中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心 蔡聞一 饒成龍 江凌彤 鐘欣欣

美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系分析及啟示

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心 蔡聞一 饒成龍 江凌彤 鐘欣欣

高超聲速技術(shù)是重要的軍民兩用技術(shù)，其發(fā)展將對(duì)未來作戰(zhàn)模式和國(guó)家安全產(chǎn)生戰(zhàn)略性影響，現(xiàn)已成為世界航空、航天領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)，美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、澳大利亞、印度等國(guó)家的高超聲速項(xiàng)目都在緊鑼密鼓地實(shí)施。其中，美國(guó)最為活躍，先后制定了多個(gè)高超聲速飛行器研制計(jì)劃，在關(guān)鍵技術(shù)方面取得了諸多突破，同時(shí)也積累了豐富的項(xiàng)目管理與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，形成了較為完善的組織管理體系。本文分析了美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系的主要構(gòu)成及顯著特點(diǎn)，并結(jié)合我國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系的建立與發(fā)展給出了相關(guān)啟示。

美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系概況

美國(guó)參與高超聲速技術(shù)研究的單位較多，國(guó)防部各局、各軍兵種，以及部分高校、軍工企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等都曾參與或正在開展高超聲速技術(shù)研究，總體上可以分為美國(guó)國(guó)防部、美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、高校，以及軍工企業(yè)等四大部分。其中，國(guó)防部和

NASA是頂層管理層，高校及軍工企業(yè)為具體實(shí)施層。

一、頂層管理

國(guó)防部和NASA是美國(guó)高超聲速飛行器研究的具體組織領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。國(guó)防部負(fù)責(zé)實(shí)施涉及國(guó)家安全的航天項(xiàng)目，包括航天政策、科研計(jì)劃、預(yù)算及其計(jì)劃的制定、管理與實(shí)施等，在高超聲速技術(shù)研究方面主要進(jìn)行軍事應(yīng)用領(lǐng)域的研究。美國(guó)空軍和海軍各自設(shè)有具體開展研究工作的機(jī)構(gòu)。NASA是美國(guó)最重要的民用航天管理主體，負(fù)責(zé)管理和實(shí)施載人航天、太空探索、空間發(fā)射、國(guó)際空間站，以及與航天相關(guān)的科研、教育及國(guó)際合作等，在高超聲速技術(shù)研究方面主要進(jìn)行民用領(lǐng)域的研究。國(guó)防部和NASA既是高超聲速項(xiàng)目的承擔(dān)者，主要負(fù)責(zé)概念研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)也是項(xiàng)目的委托者，如將部分研究工作、研制項(xiàng)目委托給高校和軍工企業(yè)進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、試驗(yàn)及生產(chǎn)。

（一）高超聲速聯(lián)合技術(shù)辦公室

為協(xié)調(diào)和統(tǒng)一美國(guó)各軍兵種和國(guó)防部開展的高超聲速研究、開發(fā)、試驗(yàn)與鑒定（RDT&E）工作，美

國(guó)國(guó)防部于2007年設(shè)立了高超聲速聯(lián)合技術(shù)辦公室（JTOH）。JTOH隸屬于國(guó)防部副部長(zhǎng)辦公室，由防御研究與工程部主任領(lǐng)導(dǎo)。JTOH配合美國(guó)國(guó)防部、軍方和相關(guān)國(guó)防機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)正在計(jì)劃和執(zhí)行的高超聲速技術(shù)研究、開發(fā)、試驗(yàn)與鑒定項(xiàng)目。其主要職能包括：協(xié)調(diào)和統(tǒng)一當(dāng)前和未來美國(guó)國(guó)防部高超聲速方面的研究、開發(fā)、試驗(yàn)與鑒定計(jì)劃，以及系統(tǒng)演示驗(yàn)證計(jì)劃；制定國(guó)防部高超聲速計(jì)劃的路線圖，并每?jī)赡赀M(jìn)行修訂；批準(zhǔn)驗(yàn)收高超聲速系統(tǒng)的演示驗(yàn)證計(jì)劃；與NASA的高超聲速計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)；每年對(duì)國(guó)防部用于高超聲速技術(shù)的研究、開發(fā)、試驗(yàn)與鑒定，以及系統(tǒng)驗(yàn)證項(xiàng)目的可用資金進(jìn)行復(fù)審，以確定這些資金投入與路線圖發(fā)展需求是否相符。

