50年前，美國空軍開始研究空氣助燃的高超聲速飛行器和武器平臺，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，美軍在航天飛行領(lǐng)域已經(jīng)取得了諸多成果。目前，美軍更加強(qiáng)調(diào)高超聲速飛行對于未來作戰(zhàn)的意義，進(jìn)一步加大了科研力度，根據(jù)作戰(zhàn)需求制訂了長期發(fā)展規(guī)劃，形成了“高超聲速發(fā)展10年路線圖”。美軍的這份“高超聲速發(fā)展10年路線圖”全面總結(jié)了50年來高超聲速研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，科學(xué)分析了未來空天武器研發(fā)面臨的技術(shù)難題，立足美國國防科技發(fā)展現(xiàn)狀，適應(yīng)目前軍費(fèi)預(yù)算連年下調(diào)的現(xiàn)實(shí)背景，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)針對性和可操作性。

在失敗中獲取經(jīng)驗(yàn)

“路線圖”全面回顧了美軍高超聲速平臺的發(fā)展歷史。上世紀(jì)70年代，瑪麗埃塔公司啟動了先進(jìn)戰(zhàn)略空射導(dǎo)彈（ASALM）研發(fā)計劃，命名為“阿薩姆”，滿足美軍對于新型空射導(dǎo)彈作戰(zhàn)需求，替換AGM-69“斯哈姆”?！鞍⑺_姆”采用固沖一體發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，固體火箭發(fā)動機(jī)將導(dǎo)彈加速到超聲速，此時燒空的推進(jìn)燃料室便轉(zhuǎn)而作為沖壓發(fā)動機(jī)的燃燒室。1980年，“阿薩姆”推進(jìn)技術(shù)認(rèn)證（PTV）型進(jìn)行了7次成功的飛行試驗(yàn)，實(shí)用型“阿薩姆”長4.3米，采用馬夸特固沖一體發(fā)動機(jī)，最大速度4.5馬赫，并在試驗(yàn)中達(dá)到了5.5馬赫（12200米高度）。“阿薩姆”導(dǎo)彈研發(fā)的基礎(chǔ)目標(biāo)是對地攻擊，也可執(zhí)行攻擊敵方空中預(yù)警指揮機(jī)（AWACS）的空對空任務(wù)，導(dǎo)彈在巡航段采用慣性制導(dǎo)，安裝的雙模式導(dǎo)引頭則用于在末端制導(dǎo)階段攻擊地面或空中目標(biāo)。在完成了推進(jìn)技術(shù)認(rèn)證試驗(yàn)后，“阿薩姆”的發(fā)展計劃由于種種原因被擱置，不久后被取消。雖然“阿薩姆”中途夭折，但是為AGM-86空射巡航導(dǎo)彈（ALCM）的研發(fā)奠定的堅實(shí)基礎(chǔ)，馬丁·瑪麗埃塔公司采用“阿薩姆”的技術(shù)原型贏得美國海軍的YAQM-127A“斯拉特”（SLAT，超聲速低空靶機(jī)）的競標(biāo)。

近年來，采用高壓噴氣動力驅(qū)動裝置的波音X-51A“波行者”（Waverider）等高超聲速飛行器不斷進(jìn)行試飛，雖然也經(jīng)歷了多次失敗，但是同樣累積了成功的經(jīng)驗(yàn)。2010年5月X-51A的第一次試飛中，采用碳?xì)淙剂系臎_壓引擎只工作了300秒，引擎和噴嘴之間的密封圈破裂造成了試飛失敗，但是引擎加速試驗(yàn)取得了成功，從而實(shí)現(xiàn)了“80%～90%”的試飛目的。2011年6月的第二次試飛中，超聲速沖壓噴氣發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后未能達(dá)到滿功率，但是仍產(chǎn)生了比預(yù)期更大的推動力。8月的第三次試飛由于控制翼故障使其無法啟動超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)，并導(dǎo)致飛行器最終墜毀。雖然經(jīng)歷了3次失敗，又面臨緊縮的預(yù)算環(huán)境，但是美軍研發(fā)高超聲速飛行器的決心非常之大，仍在雄心勃勃地計劃第四次試飛。

