2016年度国外高超声速飞行器发展动向综述
本文由空天防务观察（ID:AerospaceWatch）授权转载，作者：廖孟豪
2016年，世界各国继续按照既定框架稳步推进高超声速飞行器技术发展，虽然没有出现特别重大的里程碑成果，但依托一系列新旧项目仍然取得了丰硕进展。总体上，高超声速导弹仍然是当前最为成熟的技术方向，延续了往年投入最大、进展最多、竞争最为激烈的总体态势，主要国家稳步推进全系统集成演示验证，并开始关注型号与采办事宜；高超声速飞机新启动了试飞平台、动力系统集成验证、共性支撑技术研发等一批重大项目，呈现出加速发展的趋势；可重复使用空天运载飞行器仍然以火箭动力飞行器为近期重点开展集成验证，同时不断探索和拓展远期吸气式动力飞行器的技术路线，积极开展方案论证和技术研发。
一、美国
在高超声速导弹方向，按计划顺利完成转阶段美国防部国防高级研究计划局（DARPA）和美空军联合主管的“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）和“战术助推滑翔”（TBG）两个战术级高超声速导弹演示验证项目连续授予了洛马和雷声公司共3份第二阶段（详细设计、试制和试飞阶段）合同（总金额近5亿美元）用以分别开展验证试飞，预计将在2019年实现首次试飞。美国防部“常规快速全球打击”（CPGS）项目按计划完成了潜射型高超声速助推滑翔导弹技术验证飞行试验系统关键设计评审，将在2017年完成首次试飞。近两年来，由于中、俄高超声速导弹发展迅猛，美国各界对加快型号立项和研制部署的呼吁明显增多。2017年能否完成高超声速导弹（特别是高超声速助推滑翔导弹）的装备发展决策或启动相关工作，将是一个里程碑式的重要关注点。
在高超声速飞机方向，新启动了3个重大项目：
——“高频次、低成本高超声速飞行试验（台）”（HyRAX）项目，制造3架可重复使用的高超声速试飞平台（每架寿命200～400架次以上），在2020-2025年大量开展高超声速技术飞行试验，提升气动、控制、材料、推进、结构和机载系统等技术的成熟度，掌握高超声速科学测量方法及技术；
——“先进全速域发动机”（AFRE）项目，旨在以速度马赫数5、航程2200千米的高超声速作战飞机为牵引，投资6500万美元在2020年前利用现货涡轮发动机（罗罗公司F405涡扇发动机）完成Ma0-5级全尺寸涡轮基冲压组合发动机模态转换的地面集成验证；
——“高速作战系统支撑技术”（ETHOS）项目，计划投入7年周期和3亿美元预算，系统性地开展高速（马赫数3以上）作战平台部件级技术的识别、研发、成熟和验证等工作，以支撑在2025年前将高速作战平台相关技术的成熟度等级提升到6级，在2028年前完成可翻修后重复使用的高速作战系统验证机试飞验证，在2035年前完成可快速周转、不经翻修即可完全重复使用的验证机试飞验证。
此外，美国洛马公司3月份披露正在自主研发一型F-22大小的马赫数6级高超声速飞机验证机，并宣称其研制费用将不超过10亿美元。目前该机正在进行气动布局方案设计。
洛马公司公布的与F-22大小相当的高超声速飞机验证机概念图（美国《航空周刊与空间技术》图片）
在可重复使用空天运载飞行器方向，完成火箭动力飞行器演示验证项目转阶段，持续推进吸气式动力飞行器概念探索和技术研发。“实验性太空飞机”（XS-1）项目完成初步设计评审，正在由第一阶段（初始设计和风险降低）转进到第二阶段（详细设计、制造、集成和地面测试）和第三阶段（飞行试验），计划2017年选定唯一合同商或团队进入第二、三阶段。美空军研究实验室（AFRL）如期公布了两套基于“佩刀”发动机的水平起降两级入轨飞行器概念方案，此类方案已经纳入成为美国可重复使用空天运载飞行器的重要技术路线之一。此外，美国航空航天局（NASA）仍在持续推动基于涡轮机组合循环（TBCC）动力的水平起降两级入轨飞行器技术发展，在推进马赫数4级大型TBCC进气道模态转换研究项目的同时，授予罗罗公司一份总价值259万美元的合同，用于评估在TBCC飞行研究机概念中采用喷水射流预冷方式扩展F405涡扇发动机工作包线的可操作性。
最后，美澳联合完成了“高超声速国际飞行研究实验”（HIFiRE）项目5b轮次飞行实验，实验中飞行器达到了最大高度278千米，最大速度马赫数7.5，测量了在真实飞行条件下三维复杂流场的边界层转捩、评估了碳／碳化硅材料性能和验证了高性能测温设备等。项目将继续在2017年开展高超声速安全分离、大机动滑翔飞行控制、自适应飞控系统性能、方转圆超燃冲压发动机自由飞行条件下的可操作性和性能等实验。