（二）美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局

美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）于1958年2月7日成立，歸屬于美國(guó)國(guó)防部，獨(dú)立于美國(guó)海、陸、空軍，是專門負(fù)責(zé)管理美國(guó)國(guó)防領(lǐng)域預(yù)先研究計(jì)劃項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)，主要開展具有潛在軍事應(yīng)用價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)大的新技術(shù)和高技術(shù)的軍用潛能研究與分析，并按下達(dá)的科研計(jì)劃的目的和要求，對(duì)國(guó)防部長(zhǎng)批準(zhǔn)的跨軍種重大預(yù)研項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)管理與指導(dǎo)。DARPA與美國(guó)空軍、海軍合作，聯(lián)合開展了多項(xiàng)高超聲速研究項(xiàng)目，在空氣動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)熱效應(yīng)、導(dǎo)航與控制等技術(shù)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)技術(shù)突破，研究成果為美國(guó)各軍兵種開展的高超聲速項(xiàng)目研究提供了重要的技術(shù)支撐。

（三）美國(guó)空軍

美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）成立于1997年10月。AFRL所負(fù)責(zé)的科技項(xiàng)目涵蓋基礎(chǔ)研究、探索性開發(fā)和預(yù)先開發(fā)等方面的內(nèi)容。其任務(wù)主要是通過協(xié)調(diào)政府、工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的合作關(guān)系，確定、綜合集成和提供可以負(fù)擔(dān)的、能夠提高作戰(zhàn)水平的技術(shù)。AFRL在高超聲速技術(shù)領(lǐng)域的研究主要集中在能夠?qū)嵤┛焖偃虼驌舻母叱曀傺埠綄?dǎo)彈和能夠執(zhí)行空間軍用運(yùn)輸任務(wù)的飛行器等方面。

（四）美國(guó)海軍

美國(guó)海軍持續(xù)資助沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，促進(jìn)了美國(guó)高超聲速吸氣式導(dǎo)彈的發(fā)展。在20世紀(jì)50年代吸氣式推進(jìn)技術(shù)剛剛出現(xiàn)時(shí)，美國(guó)海軍就意識(shí)到了該技術(shù)在超聲速和高超聲速導(dǎo)彈中的應(yīng)用價(jià)值，與DARPA合作實(shí)施了成本適中的快速反應(yīng)空射導(dǎo)彈驗(yàn)證機(jī)（ARRMD）項(xiàng)目，該驗(yàn)證機(jī)的飛行速度達(dá)4Ma～8Ma。2002年，美國(guó)海軍發(fā)起了HyFly項(xiàng)目，以驗(yàn)證高超聲速遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的DCR超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)技術(shù)。同年，美國(guó)海軍發(fā)起了超聲速巡航導(dǎo)彈（GSSCM）和聯(lián)合超聲速巡航導(dǎo)彈（JSSCM）計(jì)劃等。

（五）NASA

NASA創(chuàng)立于1958年，是美國(guó)民用航天的總管單位，屬于“獨(dú)立政府機(jī)構(gòu)”，負(fù)責(zé)美國(guó)民用航天任務(wù)的計(jì)劃與執(zhí)行。其每年80%左右的預(yù)算以合同形式或其它形式轉(zhuǎn)撥到航天工業(yè)界、科技界、學(xué)術(shù)界和其他有關(guān)部門。作為美國(guó)高超聲速技術(shù)研究項(xiàng)目的重點(diǎn)參與單位，為保障高超聲速技術(shù)研究項(xiàng)目的順利進(jìn)行，NASA成立了專門的高超聲速項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)高超聲速項(xiàng)目的整體管控，由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)小組和管理組分別負(fù)責(zé)通用技術(shù)開發(fā)和管理工作，對(duì)于一些特殊項(xiàng)目，安排專人負(fù)責(zé)。此外，NASA的多個(gè)研究中心也在高超聲速技術(shù)領(lǐng)域開展了大量的研究工作，如蘭利研究中心（LRC）、格倫研究中心（GRC）、埃姆斯研究中心（ARC），以及德萊頓飛行研究中心（DFRC）等。

