[高超回顾]2020年国外高超声速技术发展回顾
The following article is from 航天科技情报展望 Author 王璐 韩洪涛
北京航天长征科技信息研究所及北京宇航学会官方资讯平台。涵盖科技情报、图书文献、标准化、知识产权、编辑出版、档案和科技交流等多个专业领域。
产品服务预定请扫描二维码
远望微店
远望智库
电话 | 010-82030532
手机 | 18501361766
微信 | tech99999
邮箱 | qianyanjun@techecope.com
2020年以来，世界各国继续按照既定框架稳步推进高超声速滑翔/巡航技术、可重复使用空天飞行器等方面发展。美国成功开展通用型高超声速滑翔飞行器（C-HGB）飞行试验，以ARRW为代表的滑翔导弹研制步伐加速，启动多项高超声速巡航导弹研制项目，但仍处于方案设计阶段。俄罗斯“先锋”高超声速滑翔导弹进入战斗值班状态后，多次开展“锆石”高超声速反舰巡航导弹海上发射试验，“匕首”高超声速导弹也进入战斗值班状态。日本提出以双模超燃冲压发动机为动力的陆基高超声速反舰导弹研制计划，印度成功开展高超声速超燃冲压发动机飞行试验。
1 美国
1.1 顶层推进高超声速导弹工业基础发展
美国正式成立联合高超声速转化办公室（JHTO），负责制定并实施一体化高超声速科学技术路线图，并加强高超声速研究、人才队伍开发以及创建大学联盟，以扩大学术界、工业界和政府之间的合作，以便实现美军大规模生产新型高速机动武器的目标。美国应用科学与技术研究机构表示已完成“高超声速武器生产加速器实验室”（HPAF）的设计工作，将通过全新的制造解决方案提升高超声速武器系统的关键制造能力，解决目前供应链分散和进度推迟等问题。
1.2 通用高超声速滑翔体成功完成飞行试验
3月19日，美国陆军和海军成功开展“通用高超声速滑翔体”（C-HGB）飞行试验。试验中，C-HGB从夏威夷太平洋导弹靶场发射，飞行速度超过Ma5并击中预定落区——夸贾林环礁的里根弹道导弹防御试验场。本次试验的飞行区域与2017年海军成功开展的首次远程高超声速滑翔体飞行试验区域相同，射程超过3700km。导弹防御局（MDA）也跟踪了本次试验并收集试验数据，以支持目前正在开展的高超声速防御系统的研发工作。C-HGB击中目标的精度在15厘米以内。
1.3 空射高超声速滑翔导弹作战型成功开展首次系挂试飞
8月，美国空军使用B-52轰炸机完成了高超声速滑翔导弹“空射快速响应武器”(ARRW)作战型的首次系挂试飞。本次试验使用的是第一个被组装的作战型原型样机，验证了该飞行器与B-52发射平台和遥测系统的集成，同时演练将要开展的首次助推试飞中使用的操作方案，标志着该项目从单纯的研究工作向实战型的武器系统转变。
美国空军由于预算紧缩，取消了“高超声速常规打击武器”（HCSW）项目，保留可在B-52载机上装载数量更多且性能更优越、设计更先进的ARRW项目。2020年2月底，空军完成ARRW项目的关键设计评审，目标是在2022年9月使其具备初始作战能力。ARRW高超声速导弹滑翔弹头的平均飞行速度为Ma 6.5-8，只需10-12分钟就能打击1600公里外的目标。
1.4 “作战火力”（OpFires）集成武器系统项目进入第三阶段
DARPA向洛•马公司授出3190万的美元合同，“作战火力”项目正式进入第三阶段。研究团队最终确定了系统架构方法，包括使用地面发射导弹系统现有组件的计划，以及旨在支持未来高超声速武器的新助推器技术。该项目在2021年底前完成关键设计评审和组件和子系统试验，2022年开始集成飞行试验。7月，航空喷气-洛克达因公司在该项目下成功完成第二套推进系统试验，所有试验件和组件均运行成功，为“作战火力”推进系统的运行提供了关键数据。10月，“作战火力”项目纳入三家子承包商，其中诺•格公司负责研制一级固体火箭发动机；戴内提克斯公司负责研制运输-贮存-发射箱、整弹和弹翼，并为集成和试验提供支持；电子概念与工程（ECE）公司负责开发助推器的烟火模块。
