高超聲速飛行器研制進(jìn)展

廖孟豪

中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心，北京市 朝陽區(qū) 100028

高超聲速飛行器是各國(guó)武器裝備研制的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，世界各軍事強(qiáng)國(guó)均積極研制高超聲速飛行器，成果顯著。美國(guó)X-60A高超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立公司研制高超聲速飛機(jī)，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室授出雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造和地面試驗(yàn)合同，俄羅斯總統(tǒng)普京要求加快發(fā)展高超聲速武器防御系統(tǒng)并檢閱攜帶“匕首”高超聲速導(dǎo)彈的米格-31戰(zhàn)斗機(jī)，法國(guó)國(guó)防部透露下一代核空地導(dǎo)彈(ASN4G) 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的細(xì)節(jié)。

美國(guó)X-60A高超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立公司研制高超聲速飛機(jī)

據(jù)美國(guó)赫耳墨斯公司(Hermeus)網(wǎng)站2019年5月13日?qǐng)?bào)道，作為一家致力于發(fā)展高超聲速飛機(jī)以提升空中交通運(yùn)輸速度的初創(chuàng)公司，赫耳墨斯公司今天宣布成功完成了種子輪融資。本輪融資由美國(guó)科斯拉風(fēng)險(xiǎn)投資公司領(lǐng)投，參與投資的還有其他個(gè)人投資者。本輪融資將主要用于赫耳墨斯公司高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)的研發(fā)和測(cè)試工作。赫耳墨斯公司于2018年成立，正在研發(fā)飛行速度超過Ma5的高超聲速飛機(jī)。這種飛機(jī)可以將紐約到倫敦的7h飛行時(shí)間縮短到90min。公司的愿景是以前所有未有的飛行速度連接世界主要城市。

赫耳墨斯公司的創(chuàng)始人中有多人來自SpaceX公司和藍(lán)色起源公司。并且，全部四位創(chuàng)始人具有在時(shí)代軌道發(fā)射服務(wù)公司(Generation Orbit) 共事的經(jīng)歷。在軌道發(fā)射服務(wù)公司時(shí)，赫耳墨斯公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官A·J·皮普利卡任職首席執(zhí)行官，其余三人任職技術(shù)主管。在那期間，他們共同主導(dǎo)了美國(guó)空軍X-60A高超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)的研發(fā)工作。

美國(guó)科斯拉風(fēng)險(xiǎn)投資公司創(chuàng)始人維諾德·科斯拉表示，“赫耳墨斯公司正在研發(fā)的高超聲速飛機(jī)不僅可以大幅縮短飛行旅途時(shí)間，提高飛行體驗(yàn)，還將進(jìn)一步產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。” 赫耳墨斯公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官A·J·皮普利卡表示，“我們立志要革新全球運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，通過大幅提升遠(yuǎn)程飛行速度，使航空運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)生類似從撥號(hào)上網(wǎng)到寬帶上網(wǎng)的巨大飛躍。”

圖1 赫耳墨斯公司在官方網(wǎng)站上貼出的高超聲速飛機(jī)概念設(shè)想圖

赫耳墨斯公司同時(shí)也信心滿滿地宣布了公司顧問委員會(huì)的名單，包括有來自洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠、藍(lán)色起源、FAA等軍工巨頭、高科技航空航天企業(yè)、政府部門等領(lǐng)域的高級(jí)官員。顧問委員會(huì)將協(xié)力幫助赫耳墨斯公司從安全、市場(chǎng)、技術(shù)、發(fā)展等角度制定和修正公司戰(zhàn)略。赫耳墨斯公司顧問委員會(huì)成員、藍(lán)色起源公司前總裁羅勃·梅爾森表示，“在強(qiáng)大陣容的顧問委員會(huì)指導(dǎo)下，赫耳墨斯公司團(tuán)隊(duì)將很好地找準(zhǔn)自己的定位，高效融入高超聲速工業(yè)。” 赫耳墨斯公司顧問委員會(huì)成員、洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠副總裁羅勃·維斯表示，“在我看來，如果要選一個(gè)能夠達(dá)成這一偉大目標(biāo)的團(tuán)隊(duì)，那就是赫耳墨斯公司。”

圖2 29B6“集裝箱”超視距雷達(dá)的天線陣列

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室授出雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造和地面試驗(yàn)合同