二、具體實(shí)施

（一）整體情況

在美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系中，美國(guó)國(guó)防部和NASA是計(jì)劃層，主要進(jìn)行宏觀管理；高校和軍工企業(yè)是具體實(shí)施層，針對(duì)國(guó)防部和NASA提出的具體要求，積極參與具體項(xiàng)目，提出方案、接受評(píng)估，并開展研究和開發(fā)工作。其中，高校主要開展學(xué)術(shù)性研究，包括基礎(chǔ)和理論研究，以及研究方法的探索等，同時(shí)也參與由國(guó)防部或NASA領(lǐng)導(dǎo)的具體項(xiàng)目，進(jìn)行部分關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。軍工企業(yè)一般以項(xiàng)目承包商的身份出現(xiàn)在某高超聲速研究項(xiàng)目中，針對(duì)國(guó)防部或NASA提出的具體項(xiàng)目要求，提出方案并接受評(píng)估，方案通過后開展具體的研究和開發(fā)工作。

（二）高超聲速工業(yè)團(tuán)隊(duì)

2009年1月，美國(guó)高超聲速技術(shù)研究企業(yè)界、學(xué)術(shù)界與國(guó)會(huì)委員討論決定成立美國(guó)高超聲速工業(yè)團(tuán)隊(duì)（HIT），與美國(guó)國(guó)防部JTOH形成互補(bǔ)。HIT是一個(gè)商業(yè)貿(mào)易協(xié)會(huì)，獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，每年向會(huì)員收取一定的會(huì)費(fèi)，作為政府行動(dòng)的補(bǔ)充，促進(jìn)高超聲速技術(shù)發(fā)展。作為聯(lián)邦政府與美國(guó)高超聲速技術(shù)研究企業(yè)界、學(xué)術(shù)界的溝通橋梁，HIT宣傳和支持美國(guó)當(dāng)前的高速飛行器研究發(fā)展項(xiàng)目并促使其成功。同時(shí)，HIT還負(fù)責(zé)加快推進(jìn)美國(guó)高速飛行器研究發(fā)展項(xiàng)目、地面試驗(yàn)?zāi)芰惋w行演示項(xiàng)目；邀請(qǐng)航空企業(yè)、貿(mào)易協(xié)會(huì)、各類政府機(jī)構(gòu)、媒體、學(xué)術(shù)界、國(guó)會(huì)委員等代表參加華盛頓特區(qū)及其它地方的重要活動(dòng)，如航空航天企業(yè)相關(guān)的會(huì)議等。

美國(guó)高超聲速技術(shù)組織管理方略分析

通過分析美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系的主要構(gòu)成，可以看出：在美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系中，國(guó)防部和NASA作為計(jì)劃層進(jìn)行宏觀管理，高校和軍工企業(yè)為具體實(shí)施層，形成了一個(gè)層級(jí)分明、結(jié)構(gòu)完善、軍民融合的綜合體系。近年來，美國(guó)高超聲速技術(shù)研究發(fā)展迅猛，取得了多項(xiàng)顯著的成果，其成功的經(jīng)驗(yàn)主要在于國(guó)防部、NASA、工業(yè)界，以及學(xué)術(shù)界等各個(gè)機(jī)構(gòu)之間建立了良好的協(xié)調(diào)與合作關(guān)系，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

一、頂層機(jī)構(gòu)牽引，推動(dòng)技術(shù)研發(fā)

美國(guó)一直高度重視國(guó)防科技創(chuàng)新的頂層設(shè)計(jì)，針對(duì)顛覆性技術(shù)研究，專門成立了多個(gè)研究機(jī)構(gòu)。在美國(guó)高超聲速技術(shù)發(fā)展過程中，以DARPA和NASA為首的預(yù)研機(jī)構(gòu)發(fā)揮了重要的引領(lǐng)作用。DARPA是美國(guó)重大科技攻關(guān)項(xiàng)目的組織、協(xié)調(diào)、管理機(jī)構(gòu)，以及軍用高技術(shù)預(yù)研工作的技術(shù)管理部門，負(fù)責(zé)制定科技規(guī)劃，支持技術(shù)研發(fā)。DARPA本身并不從事具體的科研工作，而是起到監(jiān)督作用。在高超聲速技術(shù)研究方面，DARPA針對(duì)未來潛在的戰(zhàn)略對(duì)手，分析其體系弱點(diǎn)，不斷創(chuàng)新概念、設(shè)計(jì)未來戰(zhàn)爭(zhēng)模式，提出打贏未來戰(zhàn)爭(zhēng)的重大軍事需求，牽引高超聲速技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。NASA主要負(fù)責(zé)規(guī)劃、指導(dǎo)和實(shí)施航空航天活動(dòng)，并最大可能地尋求和鼓勵(lì)對(duì)空間的商業(yè)利用；按照聯(lián)邦政府的要求，為聯(lián)邦政府提供商業(yè)性的航天服務(wù)和設(shè)備，研究和發(fā)展高超聲速技術(shù)等顛覆性前沿技術(shù)。

