廖孟豪 ¦ 洛马还没笑到最后，波音已经痛失好局—美军高超声速巡航导弹最新动向
2016年9月23日，美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）授予了洛克希德•马丁公司（洛马公司）总价值1.71亿美元“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目第二阶段合同。本号在第一时间发文报道了该事件（参见本号9月25日专栏文章：“洛马再下一城——美国防高级研究计划局选定洛马公司研制战术级高超声速巡航导弹演示验证弹”），并认为洛马公司已经成为HAWC项目第二阶段的唯一总承包商。然而2016年10月31日，DARPA出人意料地又授予了雷神公司一份1.74亿美元的合同，与洛马公司一同进入HAWC项目第二阶段。这意味着：（1）X-51A项目总承包商——波音公司在占得先机的情况下反而痛失好局，成为了该项目唯一被淘汰的总承包商；（2）项目总预算将显著超出预期。这两点或许隐约预示了HAWC项目的技术路线调整以及未来型号发展倾向。
一、项目定位：基于X-51A项目完成高超声速巡航导弹关键技术集成验证
HAWC项目是在美国空军战术级高超声速导弹需求的牵引下，由DARPA和美国空军于2014年联合启动实施的两大演示验证项目之一（另一个为“战术助推滑翔”（TBG）项目），旨在集成验证战术级空射高超声速巡航导弹涉及的气动布局、推进、结构、热管理、制造、精确制导和战斗部等关键技术。作为X-51A项目的后继项目，HAWC项目将在X-51A项目的基础上，研发比X-51A更高效的高超声速气动布局、超燃冲压发动机和更优化的专用子系统等（如更小型化的专用发动机控制系统和保障性更好的碳氢燃料），研发和验证X-51A未涉及的精确制导和战斗部等武器技术，并最终完成空中发射后精确击中预定目标区的演示验证。
综合公开信息还可以判断，HAWC项目瞄准的型号目标图像是巡航速度约马赫数5～6、射程约1000千米、能够适应B-2轰炸机内埋和F-35战斗机外挂的战术级高超声速巡航导弹，该弹将用于在“反介入/区域拒止”环境下打击时敏和严密设防目标。
美国空军公布的波音公司X-51A飞行器概念图（美国空军图片）
二、项目进展：目前的第二阶段为项目最后一个阶段，洛马和雷神将完成对比飞行验证
DARPA预算材料显示HAWC项目目前已经完成了初步设计评审，正在开展详细设计和部件试制。HAWC项目目前并未公布任何关于项目阶段设置、预算计划等信息，但通过参考相关公开资料仍可梳理出一些有价值的信息。美国空军研究实验室曾在2012年9月公开发布了一份“高速打击武器演示验证”项目招标公告草案。草案披露美国空军研究实验室当时计划投入3.26亿美元、利用74个月的周期分三阶段在2019年完成战术级空射高超声速巡航导弹演示验证。该项目于2013年5月宣布取消，取而代之的正是美国空军与DARPA联合启动的HAWC项目。参考HAWC的姊妹项目——“战术助推滑翔”（TBG）项目的阶段设置，HAWC项目应该也只包含两个阶段，其中第一阶段以初步设计评审为节点，第二阶段则完成详细设计、试制和验证试飞。按照该推断，HAWC项目第二阶段总预算为3.45亿美元。假设该项目第一阶段总投入与TBG项目（5900万美元）相当，加上其他一些试验设施使用费等，则该项目总投入将可能达到4.5亿美元以上。该数值已经显著超出了2012年美国空军的预期，但尚在合理范围内。综合分析认为，洛马和雷神将在该项目第二阶段最终完成对比飞行验证。
三、项目方案：波音出局或暗示该项目技术路线与X-51A存在重大差异
