■ 王曉鶴 / 中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心

近年來，高超聲速武器的作戰(zhàn)運(yùn)用和威懾效能受到高度重視。一些國(guó)家，特別是美國(guó)，正加大資金的投入，增強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)研究的攻關(guān)力度，積極推進(jìn)高超聲速巡航導(dǎo)彈的實(shí)戰(zhàn)化進(jìn)程。

高超聲速武器是指以高超聲速技術(shù)為基礎(chǔ)、飛行馬赫數(shù)（Ma）大于5的武器。與傳統(tǒng)的亞聲速或超聲速制導(dǎo)武器相比，具有飛行速度快、作戰(zhàn)射程遠(yuǎn)、突防能力強(qiáng)、攻擊范圍廣、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕和打擊效能好等優(yōu)點(diǎn)，主要對(duì)時(shí)間敏感目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)、加固目標(biāo)等實(shí)施遠(yuǎn)程精確打擊。

吸氣式高超聲速武器概念圖

總體情況

美國(guó)高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，它以飛行速度快、突防能力強(qiáng)等潛在能力備受各方關(guān)注和重視。

自20世紀(jì)90年代末以來，美國(guó)先后實(shí)施了可負(fù)擔(dān)得起的快速反應(yīng)導(dǎo)彈演示（ARRMD）、高速打擊導(dǎo)彈（HyStrike）、高超聲速飛行導(dǎo)彈（HyFly）和高超聲速滑翔飛行器（HTV-2）等多個(gè)以高超聲速導(dǎo)彈為應(yīng)用背景的演示驗(yàn)證項(xiàng)目，但由于技術(shù)難度大、經(jīng)費(fèi)投入不足以及試驗(yàn)?zāi)芰χ尾蛔愕仍?，這些項(xiàng)目多半未能順利向工程型號(hào)轉(zhuǎn)化。

表1 美國(guó)高超聲速導(dǎo)彈譜系

目前，美國(guó)采用吸氣式巡航和助推滑翔兩種技術(shù)方案并行推進(jìn)的思路，一方面研制試驗(yàn)以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力、飛行速度達(dá)到馬赫數(shù)（Ma） 5以上、飛行高度一般為30000 m左右的高超聲速巡航導(dǎo)彈；另一方面，研制試驗(yàn)自身不帶動(dòng)力，僅由火箭助推至預(yù)定高度，之后再與火箭分離，能以高超聲速飛行的助推滑翔打擊武器。2019年7月，美國(guó)高超聲速技術(shù)界知名專家格雷格·沙利文披露了高超聲速常規(guī)打擊武器（HCSW）、空射快速響應(yīng)武器（ARRW，即AGM-183A）、吸氣式高超聲速武器概念（HAWC）、戰(zhàn)術(shù)助推滑翔（TBG）、有翼高能再入飛行器試驗(yàn)（SWERVE）和常規(guī)快速打擊（CPS）等高超聲速導(dǎo)彈項(xiàng)目。從這些公開的項(xiàng)目來看，美國(guó)高超聲速導(dǎo)彈譜系完備，如表1所示，既涵蓋了巡航導(dǎo)彈和助推滑翔導(dǎo)彈（具體有楔形布局和雙錐體布局之分），又涵蓋了空基、陸基和?；确绞?。

項(xiàng)目進(jìn)展

2019年12月17日，洛克希德-馬?。羼R）公司在其官方網(wǎng)站發(fā)布招聘公告，為作戰(zhàn)火力（OpFires）項(xiàng)目招聘火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工程師。公告披露，OpFires 項(xiàng)目推進(jìn)系統(tǒng)由兩級(jí)火箭組成，第一級(jí)火箭為傳統(tǒng)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，第二級(jí)火箭則具有推力可調(diào)的能力。其中，第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是該項(xiàng)目第二階段推進(jìn)系統(tǒng)子項(xiàng)目的科研重點(diǎn)。洛馬公司將負(fù)責(zé)對(duì)第二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，并集成為整彈。公告要求應(yīng)聘工程師具有與各類供應(yīng)商溝通協(xié)調(diào)的能力，包括能夠評(píng)估81cm直徑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)和設(shè)計(jì)方案。2020年1月14日，美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）與美國(guó)陸軍聯(lián)合主管的OpFires項(xiàng)目授予洛馬公司總額3190萬美元的第三階段武器系統(tǒng)集成子項(xiàng)目合同，由洛馬導(dǎo)彈與火控公司牽頭深化發(fā)展前兩個(gè)階段研發(fā)的推進(jìn)系統(tǒng)，并將其與發(fā)射車、電子系統(tǒng)和載荷集成為導(dǎo)彈系統(tǒng)，最終完成全系統(tǒng)飛行演示驗(yàn)證。按照計(jì)劃，OpFires項(xiàng)目將在2021年下半年完成關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審（CDR），2021年年底前完成各部件和子系統(tǒng)的試驗(yàn)，并在2022年開始進(jìn)行集成飛行試驗(yàn)。

