國外高超聲速飛行器計(jì)劃研究進(jìn)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(qiáng)國相繼發(fā)展高超聲速技術(shù)研究，高超聲速飛行器項(xiàng)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(jì)劃的設(shè)計(jì)目標(biāo)、戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)、研發(fā)進(jìn)展、項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行詳細(xì)梳理分析，并對高超聲速技術(shù)研發(fā)策略進(jìn)行綜合歸納。

關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器，研究計(jì)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(diǎn)，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(qiáng)國相繼發(fā)展高超聲速技術(shù)研究，高超聲速飛行器項(xiàng)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(jì)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(gè)超聲速飛行器研究項(xiàng)目。下面將對美國高超聲速飛行器計(jì)劃的最新研究動態(tài)開展詳細(xì)剖析。

1.1 美國與其他國家合作高超聲速研究計(jì)劃

為了減低研究成本，促進(jìn)高超聲速技術(shù)的快速發(fā)展，美國積極推進(jìn)多個(gè)高超聲速國際合作項(xiàng)目。HyShot計(jì)劃就是其中一個(gè)國際合作典型案例，美國、德國、澳大利亞、韓國等多個(gè)國家在該項(xiàng)目里合作分工，極大的促進(jìn)了各國的高超聲速技術(shù)交流與發(fā)展。在該項(xiàng)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(jìn)行了大量的地面試驗(yàn)，包括各部件的結(jié)構(gòu)整體性、振動試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、真空試驗(yàn)等。該計(jì)劃進(jìn)行多次飛行試驗(yàn)，取得了大量寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2004年美國國防部高級研究計(jì)劃局和澳大利亞國防科學(xué)技術(shù)局共同開發(fā)了HyCAUSE 計(jì)劃。該計(jì)劃主要目的是研發(fā)超燃沖壓發(fā)動機(jī)在高馬赫數(shù)下的工作性能。計(jì)劃里首先在地面開展了多項(xiàng)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)，在技術(shù)相對成熟后再后進(jìn)行飛行試驗(yàn)，這樣的研發(fā)方式能夠大大的降低飛行試驗(yàn)成本。2006年DSTO 與美國空軍研究試驗(yàn)室（AFRL）聯(lián)合研制了HIFiRE計(jì)劃。該計(jì)劃主要為了驗(yàn)證以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為推進(jìn)系統(tǒng)的高超聲速飛行器多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)的研發(fā)和應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。HIFiRE項(xiàng)目進(jìn)行了多項(xiàng)飛行試驗(yàn)，為后續(xù)的武器和導(dǎo)彈發(fā)射研發(fā)兩個(gè)方面積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。HIFiRE合作項(xiàng)目在多個(gè)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(yàn)證起到了極大的促進(jìn)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(xiàng)目是美國常規(guī)快速全球打擊計(jì)劃中的重要子項(xiàng)目。該計(jì)劃的目標(biāo)是提供對高風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)遠(yuǎn)程精確打擊的能力。AHW 項(xiàng)目一共進(jìn)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(dá)測試陣地。AHW 項(xiàng)目的高超聲速飛行器通過助推-滑翔完成射程，并演示驗(yàn)證先進(jìn)熱防護(hù)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(xiàng)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(xiàng)目由于戰(zhàn)略目的需要演化發(fā)展成了兩個(gè)子項(xiàng)目 （ HAWC） 和 （ TBG）。TBG項(xiàng)目起源HTV-2計(jì)劃，主要研發(fā)單位是美國國防部高級研究計(jì)劃局，其目標(biāo)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(diǎn)在于驗(yàn)證飛行器可行性及有效性。目前項(xiàng)目已經(jīng)開展作戰(zhàn)概念、導(dǎo)彈概念、演示驗(yàn)證方案等頂層研究論證以及總體方案初步設(shè)計(jì);下一步將項(xiàng)目飛行器的詳細(xì)設(shè)計(jì)、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(xiàng)目研發(fā)，這是高速打擊武器（ HSSW） 項(xiàng)目的后續(xù)計(jì)劃。項(xiàng)目主要由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（ AFRL） 負(fù)責(zé)，其目標(biāo)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(jìn)防空系統(tǒng)，提升作戰(zhàn)能力。HAWC 項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注解決高超聲速巡航導(dǎo)彈的可行性、有效性、經(jīng)濟(jì)性等問題， HAWC 項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入到開展武器系統(tǒng)的演示驗(yàn)證階段工作。此外，HAWC 項(xiàng)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(xiàng)目。

