國外高超聲速飛行器計劃研究進展

王淵 王艦 劉傳生 田巨

摘? 要：高超聲速飛行器是未來戰(zhàn)爭中的重要突防手段，能夠顛覆傳統(tǒng)戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)方式，因此它具有極其重要的軍事戰(zhàn)略地位。目前國外各軍事強國相繼發(fā)展高超聲速技術(shù)研究，高超聲速飛行器項目的發(fā)展呈現(xiàn)白熱化競爭狀態(tài)。本文針對國外典型的高超聲速飛行器計劃的設(shè)計目標、戰(zhàn)術(shù)特點、研發(fā)進展、項目關(guān)鍵技術(shù)等方面進行詳細梳理分析，并對高超聲速技術(shù)研發(fā)策略進行綜合歸納。

關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器，研究計劃，關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)策略

引言

航空航天技術(shù)是高科技的制高點，在軍事領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。高超聲速飛行器是未來戰(zhàn)爭中的重要突防手段，能夠顛覆傳統(tǒng)戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)方式，因此它具有極其重要的軍事戰(zhàn)略地位。目前國外各軍事強國相繼發(fā)展高超聲速技術(shù)研究，高超聲速飛行器項目的發(fā)展呈現(xiàn)白熱化競爭狀態(tài)。

1美國高超聲速飛行器研究計劃

美國在高超聲速飛行器領(lǐng)域的投入了巨大的研究精力，發(fā)展了多個超聲速飛行器研究項目。下面將對美國高超聲速飛行器計劃的最新研究動態(tài)開展詳細剖析。

1.1 美國與其他國家合作高超聲速研究計劃

為了減低研究成本，促進高超聲速技術(shù)的快速發(fā)展，美國積極推進多個高超聲速國際合作項目。HyShot計劃就是其中一個國際合作典型案例，美國、德國、澳大利亞、韓國等多個國家在該項目里合作分工，極大的促進了各國的高超聲速技術(shù)交流與發(fā)展。在該項目中利用各國已有的探空火箭技術(shù)對高超聲速飛行器部件進行了大量的地面試驗，包括各部件的結(jié)構(gòu)整體性、振動試驗、沖擊試驗、真空試驗等。該計劃進行多次飛行試驗，取得了大量寶貴的試驗數(shù)據(jù)。2004年美國國防部高級研究計劃局和澳大利亞國防科學(xué)技術(shù)局共同開發(fā)了HyCAUSE 計劃。該計劃主要目的是研發(fā)超燃沖壓發(fā)動機在高馬赫數(shù)下的工作性能。計劃里首先在地面開展了多項的超燃沖壓發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)試驗，在技術(shù)相對成熟后再后進行飛行試驗，這樣的研發(fā)方式能夠大大的降低飛行試驗成本。2006年DSTO 與美國空軍研究試驗室（AFRL）聯(lián)合研制了HIFiRE計劃。該計劃主要為了驗證以超燃沖壓發(fā)動機為推進系統(tǒng)的高超聲速飛行器多項關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)的研發(fā)和應(yīng)用積累經(jīng)驗。HIFiRE項目進行了多項飛行試驗，為后續(xù)的武器和導(dǎo)彈發(fā)射研發(fā)兩個方面積累了大量的試驗數(shù)據(jù)，打下了堅實的基礎(chǔ)。HIFiRE合作項目在多個關(guān)鍵技術(shù)取得了突破，對合作雙方高超聲速技術(shù)的研究和驗證起到了極大的促進作用。

1.2 美國高超聲速技術(shù)研究最新動態(tài)

戰(zhàn)略級射程AHW 項目是美國常規(guī)快速全球打擊計劃中的重要子項目。該計劃的目標是提供對高風(fēng)險目標遠程精確打擊的能力。AHW 項目一共進行了兩次試飛。2011年飛行器首飛從導(dǎo)彈靶場發(fā)射，以馬赫數(shù)6.5的巡航速度在30分鐘內(nèi)飛行了4000 km距離，順利抵達測試陣地。AHW 項目的高超聲速飛行器通過助推-滑翔完成射程，并演示驗證先進熱防護系統(tǒng)、制導(dǎo)與控制等核心技術(shù)。但是第二次試飛發(fā)射大約4秒后由于技術(shù)故障試飛失敗。但在AHW 項目的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，美國繼續(xù)研發(fā)了通用高超聲速滑翔體（ C-HGB） ，可以裝備在陸/海/空基高超聲速導(dǎo)彈，形成新的戰(zhàn)略武器。

