2017年國外高超聲速技術發展回顧

王璐 韓洪濤 王友利 （北京航天長征科技信息研究所）

1 引言

2017年，世界各國繼續按照既定框架穩步推進高超聲速滑翔/巡航技術、可重復使用空天飛行器等方面發展，仍是美、俄兩國取得的成果較為突出。美國大幅提升2018財年高超聲速領域的預算，成功開展潛射型助推滑翔導彈的飛行驗證試驗，啟動可重復使用亞軌道飛行器樣機研制工作，推動組合動力技術的地面試驗。俄羅斯成功試射高超聲速反艦導彈，并披露最新的吸氣式空射型高超聲速導彈項目。美國和澳大利亞成功開展“高超聲速國際飛行研究試驗”（HIFiRE）項目的最新一次飛行試驗。

2 美國

CPGS項目更名，潛射型AHW成功開展飛行驗證試驗

2017年5月，美國國防部表示已正式將“常規快速全球打擊”（CPGS）項目更名為“常規快速打擊”（CPS）項目，刪除了原名字中“全球”（Global）一詞。新名稱重新定義了該項目的目標，建立了一個更為廣泛的能力需求框架，可涵蓋美軍“時敏目標打擊武器”（TSTEW）的能力需求。

2017年10月30日，在“常規快速打擊”項目的支持下，美國海軍成功開展了潛射型助推滑翔導彈的飛行驗證試驗。此次試驗的滑翔飛行器為縮比型的“先進高超聲速武器”，采用與2011年“先進高超聲速武器”首飛試驗相同的飛行路線，飛行時間不到30min。此次試驗的目標是驗證飛行控制、航電設備、分系統小型化、制導算法等技術，并且可能集成了真正的戰斗部。美國“常規快速打擊”項目后續還計劃開展兩次試驗，一次在2020年，另一次大概在2022年。

2017年國外臨近空間高超聲速典型計劃的最新進展及動向

DARPA授出“先進全速域發動機”項目設計與試驗合同

2017年9月，美國國防高級研究計劃局授予美國軌道-ATK公司一份價值2144萬美元的研究合同，用于開展DARPA新啟動的“先進全速域發動機”項目的系統設計、部件研發以及地面演示驗證。

該項目可將驗證“渦輪基組合循環（TBCC）推進系統”從渦輪發動機向雙模態沖壓發動機的轉換，系統將使用商業現貨的渦輪發動機。這種推進系統的各種大尺寸部件將獨立研發和驗證，最后進行“渦輪基組合循環推進系統”模態轉換的全尺寸自由射流地面試驗。

先進全速域發動機是未來高超聲速情報、監視與偵察（ISR）飛機的關鍵使能技術之一。該項目的基本目標是開發一種可重復使用的全尺寸碳氫燃料推進系統并對其進行地面演示驗證，該推進系統可在Ma0到Ma5+之間的全速域范圍實現連續無縫運行，以確保快速響應的高超聲速飛機在拒止環境下完成情報、監視與偵察任務。

“先進全速域發動機”項目總預算約6500萬美元，總周期約4年，預計在2020財年結束前完成先進全速域發動機整機地面自由射流試驗。

先進全速域發動機工作示意圖

美空軍發布空射型“高超聲速常規打擊武器”研制合同招標預告

2017年7月，美空軍裝備司令部壽命周期管理中心發布了空射型“高超聲速常規打擊武器”的工程研制合同招標預告。

預告文件明確說明空射型“高超聲速常規打擊武器”主要用于在“反介入/區域拒止”（A2/AD）環境下針對高價值時敏固定或可移動部署的目標提供快速（即高超聲速）精確打擊能力，并明確該型武器將采用GPS/慣導復合的導航與末制導方式，并配裝現貨戰斗部。根據前期調研結果，美空軍將定向在波音、洛馬、諾格、雷神和軌道-ATK等五家公司中選出唯一一家承包商。

