廖孟豪/中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心

2018年，國外高超聲速飛行器發(fā)展呈現(xiàn)出“加速轉(zhuǎn)化”和“加速分化”的總體態(tài)勢。一方面，高超聲速導(dǎo)彈加速從預(yù)研向型號轉(zhuǎn)化；另一方面，各個(gè)國家的發(fā)展程度和高超聲速飛行器三大分支方向的發(fā)展力度出現(xiàn)分化。

在高超聲速導(dǎo)彈方向，全球首型高超聲速導(dǎo)彈“匕首”進(jìn)入戰(zhàn)斗值班，美俄同步啟動(dòng)了多型高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈的型號研制，加速形成導(dǎo)彈裝備；同時(shí)各國進(jìn)展程度和技術(shù)水平加速分化，美俄已經(jīng)進(jìn)入型號研制階段，導(dǎo)彈射程可達(dá)上萬千米，而日法等國才剛開始啟動(dòng)技術(shù)研究，已落后10年以上，且射程僅數(shù)百千米，而前幾年聲勢不小的印度在2018年甚至沒有任何公開進(jìn)展。在高超聲速飛機(jī)方向，總體呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢，繼洛克希德·馬丁公司之后，波音公司連續(xù)公布軍用和民用高超聲速飛機(jī)概念方案及研制計(jì)劃，DARPA高超聲速飛機(jī)用TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)地面驗(yàn)證取得重要進(jìn)展，堅(jiān)定不移推動(dòng)基于TBCC動(dòng)力的高超聲速飛機(jī)技術(shù)發(fā)展；歐洲等國持續(xù)推進(jìn)民用高超飛機(jī)技術(shù)發(fā)展。在可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器方向，或許是受到了民營商用航天，特別是可重復(fù)使用運(yùn)載火箭迅猛發(fā)展的影響，該方向發(fā)展力度有所減弱，美俄仍在繼續(xù)推動(dòng)基于純火箭動(dòng)力的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器技術(shù)研發(fā)和驗(yàn)證，而在基于吸氣式動(dòng)力、水平起降的技術(shù)路線則進(jìn)展寥寥，鮮見報(bào)道。

美國

基于兩套助推滑翔方案，快速系統(tǒng)推進(jìn)高超聲速導(dǎo)彈演示驗(yàn)證和型號研制

2018年，根據(jù)多份政府報(bào)告、項(xiàng)目合同、權(quán)威媒體報(bào)道等信息，美軍高超聲速導(dǎo)彈發(fā)展思路已基本明確：一是基于圓錐體構(gòu)型滑翔飛行器方案，開展三型導(dǎo)彈的型號研制。2018年，在美國防部的統(tǒng)籌部署下，美陸?？杖娺_(dá)成合作協(xié)議，以“先進(jìn)高超聲速武器”(AHW)項(xiàng)目驗(yàn)證的圓錐體構(gòu)型高超聲速滑翔飛行器方案為基礎(chǔ)，依托“遠(yuǎn)程高超聲速武器”(LRHW)項(xiàng)目、“常規(guī)快速打擊”(CPS)項(xiàng)目和“高超聲速常規(guī)打擊武器”(HCSW)項(xiàng)目，分別開展陸射型、潛射型和空射型高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈的型號研制，并計(jì)劃在2022年前形成早期作戰(zhàn)能力。二是基于楔形構(gòu)型滑翔飛行器方案，開展三型導(dǎo)彈的演示驗(yàn)證或型號研制。以原“高超聲速技術(shù)驗(yàn)證飛行器-2”(HTV-2)

圖1 AHW 項(xiàng)目圓錐體滑翔彈頭和HTV-2項(xiàng)目楔形滑翔彈頭的想象圖（圖片來源：美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和DARPA）

圖2 波音公司公布的Ma5 級高超聲速軍用（左）和民用（右）飛機(jī)概念方案（圖片來源：波音公司）

項(xiàng)目研發(fā)的楔形構(gòu)型高超聲速滑翔飛行器方案為基礎(chǔ)，美軍依托“戰(zhàn)術(shù)助推滑翔”(TBG)、“空射快速響應(yīng)武器”(ARRW)和“作戰(zhàn)火力”(OpFires)等項(xiàng)目，正在分別開展空射／艦射型助推滑翔導(dǎo)彈演示驗(yàn)證、空射型助推滑翔導(dǎo)彈型號研制以及陸射型助推滑翔導(dǎo)彈演示驗(yàn)證，并計(jì)劃在2019-2020年前后完成飛行試驗(yàn)和形成早期作戰(zhàn)能力。此外，美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)仍依托“高超聲速吸氣式武器概念”(HAWC)項(xiàng)目繼續(xù)推動(dòng)空射型和艦射型高超聲速巡航導(dǎo)彈技術(shù)驗(yàn)證，但投資強(qiáng)度大幅下降。

