2022年，世界各國都加大了高超聲速技術(shù)的研究投入。美國持續(xù)推進(jìn)高超聲速技術(shù)頂層規(guī)劃與牽引，著力發(fā)展高超聲速攻防兩端能力，成功試飛多個型號的高超聲速導(dǎo)彈，高超聲速飛機(jī)的研究順利推進(jìn)；俄羅斯首次將高超聲速導(dǎo)彈用于實(shí)戰(zhàn)；英國、澳大利亞和日本等多個國家也在積極開展高超聲速技術(shù)研究。

高超聲速技術(shù)是指飛行馬赫數(shù)（Ma）大于5、以吸氣式發(fā)動機(jī)或其組合發(fā)動機(jī)為主要動力、能在大氣層和跨大氣層中遠(yuǎn)程飛行的飛行器所涉及的技術(shù)，其應(yīng)用形式包括高超聲速導(dǎo)彈、高超聲速有人/無人飛機(jī)和空間運(yùn)載器等多種飛行器。在商業(yè)領(lǐng)域，相同的運(yùn)輸距離，高超聲速飛機(jī)使得旅行所需的時間大大縮短；在軍事領(lǐng)域，高超聲速武器的作戰(zhàn)效能與攻擊能力大大提升。高超聲速技術(shù)自問世以來，因其在軍民用領(lǐng)域同時蘊(yùn)含巨大的價值，一直備受世界各國重視。隨著國際競爭形勢的日趨激烈，以及存在爆發(fā)更大沖突的潛在可能，世界各國在2022年都加大了高超聲速技術(shù)的研究，并取得了進(jìn)展。

美國力爭重回優(yōu)勢地位

美國國防部自認(rèn)為在高超聲速領(lǐng)域，尤其是軍事應(yīng)用上，已不處于領(lǐng)先地位，自2022年伊始便在頂層規(guī)劃上強(qiáng)調(diào)了高超聲速技術(shù)對保持軍事優(yōu)勢的重要性，并加大了對高超聲速飛機(jī)、導(dǎo)彈和試驗(yàn)平臺發(fā)展的引導(dǎo)和支持力度。

頂層規(guī)劃

波音公司新型“女武神”高超聲速飛機(jī)模型

2022年2月，美國國防部與多家美國軍工企業(yè)開展線上對話，探討如何加速發(fā)展高超聲速作戰(zhàn)概念。會上，美國國防部一方面強(qiáng)調(diào)將與行業(yè)持續(xù)交流，以滿足美國國防部對進(jìn)攻性和防御性高超聲速武器的需求；另一方面還強(qiáng)調(diào)有必要擴(kuò)大獲取建模能力和試驗(yàn)設(shè)施的途徑，采用“經(jīng)常試驗(yàn)、快速失敗和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)”的方法，加快高超聲速系統(tǒng)和高超聲速防御系統(tǒng)的部署。

2022年7月，美國國防部高超聲速領(lǐng)域負(fù)責(zé)人邁克·懷特（Mike White）在高超聲速論壇透露，國防部已在制定名為“國家高超聲速倡議2.0”（NHI2.0）的頂層戰(zhàn)略，旨在創(chuàng)造一個更強(qiáng)大的能力通道和采辦生態(tài)環(huán)境，以負(fù)擔(dān)得起、負(fù)責(zé)任和穩(wěn)健的方式大幅加快美國高超聲速技術(shù)發(fā)展，獲得破壞性和先進(jìn)的作戰(zhàn)能力。NHI2.0是美國最新的國家級戰(zhàn)略規(guī)劃，系統(tǒng)性布局了高超聲速能力與支撐領(lǐng)域的發(fā)展方向，以謀求軍事能力的長久優(yōu)勢。

