摘 要

美國政府和軍方開展了大量高超聲速武器發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)研究，以期實(shí)現(xiàn)高超聲速武器系統(tǒng)的成果轉(zhuǎn)化和快速部署。從高超聲速助推滑翔武器、吸氣式高超聲速武器和跨大氣層空天飛行武器三個方面回顧了美軍高超聲速武器發(fā)展歷程及近期項(xiàng)目開展情況，深入分析了美軍高超聲速武器發(fā)展戰(zhàn)略、路線演變及其技術(shù)脈絡(luò)，提出了近期美國高超聲速武器發(fā)展的一些趨勢性、方向性的觀點(diǎn)，并對高超聲速武器的未來發(fā)展提出了一些啟示和建議。

1 引 言

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)大于5的武器［1］。它涵蓋了高超聲速導(dǎo)彈（包括洲際彈道導(dǎo)彈、高超聲速滑翔彈、巡航彈等）、高超聲速作戰(zhàn)飛機(jī)和空天作戰(zhàn)飛機(jī)等。考慮到火箭助推的洲際彈道導(dǎo)彈雖然飛行速度也超過馬赫數(shù)5，但早在20世紀(jì)50~60年代就開始列裝，且其飛行軌跡大多在大氣層外，因此本文的研究對象特指能在大氣層內(nèi)高超聲速機(jī)動飛行，采用高超聲速滑翔飛行技術(shù)和高超聲速吸氣式動力技術(shù)的高超聲速武器。

高超聲速武器具有速度快、航程遠(yuǎn)、能機(jī)動飛行、突防和打擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠快速打擊遠(yuǎn)程時敏目標(biāo)、堅(jiān)固/深埋目標(biāo)，未來還可發(fā)展為可重復(fù)使用、快速響應(yīng)、有效進(jìn)出空間的武器平臺。21世紀(jì)以來，美國積極發(fā)展高超聲速武器，作為常規(guī)快速全球打擊的重要手段。

為了角逐高超聲速技術(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，應(yīng)對中俄高超聲速武器快速發(fā)展壓力，美國在新版國家安全戰(zhàn)略、國防戰(zhàn)略和相關(guān)科技發(fā)展戰(zhàn)略指引下開展了大量高超聲速武器發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)研究。本文將剖析美軍高超聲速武器發(fā)展戰(zhàn)略，厘清其技術(shù)路線，為高超聲速武器的發(fā)展提供參考和借鑒。

2 美國高超聲速武器發(fā)展概況

本節(jié)將從高超聲速助推滑翔飛行武器、吸氣式高超聲速飛行武器、跨大氣層空天飛行武器三條線簡要回顧美國高超聲速武器的發(fā)展演變情況。

2.1　發(fā)展演變

2.1.1　高超聲速助推滑翔飛行武器的發(fā)展演變

高超聲速助推滑翔飛行武器是指利用助推火箭達(dá)到高超聲速或從近地軌道離軌再入大氣層，能在大氣層內(nèi)做無動力遠(yuǎn)距機(jī)動滑翔的武器。

高超聲速助推滑翔飛行武器的發(fā)展源于德國科學(xué)家尤金?桑格爾的“銀鳥”轟炸機(jī)。冷戰(zhàn)期間，美國先后開展了轟炸機(jī)導(dǎo)彈（Bomber Missile，BOMI）、助推滑翔導(dǎo)彈（Alpha Draco）、X-20動力滑翔者（Dyna-Soar）等一系列研究項(xiàng)目。其中尤以美國空軍、NASA和波音公司聯(lián)合研究的X-20項(xiàng)目最具代表性，它是具備例行進(jìn)出太空能力的高超聲速助推滑翔技術(shù)先驅(qū)飛行器。

21世紀(jì)初，美國高超聲速助推滑翔飛行武器得到快速發(fā)展，這一階段的型號項(xiàng)目主要有：高超聲速技術(shù)飛行器（Hypersonic Technology Vehicle-2，HTV-2）、先進(jìn)高超聲速武器（Advanced Hypersonic Weapon，AHW）、戰(zhàn)術(shù)助推滑翔彈（Tactical Boost Glide，TBG）等。在中俄相繼宣布列裝高超聲速武器后，美國加快了高超聲速武器的發(fā)展進(jìn)程。目前已有空軍的AGM-183空射快速響應(yīng)武器（Air Launched Rapid Response Weapon，ARRW）、海軍的常規(guī)快速打擊（Conventional Prompt Strike，CPS）、陸軍的遠(yuǎn)程高超聲速武器（Long Range Hypersonic Weapon，LRHW）等3個項(xiàng)目已進(jìn)入型號研制階段，ARRW和LRHW計(jì)劃在近期部署；美國國防部高級研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）的戰(zhàn)術(shù)助推滑翔彈、作戰(zhàn)火力（Operational Fires，OpFires）兩個項(xiàng)目處于先期技術(shù)開發(fā)階段。

美國高超聲速助推滑翔飛行武器的發(fā)展演變?nèi)鐖D1所示。

▲ 圖1 美國高超聲速助推滑翔飛行武器發(fā)展演變

▲ Fig.1 Development and evolution of American hypersonic boost-glide flight weapons

2.1.2　吸氣式高超聲速飛行武器的發(fā)展演變

吸氣式高超聲速飛行武器是一種以吸氣式超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力，可在臨近空間以超過馬赫數(shù)５的速度巡航的戰(zhàn)術(shù)級武器。