2020年2月10日，美國(guó)空軍發(fā)言人確認(rèn)空軍已正式取消HCSW項(xiàng)目，而另一個(gè)高超聲速導(dǎo)彈型號(hào)項(xiàng)目ARRW將繼續(xù)推進(jìn)?？哲娙∠鸋CSW項(xiàng)目的主要原因并不是技術(shù)或性能指標(biāo)的問題，而是來自2021財(cái)年預(yù)算緊縮的壓力。由于預(yù)算壓縮，美國(guó)空軍必須在上述兩個(gè)高超聲速導(dǎo)彈型號(hào)項(xiàng)目中取消一個(gè)。ARRW得以保留的原因在于，與HCSW相比擁有“獨(dú)特的滑翔體設(shè)計(jì)”，而HCSW則與陸軍和海軍在研的兩個(gè)高超聲速導(dǎo)彈項(xiàng)目（即美國(guó)陸軍遠(yuǎn)程高超聲速武器項(xiàng)目和美國(guó)海軍常規(guī)快速打擊項(xiàng)目）較為相似。ARRW項(xiàng)目的既定目標(biāo)仍是在2022財(cái)年形成早期作戰(zhàn)能力。美國(guó)空軍在2019年12月2日向洛馬公司授予了一份總額9.89億美元的確定性合同，要求在2022年12月31日前完成AGM-183A空射快速響應(yīng)武器（ARRW）項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與生產(chǎn)就緒保障等工作。

Nammo公司測(cè)試超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)

推進(jìn)裝置

2019年6月20日，在法國(guó)的巴黎航展上，雷神公司透露HAWC項(xiàng)目正在研發(fā)的空射型高超聲速巡航導(dǎo)彈演示驗(yàn)證樣機(jī)因發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)問題，無法在2020年年底前完成首次飛行試驗(yàn)。高超聲速巡航導(dǎo)彈采用的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在魯棒性等工程問題上面臨諸多難題，如進(jìn)氣道不起動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷重起等，距離實(shí)戰(zhàn)使用還有較大差距。

美國(guó)國(guó)防部（DoD）和挪威國(guó)防部（MoD）于2020年4月20日宣布，計(jì)劃在新的美國(guó)聯(lián)合原型倡議（API）下繼續(xù)進(jìn)行雙邊合作，以推進(jìn)固體燃料沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（SFRJ）技術(shù)的發(fā)展。挪威的Nammo公司已被選為增程戰(zhàn)術(shù)進(jìn)攻高速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)（THOR-ER）項(xiàng)目的工業(yè)合作伙伴。THOR-ER項(xiàng)目的目標(biāo)是合作開發(fā)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，并將其降低至合理的價(jià)格，可在高速和擴(kuò)展范圍的全尺寸原型中實(shí)現(xiàn)，最終在與作戰(zhàn)相關(guān)的條件下進(jìn)行飛行演示。THOR-ER項(xiàng)目融入了挪威在導(dǎo)彈和火箭技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)期研發(fā)的成果，并使美國(guó)與挪威最先進(jìn)的推進(jìn)技術(shù)融合在一起。2019年9月，Nammo公司曾展示了正在研制的彈用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，并稱采用這種發(fā)動(dòng)機(jī)的防空導(dǎo)彈，其最大射程有望達(dá)到400km以上，而且該發(fā)動(dòng)機(jī)還可根據(jù)任務(wù)需要和發(fā)射平臺(tái)進(jìn)行適應(yīng)性修改，導(dǎo)彈的飛行速度可達(dá)Ma3.5～5。

2020年4月27日，美國(guó)空軍在網(wǎng)上發(fā)布了未來高超聲速項(xiàng)目的公告。美國(guó)空軍表示，未來高超聲速項(xiàng)目旨在開發(fā)一種“可以從現(xiàn)有的戰(zhàn)斗機(jī)或轟炸機(jī)上空射的固體火箭推進(jìn)、吸氣式、高超聲速的常規(guī)巡航導(dǎo)彈”。美國(guó)空軍正在尋找具有各種專業(yè)技能的機(jī)構(gòu)開展相關(guān)研究，包括：持續(xù)的吸氣式高超聲速推進(jìn)技術(shù)，如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)或雙模發(fā)動(dòng)機(jī)；穩(wěn)定的高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)；氣熱耦合保護(hù)系統(tǒng)；固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；彈頭和導(dǎo)彈一體化技術(shù)；先進(jìn)的高超聲速制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制技術(shù)。未來的超聲速計(jì)劃是美國(guó)空軍的第二次吸氣式巡航導(dǎo)彈計(jì)劃。