在戰(zhàn)術(shù)射程的高超聲速打擊武器方面，原來HSSW項目由于戰(zhàn)略目的需要演化發(fā)展成了兩個子項目 （ HAWC） 和 （ TBG）。TBG項目起源HTV-2計劃，主要研發(fā)單位是美國國防部高級研究計劃局，其目標是開發(fā)一種戰(zhàn)術(shù)級空射型高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈。其研制重點在于驗證飛行器可行性及有效性。目前項目已經(jīng)開展作戰(zhàn)概念、導(dǎo)彈概念、演示驗證方案等頂層研究論證以及總體方案初步設(shè)計;下一步將項目飛行器的詳細設(shè)計、研制和試飛。美國空軍為了加快研制高超聲速巡航導(dǎo)彈武器，在2014年提出了吸氣式高超聲速導(dǎo)彈（ HAWC） 項目研發(fā)，這是高速打擊武器（ HSSW） 項目的后續(xù)計劃。項目主要由美國空軍研究實驗室（ AFRL） 負責(zé)，其目標是研發(fā)一種空射式的吸氣高超聲速巡航導(dǎo)彈，用來突破對敵方先進防空系統(tǒng)，提升作戰(zhàn)能力。HAWC 項目重點關(guān)注解決高超聲速巡航導(dǎo)彈的可行性、有效性、經(jīng)濟性等問題， HAWC 項目已經(jīng)進入到開展武器系統(tǒng)的演示驗證階段工作。此外，HAWC 項目的研發(fā)技術(shù)可能會延伸應(yīng)用到美國海軍相關(guān)項目。

為了開發(fā)一種能夠在戰(zhàn)斗機平臺上使用同時采用滑翔技術(shù)作為助推的高超聲速武器。美國空軍在2018年提出研制了空射快速響應(yīng)武器（ARRW）項目。該項目動力研發(fā)技術(shù)則是直接沿用了美國TBG項目的技術(shù)。TBG項目研制周期跨度較長，其研發(fā)成果豐碩，被多次再開發(fā)與應(yīng)用。ARRW項目里若干關(guān)鍵技術(shù)均源自TBG項目的前期技術(shù)積累。目前，ARRW 項目已經(jīng)完成初步設(shè)計評審，并開展了掛載武器（編號為AGM-183A）飛行試驗。

2018 年 3 月，DARPA 和美國陸軍聯(lián)合啟動作戰(zhàn)火力（ OpFires） 項目的研制，其目標為開發(fā)一種新型遠程精確火力的陸基發(fā)射系統(tǒng)，并快速地打擊關(guān)鍵戰(zhàn)略目標。該項目經(jīng)過初期推進系統(tǒng)的設(shè)計和方案關(guān)鍵技術(shù)驗證后，并對推進系統(tǒng)進行了地面點火試驗，下一步的工作將會開展陸基機動作戰(zhàn)系統(tǒng)設(shè)計和原型武器系統(tǒng)飛行演示驗證。

2其他國家高超聲速飛行器研究計劃

俄羅斯近些年來一直大力發(fā)展高超聲速武器，目的是建立起一個完整武器打擊體系，實現(xiàn)立體化全方面攻擊目標。現(xiàn)在部分武器進入服役階段。目前，戰(zhàn)術(shù)射程的鋯石新型高超聲速巡航導(dǎo)彈研制工作進展比較順利，并且完成了陸基、海基等飛行試驗，空射輕型的鋯石導(dǎo)彈也在緊鑼密鼓的研發(fā)。鋯石高超聲速導(dǎo)彈的射程能夠覆蓋1000Km內(nèi)的范圍。預(yù)計今后會裝備在海軍的水面艦艇和潛艇上。另外在戰(zhàn)略射程方面俄羅斯還計劃研發(fā)滑翔飛行器 YU-71。匕首高超聲速彈道導(dǎo)彈已經(jīng)完成多次試射，目前已經(jīng)可以裝備到部隊，它可以提供防區(qū)外精確打擊。先鋒再入滑翔導(dǎo)彈是一種戰(zhàn)略型的武器，它是設(shè)計相對比較新穎。加上制導(dǎo)系統(tǒng)不斷完善，它的威力不容小視，目前該型導(dǎo)彈已經(jīng)進入生產(chǎn)階段。A7F2C8BF-B95D-4F22-8EC5-0995DAE547A0