高超聲速飛機(jī)研究

繼2018年首次公布高超聲速飛機(jī)方案之后，波音公司在2022年1月的美國航空航天學(xué)會上展示了新型“女武神”高超聲速無人機(jī)設(shè)計效果圖。與2018年展示的模型相比，新版本顯示出更多的“乘波體”外形，中央機(jī)體更為平坦，機(jī)翼和雙尾翼更短，兩臺發(fā)動機(jī)被安置在兩個不同的整流罩中，進(jìn)氣口呈圓形且分開。兩個方案的共同點(diǎn)是都選擇了渦輪基組合循環(huán)（TBCC）發(fā)動機(jī)為動力。為了應(yīng)對高超聲速時遇到的高溫，波音公司可能采用了“熱結(jié)構(gòu)”設(shè)計，即結(jié)構(gòu)材料本身可以抵抗高溫，這樣也更適合維護(hù)。此外，新型“女武神”高超聲速無人機(jī)的扁平狀機(jī)頭有助于提高飛機(jī)的隱身性。

同時，赫爾墨斯公司的高超聲速飛機(jī)研究開展順利。2022年6月，赫爾墨斯公司宣布已完成“夸特馬”（Quarterhorse）高超聲速飛機(jī)發(fā)動機(jī)“奇美拉”（Chimera）的地面試驗(yàn)。2022年12月，赫爾墨斯公司宣布選定了普惠公司的F100-229渦扇發(fā)動機(jī)作為“奇美拉”II組合循環(huán)發(fā)動機(jī)的渦輪基，此舉可節(jié)省數(shù)十億美元的研發(fā)成本，并縮短數(shù)年研制周期。

“觀星者”高超聲速飛機(jī)概念圖

2022年6月，美國維納斯航空航天公司披露了“觀星者”高超聲速飛機(jī)概念，這是一種速度達(dá)Ma9的高超聲速飛機(jī)，從美國飛往日本只需1h?！坝^星者”高超聲速飛機(jī)采用新穎的外觀設(shè)計、下一代發(fā)動機(jī)技術(shù)以及先進(jìn)的冷卻裝置。該公司現(xiàn)已生產(chǎn)了一個發(fā)動機(jī)原型，并利用高超聲速風(fēng)洞和推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)施進(jìn)行了多次地面試驗(yàn)，在休斯敦太空港也開展了一次地面試驗(yàn)。按照計劃，將在2023年啟動亞聲速和超聲速縮比無人飛行器的飛行試驗(yàn)。

赫爾墨斯公司完成高超聲速飛機(jī)發(fā)動機(jī)地面試驗(yàn)

高超聲速導(dǎo)彈研究

2022年，美國國防部牽頭，國防預(yù)先研究計劃局（DARPA）、空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）、美國海軍等啟動了多項(xiàng)新的高超聲速導(dǎo)彈項(xiàng)目（詳見表1），并在多個高超聲速導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)項(xiàng)目中取得成功。

表1 2022年高超聲速導(dǎo)彈研究進(jìn)展

飛行試驗(yàn)平臺建設(shè)

2022年9月，美國國防創(chuàng)新小組(DIU)發(fā)布“高超聲速和高節(jié)奏機(jī)載試驗(yàn)?zāi)芰Α保℉yCAT）項(xiàng)目通知，謀求依托商用高超聲速飛行器技術(shù)，開發(fā)一型新的高超聲速飛行試驗(yàn)平臺。HyCAT平臺要求具備以下部分或全部功能：能夠?qū)Ω叱曀傧到y(tǒng)及其組件（包括推進(jìn)系統(tǒng)、熱防護(hù)系統(tǒng)和材料）進(jìn)行響應(yīng)性和長壽命試驗(yàn)；檢測和跟蹤傳感器；通信系統(tǒng)和組件；環(huán)境傳感器；制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)及部件；其他高超聲速飛行器部件；操作環(huán)境中的集成的、具有代表性的高超聲速試驗(yàn)飛行器。