聚焦Ma5 級高超聲速飛機(jī)，公布軍/民用飛機(jī)概念方案并穩(wěn)步推動(dòng)技術(shù)攻關(guān)

2018年1月和6月，在DARPA和美空軍研究實(shí)驗(yàn)室的部分資助下，美國波音公司連續(xù)公布了Ma5級的軍用和民用高超聲速飛機(jī)概念方案。兩個(gè)方案均采用渦輪基沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)(TBCC)作為動(dòng)力。以此為牽引，波音公司正在開展一型高超聲速飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)的研究工作，該驗(yàn)證機(jī)可用來驗(yàn)證軍用和民用高超聲速飛機(jī)相關(guān)的機(jī)體、系統(tǒng)和推進(jìn)等關(guān)鍵技術(shù)，如經(jīng)費(fèi)支持充分，預(yù)計(jì)最早可在2023或2024年實(shí)現(xiàn)首飛，軍機(jī)可在2030年前形成裝備，民機(jī)可在2030年代末投入運(yùn)營。與此同時(shí)，瞄準(zhǔn)完成高超聲速飛機(jī)用TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)地面集成驗(yàn)證的DARPA“先進(jìn)全狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)”(AFRE)項(xiàng)目在2018年大幅增加了項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，總預(yù)算由最初0.65億美元增加到1.02億美元以上。在AFRE項(xiàng)目的主要資助下，美國洛克達(dá)因公司成功完成了一型新型亞燃／超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的自由射流試驗(yàn)，為后續(xù)開展TBCC地面集成驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ)。

圖3 波音公司“鬼怪快車”概念方案（垂直起飛、水平降落）想象圖（圖片來源：波音公司）

圖4 美空軍2018年10月在官方網(wǎng)站公布的X-60A構(gòu)想圖（圖片來源：美國空軍）

瞄準(zhǔn)純火箭動(dòng)力的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器，完成了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車

在美國政府投資最大的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器在研項(xiàng)目——DARPA“實(shí)驗(yàn)性太空飛機(jī)”（XSP）項(xiàng)目的支持下，波音公司“鬼怪快車”團(tuán)隊(duì)在2018年完成了大型氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)AR-22的熱試車考核試驗(yàn)（10天內(nèi)10次點(diǎn)火試車），并開始啟動(dòng)大型低溫油箱等大部件的制造工作，預(yù)計(jì)該飛行器將在2021年開始進(jìn)行飛行試驗(yàn)，比最初計(jì)劃的2020年有所推遲。

圍繞高超聲速飛行試驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)，軍地聯(lián)合推動(dòng)高超聲速飛行試驗(yàn)平臺研發(fā)工作

2018年10月，美空軍宣布將編號X-60A授予美國時(shí)代軌道發(fā)射服務(wù)公司“GO發(fā)射者一號”（GO1）高超聲速飛行試驗(yàn)平臺，并明確X-60A將用于低成本、大規(guī)模地開展超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫材料和自主控制等一系列高超聲速技術(shù)的飛行試驗(yàn)，推動(dòng)美軍現(xiàn)有高超聲速武器快速原型化和未來高超聲速飛機(jī)、可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器的發(fā)展。X-60A可提供高度15.4～37km、Ma3～8、最大動(dòng)壓1.4個(gè)大氣壓范圍內(nèi)的真實(shí)飛行環(huán)境，已于2018年完成發(fā)動(dòng)機(jī)全尺寸樣機(jī)的首次熱試車，計(jì)劃在2019年完成首次飛行試驗(yàn)。此外，美國平流層發(fā)射系統(tǒng)公司在9月份也公布了兩型高超聲速飛行試驗(yàn)平臺的概念方案與研制計(jì)劃，并明確將用于支撐軍方和政府各類高超聲速技術(shù)科研項(xiàng)目。

