《空天防务观察》导读：本期《高超攻防》主要包括以下内容：——美空军高超声速飞机用中等尺寸超燃冲压发动机在地面试验中达到5.9吨推力；——美陆军披露LRHW陆基高超声速滑翔导弹系统若干技术细节；——美国防部统筹制定高超攻防发展路线图以压缩未来经费需求；——欧洲StratoFly高超声速民用飞机技术验证项目即将进行Ma8级飞机方案的风洞试验；——俄“匕首”高超声速导弹系统将参加2019年度国际军事比赛。往期《高超攻防》请参见本文文末廖孟豪先生专栏文章清单。一、美空军高超声速飞机用中等尺寸碳氢燃料超燃冲压发动机在地面试验中达到5.9吨推力2019年8月5日。美空军网站和英国《飞行国际》网站报道，美空军研究实验室（AFRL）“中等尺寸超燃冲压发动机关键部件”（MSCC）项目经理、宇航工程师托德·巴霍斯特（ToddBarhorst）宣称，“AFRL联合阿诺德工程发展综合体（AEDC）和诺格公司完成了一型超燃冲压发动机的地面试验，并获得了超过13000磅（约合5.9吨）的推力。10年前，就在X-51A项目正在开展的同时，我们就已经启动了研制和测试更大尺寸、更高速度吸气式发动机的计划，因为空军认识到必需要不断扩展高超声速飞行的边界。一型流量比X-51A大10倍的超燃冲压发动机可以推动更大型、更新型的高超声速飞行器。经过这么多年的艰苦努力，我们终于取得了这个伟大成就：成功完成了世界上最大型碳氢燃料超燃冲压发动机的首次试验。”该冲压发动机由诺格公司研制，总长约18英尺（约5.5米）。本轮试验一共持续了9个月，最大试验速度超过了马赫数4，发动机燃烧工作时长累计超过了30分钟。
美空军“中等尺寸超燃冲压发动机关键部件”项目的超燃冲压发动机在阿诺德综合体的“气动与推进试验单元”上进行试验（美空军图片）
诺格公司副总裁帕特·诺兰表示，“这型超燃冲压发动机在尺度上是与战斗机涡轮发动机相匹配的，在本轮试验中成功在较大范围马赫数内工作运行，且达到了史无前例的工作时长。本轮试验证明我们的技术取得了领先，完全有能力研制和交付大尺寸的高超声速平台。”美军曾专门针对全国实验设施现状进行过摸底调查，结果发现全国范围内没有一座设施能够完成这种尺寸超燃冲压发动机的地面试验。为解决该问题，AEDC的“气动与推进试验单元”（APTU）试验台进行了为期两年的升级改造，使其具备了大中型超燃冲压发动机在相关条件下的试验能力。二、美陆军披露LRHW陆基高超声速滑翔导弹系统若干技术细节2019年8月8日，美国《航空周刊与空间技术》网站报道称，美陆军快速能力与关键技术办公室（RCCTO）主任尼尔·瑟古德（Neil Thurgood）中将8月7日在第22界太空与导弹防御论坛上披露，美陆军将在未来三周内向一家军工企业授出“通用型高超声速滑翔飞行器（C-HGB）”生产合同。他还透露，海军负责C-HGB的方案设计，而陆军负责C-HGB的生产。初始启动合同将只授予给一家公司，但该项目还会有后续生产合同授予给其他竞标商，用于在桑迪亚生产该型弹头。另外，美陆军计划授出一份合同，用于设计和集成一型起竖发射车。瑟古德表示，陆军计划在2021财年四季度率先列装一套LRHW导弹系统单元，并在后续一年时间内开展训练培训（但不会发射导弹）。
美陆军“先进高超声速武器”滑翔弹头方案是美军“通用型高超声速滑翔飞行器”滑翔弹头的基础（美国桑迪亚国家实验室图片）
据该办介绍，LRHW是一型高超声速滑翔导弹系统，采用第一批次的“通用型高超声速滑翔飞行器”（C-HGB）作为滑翔弹头，助推器为固体燃料的中程弹道导弹助推火箭。弹头和助推器均有美国能源部桑迪亚国家实验室负责研发，同时美国陆海空三军和导弹防御局也参与研发工作。其中，弹头方案为三军通用，助推器则根据各自发射平台分别研制。据美陆军和海军透露，两者将采用同一型助推器，这意味着美陆军和海军将采用同型高超声速助推滑翔导弹。美陆军LRHW导弹弹径为34.5英寸（约876毫米），采用全长10米的运输发射车，每车装弹2枚，其中牵引车为奥什科什M984A4型8×8牵引车，半拖车为M870半拖车的改进型。导弹系统指挥控制系统为美军导弹和火炮部队通用的AFATDS7.0火控系统。每个导弹连包括一辆指挥控制车作为全连作战中心，以及4辆运输发射车。
