■ 王曉鶴 / 中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心

近年來，高超聲速武器的作戰(zhàn)運用和威懾效能受到高度重視。一些國家，特別是美國，正加大資金的投入，增強對關(guān)鍵技術(shù)研究的攻關(guān)力度，積極推進高超聲速巡航導彈的實戰(zhàn)化進程。

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武器相比，具有飛行速度快、作戰(zhàn)射程遠、突防能力強、攻擊范圍廣、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕和打擊效能好等優(yōu)點，主要對時間敏感目標、移動目標、加固目標等實施遠程精確打擊。

吸氣式高超聲速武器概念圖

總體情況

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

自20世紀90年代末以來，美國先后實施了可負擔得起的快速反應(yīng)導彈演示（ARRMD）、高速打擊導彈（HyStrike）、高超聲速飛行導彈（HyFly）和高超聲速滑翔飛行器（HTV-2）等多個以高超聲速導彈為應(yīng)用背景的演示驗證項目，但由于技術(shù)難度大、經(jīng)費投入不足以及試驗能力支撐不足等原因，這些項目多半未能順利向工程型號轉(zhuǎn)化。

表1 美國高超聲速導彈譜系

目前，美國采用吸氣式巡航和助推滑翔兩種技術(shù)方案并行推進的思路，一方面研制試驗以超燃沖壓發(fā)動機為動力、飛行速度達到馬赫數(shù)（Ma） 5以上、飛行高度一般為30000 m左右的高超聲速巡航導彈；另一方面，研制試驗自身不帶動力，僅由火箭助推至預定高度，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（SWERVE）和常規(guī)快速打擊（CPS）等高超聲速導彈項目。從這些公開的項目來看，美國高超聲速導彈譜系完備，如表1所示，既涵蓋了巡航導彈和助推滑翔導彈（具體有楔形布局和雙錐體布局之分），又涵蓋了空基、陸基和?；确绞健?/p>

項目進展

2019年12月17日，洛克希德-馬丁（洛馬）公司在其官方網(wǎng)站發(fā)布招聘公告，為作戰(zhàn)火力（OpFires）項目招聘火箭發(fā)動機工程師。公告披露，OpFires 項目推進系統(tǒng)由兩級火箭組成，第一級火箭為傳統(tǒng)的固體火箭發(fā)動機，第二級火箭則具有推力可調(diào)的能力。其中，第二級火箭發(fā)動機是該項目第二階段推進系統(tǒng)子項目的科研重點。洛馬公司將負責對第二級火箭發(fā)動機進行設(shè)計優(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，包括能夠評估81cm直徑火箭發(fā)動機的技術(shù)和設(shè)計方案。2020年1月14日，美國國防預先研究計劃局（DARPA）與美國陸軍聯(lián)合主管的OpFires項目授予洛馬公司總額3190萬美元的第三階段武器系統(tǒng)集成子項目合同，由洛馬導彈與火控公司牽頭深化發(fā)展前兩個階段研發(fā)的推進系統(tǒng)，并將其與發(fā)射車、電子系統(tǒng)和載荷集成為導彈系統(tǒng)，最終完成全系統(tǒng)飛行演示驗證。按照計劃，OpFires項目將在2021年下半年完成關(guān)鍵設(shè)計評審（CDR），2021年年底前完成各部件和子系統(tǒng)的試驗，并在2022年開始進行集成飛行試驗。

2020年2月10日，美國空軍發(fā)言人確認空軍已正式取消HCSW項目，而另一個高超聲速導彈型號項目ARRW將繼續(xù)推進。空軍取消HCSW項目的主要原因并不是技術(shù)或性能指標的問題，而是來自2021財年預算緊縮的壓力。由于預算壓縮，美國空軍必須在上述兩個高超聲速導彈型號項目中取消一個。ARRW得以保留的原因在于，與HCSW相比擁有“獨特的滑翔體設(shè)計”，而HCSW則與陸軍和海軍在研的兩個高超聲速導彈項目（即美國陸軍遠程高超聲速武器項目和美國海軍常規(guī)快速打擊項目）較為相似。ARRW項目的既定目標仍是在2022財年形成早期作戰(zhàn)能力。美國空軍在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）項目的詳細設(shè)計、試驗與生產(chǎn)就緒保障等工作。