據(jù)美國(guó)國(guó)防部網(wǎng)站2019年4月24日?qǐng)?bào)道，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室“高速作戰(zhàn)系統(tǒng)支撐技術(shù)”(ETHOS) 項(xiàng)目授出了一份總額不超過1000萬美元的雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)(DMRJ) 設(shè)計(jì)制造合同，要求承研方美國(guó)Innoveering公司和美國(guó)軌道ATK公司分別完成一型雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)從初步設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的科研工作、制造雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)、完成直連式和整機(jī)自由射流試驗(yàn)。合同規(guī)定的科研工作預(yù)計(jì)在2023年1月前完成。

俄羅斯總統(tǒng)普京要求加快發(fā)展高超聲速武器防御系統(tǒng)

據(jù)俄羅斯塔斯社2019年5月13日?qǐng)?bào)道，俄羅斯總統(tǒng)普京當(dāng)天在一個(gè)討論國(guó)防建設(shè)的政府會(huì)議上表示，俄應(yīng)發(fā)展能夠有效應(yīng)對(duì)其他國(guó)家正在研發(fā)的高超聲速武器的防御系統(tǒng)。“我們非常確信，目前為止只有俄羅斯列裝了高超聲速武器，但我們同樣也認(rèn)識(shí)到，其他世界大國(guó)早晚也都會(huì)列裝這類武器。當(dāng)然，他們列裝得越晚，對(duì)我們?cè)接欣Ｊ裁唇小怼俊怼褪堑人麄兞醒b高超聲速武器時(shí)，我們已經(jīng)擁有了能夠有效攔截這類武器的防御系統(tǒng)。”

普京指出，對(duì)現(xiàn)代武裝沖突的分析表明，發(fā)展先進(jìn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)是俄羅斯空天防御部隊(duì)的關(guān)鍵優(yōu)先事務(wù)。“我們必須持續(xù)列裝和更新最先進(jìn)的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，包括S-400遠(yuǎn)程防空反導(dǎo)系統(tǒng)和其他近程防御系統(tǒng)。增強(qiáng)對(duì)空域的控制是俄軍的一大關(guān)鍵要?jiǎng)?wù)。”普京提到了2018年12月進(jìn)入戰(zhàn)斗值班的29B6“集裝箱”(29Б6 Контейнер) 超視距雷達(dá)。該雷達(dá)負(fù)責(zé)西歐和中東方向的遠(yuǎn)程空域監(jiān)視任務(wù)。

俄羅斯總統(tǒng)普京檢閱攜帶“匕首”高超聲速導(dǎo)彈的米格-31戰(zhàn)斗機(jī)

據(jù)俄羅斯塔斯社2019年5月14日?qǐng)?bào)道，俄羅斯總統(tǒng)普京當(dāng)天在契卡洛夫國(guó)家試飛中心調(diào)研，視察了先進(jìn)航空武器裝備和技術(shù)，其中包括攜帶有“匕首”高超聲速導(dǎo)彈的米格-31戰(zhàn)斗機(jī)。

圖3 攜帶“匕首”高超聲速導(dǎo)彈的米格-31K雙機(jī)編隊(duì)

普京還視察檢閱了最新作戰(zhàn)飛機(jī)的地面模型展覽，包括蘇-57第五代戰(zhàn)斗機(jī)、最新型的米格-35戰(zhàn)斗機(jī)和多型未來無人機(jī)等。普京還視察了國(guó)防部正在開發(fā)應(yīng)用的若干先進(jìn)航空技術(shù)，包括蘇-35、蘇-30SM、米格-31BM、米格-29K艦載機(jī)等先進(jìn)飛機(jī)采用的技術(shù)。

法國(guó)DGA官網(wǎng)透露下一代空地核導(dǎo)彈(法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈) 將是采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高超聲速巡航導(dǎo)彈

據(jù)法國(guó)國(guó)防采辦局、歐洲導(dǎo)彈公司和美國(guó)《航空周刊與空間技術(shù)》等網(wǎng)站2019年4月3日?qǐng)?bào)道，2019年3月26日，法國(guó)國(guó)防部武器裝備總署核威懾任務(wù)負(fù)責(zé)人克里斯琴與歐洲導(dǎo)彈公司首席執(zhí)行官安托萬·鮑威爾出席了MBDA數(shù)據(jù)與高性能計(jì)算中心的建成儀式。該中心將用于支持法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈(ASN4G)的研發(fā)工作。法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈導(dǎo)彈將是一型采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的高超聲速導(dǎo)彈，目前在法國(guó)宇航局(ONERA) 的聯(lián)合參與下開展初始設(shè)計(jì)研究工作。該彈計(jì)劃在2035年進(jìn)入服役，以替換現(xiàn)役ASMP-A超聲速空地核巡航導(dǎo)彈，列裝法國(guó)戰(zhàn)略空軍和海軍核航空兵，維持法國(guó)具備長(zhǎng)期可信的空基核威脅能力。