美陆军快速能力与关键技术办公室在会议上作报告时显示的PPT截图（美陆军图片）
2019年8月6日，美国防部网站宣布，美国海军战略系统项目（SSP）办公室授予了洛马航天公司一份总额不超过4.06亿美元的不确定价格科研合同，任务是（基于海军“中程常规快速打击IRCPS”项目研发的火箭助推器）完成陆军中程常规快速打击武器系统飞行试验验证（编者注：其实就是指陆军LRHW项目）所需大直径火箭发动机、相应导弹弹体试验样件、相关保障设备的设计、发展、制造与集成等科研工作。该合同是N00030-19-C-0025主合同的第六份附加修正合同，计划的截至日期是2024年1月1日。三、美国防部统筹制定高超攻防发展路线图以压缩未来经费需求2019年7月31日，美国《航空周刊与空间技术》网站报道称，美国防部表示，将基于未来4年内开展的40个飞行试验和3套基础性的高超声速（导弹）飞行器概念方案，统筹制定一个全面的高超声速导弹发展路线图，以解决国会对高超声速导弹发展越来越担心的重复建设问题。美国防部研究与工程副部长办公室负责高超声速的副主任麦克·怀特（MikeWhite）在美国普渡大学举办的国防工业协会（NDIA）高超声速能力会议上做报告时表示，未来4年内安排的40次飞行试验中，有约四分之一（即10次）是吸气式的、采用超燃冲压发动机作为动力的高超声速飞行器；助推滑翔导弹飞行试验和巡航导弹飞行试验所取得的试验数据将成为制定该路线图的基础输入。该路线图同时也会统筹纳入反高超相关武器装备的发展战略。其中，新组建的太空发展局（SDA）和导弹防御局（MDA）目前已经提出了起步阶段的设想，即SDA提出的分布式天基卫星体系架构和MDA提出的“高超声速和弹道（目标）跟踪与监视系统”（HBTSS）。怀特表示，“我个人的一大职责就是协调攻防之间的关系。”目前美军立项在研的高超声速导弹项目包括有陆军LRHW项目、空军“高超声速常规打击武器”（HCSW）项目、海军“中程常规快速打击”（IR-CPS）项目、DARPA与各军种合作的“战术助推滑翔”（TBG）项目和“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目、空军“空射快速响应武器”（ARRW）项目，其中TBG和HAWC同时有洛马和雷神这两家主承包商在进行竞争。
雷神公司发布的“战术助推滑翔”（TBG）项目滑翔弹头设想图（美国雷神公司图片）
这么多项目同步铺开，不可避免地引起了国会对于是否存在重复建设等问题的担忧。美国众议院拨款委员会主席彼得·维斯克劳斯基（PeterVisclosky）警告称，2020财年预算申请案为这些项目都申请了经费，但不可能全部项目的经费申请都会获得批准，国会正在协商削减其中部分经费。他坦言，高超声速预算（目前上报的2020财年申请总额为23亿美元、2020－2024财年计划申请总额高达105亿美元）同时面临多个国防部其他优先事务经费预算增长的威胁。“这之间一定存在竞争。其中包括核武器现代化、新潜艇、新轰炸机（B-21），这还没算上陆军也正在酝酿的新重大专项。”四、欧洲StratoFly高超声速民用飞机技术验证项目即将进行Ma8级飞机方案的风洞试验2019年7月30日，美国《航空周刊与空间技术》网站报道称，欧洲“高速推进概念的平流层飞行应用”（StratoFly）项目是在欧洲“地平线2020”计划资助下启动的一个高超声速民用飞机技术验证项目，瞄准的远景目标是在2035年前将300座级高超声速民用飞机的技术成熟度等级提高到6级。该项目采用了此前欧洲航天局/欧洲航天研究与技术中心LAPCAT等项目开发的乘波体布局方案成果，并直接采用了其中LAPCATⅡ项目MR2.4方案（机长约94米）作为基线方案。项目周期两年，经费预算为400万欧元（约440万美元），于2018年6月启动，重点聚焦推进系统集成、热结构、热管理等技术开展研究。此外，该项目也要研究燃油燃烧效率、噪声、排放、寿命周期成本、安全性、适航取证等顶层问题。