DARPA授出試驗型太空飛機-1項目第二和第三階段研制合同

2017年5月，美國國防高級研究計劃局宣布波音公司將承擔試驗型太空飛機－1項目第二和第三階段的研制工作，以研制一種有望降低發射成本的可重復使用一子級。DARPA將為波音公司提供1.46億美元的研制經費，而且波音公司也會為該項目投入一部分資金，但沒有透露具體金額。

波音的試驗型太空飛機－1方案稱為“鬼怪快車”，由波音鬼怪工程公司研制，將采用以航天飛機主發動機為基礎研制的發動機。采用水平起降方案，一次性上面級將馱載在試驗型太空飛機－1機體上方。投放上面級后，試驗型太空飛機－1將會滑行返回并在跑道上著陸。

試驗型太空飛機－1項目第二階段的目標是在2019年前完成技術驗證飛行器，目標是在10天內完成10次地面點火試車，為飛行試驗做好準備。第三階段將從2020年開始，目標是進行12～15次飛行試驗。

美國海軍啟動高超聲速滑翔導彈專用助推器的研發

2017年10月，海軍戰略系統項目（SSP）辦公室發布了一項關于高超聲速助推器技術研發項目的招標公告。本項目旨在設計一種用于中程助推滑翔系統的兩級固體火箭助推器。該項目將通過助推器的設計、制造和驗證測試來驗證與中程高超聲速打擊能力相關的技術。選定承包商后，將開展助推器子級的制造和靜態電火試驗。

3 俄羅斯

俄羅斯試射“鋯石”高超聲速反艦導彈

安裝在艦艇上的3S14垂直發射系統

2017年4月，俄羅斯國防部門的消息人士稱，“鋯石”高超聲速反艦導彈在近期完成一次試射，并且在試驗過程中達到Ma8的飛行速度。該消息人士沒有透露具體測試時間和導彈發射平臺，但指出“鋯石”導彈能夠使用“縞瑪瑙”和“口徑”等導彈采用的3S14艦載通用垂直發射系統發射。有推測認為本次試射采用的發射平臺可能為海基平臺。

“鋯石”導彈是一種多用途反艦導彈，導彈代號3M22，系統代號為3K－22，由機械制造科研生產聯合體研制。3K22系統計劃在2020年前完成試驗，預計將有空射和海射兩種型號。目前，俄羅斯并未公布“鋯石”導彈的詳細技術信息。據“俄羅斯軍事”網站報道，“鋯石”導彈射程為300～400km，飛行速度超過Ma4.5。未來，“鋯石”導彈可能會替代俄羅斯現役的超聲速反艦導彈，裝備在基洛夫級巡洋艦和第五代哈斯基級多用途核潛艇上，構成俄羅斯海軍新一代對海打擊體系的主力。

俄羅斯首次披露吸氣式空射型高超聲速導彈項目

2017年12月，《簡氏導彈與火箭》報道俄羅斯正在發展一種可穿透嚴密防空系統的新型戰區級“高超聲速導彈”。該導彈由戰術導彈集團和“彩虹”設計局旗下的研發團隊共同研制，隸屬于仍處于保密階段的“高超聲速制導導彈”（GZUR，俄語名稱縮寫）項目。

該導彈基本型為反艦型，飛行速度可達Ma6，以高空軌跡飛行時射程達1500km，由圖拉耶夫聯盟設計局研制的70型沖壓發動機提供動力，采用由Kh-35U戰術反艦導彈的Gran-K導引頭改進而來的Gran-75主被動雷達導引頭。據俄羅斯工業界披露，到2020年，高超聲速制導導彈的生產能力可達每年50枚。

4 其他國家

美、澳成功開展高超聲速國際飛行研究實驗－4飛行試驗

2017年7月，澳大利亞國防部國防科學技術集團（DST）與美空軍研究實驗室在澳大利亞的伍默拉試驗靶場成功開展“高超聲速國際飛行研究實驗”項目的最新一次飛行試驗。

此次飛行試驗為高超聲速國際飛行研究試驗－4導航與控制試驗。試驗目的是獲得先進乘波體高超聲速氣動構型的氣動特性、飛行穩定性、控制能力等飛行試驗數據。高超聲速國際飛行研究試驗－4釋放兩個高超聲速自由滑翔試飛器，并進行系列機動，其中一個的制導與控制系統由波音公司和澳大利亞國防部國防科學技術集團研制，另外一個由英國航空航天系統公司（BAE）澳大利亞分公司與澳大利亞國防部國防科學技術集團聯合研制。兩架滑翔體對稱安置在探空火箭的整流罩內。

