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(gè)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(dòng)飛行，采用高超聲速滑翔飛行技術(shù)和高超聲速吸氣式動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)力遠(yuǎn)距機(jī)動(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)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(dòng)機(jī)為動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，具備水平起降、可重復(fù)使用能力。冷戰(zhàn)時(shí)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(shí)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(dòng)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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