新建的高性能計(jì)算中心將具備每秒1000萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算的能力，是當(dāng)前歐洲導(dǎo)彈公司超算能力的20倍，將用于開展從亞聲速到超聲速到高超聲速范圍的氣動(dòng)模擬計(jì)算。

法國(guó)還首次披露從2014年就啟動(dòng)了法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈導(dǎo)彈的研究工作。歐洲導(dǎo)彈公司首席執(zhí)行官安托萬·鮑威爾證實(shí)，該公司在2018年獲得了法國(guó)政府授予的啟動(dòng)合同，開展相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證工作，以支撐法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈的研發(fā)。他還透露，高超聲速是目前正在為法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈導(dǎo)彈研發(fā)的“若干技術(shù)之一”。法國(guó)空軍最早研制列裝了ASMP核導(dǎo)彈，用于配裝“幻影”IV戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。在次基礎(chǔ)上，又改進(jìn)研制了ASMP-A空地核導(dǎo)彈，并于2009年進(jìn)入服役，配裝“幻影”-2000N戰(zhàn)斗機(jī)。幻影-2000N戰(zhàn)斗機(jī)退役后，從2010年開始改為配裝“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。ASMP-A空地核導(dǎo)彈采用了液體燃料亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，速度Ma3，射程500km。

圖5 法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)在機(jī)腹中央掛載了一枚ASMP-A空地核導(dǎo)彈

結(jié)束語

關(guān)于美國(guó)初創(chuàng)公司赫爾墨斯公司融資研制高超聲速民用飛機(jī)。公司未披露種子輪融資的具體數(shù)額，也未公布其高超聲速民用飛機(jī)產(chǎn)品的指標(biāo)或方案等信息。由于披露信息過少，很難對(duì)該公司前景進(jìn)行有效評(píng)估。有媒體報(bào)道稱，赫爾墨斯公司首席運(yùn)營(yíng)官斯凱勒·舒福德透露，公司計(jì)劃采用創(chuàng)新的方式集成各項(xiàng)成熟的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高速飛行，并計(jì)劃能夠在8～10年左右的時(shí)間內(nèi)完成首次商業(yè)飛行。考慮到創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)來自X-60A高超聲速飛行試驗(yàn)平臺(tái)(僅采用火箭動(dòng)力) ，赫爾墨斯公司很可能并不會(huì)采用諸如TBCC這類技術(shù)難度高的動(dòng)力方案，而是會(huì)采用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等成熟動(dòng)力簡(jiǎn)單疊加的方案。關(guān)于赫爾墨斯公司高超聲速飛機(jī)的具體方案尚有待觀察，但高超聲速飛機(jī)作為未來軍用和民用飛機(jī)的重要發(fā)展方向已成必然趨勢(shì)。

關(guān)于法國(guó)下一代空地核導(dǎo)彈是不是高超聲速巡航導(dǎo)彈。法國(guó)很早就啟動(dòng)了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究，特別是在變幾何超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究上有較多積累，因此法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)來做高超巡航導(dǎo)彈是有基礎(chǔ)的。法國(guó)在早在2014年就啟動(dòng)法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈導(dǎo)彈的論證研究工作，主要爭(zhēng)論點(diǎn)在于只關(guān)注提高速度還是兼顧速度和隱身。2017年5月，法國(guó)參議院發(fā)布研究報(bào)告稱爭(zhēng)議仍然存在，并希望在2020年作出最終決策。因此，此次新聞報(bào)道提到法國(guó)第四代空地核導(dǎo)彈是一型采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高超聲速巡航導(dǎo)彈可能意味著這一爭(zhēng)論提前做出決策。但也可能仍未做出最終決策，而該報(bào)道所提超算設(shè)施主要用于開展其中方案之一——高超聲速巡航導(dǎo)彈的相關(guān)計(jì)算。兩種可能均不能排除。 ■