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室X-51A項(xiàng)目主管兼高速打擊武器（HSSW）項(xiàng)目副主管查利·布林克表示，盡管X-51A樣機(jī)目前進(jìn)行的3次試飛經(jīng)歷了2次失敗，但是其中一次取得了局部“成功”，空軍領(lǐng)導(dǎo)層仍對超聲速沖壓噴射裝置研發(fā)充滿信心。2013年中期，美軍將進(jìn)行第4次試驗(yàn)，表明了美國空軍力求在空天武器平臺領(lǐng)域保持絕對優(yōu)勢的決心。

承前啟后的研發(fā)計劃

美國空軍的國防科技（S&T）分支正在全力扶持高超聲速項(xiàng)目，要求在2020年前研發(fā)成功空天打擊兵器，達(dá)到4級技術(shù)就緒水平（TRL），并從2018財年開始發(fā)展全尺寸樣機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)到6級技術(shù)就緒水平的研發(fā)目標(biāo)。此外，美國空軍還計劃在2030年前研發(fā)成功情報、偵察、監(jiān)視（ISR）高超聲速航天器。美國空軍科技局（STD）副局長兼主管科學(xué)、技術(shù)與工程的空軍部長助理克里斯多弗·克萊表示，雖然目前的作戰(zhàn)需求還不緊迫，但是美國空軍仍將加速研發(fā)高超聲速項(xiàng)目，發(fā)展的底線是“使高超聲速作戰(zhàn)能力有一天成為美國的特權(quán)”。

規(guī)劃要求廣泛吸引美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）、國防部高級研究計劃署（DARPA）等科研單位，借鑒國內(nèi)外其他已建、在建甚至是取消的項(xiàng)目成果，從正在試飛的X-51A到已經(jīng)取消的HTV-3X“黑燕”計劃，以及相關(guān)的Facet變循環(huán)火箭沖壓發(fā)動機(jī)、高速渦輪發(fā)動機(jī)演示（HiSTED）項(xiàng)目、高超聲速飛行器演示計劃（HyFly）、自由飛行大氣層超燃沖壓發(fā)動機(jī)試驗(yàn)技術(shù)（FASTT）計劃、美國與澳大利亞DSTO聯(lián)合研發(fā)的HIFiRE高超聲速國際飛行研究試驗(yàn)等計劃中吸引經(jīng)驗(yàn)。

2003年初，國防部高級研究計劃署召集了航空航天承包商和政府研究人員，著手啟動了全新的“從美國本土發(fā)射和實(shí)施武力”的研究計劃，HTV-3X“黑燕”高超聲速飛機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。HTV-3X驗(yàn)證機(jī)比一架戰(zhàn)斗機(jī)略小，與D-21無人偵察機(jī)的尺寸大體相當(dāng)，外形采用更加細(xì)長的構(gòu)型，以改善在跨音速飛行時的性能?！昂谘唷辈⒉痪邆淙蚝匠?，只能在接近戰(zhàn)區(qū)或者在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)的基地起飛，執(zhí)行任務(wù)過程中還需要空中加油。2009財年，美軍由國防部大幅削減了HTV-3X驗(yàn)證機(jī)的經(jīng)費(fèi)預(yù)算，迫不得已決定取消了“黑燕”項(xiàng)目。

明確兩項(xiàng)研發(fā)重點(diǎn)