為了開發(fā)一種能夠在戰(zhàn)斗機(jī)平臺上使用同時(shí)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(xiàng)目。該項(xiàng)目動力研發(fā)技術(shù)則是直接沿用了美國TBG項(xiàng)目的技術(shù)。TBG項(xiàng)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(xiàng)目里若干關(guān)鍵技術(shù)均源自TBG項(xiàng)目的前期技術(shù)積累。目前，ARRW 項(xiàng)目已經(jīng)完成初步設(shè)計(jì)評審，并開展了掛載武器（編號為AGM-183A）飛行試驗(yàn)。

2018 年 3 月，DARPA 和美國陸軍聯(lián)合啟動作戰(zhàn)火力（ OpFires） 項(xiàng)目的研制，其目標(biāo)為開發(fā)一種新型遠(yuǎn)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(biāo)。該項(xiàng)目經(jīng)過初期推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和方案關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證后，并對推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了地面點(diǎn)火試驗(yàn)，下一步的工作將會開展陸基機(jī)動作戰(zhàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原型武器系統(tǒng)飛行演示驗(yàn)證。

2其他國家高超聲速飛行器研究計(jì)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(gè)完整武器打擊體系，實(shí)現(xiàn)立體化全方面攻擊目標(biāo)?，F(xiàn)在部分武器進(jìn)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(jìn)展比較順利，并且完成了陸基、?；蕊w行試驗(yàn)，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(jì)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(jì)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(duì)，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(jì)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(jìn)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(rèn)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(jī)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(shí)能夠遠(yuǎn)程飛行。另一方面，HVGP將配備一個(gè)固體燃料火箭發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)將在分離前將彈頭有效載荷提升到一個(gè)較高的高度，然后利用其高度滑翔至目標(biāo)，以保持高速直到擊中目標(biāo)。日本還披露了有關(guān)彈頭有效載荷的更多細(xì)節(jié)，計(jì)劃為海上和陸地目標(biāo)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(jì)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(jìn)行區(qū)域壓制。

法國在目前也在不斷推進(jìn)高超聲速導(dǎo)彈武器研發(fā)，用來升級軍隊(duì)的作戰(zhàn)力量。法國研制的高超聲速滑翔飛行器技術(shù)驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)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(yàn);另外還開展了使用超燃沖壓發(fā)動機(jī)作為動力裝置的高超聲速導(dǎo)彈項(xiàng)目ASN4G，其研發(fā)過程進(jìn)展順利，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)得到驗(yàn)證，未來將裝備到現(xiàn)役部隊(duì)，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(jìn)行的未來巡航/反艦武器項(xiàng)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(jī)的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證也已經(jīng)完成了，目前將進(jìn)入下一階段的研發(fā)。

印度目前在研發(fā)高超聲速武器項(xiàng)目，該項(xiàng)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(jì)目標(biāo)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(jī)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(xiàng)目需求和可行性分析，然后再確定具體研發(fā)目標(biāo)，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)突破，開展部件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，再接著進(jìn)行地面整機(jī)試驗(yàn)，最后進(jìn)行飛行演示驗(yàn)證。整個(gè)過程采取逐步推進(jìn)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(xiǎn)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(gè)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(xiàng)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(jì)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(jì)劃失敗后仍然可以在其他計(jì)劃得到應(yīng)用，資源不浪費(fèi)，經(jīng)驗(yàn)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(yàn)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(jì)劃的設(shè)計(jì)目標(biāo)、戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)、研發(fā)進(jìn)展、項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)、相對成熟的研發(fā)路徑，其研發(fā)策略值得借鑒。

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