2022年10月，美國國防部表示，由萊多斯公司控股的動力系統(tǒng)公司（Dynetics）贏得了“多軍種先進(jìn)能力高超聲速試驗(yàn)臺”（MACHTB）項(xiàng)目的合同。動力系統(tǒng)公司將領(lǐng)導(dǎo)20多個業(yè)界合作伙伴共同推進(jìn)MACH-TB項(xiàng)目，目標(biāo)是大幅增加高超飛行試驗(yàn)頻率，測試包含助推滑翔飛行器和吸氣式巡航導(dǎo)彈在內(nèi)的高超聲速技術(shù)。

2022年10月，美國平流層發(fā)射系統(tǒng)公司宣布，已成功完成高超聲速飛行器“鷹爪”-A（Talon-A）的分離試驗(yàn)機(jī)（TA-0）首次系留飛行。該公司還在開展高超聲速飛行試驗(yàn)機(jī)TA-1的系統(tǒng)測試以及第一架和第二架完全可重復(fù)使用的高超聲速飛行器TA-2和TA-3的制造，并計劃在2023年開始提供高超聲速飛行服務(wù)。

俄羅斯高超聲速導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)重大突破

2022年3月18日，俄羅斯聲稱在烏克蘭開展的特別軍事行動中首次使用“匕首”高超聲速導(dǎo)彈，摧毀了烏克蘭一處大型地下導(dǎo)彈和航空彈藥倉庫，這是高超聲速武器首次用于實(shí)戰(zhàn)?！柏笆住备叱曀賹?dǎo)彈射程超過2000km，速度為Ma12，可在飛行的每個階段進(jìn)行規(guī)避機(jī)動。俄羅斯國防部表示，在烏克蘭作戰(zhàn)的“匕首”高超聲速導(dǎo)彈系統(tǒng)已經(jīng)證明了對烏克蘭的防空系統(tǒng)的高效率和無懈可擊。2022年12月，俄羅斯國防部長宣布首次向俄羅斯海軍交付“鋯石”高超聲速導(dǎo)彈?！颁喪笔且环N艦載高超聲速巡航導(dǎo)彈，能夠以Ma6～8的速度飛行，采用兩級推進(jìn)設(shè)計，第一級為固體火箭發(fā)動機(jī)助推器，第二級為使用液體燃料的超燃沖壓發(fā)動機(jī)。

英國繼續(xù)推進(jìn)強(qiáng)預(yù)冷技術(shù)研究

英國” 5號方案” 高超聲速飛機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)模型

2022年7月，英國反應(yīng)發(fā)動機(jī)公司（REL）宣布開始進(jìn)行一項(xiàng)新的測試活動，旨在擴(kuò)展高超聲速使能技術(shù)的性能范圍。測試活動將在早前反應(yīng)預(yù)冷器測試成功的基礎(chǔ)上，通過顯著增加輸送的空氣流量和其他測試參數(shù)，使通過發(fā)動機(jī)換熱器的總能量傳遞增加3倍，并評估熱管理技術(shù)與最先進(jìn)的噴氣式發(fā)動機(jī)的集成情況。2022年12月，反應(yīng)發(fā)動機(jī)美國公司宣布在科羅拉多州的高溫試驗(yàn)設(shè)施完成預(yù)冷換熱器的國外對比試驗(yàn)活動，該試驗(yàn)項(xiàng)目極大地擴(kuò)展了發(fā)動機(jī)預(yù)冷器技術(shù)的演示能力，在最近的測試中，預(yù)冷器成功實(shí)現(xiàn)了從高溫氣流中轉(zhuǎn)換10MW以上熱能的目標(biāo)，比之前的測試計劃高出3倍。