雖然本次試驗總體上取得成功，但助推火箭攜帶的兩架滑翔試飛器中有一架在分離后很快與地面失去聯系，未能按計劃完成其預定飛行任務。關于本次飛行試驗的飛行速度、飛行距離等信息則未對外透露。本次試驗結果將為2018年開展的有動力高超聲速國際飛行研究實驗－8高超聲速飛行試驗奠定基礎，屆時將實現持續10s水平飛行。

噴氣發動機公司在美、英建設“佩刀”發動機試驗設施

2017年5月，英國噴氣發動機公司（REL）宣稱正在搭建一座試驗設施，將用于“佩刀”發動機1/4縮比驗證機的第一次地面試驗。試驗設施選址為英國牛津附近的白金漢郡韋斯科特，計劃在2020年佩刀發動機核心部件運行前，對其子系統進行測試。該試驗設施將包括一個多用途推進試驗臺、組裝建筑樓、車間、辦公室和控制室。其中，多用途推進試驗臺用于測試多種發動機配置，而車間和其他支撐設施可使發動機直接在現場更改配置，減少測試階段之間的停頓時間，從而加速發動機的開發計劃。

2017年9月，噴氣發動機公司的子公司—美國噴氣發動機公司（REI）獲得DARPA授予的一份科研合同，要求開展“佩刀”發動機預冷器樣機（HTX）的高溫氣流試驗，用于考核預冷器在Ma5的高溫高速氣流條件下的性能。預冷器是“佩刀”發動機的核心部件，此前在英國已經成功完成地面驗證試驗，驗證了預冷器的設計方法、制造技術和試驗操作計劃。美國噴氣發動機公司設計的預冷器能夠將1000℃的來流在1/20s的時間內冷卻到零下150℃。為配套支撐此次HTX試驗，REI公司正在美國科羅拉多州新建一套高溫氣流試驗設施，該設施可提供超過1000℃的氣流條件，即相當于速度超過Ma5的吸氣式飛行環境。樣機試驗預計將在2018年春季啟動。

5 啟示與展望

總結2017年各國高超聲速技術的發展動態，可以看出：

1）面對中俄高超聲速飛行試驗的壓力，美國正在全面加速推進高超聲速打擊武器實用化發展進程，加快關鍵技術攻關。目前，在“常規快速打擊”體系需求框架下，已經完成潛射型助推滑翔導彈的飛行試驗，高超聲速飛機方面加強組合動力技術儲備。此外，針對未來可重復運載器也開展了樣機研制。

“佩刀”發動機預冷器外形圖及工作示意圖

2）俄羅斯成功開展高超聲速導彈試射，逐步構建高超聲速打擊體系。根據發展計劃，俄羅斯明確表示制造高超聲速導彈系統是2018－2025年國家武器裝備計劃中重點方向之一。此外，新型吸氣式空射型高超聲速導彈項目消息的披露，也展示其在高超聲速武器領域的優勢。

3）澳大利亞“高超聲速國際飛行研究實驗項目”在進行了多次飛行試驗之后，建立起了較為完善的基礎設施，具備了一套穩定的飛行試驗系統。澳、美兩國現在正在為下一階段的飛行試驗制定規劃，將繼續利用“高超聲速國際飛行研究試驗”項目開展高超聲速基礎技術研究和驗證。

展望2018年，各國繼續推動高超聲速典型項目的技術攻關，美國將繼續推動戰術助推滑翔和吸氣式高超聲速武器概念項目，為高超聲速飛機做關鍵技術儲備；俄羅斯將繼續推進高超聲速滑翔彈頭和巡航導彈的驗證；澳大利亞與美國合作穩步推進“高超聲速國際飛行研究試驗”計劃，將再次將開展超燃沖壓發動機的水平飛行試驗。