DARPA和美国空军最终决定选取两家总承包商完成对比飞行试验，可能意味着该项目在技术路线上存在着显著差异，无法在初步设计阶段进行优选决策。由于雷神公司没有披露任何相关信息，两者差异无从分析。但基于波音公司（具有X-51A项目9年时间、4次飞行试验的丰富经验）被淘汰出局的事实，通过对比波音X-51A和洛马公司披露的高超声速巡航导弹概念图，或许能够对美军高超声速巡航导弹演示验证的技术方案倾向看出一些端倪。
洛马公司分别在2013年初（左）和年底（右）披露的高超声速巡航导弹概念图（美国洛马公司图片）
洛马公司在2013年初和年底先后披露了两个高超声速巡航导弹概念图，其中前一个概念图在总体、翼面等布局上与X-51A很相似，进气道等细节被隐藏，总体上与X-51A存在明显的继承性；而后一个概念图显示细节更丰富，且与X-51A存在重大差异，包括：
（1）在总体布局上，波音公司X-51A采用了典型的乘波体布局，而洛马公司新方案则改为导弹惯用的旋成体布局。旋成体布局气动效率明显不如乘波体，升阻比更低，但技术成熟，头部空间大，易于布置导引头。这可能意味着导弹在射程上会有一定缩水，但有利于降低导引头和雷达罩的技术难度。
（2）在推进系统上，X-51A采用的是带前掠侧板和平直唇口设计的二元平面压缩进气道和矩形截面燃烧室设计，而洛马公司则采用的是带有标志性V型唇口的三维内转式进气道。内转式进气道比二元进气道更适合在低马赫数启动，工作速域更宽，且适合与圆形截面燃烧室匹配。结合旋成体弹体形状以及洛马公司曾与洛克达因公司开展了大量圆形截面冲压燃烧室研发工作的事实，不难推测，洛马公司采用的是三维内转式进气道和圆形截面燃烧室的设计，这种流道设计已经完全颠覆了X-51A的矩形截面方案。圆形截面内流道虽然在流场设计上更复杂，在气动／结构效率、热管理、热密封与连接等工程实现方面存在优势。总之，洛马公司新方案的推进系统设计更复杂，但性能更好，工程难度较低，可以在更低马赫数点火，从而可以采用更小的火箭助推器；这也在一定程度上可以弥补气动布局导致的航程缩减这一不足。
（3）在弹翼布局上，X-51A采用了类似飞机的平尾＋倾斜垂尾的布局，更适合于倾斜转弯（BTT）的机动控制模式，更符合远程巡航导弹的定位以及高超声速进气道对侧滑角非常敏感的特点；而洛马公司则采用了轴对称X型布局、全动翼面的设计，这种方案带有明显的侧滑转弯（STT）模式倾向，暗示洛马公司可能会在导弹机动控制模式中包含有STT的模式，可推断其预设的打击目标可能是机动目标。
总之，从洛马公司公布的新概念图来看，美军高超声速巡航导弹在核心部件——推进系统上可能更倾向于圆形截面内流道设计，在目标图像上可能会发展出航程更短，且用于打击高机动目标的导弹武器。当然，洛马公司并没有给出新概念图的任何说明信息，该图可能也只是诸多备选方案中的一个，甚至可能是被淘汰的一个。因此图片研判的结论具有显著的局限性，但波音出局、洛马和雷神齐头并进的局面应该算是一个不小的意外，相关后续发展动向值得密切跟踪和高度关注。
廖孟豪先生此前曾为《空天防务观察》撰写11篇专栏文章，如下表：
序号 | 篇名 | 发表日期 |
1 | 2015年3月2日 | |
2 | 3月16日 | |
3 | 6月29日 | |
4 | 2016年4月20日 | |
5 | 8月16日 | |
6 | 9月19日 | |
7 | 9月21日 | |
8 | 9月23日 | |
9 | 9月25日 | |
10 | 9月27日 | |
11 | 12月2日 |
有兴趣的读者，可点击相关文章的“篇名”阅读原文。
（中国航空工业发展研究中心 廖孟豪）
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