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2017年高超聲速飛行器發展綜述:多項目獲得突破,各方差距擴大化

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波音公司的高超聲速飛機方案飛行想象圖

波音公司的高超聲速飛機方案飛行想象圖(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采辦,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采辦項目,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于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復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,又有美國啟動裝備采辦,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,可重復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

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采辦,工業界加速推進飛機研制

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,旨在研制并采辦一型適合現役戰斗機和轟炸機攜帶的戰術級空射型高超聲速導彈,該彈主要用于在反介入/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,并計劃在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,不再強調全球范圍的射程要求,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于物理的設計和分析技術研究,為后續高超聲速飛機裝備采辦奠定基礎。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,穩步推進渦輪基沖壓組合發動機(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,并暗示已經制造了一型實物樣機,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,采用單臺全尺寸TBCC發動機)的研制工作。美國波音公司在2018年1月公開披露了采用并聯式TBCC動力的馬赫數5級高超聲速飛機概念方案及研制計劃,展出了飛機模型,并宣稱將先研制試飛一型F-16大小的驗證機,再研制一型SR-71大小的飛機型號,于2020年代末形成裝備。此外,美軍投資吸收高校在高超聲速平臺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。

在可重復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)項目的全部后續(第二、三階段)研制工作。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后很快與地面失去聯系,并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并取得重大突破,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制和部署高超聲速武器列為重大優先事務之一,并宣稱計劃在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,并在試驗過程中達到了馬赫數8的飛行速度。有俄媒推測發射平臺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”(PAK DP)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,并計劃在2025年前進入批量生產之后,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”。PAK DP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“可重復使用運載飛行器技術驗證機”(RLV-TD)首飛和首次超燃沖壓發動機帶飛點火試驗之后,2017年陷入了階段性靜默,無論在“布拉莫斯”Ⅱ高超聲速導彈研制、“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年才能完成研制。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,為后續可重復使用運載飛行器、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。

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