二、合作競(jìng)爭(zhēng)并存，提高研究效率

美國(guó)國(guó)防部在經(jīng)費(fèi)允許的范圍內(nèi)，盡可能地維持國(guó)防工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，以長(zhǎng)期、全面地保持國(guó)防工業(yè)在武器裝備研制、生產(chǎn)、保障方面的全套能力，以及多個(gè)廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)，以保持發(fā)展活力。美國(guó)幾乎每項(xiàng)高超聲速項(xiàng)目都是由多家單位聯(lián)合開展的，聯(lián)合開展項(xiàng)目研究的方式多種多樣。美國(guó)軍方對(duì)NASA所研究的相關(guān)高超聲速技術(shù)進(jìn)行辨識(shí)后，倘若認(rèn)為該技術(shù)有軍事應(yīng)用前景，就會(huì)與NASA簽訂合同，共同進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。每項(xiàng)具體的高超聲速技術(shù)研究項(xiàng)目會(huì)有多家單位參與，根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)承擔(dān)相關(guān)工作。與此同時(shí)，合作中也存在著競(jìng)爭(zhēng)，合作與競(jìng)爭(zhēng)并存，從而顯著提高了研究效率。各競(jìng)爭(zhēng)單位或團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)用戶需求提出不同的方案，進(jìn)行可行性、性價(jià)比等系列評(píng)估后，用戶最終選擇最優(yōu)的一家單位或團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研發(fā)。

三、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理，主導(dǎo)機(jī)構(gòu)不定

根據(jù)美國(guó)法典，美國(guó)總統(tǒng)是美國(guó)航天活動(dòng)的最高協(xié)調(diào)人。NASA與國(guó)防部之間建立了良好的協(xié)調(diào)機(jī)制，NASA和國(guó)防部可在其管轄的航空航天活動(dòng)的范圍內(nèi)，通過總統(tǒng)相互提出建議和意見，互相通知對(duì)方開展的相關(guān)活動(dòng)。在美國(guó)高超聲速技術(shù)研究機(jī)構(gòu)中，并非一味追求平等合作，而是不同的高超聲速項(xiàng)目由不同的主導(dǎo)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)和管理，其他研究單位則根據(jù)自身的優(yōu)勢(shì)參與到具體項(xiàng)目之中。

美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系對(duì)我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域研究體系建設(shè)的啟示

通過對(duì)美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系及特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合我國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系的建立和發(fā)展，可得出以下3點(diǎn)啟示：

一、高度重視預(yù)先研究，加強(qiáng)頂層策劃，逐步建立完善高超聲速技術(shù)組織管理體系

高超聲速飛行器具有快速到達(dá)、突防能力強(qiáng)、破壞力大等優(yōu)勢(shì)，一旦參加實(shí)戰(zhàn)，或?qū)⒏淖兾磥淼膽?zhàn)爭(zhēng)形態(tài)和作戰(zhàn)模式。世界主要軍事強(qiáng)國(guó)均投入了大量人力和物力開展高超聲速技術(shù)研究。美國(guó)高度重視高超聲速技術(shù)研究，將其作為新“三位一體”戰(zhàn)略中非核打擊系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)，并逐步形成了以國(guó)防部和NASA為主導(dǎo)的層級(jí)分明、結(jié)構(gòu)完善、軍民融合的高超聲速技術(shù)研究組織管理體系。

