廖孟豪 | 2017年度國外高超聲速飛行器發展綜述

波音公司的高超聲速飛機方案飛行想像圖（美國波音公司圖片）2017年，國外高超聲速飛行器發展突破既定計劃框架，迎來數個重大里程碑事件，其中最顯著的變化為高超聲速導彈從技術預研開始轉入裝備採辦，同時不同國家、不同發展方向開始呈現出非常顯著的不均衡發展態勢，各方差距開始顯性化和擴大化。從國別來看，美國集中發力，完成了型號立項的重大跨越，開始轉化技術優勢，拉開與其他國家的差距，其中美空軍新啟動了一型戰術級空射型高超聲速導彈的裝備採辦項目，美海軍按計劃成功完成了戰略級潛射型高超聲速導彈技術驗證首次飛行試驗；美國洛馬公司和波音公司相繼發布關於高超聲速飛機研發的重大進展或動向；其他國家則基本仍按既定計劃穩步甚至緩慢推進。從發展方向來看，高超聲速導彈相比高超聲速飛機和可重複使用航天運載器而言，無疑是本年度的重點突破方向，既有美俄按計劃順利完成飛行驗證，又有美國啟動裝備採辦，還有日本新啟動技術攻關項目；而高超聲速飛機方向隨明顯加速，但距離型號立項尚有差距，可重複使用航天運載飛行器方向則仍按計劃穩步推進。

波音公司在美國航空航天學會2018年度科技會議上展出的高超聲速飛機方案模型（《航空周刊與空間技術》照片）一、美國：在順利推進在研項目的同時，空軍立項啟動導彈裝備採辦，工業界加速推進飛機研製2017年是美國高超聲速大年，在高超聲速導彈和飛機兩大方向均取得了重大進展。在高超聲速導彈方向，美空軍裝備司令部壽命周期管理中心新啟動了「高超聲速常規打擊武器」（HCSW）項目，旨在研製並採辦一型適合現役戰鬥機和轟炸機攜帶的戰術級空射型高超聲速導彈，該彈主要用於在反介入／區域拒止環境下快速精確打擊高價值時敏固定或可移動部署地／海面目標。此外，美空軍聯合美國防部國防高級研究計劃局（DARPA）正在同步推進「高超聲速吸氣式武器概念」（HAWC）和「戰術助推滑翔」（TBG）演示驗證項目，瞄準射程1000～2000千米，分別開展高超聲速巡航導彈技術和高超聲速助推滑翔導彈技術的飛行演示驗證工作，並計劃在2019年開始飛行驗證。美國防部「常規快速全球打擊」（CPGS）項目正式更名為「常規快速打擊」（CPS）項目，不再強調全球範圍的射程要求，且國會要求在2022年前形成早期作戰能力。10月30日，在CPS項目框架下，美海軍戰略系統項目辦公室在夏威夷考艾島太平洋導彈試驗場牽頭完成了潛射型高超聲速助推滑翔導彈滑翔飛行器首次技術驗證飛行試驗，試驗飛行器飛越3700千米成功擊中預定目標區。該辦公室同時還啟動了該型導彈用兩級固體火箭助推器的技術驗證項目。在高超聲速飛機方向，美空軍裝備司令部壽命周期管理中心向美國GHI公司授予合同，要求圍繞高超聲速情報、監視與偵察（ISR）飛機裝備概念開展基於物理的設計和分析技術研究，為後續高超聲速飛機裝備採辦奠定基礎。DARPA「先進全狀態發動機」（AFRE）項目按計劃向美國軌道ATK公司和洛克達因公司授出了承研合同，穩步推進渦輪基衝壓組合發動機（TBCC）地面集成驗證科研工作。9月27日，美《航空周刊》宣稱收到疑似SR-72高超聲速飛機某型縮比驗證機在臭鼬工廠總部附近飛行的目擊報告。2017年，美國洛馬公司多次公開透露，SR-72項目技術攻關持續取得突破，並暗示已經製造了一型實物樣機，宣稱最快將在2018年啟動SR-72高超聲速飛機驗證機（與F-22大小相當，採用單台全尺寸TBCC發動機）的研製工作。