高超聲速飛機將開啟全球空運新時代

蘭順正，遠望智庫特約研究員、中國指揮與控制學會會員

2023年5月4日，美國有線電視新聞網（CNN）稱，各國正憑借在航空動力和材料領域的最新成果，研制革命性的高超聲速客機，高超聲速旅行的時代或將到來。

高超聲速飛機通常指采用吸氣式動力、最大飛行速度5馬赫以上、可在臨近空間長時間進行高超聲速巡航飛行的飛機，具有高速、水平起降、可重復使用等特征。協和式飛機堪稱此類飛行器的先行者，該型飛機在20世紀60年代由英法聯合研制，為適應超音速飛行，機翼采用三角翼，機翼前緣為S形，無水平尾翼，專門研制的四臺大推力渦輪噴氣發動機使其速度可達2180千米/小時（兩倍于音速）。后來，協和式飛機由于高耗油、高噪音等自身存在的問題而退出歷史舞臺，但高速度對于人們出行和商務往來仍有巨大吸引力。

鑒于其巨大商業潛力，一些國際企業早已開始新型超音速客機研發。2016年，美國Boom公司公布了其設計的Overture超聲速客機概念圖，該飛機采用復合三角翼布局，機身由碳纖維材料制造，全長52米，翼展18米，裝備3臺推力為67千牛～89千牛的中涵道比渦輪風扇發動機，巡航速度2.2馬赫，最大航程8300公里，最多可搭載55名乘客。

2022年5月，雷神公司投資了Hermeus公司，該公司目前在研制第一架被稱為“Quarterhorse”的能以五倍音速飛行的可重復使用飛機。有消息指出，Quarterhorse會使用基于GEJ85商用渦輪噴氣發動機研發的碳氫燃料渦輪基沖壓組合發動機（TBCC），將成為第一架擁有TBCC推進系統的同類飛機。該飛機將采用鈦合金結構和高度流線型三角翼設計，航程7400公里。

歐洲Destinus公司的高超音速客機項目采用乘波體設計，通過氫燃料提供動力，最大飛行速度5馬赫，能將飛行時間縮短到目前商業航空旅行的不到1/4。CNN報道稱，這種高超音速客機目前仍計劃使用傳統發動機作為起飛動力，在高空再切換為氫燃料發動機驅動，但未來，隨著技術的成熟，將完全使用氫燃料發動機并實現零碳排放?，F在該公司的兩架原型機已成功試飛，采用氫燃料的第三架原型機將于今年底首飛。Destinus公司計劃在21世紀30年代推出可容納25名乘客的小型商務機，到21世紀40年代制造大型高超音速客機。

高超聲速飛機的軍用潛能更是不可估量。高度信息化、高度智能化是未來戰爭特點，未來的空中打擊主要依靠高度和速度取勝，而高超聲速飛行器能在兩小時內抵達全球任何角落。高超聲速飛機可搭載各種情報、偵察、監視載荷，利用飛行高度與速度優勢，對敵方進行全天候、全天時高空偵察監視，將實時搜集的戰場情報通過C4ISR系統分發至各級指揮單元和作戰平臺，為實時的臨機決策、毀傷評估等提供重要支撐。同其他有人或無人偵察機相比，高超聲速飛機的戰場生存能力強，可執行對地、對天雙重偵察監視任務，大幅拓展偵察監視范圍，情報搜集時效性顯著增強。高超聲速飛機與預警機、偵察衛星等構成一體情報偵察體系，充分發揮戰場情報搜集整體優勢，可對作戰己方周邊廣闊地區實現全域覆蓋和全維監視。

在火力投射方面，高超聲速飛機獨特的物理特征、飛行軌跡、飛行空間等使其可對目前現役所有防空反導體系構成巨大壓力?？罩心繕说倪\動速度直接決定其通過敵方防御體系作戰空域的時間，對突防概率影響極大。高超聲速飛行器可有效縮短對方的反應時間，且回波積累數量少，常規雷達的探測能力明顯降低。同時，現有地面防空武器系統不能有效跟蹤瞄準高速目標。研究表明，當飛行器的速度從5馬赫增至6馬赫時，其突防概率將從78%增加到89%，而如果未來高超聲速飛機與高超聲速導彈構成“雙高速組合”，作戰性能將會再上臺階。

近20年間，美國軍方和軍工巨頭提出了多個高超聲速飛機路線圖、概念方案及發展計劃，包括國防部高級研究計劃局（DARPA）和空軍在2008年提出的馬赫數6級 HTV-3X“黑雨燕”高超聲速飛機驗證機，空軍在2011年提出的馬赫數4～5級高超聲速作戰飛機，DARPA在2016年啟動的先進全狀態發動機（AFRE）高超聲速飛機發動機地面驗證項目，洛馬公司SR-72高超聲速作戰飛機，等等。另外，在2022年1月舉行的美國航空航天學會（AIAA）年度科技論壇和博覽會上，波音公司也推出了一種可重復使用的高超聲速飛機新模型，將來可用于執行軍事和商業任務，包括充當太空發射母艦。

隨著高超聲速飛機技術的不斷成熟，此類飛行器大顯身手的日子將不再遙遠。