目前，日本也發(fā)布了其高超音速武器的研發(fā)路線圖，確認研發(fā)新型武器提升國防力量。日本將部署兩類防區(qū)外高超音速系統(tǒng)——高超聲速巡航導(dǎo)彈（HCM）和高超聲速滑翔彈（HVGP）。前者將由超燃沖壓發(fā)動機提供動力，看起來類似于典型的導(dǎo)彈，但是它能以更高的速度巡航，同時能夠遠程飛行。另一方面，HVGP將配備一個固體燃料火箭發(fā)動機，該發(fā)動機將在分離前將彈頭有效載荷提升到一個較高的高度，然后利用其高度滑翔至目標，以保持高速直到擊中目標。日本還披露了有關(guān)彈頭有效載荷的更多細節(jié)，計劃為海上和陸地目標提供不同的彈頭。前者將是專門為穿透“航空母艦甲板”而設(shè)計的穿甲彈頭，而陸上攻擊型將使用高密度爆炸成型彈丸（EFP）進行區(qū)域壓制。

法國在目前也在不斷推進高超聲速導(dǎo)彈武器研發(fā)，用來升級軍隊的作戰(zhàn)力量。法國研制的高超聲速滑翔飛行器技術(shù)驗證機項目已經(jīng)啟動，該滑翔器屬于吸氣式飛行器，目前已經(jīng)開展了飛行試驗;另外還開展了使用超燃沖壓發(fā)動機作為動力裝置的高超聲速導(dǎo)彈項目ASN4G，其研發(fā)過程進展順利，多項關(guān)鍵技術(shù)得到驗證，未來將裝備到現(xiàn)役部隊，不斷提升法國國防軍事能力。

英國正在探索發(fā)展高超聲速打擊能力的選擇，包括可能與法國聯(lián)合進行的未來巡航/反艦武器項目，以取代“風(fēng)暴之影”/ SCALP巡航導(dǎo)彈，以及從2030年代以后替代“飛魚”和“魚叉”反艦導(dǎo)彈。另外英國的佩刀發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)驗證也已經(jīng)完成了，目前將進入下一階段的研發(fā)。

印度目前在研發(fā)高超聲速武器項目，該項目命名為布拉莫斯-2，由俄印聯(lián)合開發(fā)， 布拉莫斯-2旨在成為一款HCM，設(shè)計目標為以5～7倍聲速巡航。印度還研發(fā)了一款由超燃沖壓發(fā)動機為動力的超聲速技術(shù)演示飛行器（HSTDV），目的是支持HCM類型飛行器的開發(fā)，但由于“烈火-1”火箭（HSTDV的發(fā)射平臺）的技術(shù)問題，試飛于2019年6月失敗了。

3 啟示與展望

從各國的高超聲速技術(shù)研發(fā)過程來看，都是經(jīng)過不斷地摸索確立了一套相對成熟的研發(fā)路徑：一般是先開展項目需求和可行性分析，然后再確定具體研發(fā)目標，進行關(guān)鍵技術(shù)突破，開展部件系統(tǒng)實驗，再接著進行地面整機試驗，最后進行飛行演示驗證。整個過程采取逐步推進的策略，環(huán)環(huán)相扣，研發(fā)流程比較科學(xué)，不盲目追求創(chuàng)新，研發(fā)風(fēng)險得到有效的管理。另外高超聲速領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)具有開放性，一般由多個研發(fā)部門聯(lián)合研制或者鼓勵競爭，最大化的利用資源，力求研發(fā)力量得到最佳組合。項目研究的頂層規(guī)劃性較好，管理體系比較成熟，各部門分工明確，這樣就使得研究計劃具有延續(xù)性，并且研究成果應(yīng)用不再是單一層面，即使原計劃失敗后仍然可以在其他計劃得到應(yīng)用，資源不浪費，經(jīng)驗與技術(shù)得到較好的延續(xù)和積累。由于高超聲速技術(shù)不僅是多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，還需要統(tǒng)籌規(guī)劃，多部門分工合作，未來各國還將繼續(xù)在基礎(chǔ)理論研發(fā)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、人才儲備、試驗設(shè)備等方面大大投入力量。

4 結(jié)束語

本文針對國外典型的高超聲速飛行器計劃的設(shè)計目標、戰(zhàn)術(shù)特點、研發(fā)進展、項目關(guān)鍵技術(shù)等方面進行詳細梳理分析;并總結(jié)了國外經(jīng)過不斷地摸索確立的一套循序漸進、相對成熟的研發(fā)路徑，其研發(fā)策略值得借鑒。

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