為適應(yīng)形勢(shì)需要，促進(jìn)我國(guó)高超聲速技術(shù)持續(xù)發(fā)展，可以借鑒美國(guó)高超聲速技術(shù)研究的組織管理模式，抓住高超聲速技術(shù)等新興前沿技術(shù)發(fā)展機(jī)遇，加強(qiáng)頂層謀劃，制定科學(xué)、合理的發(fā)展路徑，成立專門的研究機(jī)構(gòu)作為主導(dǎo)機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一布局高超聲速技術(shù)等高新技術(shù)的研究和開發(fā)工作，建立健全自主創(chuàng)新的研究和管理機(jī)制，穩(wěn)步推進(jìn)高超聲速飛行器等新型武器裝備的研制工作。

二、利用和調(diào)動(dòng)各方優(yōu)勢(shì)技術(shù)力量，創(chuàng)新合作模式，提高高超聲速飛行器研制效率

通過研究美國(guó)高超聲速技術(shù)研究的組織管理方略可以看出，美國(guó)在高超聲速技術(shù)研發(fā)過程中非常重視企業(yè)和高校的參與，吸收了多家擁有較強(qiáng)研究基礎(chǔ)和技術(shù)實(shí)力的企業(yè)和高校加入HIT團(tuán)隊(duì)，充分利用高校的科研資源，大力進(jìn)行高超聲速技術(shù)方面的基礎(chǔ)理論研究，為高超聲速技術(shù)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；同時(shí)，充分發(fā)揮軍工企業(yè)在運(yùn)行和生產(chǎn)方面的優(yōu)勢(shì)，輔助國(guó)防部和NASA保障高超聲速項(xiàng)目的順利實(shí)施。

以合作的方式開展高超聲速技術(shù)研究，可以持續(xù)提升高超聲速技術(shù)領(lǐng)域的研究能力，進(jìn)而達(dá)到降低成本、輔助關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的目的。因此，應(yīng)積極開展交流合作，創(chuàng)新合作模式，在高超聲速技術(shù)研究主導(dǎo)機(jī)構(gòu)的引領(lǐng)下，建立科研院所、高校，以及民營(yíng)企業(yè)之間的合作開發(fā)機(jī)制，發(fā)揮各方技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)技術(shù)交流和資源共享，共同推進(jìn)我國(guó)高超聲速飛行器研制工作。

三、推動(dòng)高超聲速軍民兩用技術(shù)推廣與轉(zhuǎn)化，不斷完善高超聲速技術(shù)成果轉(zhuǎn)化機(jī)制

近年來，國(guó)防科技與民用科技深度融合的空間愈來愈廣闊。為推動(dòng)自身持續(xù)發(fā)展，世界主要軍工企業(yè)在國(guó)防開支普遍緊縮的情況下，基本上都實(shí)施了以軍技民用、民技軍用為核心的軍民一體發(fā)展戰(zhàn)略。普萊特?惠特尼公司、洛克希德?馬丁公司、波音公司等世界著名的軍工企業(yè)都積極參與美國(guó)國(guó)防部和NASA主導(dǎo)的高超聲速飛行器研制項(xiàng)目。

當(dāng)前，我國(guó)正在大力推行軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略，這為國(guó)內(nèi)軍工企業(yè)發(fā)展軍民兩用技術(shù)創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境?？沙浞掷脟?guó)家公共服務(wù)平臺(tái)、技術(shù)交易平臺(tái)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)基地等渠道，加強(qiáng)與軍方及相關(guān)用戶的溝通交流，擴(kuò)大研發(fā)成果在商業(yè)市場(chǎng)上的影響。同時(shí)，充分利用和發(fā)揮民營(yíng)企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建立開放型軍民兩用技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新體系，吸收和運(yùn)用民用科技研究成果及資源，更好地促進(jìn)高超聲速軍民兩用技術(shù)的推廣與轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

結(jié)束語

高超聲速技術(shù)已成為近年來世界航空航天領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)，美國(guó)在高超聲速技術(shù)研究領(lǐng)域最為活躍，制定并實(shí)施了多項(xiàng)高超聲速技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，取得了豐碩的研究成果。對(duì)美國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，評(píng)估其現(xiàn)有技術(shù)能力和發(fā)展?jié)摿?，有利于統(tǒng)籌規(guī)劃我國(guó)空天技術(shù)發(fā)展，建立健全我國(guó)高超聲速技術(shù)研究體系，全面推進(jìn)我國(guó)新型飛行器的研制工作。