HIFiRE项目第5b轮次飞行实验中试飞系统起飞瞬间（澳大利亚国防科学与技术组织网站图片）
二、俄罗斯
战术级和战略级导弹项目均完成重大试飞。俄罗斯完成了“锆石”高超声速巡航导弹（射程约400千米，速度马赫数5～6）首次陆上试射活动。“锆石”导弹预计将在2017年上半年完成首次海基试射，年底前完成全部国家测试，2022年进入服役。4月和10月，俄罗斯“4202项目”成功完成了两次战略级高超声速助推滑翔飞行器试飞。俄媒称首批20枚弹头将在2020－2025年完成列装。
披露马赫数4级下一代高速截击机米格-41研制项目，开展高超飞机关键技术研发。1月，俄媒报道称米高扬飞机设计局目前正在开展米格-31后继机——米格-41的设计工作，预计未来两年内将完成一轮设计工作，并计划在2025年可进入批量生产。据称米格-41设计飞行速度为马赫数4.0～4.3。10月，俄未来研究基金会称正在开展高超声速飞机技术研发，并宣称在碳纤维高温复合材料方面取得领先。
俄罗斯“锆石”高超声速巡航导弹完成首次陆基试射，这是俄“卫星”新闻网在报道该消息时采用的配图。但从图中来看，该导弹似应是P-500“玄武岩”反舰导弹，而不是“锆石”。P-500“玄武岩”导弹被北约组织编号为SS-N-12，命名为“沙箱”，最大飞行速度为马赫数2.5（俄“卫星”新闻网图片）
三、印度
从引进和自主双线并行推进战术级高超巡航导弹，但进展缓慢。与俄合作研制的马赫数6～7级“布拉莫斯Ⅱ”高超声速巡航导弹目前正在进行初步设计工作，后期进度各方表述不一，前景堪忧。同时，印度国防研究与发展组织（DRDO）依托“高超声速试验验证飞行器”（HSTDV）项目正在同步自主开展以高超声速导弹为目标、以超燃冲压发动机为核心的高超声速技术研发工作，原计划在2016年12月份进行一次时长约20～22秒的关键试验，但未见公开报道。
在经历数次推延之后顺利完成可重复使用运载飞行器技术验证机首飞和首次超燃冲压发动机带飞点火试验。5月，印度空间研究组织（ISRO）成功完成可重复使用运载飞行器技术验证机（RLV-TD）首飞。RLV-TD验证机是印度瞄准完全可重复使用两级入轨运载飞行器开展的一个技术验证飞行器，长约6.5米，重1.75吨，外形与美国空军X-37B相似。首飞试验中，RLV-TD最大高度达到约65千米，最大速度超过马赫数5，飞行器最终溅落在预定海域，未进行回收。8月，ISRO又成功完成了首次超燃冲压发动机带飞点火试验。印度称该技术未来将用于开展采用吸气式动力的可重复使用空天运载飞行器。试飞系统在达到高度20千米、速度马赫数6的预定条件后，超燃冲压发动机点火启动，并持续工作5秒。此次试验成功验证了超声速点火、稳定燃烧、进气道结构、燃油喷注系统等关键技术。印媒称，此次试验使印度成为全球第四个（独立）实现首次超燃冲压发动机带飞点火的国家。
印度空间研究组织（ISRO）可重复使用运载飞行器技术验证机（RLV-TD）发射前状态（ISRO网站图片）
四、欧洲日本等
欧日等国继续创新探索高超声速飞机技术和概念。英国BAE系统公司与高校联合披露了一种创新的无人驾驶的马赫数5级小型高超声速作战飞机概念构想，并重点推介了一种用来快速制造这种小型飞机的全新的制造技术概念。日本继续开展用于高超声速飞机的马赫数5级预冷高速涡轮发动机技术研发，并披露该技术可军民两用。此外，欧洲数个私营科技公司还在不断探索逆向喷流、电磁减阻、混合电推进等前沿技术在高超声速飞机方向的应用。
英国“佩刀”发动机研发策略出现重大调整，或在高超声速飞行平台领域掀起变革。7月至9月，英国反作用发动机公司放弃原定的全尺寸“佩刀”发动机验证机研制计划，改为率先研制一型1/4缩比验证机，该验证机地面推力为20吨级，吸气式工作速度范围为马赫数0～5左右，尺寸与F-35联合攻击战斗机用的F135大推力涡扇发动机相当。计划2021年集成开展验证机在全部吸气式包线范围内（马赫数0～5）的地面测试，2025年前开展飞行验证。此次调整之后，更小型化的“佩刀”发动机验证机成本更低、周期更短、配装更加灵活，能够更快、更容易找到潜在应用方向，比如多级运载器、X试验机或者高超声速飞行验证机等。
英国反作用发动机公司公布的“佩刀”发动机1/4缩比验证机概念图（英国反作用发动机公司图片）
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