近期動(dòng)向

預(yù)算大漲

2020年2月，美國(guó)各軍種和直屬機(jī)構(gòu)在官方網(wǎng)站上陸續(xù)公布了2021財(cái)年國(guó)防預(yù)算申請(qǐng)文件。DoD發(fā)布的2021財(cái)年預(yù)算申請(qǐng)概要文件明確指出，2021財(cái)年在高超聲速領(lǐng)域（含反高超）申請(qǐng)的科研經(jīng)費(fèi)預(yù)算總額高達(dá)32億美元，比上一年提出的2020財(cái)年申請(qǐng)額26億美元增長(zhǎng)了23%，再次創(chuàng)下近10年來的歷史新高?？傮w上，美國(guó)陸?？杖娂铀偻苿?dòng)3型高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈型號(hào)研制是2021財(cái)年美國(guó)高超聲速科研預(yù)算再創(chuàng)新高的主要原因。從項(xiàng)目渠道來看，美國(guó)海軍2021財(cái)年為常規(guī)快速打擊項(xiàng)目申請(qǐng)10億美元，采用通用滑翔器加潛射助推方案，于2028財(cái)年在“弗吉尼亞”級(jí)潛艇上實(shí)現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力；美國(guó)陸軍2021財(cái)年為遠(yuǎn)程高超聲速武器項(xiàng)目申請(qǐng)8.01億美元，將采用通用滑翔器加海軍助推系統(tǒng)方案，射程可達(dá)3000～4000km；美國(guó)空軍2021財(cái)年為AGM-183空射快速響應(yīng)武器項(xiàng)目申請(qǐng)3.82億美元，將研發(fā)能以Ma9以上速度飛行且射程達(dá)1000km以上的空射高超聲速滑翔器原型；DARPA 2021財(cái)年為戰(zhàn)術(shù)助推滑翔項(xiàng)目申請(qǐng)1.17億美元，將與空軍合作繼續(xù)試驗(yàn)該項(xiàng)目，DARPA還將繼續(xù)研發(fā)高超聲速吸氣式武器概念，提高高超聲速防御能力。美國(guó)國(guó)防部導(dǎo)彈防御局（MDA）發(fā)布了“高超聲速區(qū)域滑翔段武器系統(tǒng)”攔截彈原型征詢建議書，并研發(fā)天基傳感器原型，擴(kuò)大對(duì)來襲導(dǎo)彈探測(cè)、跟蹤的范圍。

技術(shù)走向

為應(yīng)對(duì)潛在對(duì)手，美國(guó)將加速助推滑翔類武器研制并形成作戰(zhàn)能力，同時(shí)繼續(xù)推進(jìn)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研制。

一是將型號(hào)研制項(xiàng)目由4個(gè)削減為3個(gè)，數(shù)量更少，但投資強(qiáng)度更大，加速形成戰(zhàn)斗力是第一要?jiǎng)?wù)。其中，空軍取消了HCSW空射型戰(zhàn)略級(jí)高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈，海軍和陸軍繼續(xù)加速推進(jìn)CPS潛射型和遠(yuǎn)程高超聲速武器（LRHW）陸射型戰(zhàn)略級(jí)高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈，分別計(jì)劃在2025年和2023年形成作戰(zhàn)能力。同時(shí)，空軍繼續(xù)加快ARRW空射型戰(zhàn)術(shù)級(jí)高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈的研制，計(jì)劃在2022年形成作戰(zhàn)能力。

二是3個(gè)演示驗(yàn)證項(xiàng)目進(jìn)入到收官階段，巡航導(dǎo)彈技術(shù)研發(fā)投資強(qiáng)度降至谷底，裝備轉(zhuǎn)化前景不容樂觀。其中，TBG主要是驗(yàn)證采用面對(duì)稱楔形滑翔彈頭的高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈技術(shù)，HAWC主要是驗(yàn)證采用液體碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高超聲速巡航導(dǎo)彈技術(shù)。前者繼續(xù)保持了1.17億美元的高強(qiáng)度預(yù)算，而后者僅剩700萬美元。TBG和HAWC都將在2020年進(jìn)行飛行試驗(yàn)，但從投資強(qiáng)度上看，TBG的飛行試驗(yàn)將持續(xù)到2021年，HAWC項(xiàng)目在2021財(cái)年的預(yù)算可能僅夠開展試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析而無法支撐更多飛行試驗(yàn)，其裝備轉(zhuǎn)化前景不容樂觀。

三是面向高超導(dǎo)彈的專用技術(shù)研發(fā)穩(wěn)步推進(jìn)，正儲(chǔ)備多種動(dòng)力技術(shù)。其中，空軍繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)彈用液體碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)成熟，海軍瞄準(zhǔn)Ma3～8超聲速/高超聲速導(dǎo)彈應(yīng)用，正加強(qiáng)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)的探索和儲(chǔ)備。美國(guó)主要高超聲速武器項(xiàng)目如表2所示。