1.5 吸气式高超声速武器概念首次飞行试验失败
12月，DARPA和美国空军试飞了第一枚“吸气式高超声速武器概念”（HAWC）试验弹，但导弹未能成功从B-52轰炸机上发射，导致试验失败的问题具体原因尚未披露，但可能与试验机制出现“基本错误”有关。9月，美国空军和DARPA宣布已经完成HAWC项目下两种原型弹的系挂飞行试验。洛•马公司和雷锡恩公司都证实，各自的飞行器均可以实现并维持超过Ma 5的飞行。
此前在今年6月，一架HAWC导弹原型机在试验中意外损坏。试验中，该导弹原型机由一架B-52载机携带开展系留飞行试验，但在空中与载机意外脱离。据悉，此次试验中采用的是洛•马公司研制的HAWC原型机。
1.6 美空军启动高超声速巡航导弹样机研制项目
4月，美空军发出技术信息征询书，征集能够使吸气式高超声速巡航导弹的尺寸缩小到可从战斗机或轰炸机上发射的技术。8月，美国空军启动两种高超声速巡航导弹研制项目：一是空军“未来高超声速”项目下开展的一项早期研究工作，旨在开发一种可从战斗机或轰炸机上发射的且固体火箭助推的吸气式高超声速巡航导弹；二是空军研究实验室发布的“一次性高超声速多任务吸气式验证机”（Mayhem）项目，新的系统验证机将能够携带更大的有效载荷，超过目前的高超声速能力所能达到的射程。其有效载荷舱将是模块化的，能够携带或投送至少三种不同的有效载荷，以便执行多种政府定义的任务集。AFRL希望该验证机在五年内开展首次飞行，并且其弹体有标准化的有效载荷接口，以便未来更容易地集成多种类型的有效载荷。
1.7 多项高超声速发动机技术取得进展
3月，美国Hermeus公司表示，近期完成了涡轮基组合循环（TBCC）发动机缩比原型地面静态试验，以及在普渡大学实验室的高速试验，目前正在制定近期计划，以开展下一步发动机模态转换试验。美国高超太空推进公司正在开发一种创新型组合动力概念，名为“高超声速混合超导燃烧冲压加速磁流体动力（Hyscram）”发动机。公司将其定性为超导电混合TBCC，提供了一种实现从静止启动到Ma 8以上飞行的潜在动力方案。
1.8 商业公司开展高超声速飞行试验平台研发
美国平流层发射系统公司表示其开发的Talon-A高超声速飞行试验平台目前处于研发阶段，正在进行原型样机的构型和计算试验，预计在2022年初步运行。美国空军研究实验室(AFRL)授予GO公司一份价值2500万美元的合同，用于开发一种低成本的空射火箭试验平台，以加速高超声速导弹部件的研发。
2 俄罗斯
2.1 俄“锆石”高超声速巡航导弹成功完成4次舰艇试射
1月，俄罗斯海基“锆石”高超声速导弹完成了首次舰艇发射试验。该导弹从位于巴伦支海海域的北方舰队22350型“戈尔什科夫海军上将”护卫舰起飞，命中位于北乌拉尔的军用靶场的地面目标。媒体普遍报道称“锆石”导弹此次的飞行距离超500km，但从地图上可看出，从北方舰队巴伦支海海域的靶场到北乌拉尔靶场的距离超过1000km。7月，俄再次开展“锆石”高超声速导弹的测试，验证了导弹的射程、精度等方面的战技指标。10月，俄成功开展“锆石”导弹首次对海目标试射，成功击中位于巴伦支海的目标。“锆石”飞行4分30秒，飞行距离大约为448km，最大速度达到Ma 8。11月，“锆石”高超声速导弹再次验证对海目标打击能力。
俄透露还将在2020-2021年进行约10次“锆石”高超声速导弹的试射。其中在“戈尔什科夫海军上将”护卫舰上针对地面目标和海上目标进行大约7-8次试射。另外2-3次试射将在“北德文斯克号”核潜艇上完成，其中包含至少1次水下试射。计划于2022年交付使用。