Nammo公司測試超燃沖壓發(fā)動機

推進裝置

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

美國國防部（DoD）和挪威國防部（MoD）于2020年4月20日宣布，計劃在新的美國聯(lián)合原型倡議（API）下繼續(xù)進行雙邊合作，以推進固體燃料沖壓噴氣發(fā)動機（SFRJ）技術(shù)的發(fā)展。挪威的Nammo公司已被選為增程戰(zhàn)術(shù)進攻高速沖壓發(fā)動機（THOR-ER）項目的工業(yè)合作伙伴。THOR-ER項目的目標是合作開發(fā)固體燃料沖壓發(fā)動機技術(shù)，并將其降低至合理的價格，可在高速和擴展范圍的全尺寸原型中實現(xiàn)，最終在與作戰(zhàn)相關(guān)的條件下進行飛行演示。THOR-ER項目融入了挪威在導彈和火箭技術(shù)領(lǐng)域長期研發(fā)的成果，并使美國與挪威最先進的推進技術(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)動機，并稱采用這種發(fā)動機的防空導彈，其最大射程有望達到400km以上，而且該發(fā)動機還可根據(jù)任務(wù)需要和發(fā)射平臺進行適應(yīng)性修改，導彈的飛行速度可達Ma3.5～5。

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

近期動向

預算大漲

2020年2月，美國各軍種和直屬機構(gòu)在官方網(wǎng)站上陸續(xù)公布了2021財年國防預算申請文件。DoD發(fā)布的2021財年預算申請概要文件明確指出，2021財年在高超聲速領(lǐng)域（含反高超）申請的科研經(jīng)費預算總額高達32億美元，比上一年提出的2020財年申請額26億美元增長了23%，再次創(chuàng)下近10年來的歷史新高。總體上，美國陸?？杖娂铀偻苿?型高超聲速助推滑翔導彈型號研制是2021財年美國高超聲速科研預算再創(chuàng)新高的主要原因。從項目渠道來看，美國海軍2021財年為常規(guī)快速打擊項目申請10億美元，采用通用滑翔器加潛射助推方案，于2028財年在“弗吉尼亞”級潛艇上實現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力；美國陸軍2021財年為遠程高超聲速武器項目申請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3000～4000km；美國空軍2021財年為AGM-183空射快速響應(yīng)武器項目申請3.82億美元，將研發(fā)能以Ma9以上速度飛行且射程達1000km以上的空射高超聲速滑翔器原型；DARPA 2021財年為戰(zhàn)術(shù)助推滑翔項目申請1.17億美元，將與空軍合作繼續(xù)試驗該項目，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。美國國防部導彈防御局（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，擴大對來襲導彈探測、跟蹤的范圍。

技術(shù)走向

為應(yīng)對潛在對手，美國將加速助推滑翔類武器研制并形成作戰(zhàn)能力，同時繼續(xù)推進超燃沖壓發(fā)動機研制。

一是將型號研制項目由4個削減為3個，數(shù)量更少，但投資強度更大，加速形成戰(zhàn)斗力是第一要務(wù)。其中，空軍取消了HCSW空射型戰(zhàn)略級高超聲速助推滑翔導彈，海軍和陸軍繼續(xù)加速推進CPS潛射型和遠程高超聲速武器（LRHW）陸射型戰(zhàn)略級高超聲速助推滑翔導彈，分別計劃在2025年和2023年形成作戰(zhàn)能力。同時，空軍繼續(xù)加快ARRW空射型戰(zhàn)術(shù)級高超聲速助推滑翔導彈的研制，計劃在2022年形成作戰(zhàn)能力。