美國波音公司在2018年1月公開披露了採用並聯式TBCC動力的馬赫數5級高超聲速飛機概念方案及研製計劃，展出了飛機模型，並宣稱將先研製試飛一型F-16大小的驗證機，再研製一型SR-71大小的飛機型號，於2020年代末形成裝備。此外，美軍投資吸收高校在高超聲速平台結構技術上的研究成果、利用臨近空間氣球研究24～36千米高空的大氣環境數據、繼續攻關清潔空氣加熱技術和變馬赫數試驗技術，支撐高超聲速飛機研發。在可重複使用航天運載飛行器方向，DARPA按計劃選定波音公司作為承研商，完成「實驗性太空飛機」（XS-1）項目的全部後續（第二、三階段）研製工作。DARPA授予英國反作用發動機公司科研合同，要求在美國開展「佩刀」發動機預冷卻器樣機的高溫考核試驗，以確認預冷器在馬赫數5的高溫高速氣流條件下的性能；相關試驗設施已經在美動工興建。此外，美澳HIFiRE項目7月成功完成了HIFiRE 4飛行試驗。試飛總體取得成功，但參與試飛的兩架HIFiRE 4乘波體飛行器中有一架在與助推器分離後很快與地面失去聯繫，並最終未能按計劃完成其預定飛行過程。本次飛行試驗目的是收集先進乘波體氣動布局的氣動、穩定性和控制等相關數據。

美澳HIFiRE 4飛行器（美空軍圖片）二、俄羅斯：重點發展戰術級高超聲速導彈並取得重大突破，其他方向無重要進展在高超聲速導彈方向，俄國防部副部長鮑里索夫透露，俄羅斯將在2018-2027國家武器裝備計劃中將研製和部署高超聲速武器列為重大優先事務之一，並宣稱計劃在2020－2022年間裝備空射型高超聲速導彈。4月15日，俄塔斯社報道稱，「鋯石」高超聲速反艦導彈完成了首次海上試射，並在試驗過程中達到了馬赫數8的飛行速度。有俄媒推測發射平台為亞森級攻擊核潛艇。在2016年連續兩次成功試射的Yu-71/-74戰略級高超聲速助推滑翔導彈滑翔飛行器，2017年則未見公開報道任何重要動向。在高超聲速飛機方面，「遠程攔截航空綜合體」（PAKDP）項目仍然懸而未決。繼2016年年初米格公司宣稱正在開展米格-41方案研究，並計劃在2025年前進入批量生產之後，俄羅斯議會聯邦委員會國防與安全委員會主席、前空天軍司令邦達列夫聲稱目前「談論米格-41服役列裝為時過早，估計在2025年前列裝的可能性不大」。PAKDP項目近期正在爭取列入俄羅斯2018－2027年國家武器裝備計劃，但相關結果未見公開報道。米格公司聲稱米格-41的設計飛行速度為馬赫數4.0～4.3。三、印度：裝備及技術研發無重要動向，列編兩座大型風洞繼2016年連續成功完成了「可重複使用運載飛行器技術驗證機」（RLV-TD）首飛和首次超燃衝壓發動機帶飛點火試驗之後，2017年陷入了階段性靜默，無論在「布拉莫斯」Ⅱ高超聲速導彈研製、「高超聲速試驗驗證飛行器」（HSTDV）項目技術研發還是在RLV-TD項目上都未見重要動向報道。其中，「布拉莫斯」Ⅱ高超聲速導彈據稱仍需要7－10年才能完成研製。不過，印度空間研究組織2017年正式命名列編了一座1米尺寸高超聲速風洞和1米尺寸激波風洞，為後續可重複使用運載飛行器、兩級入軌飛行器、吸氣式推進系統等高超聲速技術發展奠定了條件基礎。四、歐日等：英國瞄準可重複使用航天運載飛行器穩步推進技術研發，日本申請啟動高速助推滑翔導彈技術研究項目英國反作用發動機公司繼2016年重新調整「佩刀」（SABRE）發動機研發策略之後，穩步推進「佩刀」發動機科研工作，已經在英國白金漢郡維斯科特創業園動工興建發動機試驗廠房，為2020年開始20噸級推力「佩刀」發動機驗證機部件和整機試驗做好準備；與此同時，公司也在美國同步興建試驗廠房，為本文前述DARPA授予的高溫考核試驗做好準備；公司發展前景更加明朗。歐洲航天局授予了英國軌道進入公司一份總額22.9萬美元合同用於推進該公司提出的基於商用飛機的小衛星發射概念相關研究工作。英國航天局此前出資32.7萬美元，資助該公司在2016年完成了這種概念的可行性初步分析工作。