20世紀(jì)50年代，費(fèi)里博士成功實(shí)現(xiàn)馬赫數(shù)3超聲速燃燒試驗(yàn)，開啟了吸氣式高超聲速飛行武器的發(fā)展之路。美軍早期發(fā)展的吸氣式高超聲速巡航彈項(xiàng)目主要包括：X-7、超燃沖壓發(fā)動機(jī)導(dǎo)彈SCRAM、先進(jìn)戰(zhàn)略空射導(dǎo)彈（Advanced Strategic Air Launched Missile，ASALM）、國家空天飛機(jī)（National AeroSpace Plane，NASP/X-30）等。NASP計(jì)劃是推動吸氣式高超聲速飛行武器發(fā)展最具代表性的試驗(yàn)項(xiàng)目，也是美國歷史上最雄心勃勃的X飛行器計(jì)劃，在高超聲速領(lǐng)域取得了一系列重大技術(shù)進(jìn)步［2］。

從20世紀(jì)90年代至今，美國政府在前期發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出了更加務(wù)實(shí)、循序漸進(jìn)的系列吸氣式高超聲速技術(shù)發(fā)展計(jì)劃和武器發(fā)展演示驗(yàn)證項(xiàng)目，主要包括高超聲速技術(shù)（Hypersonic Technology，HyTech）、Hyper-X/X-43、經(jīng)濟(jì)可承受的快速響應(yīng)導(dǎo)彈演示驗(yàn)證器（Affordable Rapid Response Missile Demonstrator，ARRMD）、高超聲速飛行（Hypersonic Flight，HyFly）、X-51等。在此階段，X-43A和X-51A兩型飛行器的飛行試驗(yàn)取得了極大成功［3］，標(biāo)志著美國真正實(shí)現(xiàn)了超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的突破，向發(fā)展實(shí)用型高超聲速巡航導(dǎo)彈邁出了重要一步。近幾年，美軍一直以DARPA的吸氣式高超聲速武器概念（Hypersonic Air-breathing Weapon Concept，HAWC）項(xiàng)目為主開展先期技術(shù)開發(fā)研究，從2020年開始，相繼新增了空軍的高超聲速攻擊巡航導(dǎo)彈（Hypersonic Attack Cruise Missile，HACM）項(xiàng)目、南十字星綜合飛行研究試驗(yàn)（Southern Cross Integrated Flight Research Experiment，SCIFiRE）項(xiàng)目、海軍的嘯箭（Screaming arrow）、高超聲速空射OASuW（Hypersonic Air-Launched OASuW，HALO）巡航導(dǎo)彈項(xiàng)目、用于航母艦載機(jī)的HyFly 2項(xiàng)目、DARPA與空軍聯(lián)合開展的HAWC后續(xù)項(xiàng)目MoHAWC，以及空軍的消耗性高超聲速多任務(wù)吸氣式演示器（Mayhem）項(xiàng)目等［4-6］。其中，HACM項(xiàng)目是首個吸氣式高超聲速巡航彈原型樣機(jī)項(xiàng)目，表明其相關(guān)技術(shù)已日漸成熟實(shí)用，正式轉(zhuǎn)入型號研制階段。

可重復(fù)使用偵察/打擊高超聲速飛機(jī)也是美軍一直意圖發(fā)展的重要方向，先后開展了洛馬公司SR-72“黑鳥”高超聲速飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)、波音公司“曼塔”（Manta）高超聲速飛機(jī)和赫爾墨斯（Hermeus）公司的“夸特馬”（Quarterhorse）高超聲速飛機(jī)等項(xiàng)目研究。至今，設(shè)計(jì)馬赫數(shù)為7的Manta項(xiàng)目下馬，以馬赫數(shù)6為目標(biāo)的SR-72進(jìn)展不明，“夸特馬”項(xiàng)目發(fā)動機(jī)“奇美拉”（Chimera）于2022年6月完成地面試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)地面上全油門運(yùn)行，使高超聲速飛機(jī)距研發(fā)成熟又進(jìn)了一步［7］。

美國高超聲速吸氣式飛行武器的發(fā)展演變?nèi)鐖D2所示。

▲ 圖2 美國吸氣式高超聲速飛行武器發(fā)展演變

▲ Fig.2 Development and evolution of American hypersonic air-breathing flight weapons

2.1.3　跨大氣層空天飛行武器的發(fā)展演變

跨大氣層飛行器是一種能夠在稠密大氣層、臨近空間、軌道空間自由往返飛行的重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)，通常采用吸氣式組合動力發(fā)動機(jī)，具備水平起降、可重復(fù)使用能力。冷戰(zhàn)時期，美國主要發(fā)展了X-15、HL-10、X-23A、X-24A/B、航天飛機(jī)（Space Shuttle）等空間軌道飛行器研究。在美軍全球快速打擊時代，美國空軍太空司令部建議研究一種軍用航天飛機(jī)系統(tǒng)來滿足有效進(jìn)出空間、控制空間和防御空間威脅的需求。為此，開展了X-33、X-34、X-37等系列跨大氣層飛行器研究，其中最成功的當(dāng)屬美國空軍的X-37B軌道試驗(yàn)飛行器項(xiàng)目［8］。從2010年至今，X-37B共進(jìn)行了6次在軌飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了飛行器的在軌性能，長期、可重復(fù)使用技術(shù)，以及大氣層自主再入和著陸控制能力，其有效進(jìn)出空間能力、可重復(fù)使用、按需發(fā)射和快速響應(yīng)機(jī)動能力以及長期在軌運(yùn)行能力具有極大的作戰(zhàn)應(yīng)用潛力。

美國跨大氣層空天飛行武器的發(fā)展演變?nèi)鐖D3所示。

▲ 圖3 美國跨大氣層飛行武器平臺發(fā)展演變

▲ Fig.3 Development and evolution of American trans-atmospheric flight weapons platform

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