2022年7月，英國皇家空軍快速能力辦公室、國防部國防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、羅羅公司和REL在范堡羅航展上聯(lián)合公開展出了一個名為“5號方案”（Concept V）的軍用高超聲速飛機(jī)模型及其概念方案，引發(fā)各界高度關(guān)注。該方案最大關(guān)注點(diǎn)在于一種綜合集成了羅羅公司渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)和REL先進(jìn)預(yù)冷卻器技術(shù)的高速動力?！?號方案”高超飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)關(guān)鍵指標(biāo)包括：Ma5的最大速度；單臺的“預(yù)冷卻器+渦輪發(fā)動機(jī)+加力/亞燃沖壓燃燒室”的動力系統(tǒng)；水平起降、重復(fù)使用。該項(xiàng)目正在開展全尺寸發(fā)動試驗(yàn)樣機(jī)的冷態(tài)通流試驗(yàn)，并同步開展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的方案設(shè)計，計劃在2023年完成發(fā)動機(jī)熱試車。

澳大利亞加大高超聲速技術(shù)研究投入

2022年，除了持續(xù)與美國開展高超聲速技術(shù)合作，澳大利亞還開設(shè)了高超聲速研究中心，致力于推動高超聲速技術(shù)研究。

2022年1月，澳大利亞Hypersonix發(fā)射系統(tǒng)公司與美國克雷托斯（Kratos）防務(wù)安全解決方案公司簽署協(xié)議，將聯(lián)合研制DART AE多任務(wù)高超聲速無人機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，計劃于2023年進(jìn)行無人高超系統(tǒng)發(fā)射和初始驗(yàn)證試飛。DART AE將配置SPARTAN超燃沖壓發(fā)動機(jī)，航程可達(dá)500km，設(shè)計飛行速度為Ma5～12。該機(jī)將增材制造技術(shù)，并廣泛采用耐高溫材料，以應(yīng)對高超聲速飛行中出現(xiàn)的高溫環(huán)境。

2022年1月，澳大利亞政府宣布開設(shè)高超聲速研究中心，耗資1400萬美元。該研究中心為澳大利亞國防部、工業(yè)界、大學(xué)和國際合作伙伴提供了一個進(jìn)行高超聲速技術(shù)測試的場所。

其他國家積極跟進(jìn)

2022年2月，瑞士Destinus公司獲得2900萬美元融資，計劃在3～4年時間內(nèi)推出一種高超聲速貨運(yùn)無人機(jī)，可在2h內(nèi)將幾十噸有效載荷送到世界各地。該公司正在進(jìn)行高超聲速無人運(yùn)輸機(jī)原型機(jī)的開發(fā)，包括主要子系統(tǒng)與部件，如發(fā)動機(jī)、機(jī)體以及主動冷卻系統(tǒng)。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)與日本先進(jìn)科學(xué)研究中心（ASRC）聯(lián)合開發(fā)配有雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機(jī)的高超聲速反艦巡航導(dǎo)彈。2022年7月，JAXA在種子島航天中心成功試飛以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速導(dǎo)彈。探空火箭搭載超燃沖壓發(fā)動機(jī)到達(dá)160km的高度后，超燃沖壓發(fā)動機(jī)與火箭助推器分離，當(dāng)飛行速度達(dá)到Ma5.5時，超燃沖壓發(fā)動機(jī)點(diǎn)火。測試團(tuán)隊(duì)從中獲取氣動加熱和超聲速燃燒數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與地面風(fēng)洞測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

結(jié)束語

2022年，美國和俄羅斯等大國深刻認(rèn)識到高超聲速技術(shù)對改變戰(zhàn)場環(huán)境的規(guī)則的巨大作用，以盡快形成作戰(zhàn)能力為目標(biāo)，不斷加大高超聲速技術(shù)武器化成果轉(zhuǎn)化的技術(shù)和資金投入力度。從美國頂層規(guī)劃的高度重視、俄羅斯的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)和其他各國不斷增加的籌碼可以預(yù)見，未來幾年高超聲速領(lǐng)域的競爭必將更加激烈，成果或?qū)⒊示畤娛奖l(fā)。