英國軌道進入公司提出的水平起飛航天發射運載系統概念方案（載機為麥道11客機，運載器為500R，軌道載荷能力500千克（英國軌道進入公司圖片）日本防衛省在2018財年預算中申請46億日元（約合4100萬美元）啟動「高速助推滑翔導彈關鍵技術研究」項目，用於在2018－2024年間開展高速助推滑翔導彈若干關鍵技術的開發及驗證，為後續型號研製做好技術儲備。此外，巴西用來驗證超燃衝壓發動機技術的首個原型機——14-X飛行器開始在巴西空軍高等研究院氣動熱力學與高超聲速實驗室進行測試，巴西空軍宣稱期望能夠在2020年前開始14-X技術驗證機的飛行試驗。廖孟豪先生此前已為《空天防務觀察》提供23篇專欄文章，如下表：序號篇名發表日期1美空軍高超聲速飛機發展進展與展望2015年3月2日2美軍未來高超聲速導彈武器體系初露端倪3月16日3美空軍SBIR/STTR計劃透露未來高超聲速飛機若干戰技指標6月29日4美國防高級研究計劃局準備開展高超飛機全尺寸渦輪基組合發動機地面集成驗證2016年4月20日5「排空馭氣奔如電，升天入地求之遍」——深度解讀DARPA高超聲速飛機及其動力發展構想8月16日6印度是不是第四個完成超燃衝壓發動機帶飛點火試驗的國家？9月19日7美國防高級研究計劃局選定洛馬公司研製戰術級高超聲速助推滑翔彈演示驗證彈9月21日8英反作用發動機公司詳細披露「佩刀」空天發動機1/4縮比驗證機研製計劃9月23日9洛馬再下一城——美國防高級研究計劃局選定洛馬公司研製戰術級高超聲速巡航導彈演示驗證彈9月25日10美空軍正式公布基於「佩刀」空天發動機的水平起降兩級入軌飛行器概念方案9月27日11「三步走」變「六步走」——美空軍高超聲速飛機發展路線預測12月2日12洛馬還沒笑到最後，波音已經痛失好局——美軍高超聲速巡航導彈最新動向12月5日132016年度國外高超聲速飛行器發展動向綜述2017年2月17日14美國家科學院：美軍應加速對等發展高超聲速武器以應對中、俄威脅2月20日15顛覆性創新：英國新興企業推出馬赫數5級混合動力高超聲速飛機概念2月27日16美國智庫發布報告，呼籲美軍將高超聲速武器納入「第三次抵消戰略」並加大加快預算投入4月21日17美空軍裝備採辦部門啟動高超聲速ISR飛機基礎科研項目，為裝備採辦奠定基礎4月26日18需求、技術、預算正在齊備，美軍高超聲速導彈將隨時轉入裝備採辦7月21日19「只爭朝夕」——美空軍正式啟動空射型高超聲速導彈裝備採辦7月23日20透視美軍新型常規戰略武器——美海軍潛射型高超聲速助推滑翔導彈11月10日21一衣帶水處，破浪又乘風——日本計劃啟動高速助推滑翔導彈關鍵技術開發及驗證項目11月29日22美國高超聲速飛機技術在研項目布局概況2018年1月11日23美國波音公司公布高超聲速飛機計劃，開啟雙雄爭霸新局面1月15日
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