二是3個演示驗證項目進入到收官階段，巡航導彈技術(shù)研發(fā)投資強度降至谷底，裝備轉(zhuǎn)化前景不容樂觀。其中，TBG主要是驗證采用面對稱楔形滑翔彈頭的高超聲速助推滑翔導彈技術(shù)，HAWC主要是驗證采用液體碳氫燃料超燃沖壓發(fā)動機的高超聲速巡航導彈技術(shù)。前者繼續(xù)保持了1.17億美元的高強度預算，而后者僅剩700萬美元。TBG和HAWC都將在2020年進行飛行試驗，但從投資強度上看，TBG的飛行試驗將持續(xù)到2021年，HAWC項目在2021財年的預算可能僅夠開展試驗數(shù)據(jù)分析而無法支撐更多飛行試驗，其裝備轉(zhuǎn)化前景不容樂觀。

三是面向高超導彈的專用技術(shù)研發(fā)穩(wěn)步推進，正儲備多種動力技術(shù)。其中，空軍繼續(xù)穩(wěn)步推進彈用液體碳氫燃料超燃沖壓發(fā)動機等技術(shù)成熟，海軍瞄準Ma3～8超聲速/高超聲速導彈應(yīng)用，正加強固體燃料沖壓發(fā)動機等技術(shù)的探索和儲備。美國主要高超聲速武器項目如表2所示。

表2 美國主要高超聲速武器項目

發(fā)展重點

重視實驗設(shè)施建設(shè)

通過各種試驗，可大大縮短設(shè)計試驗周期、加速技術(shù)迭代過程、加快推進包括高超聲速飛機技術(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D風洞重新授權(quán)定位于開展常規(guī)性研究型試驗。在隨后的7周時間內(nèi)，美國空軍研究實驗室（AFRL）的研究人員應(yīng)用了多項試驗技術(shù)，完成了70多次超聲速狀態(tài)下運行調(diào)試試驗，測量標定了該風洞自由氣流的品質(zhì)，評價了角區(qū)湍流特性，評估識別了氣流與結(jié)構(gòu)件之間的耦合干擾。表3列舉了美國國防部高超聲速地面試驗設(shè)施，它們可建立不同溫度、不同速度的試驗環(huán)境。

表3 美國國防部高超聲速地面試驗設(shè)施

積極推動防御技術(shù)發(fā)展

隨著高超聲速武器的服役，其防御已成為嚴峻的現(xiàn)實問題，美國已加大投入，通過多個項目推動技術(shù)逐步走向成熟。據(jù)美國《防務(wù)內(nèi)情》報道，美國《2020 財年國防授權(quán)法案》最終給MDA批準了3.9億美元預算用于高超聲速防御項目，比2019年2月申請的1.57億美元預算增加了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)概念定義項目陸續(xù)從第一輪入選的21個方案中挑出了5個方案，并逐個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）公司和洛克達因公司的滑翔破壞者項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，讓二者在該項目的初始階段開展競爭性研究?；杵茐恼唔椖恐荚谘邪l(fā)先進攔截器的支撐技術(shù)，以支撐該攔截器在高空攔截機動式高超聲速目標?；杵茐恼唔椖孔罱K將完成應(yīng)用能力演示驗證試驗，試驗結(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）項目招標書草案，該項目將完成一型在滑翔段攔截區(qū)域級（中程）高超聲速助推滑翔導彈的攔截彈原型機的設(shè)計、發(fā)展和非攔截式飛行驗證。RGPWS項目是MDA高超聲速防御專項的重點項目，計劃在2021年年底前完成攔截武器的原型機及其飛行試驗，并完成相關(guān)高精度建模與仿真工作。RGPWS項目的核心目標是降低攔截武器的關(guān)鍵技術(shù)風險和集成風險，將攔截武器的技術(shù)成熟度等級提升到5級。項目最終將完成一次攔截武器的飛行試驗，驗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

美國高超聲速導彈種類多樣、技術(shù)齊全，在快速形成裝備的同時夯實技術(shù)儲備，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，對我國現(xiàn)有防御體系構(gòu)成嚴重威脅，為此必須加快預警探測、快速攔截等裝備的研發(fā)，確保國家安全。