俄羅斯

突襲式公布兩型涉核的高超聲速導(dǎo)彈裝備，穩(wěn)步推進(jìn)艦載高超聲速反艦導(dǎo)彈

2018年3月1日，俄羅斯總統(tǒng)普京在年度國情咨文中首次公開披露了“匕首”空射型高超聲速導(dǎo)彈系統(tǒng)和“先鋒”井射型高超聲速導(dǎo)彈系統(tǒng)，前者采用米格-31K作為專用載機(jī)，最大速度Ma10，最大射程達(dá)2000km，已于2017年底開始戰(zhàn)斗值班；后者最大速度超過Ma20，射程推測可達(dá)10000km以上，計(jì)劃2019年進(jìn)入戰(zhàn)斗值班。兩者均可攜帶核或常規(guī)戰(zhàn)斗部。與此同時(shí)，俄軍繼續(xù)同步推進(jìn)“鋯石”艦射型高超聲速反艦導(dǎo)彈的研制工作，于2018年底完成了最新一次飛行試驗(yàn)，試驗(yàn)中最大飛行速度再次達(dá)到了Ma8。該彈計(jì)劃2022年完成列裝。2019年2月，普京在年度國慶咨文中披露該彈最大飛行速度達(dá)Ma9，射程達(dá)1000km，并確認(rèn)正按計(jì)劃如期推進(jìn)。

繼續(xù)開展馬赫數(shù)4 級米格-41 飛機(jī)技術(shù)研究，持續(xù)推動(dòng)項(xiàng)目立項(xiàng)

俄羅斯米高揚(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)局早在2016年就披露，正在開展米格-41（最大飛行速度可達(dá)Ma4.1～4.3）的設(shè)計(jì)工作，并期望在2025年前進(jìn)入大批量生產(chǎn)。2018年，米高揚(yáng)領(lǐng)導(dǎo)層透露，米格-41項(xiàng)目正在努力爭取列入俄羅斯《2018-2027年國家武器裝備計(jì)劃》，從而實(shí)現(xiàn)國家立項(xiàng)。截止目前，未見公開報(bào)道披露米格-41是否實(shí)現(xiàn)立項(xiàng)。

瞄準(zhǔn)火箭動(dòng)力的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器，開展樣機(jī)研制

圖5 “匕首”空射型高超聲速導(dǎo)彈系統(tǒng)實(shí)景圖和“先鋒”導(dǎo)彈高超聲速滑翔彈頭外形示意圖（圖片來源：俄羅斯國家電視臺）

圖6 ISON設(shè)計(jì)的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器概念圖（圖片來源：俄羅斯新聞社）

圖7 20t 推力量級的SABRE 發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)概念圖（圖片來源：美國《航空周刊與空間技術(shù)》）

2019年2月，俄媒透露，俄羅斯科學(xué)院管理的“國際科學(xué)光學(xué)檢測網(wǎng)”（ISON）機(jī)構(gòu)研制一型采用單臺火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器。俄航天局對該機(jī)表達(dá)了興趣，并且據(jù)稱投入科研經(jīng)費(fèi)。據(jù)ISON總經(jīng)理宣稱，該機(jī)采用現(xiàn)役的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（即“安加拉”號運(yùn)載火箭上面級采用的14D30發(fā)動(dòng)機(jī)），無人駕駛，由母機(jī)從空中投放后點(diǎn)火爬升、加速，可在160km高空達(dá)到Ma7，可將載荷發(fā)射至500km的地球軌道，發(fā)射完載荷后利用降落傘輔助完成水平著陸，每架飛行器可重復(fù)飛行50架次。該機(jī)目前尚處于技術(shù)發(fā)展研究階段，該階段獲得了84萬美元的啟動(dòng)投資，預(yù)計(jì)第二階段需要430萬美元經(jīng)費(fèi)，預(yù)計(jì)2023年開始可進(jìn)行相關(guān)飛行試驗(yàn)。

歐日等其他國家

瞄準(zhǔn)高超聲速導(dǎo)彈應(yīng)用，法日等分別啟動(dòng)和加速相關(guān)技術(shù)研究與飛行驗(yàn)證

2019年1月，法國防長宣布，將在2021年進(jìn)行一型高超聲速滑翔飛行器驗(yàn)證機(jī)的飛行試驗(yàn)。該項(xiàng)目編號為V-max（意為“實(shí)驗(yàn)性機(jī)動(dòng)飛行器”），主管部門是法國國防采辦局，總承包商是歐洲阿里安集團(tuán)。項(xiàng)目目標(biāo)是評價(jià)鑒定滑翔飛行器概念的潛在優(yōu)勢和局限，開展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，如探索適合的結(jié)構(gòu)材料、分析研究該滑翔飛行器所能攜帶的戰(zhàn)斗部重量等。