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室目前重點(diǎn)關(guān)注兩大類研發(fā)項(xiàng)目，最優(yōu)先發(fā)展的是空天快速打擊平臺，第二是研發(fā)渦輪變循環(huán)引擎（TBCC）航天器。“路線圖”在研發(fā)高速打擊武器問題上強(qiáng)調(diào)國際合作，最可能的合作領(lǐng)域是高速武器發(fā)展的關(guān)系環(huán)節(jié)——推進(jìn)系統(tǒng)，其他諸如多模導(dǎo)引頭、GPS拒止作戰(zhàn)環(huán)境下的高速制導(dǎo)系統(tǒng)、空氣動力設(shè)計、結(jié)構(gòu)、材料、熱防護(hù)系統(tǒng)等也存在廣闊合作空間。高速打擊武器應(yīng)當(dāng)與當(dāng)前或未來的戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳兼容特性，比如國防部高級研究計劃署最近研發(fā)的“弧光”（ArcLight）常規(guī)敏捷性全球打擊（CPGS）演示項(xiàng)目將與美國海軍的Mk.41導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容。

2010年7月，DARPA推出了性能更先進(jìn)的“弧光”遠(yuǎn)程高超聲速導(dǎo)彈。這種新型遠(yuǎn)程打擊系統(tǒng)主要由導(dǎo)彈助推器和高超聲速滑翔飛行器兩部分組成，導(dǎo)彈助推器采用現(xiàn)役“標(biāo)準(zhǔn)-3”（SM-3）型導(dǎo)彈的助推器，而高超聲速滑翔器則可攜帶500～1000千克的有效載荷，能在30分鐘之內(nèi)對3800千米以外的時間敏感目標(biāo)實(shí)施打擊，具備隱身性能好、打擊距離遠(yuǎn)、飛行速度快、有效載荷大、自我保護(hù)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。

高速打擊武器計劃由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室主管，在俄亥俄州萊特·帕特森空軍基地和佛羅里達(dá)州埃格林空軍基地實(shí)施。2013年1月，美軍將組織生產(chǎn)廠商召開協(xié)調(diào)會，商討高速打擊武器從“技術(shù)模型”到“產(chǎn)品模型”的具體細(xì)節(jié)。目前，美國空軍已經(jīng)描繪出高速打擊/iSR武器平臺的發(fā)展前景，在沒有空間通信和導(dǎo)航衛(wèi)星保障的情況下也可正常穿透敵方拒止區(qū)域，渦輪變循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)達(dá)到5馬赫以上（2010年12月制訂的目標(biāo)為4馬赫）的巡航速度，可在常規(guī)跑道上起飛和降落。

為實(shí)現(xiàn)高速武器的研發(fā)目標(biāo)，美軍同時啟動了多項(xiàng)技術(shù)研發(fā)計劃，“及時響應(yīng)精確空地海打擊技術(shù)”（TRESPALS2）就是其中最重要的一個，尋求解答“對于高超聲速武器來說，多快才足夠快”的問題。2013年3月，美軍將開始TRESPALS2的演示試驗(yàn)，預(yù)計在2017年進(jìn)行實(shí)際點(diǎn)火試驗(yàn)，通過7～8次試驗(yàn)，力爭2018～2019年試驗(yàn)成功。飛行試驗(yàn)的關(guān)鍵是制導(dǎo)和推進(jìn)系統(tǒng)，達(dá)到精確命中幾百千米之外目標(biāo)的設(shè)計目標(biāo)。

在實(shí)現(xiàn)精確打擊目標(biāo)之外，高速打擊武器還要通過研發(fā)多種型號產(chǎn)品，與目前裝備的作戰(zhàn)飛機(jī)兼容，未來的高速打擊武器可以裝備到轟炸機(jī)內(nèi)部或掛載到戰(zhàn)斗機(jī)掛點(diǎn)之上。為此，美軍計劃研發(fā)先進(jìn)制導(dǎo)系統(tǒng)、可選的彈藥包和高效的高速推進(jìn)系統(tǒng)，減低荷載重量，控制每種系統(tǒng)的制造成本（不能超過亞聲速武器造價的2倍），提高武器系統(tǒng)效費(fèi)比。