Stratofly项目正在开发的MR3型乘波体布局方案设想图（美国《航空周刊与空间技术》图片）
Stratofly项目目前正在开发MR3型乘波体布局方案，该方案在头部采用了一个巨大的椭圆形进气道和一个一体化的尾喷管，尾喷管两侧各有一副倾斜垂危。该机从起飞爬升到马赫数4.5期间，采用6台涡轮冲压发动机作为动力，每个发动机舱布置3台发动机，且除了主进气道之外，每个发动机舱还有一个辅助进气道。速度达到马赫数4.5后，将转换到双模态亚燃/超燃冲压发动机（DMR），依靠亚燃模态继续加速到马赫数5，依靠超燃模态最终加速到马赫数8。其中，超燃冲压发动机会集成一个等离子体辅助的燃烧室系统，以维持火焰的稳定性。这套燃烧室里面的等离子体系统将在今年在法宇航（ONERA）进行试验，具体时间计划在今年11月到12月，采用的是ATD5号风洞设施，进气道条件计划设定在马赫数3.7。此外，今年下半年还计划在德宇航（DLR）的高焓风洞中进行一轮全机模型的试验。整个试验阶段将持续到2020年9月，最终目标是要完成类似自由射流试验。试验的目的是评估MR3方案的气动热力学特性，验证该方案早期完成的CFD分析成果。
MR3型高超声速民用飞机全机长度超90米，可运输300名乘客（美国《航空周刊与空间技术》图片）
五、俄“匕首”高超声速导弹系统将参加2019年度国际军事比赛2019年8月9日，俄罗斯塔斯社网站报道称，俄罗斯国际军事比赛新闻办公室当天宣布，俄罗斯空天军将派遣“匕首”高超声速导弹系统首次参加2019年度国际军事比赛的“航空飞镖”竞赛。新闻办公室声称，“‘匕首’系统将于8月10日参加2019年度航空飞镖竞赛期间在俄罗斯杜布罗维奇训练场举行的Aviamix飞行表演彩排。米格-31（K）及米格-31BM截击战斗机将配合完成摧毁敌方地对空导弹连的任务。”米格-31K及其挂载的“匕首”导弹目前已经进入俄空天军进行试验性战斗值班。根据俄国防部的消息，俄军派出的参赛飞机还包括苏-57第五代战斗机、苏-35、苏-30SM、图-22M3轰炸机、苏-34轰炸机、米-28N和卡-52直升机等。1，关于美军中等尺寸超燃冲压发动机地面项目。这是美空军在高超声速飞机技术发展过程中的一个重要里程碑成果。美空军在2009年就着手启动高超飞机用中型超燃冲压发动机的技术研究，基本是与弹用小型超燃冲压发动机并行开展技术研究。从美空军和NASA的规划来看，本次试验的中等尺寸超燃冲压发动机流量是X-51A小尺寸超燃冲压发动机的10倍量级，即约50千克量级。从目前公布的图片和相关信息判断，本次试验应为直连式试验，推力测算会相对复杂。假设该推力值是以巡航状态为条件测算得到的，以一架高超飞机采用两台TBCC发动机为例，这种尺寸的超燃冲压发动机可以驱动起飞总重达七八十吨的高超声速飞机。这正好与洛马和波音公司提出的高超声速飞机重量大体相当。2，关于美陆军LRHW陆基高超声速助推滑翔导弹。近期披露两份消息再次印证了陆军LRHW和海军IR-CPS将采用同样尺寸的高超声速滑翔导弹（将采用同型滑翔弹头和助推器），可见海军IR-CPS潜射型高超声速助推滑翔导弹的弹径也是876毫米，完全符合一桶三弹的装填要求（发射筒直径2.2米）。关于陆军LRHW的进度，目前已经较为清晰：即2020年完成首次飞行试验，2021年交付首套不带实弹的导弹系统用于部队训练，2022年完成首次车上发射的飞行试验，2023年形成一定作战能力。廖孟豪先生已为《空天防务观察》提供46篇专栏文章，如下表： | | |
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| 高超攻防12：美空军高超声速飞机用超燃冲压发动机在地面试验中达到5.9吨推力，美俄高超武器新动向（即本篇） | |
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本篇供稿：系统工程研究所
运 营：李沅栩