2018年，日本加大了高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈技術(shù)研究力度，在2018財(cái)年已獲批0.4億美元預(yù)算的基礎(chǔ)上，在2019財(cái)年預(yù)算中進(jìn)一步申請了1.2億美元經(jīng)費(fèi)，加快推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，并計(jì)劃在2026年形成第一代高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈（采用圓錐體滑翔彈頭），2028年形成第二代高超滑翔導(dǎo)彈（采用扁平滑翔彈頭），據(jù)稱導(dǎo)彈射程均為300～500km。同時(shí)，日本還披露，瞄準(zhǔn)高超聲速巡航導(dǎo)彈應(yīng)用，計(jì)劃開展超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、熱防護(hù)材料等技術(shù)研究，并計(jì)劃在2023年到2025年間進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

瞄準(zhǔn)高超聲速民用飛機(jī)應(yīng)用，歐洲聯(lián)合俄澳等多個(gè)國家繼續(xù)推動(dòng)高超聲速飛行平臺技術(shù)研究與驗(yàn)證

2018年年底，歐洲聯(lián)合俄羅斯、澳大利亞和巴西等國，通過“高超聲速飛行試驗(yàn)-國際合作”（Hexafly-Int）項(xiàng)目，完成了一型Ma7～8級高超聲速滑翔飛行平臺概念方案的評審工作。Hexafly-Int項(xiàng)目計(jì)劃試飛一型速度Ma7～8、無動(dòng)力的滑翔飛行平臺縮比樣機(jī)。其中，俄羅斯中央空氣流體力學(xué)研究院負(fù)責(zé)在2019年完成該樣機(jī)的研制，目前正在進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)分析和風(fēng)洞試驗(yàn)。該樣機(jī)計(jì)劃在2020年進(jìn)行飛行試驗(yàn)，其遠(yuǎn)景目標(biāo)是發(fā)展一型能夠2～3h從歐洲飛至亞洲和澳洲的高超聲速民用飛機(jī)。歐洲長期致力于高超聲速民用飛機(jī)技術(shù)研究，曾依托LAPCAT、ATLLAS、Hexafly等一系列科研項(xiàng)目開展了Ma5級和Ma8級高超聲速民用飛機(jī)概念方案研究，在氣動(dòng)、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)和材料等方面取得了一系列研究成果。

英反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司再獲波音和羅羅的戰(zhàn)略投資，穩(wěn)步推進(jìn)“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)地面試驗(yàn)臺建設(shè)

2018年，英國反作用發(fā)動(dòng)機(jī)公司（REL）成功完成新一輪融資，獲投資金達(dá)3750萬美元。更重要的是，在本輪融資中，繼BAE系統(tǒng)公司之后，波音和羅羅成為新的戰(zhàn)略投資方，極大增強(qiáng)了公司“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的發(fā)展前景。2018年，REL公司在美國新建的TF2號試驗(yàn)站完成了首臺預(yù)冷卻器樣機(jī)（HTX）與相關(guān)輔助設(shè)備的裝配，選定了美國通用電氣公司J79渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)作為熱源來開展HTX高溫考核地面試驗(yàn)驗(yàn)證，并完成了J79的安裝試車等工作。同時(shí)，REL公司穩(wěn)步推進(jìn)英國TF1試驗(yàn)站的建設(shè)工作，預(yù)計(jì)2019年具備試驗(yàn)運(yùn)行條件。根據(jù)目前進(jìn)度，公司計(jì)劃在2020年進(jìn)行20t推力量級的“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)核心機(jī)試驗(yàn)，2021年進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)。

結(jié)束語

隨著需求不斷細(xì)化和技術(shù)不斷進(jìn)展，高超聲速飛行器的發(fā)展重心已從技術(shù)研究逐步向型號裝備轉(zhuǎn)進(jìn)，總體技術(shù)路線和裝備技術(shù)方案正在發(fā)生調(diào)整和細(xì)化，這些小變化的逐漸積累可能最終會(huì)引起一些方向性的大變化，值得密切關(guān)注和高度重視。■