表2 美國(guó)主要高超聲速武器項(xiàng)目

發(fā)展重點(diǎn)

重視實(shí)驗(yàn)設(shè)施建設(shè)

通過各種試驗(yàn)，可大大縮短設(shè)計(jì)試驗(yàn)周期、加速技術(shù)迭代過程、加快推進(jìn)包括高超聲速飛機(jī)技術(shù)在內(nèi)的高超聲速技術(shù)發(fā)展成熟。2019年2月20日，美國(guó)D風(fēng)洞重新授權(quán)定位于開展常規(guī)性研究型試驗(yàn)。在隨后的7周時(shí)間內(nèi)，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）的研究人員應(yīng)用了多項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)，完成了70多次超聲速狀態(tài)下運(yùn)行調(diào)試試驗(yàn)，測(cè)量標(biāo)定了該風(fēng)洞自由氣流的品質(zhì)，評(píng)價(jià)了角區(qū)湍流特性，評(píng)估識(shí)別了氣流與結(jié)構(gòu)件之間的耦合干擾。表3列舉了美國(guó)國(guó)防部高超聲速地面試驗(yàn)設(shè)施，它們可建立不同溫度、不同速度的試驗(yàn)環(huán)境。

表3 美國(guó)國(guó)防部高超聲速地面試驗(yàn)設(shè)施

積極推動(dòng)防御技術(shù)發(fā)展

隨著高超聲速武器的服役，其防御已成為嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題，美國(guó)已加大投入，通過多個(gè)項(xiàng)目推動(dòng)技術(shù)逐步走向成熟。據(jù)美國(guó)《防務(wù)內(nèi)情》報(bào)道，美國(guó)《2020 財(cái)年國(guó)防授權(quán)法案》最終給MDA批準(zhǔn)了3.9億美元預(yù)算用于高超聲速防御項(xiàng)目，比2019年2月申請(qǐng)的1.57億美元預(yù)算增加了2.32億美元。

2019年8月30日至9月4日，MDA的高超聲速防御武器系統(tǒng)概念定義項(xiàng)目陸續(xù)從第一輪入選的21個(gè)方案中挑出了5個(gè)方案，并逐個(gè)授出了第二輪的研究合同，要求承研單位在2020年5月前圍繞被選中的方案再完成一輪深化研究工作。2020年1月24日和2月10日，DARPA分別授予諾斯羅普-格魯門（諾格）公司和洛克達(dá)因公司的滑翔破壞者項(xiàng)目基線研究階段合同，合同金額分別是1300 萬美元和1213萬美元，讓二者在該項(xiàng)目的初始階段開展競(jìng)爭(zhēng)性研究?；杵茐恼唔?xiàng)目旨在研發(fā)先進(jìn)攔截器的支撐技術(shù)，以支撐該攔截器在高空攔截機(jī)動(dòng)式高超聲速目標(biāo)?；杵茐恼唔?xiàng)目最終將完成應(yīng)用能力演示驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果將用于支撐后續(xù)開展全系統(tǒng)攔截能力的分析。2020年1月29日，MDA公開發(fā)布了區(qū)域性滑翔段（攔截）武器系統(tǒng)（RGPWS）項(xiàng)目招標(biāo)書草案，該項(xiàng)目將完成一型在滑翔段攔截區(qū)域級(jí)（中程）高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈的攔截彈原型機(jī)的設(shè)計(jì)、發(fā)展和非攔截式飛行驗(yàn)證。RGPWS項(xiàng)目是MDA高超聲速防御專項(xiàng)的重點(diǎn)項(xiàng)目，計(jì)劃在2021年年底前完成攔截武器的原型機(jī)及其飛行試驗(yàn)，并完成相關(guān)高精度建模與仿真工作。RGPWS項(xiàng)目的核心目標(biāo)是降低攔截武器的關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和集成風(fēng)險(xiǎn)，將攔截武器的技術(shù)成熟度等級(jí)提升到5級(jí)。項(xiàng)目最終將完成一次攔截武器的飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證該攔截武器除攔截殺傷以外的關(guān)鍵性能特征。

結(jié)束語

美國(guó)高超聲速導(dǎo)彈種類多樣、技術(shù)齊全，在快速形成裝備的同時(shí)夯實(shí)技術(shù)儲(chǔ)備，提前部署反制措施研發(fā)，未來將形成攻防兼?zhèn)涞难b備體系。其各型裝備即將不斷列裝，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有防御體系構(gòu)成嚴(yán)重威脅，為此必須加快預(yù)警探測(cè)、快速攔截等裝備的研發(fā)，確保國(guó)家安全。