2.2 俄战略轰炸机计划装备新型“匕首”高超声速导弹
1月，北方舰队和黑海舰队的联合演习中米格-31K战斗机试射“匕首”导弹。俄罗斯军事工业综合体消息人士指出，俄计划在超声速战略轰炸机图-160或改进型图-160M上装备新型“匕首”高超声速巡航导弹。目前，俄正在开展可行性分析，尚未确定携带“匕首”导弹的具体机型。俄国防部透露，712军团米格-31战斗机飞行员将从2021年底开始接受针对“匕首”高超声速导弹的专门训练，该军团将于2024年完成新型高超声速导弹系统的换装。
3 其他国家
3.1 日本研制以双模超燃冲压发动机为动力的陆基高超声速反舰导弹
4月，日本防卫省透露现已将高超声速巡航导弹列为“改变游戏规则”的武器装备，且日本采购技术与后勤局（ATLA）正与日本三菱重工共同研发该导弹的双模超燃冲压发动机。该导弹将采用卫星定位和惯性导航的组合制导，无线电和可见光图像制导头识别目标，高爆穿甲战斗部，可打击航母和地面目标，具有全天候作战能力，预计研制工作将持续至2030年。
此外，日本正在开发专门针对敌方水面舰艇研发的“海上克星”串联战斗部和用于对付水面舰艇和固定或移动地面目标的多爆炸成形弹丸（MEFP）战斗部，以适配其正在发展的两种高超声速武器。
3.2 印度成功开展高超声速超燃冲压发动机飞行试验
9月，印度国防研究与发展组织（DRDO）开展了自主研制的高超声速技术验证飞行器（HSTDV）飞行试验，试验中高超声速巡航飞行器以6倍声速在预定的飞行路线上持续飞行了20多秒，超燃冲压发动机的点火和高超声速流动下的持续燃烧，高温材料的热结构特性，高超声速分离机构等多项关键技术得到验证。
3.3 挪威将与美国防部合作开发高超声速发动机技术
4月，美国防部公布了一项与挪威合作的名为“增程型战术高速进攻性冲压发动机”（THOR-ER）的高超声速研究项目，旨在合作开发固体燃料冲压发动机技术，并将其集成到可负担得起的、高速、增程的全尺寸原型样机，最终在作战相关条件下进行飞行演示。
4 启示与展望
4.1 美国高超声速武器技术全面进入工程研制阶段，高超声速滑翔导弹仍是发展重点
美国将高超声速滑翔导弹作为当前的发展重点，正在研发三种不同的高超声速滑翔飞行器作战原型样机：空军的空射快速响应武器（ARRW）、陆军的远程高超声速武器（LRHW）和海军的中程常规快速打击（IRCPS）项目。三军研发重点明确，加快海、陆、空基中远程高超声速滑翔武器的研制，预计最早在2022年形成作战能力。
随着超燃冲压发动机推进技术的成熟，美国在本年度开始启动高超声速巡航导弹工程研制。美国空军发布高超声速吸气式打击武器（HSW-ab）、“一次性高超声速多任务吸气式验证机”（Mayhem）项目、“未来高超声速”项目等一系列新的高超声速吸气式验证机项目，但仍处于项目征询或初期阶段，距离开展飞行试验仍有差距。
4.2 俄罗斯寻求高超声速武器的领先部署，高超声速巡航导弹取得新的技术优势
俄罗斯在高超声速武器部署方面取得先机，“先锋”高超声速滑翔导弹已经开始生产，在2019年底已经进入战斗值班状态，实现在高超声速武器实战化方面对美国的领先优势。在此基础上，俄罗斯密集开展“锆石”高超声速巡航导弹的飞行试验，加快高超声速巡航导弹的研制进程。“锆石”导弹的一系列成功试验验证了其对陆和对海的目标打击能力，预计该武器将于2至3年内投入作战值班，从而实现继“先锋”之后的再次领先部署，形成新的高超声速技术优势。
4.3 更多国家加入高超声速武器研制行列，推动高超声速技术的扩散发展
印度成功开展高超声速技术验证机首飞试验，为高超声速巡航导弹的研制奠定基础。日本公布以双模超燃冲压发动机为动力的陆基高超声速反舰导弹研制计划，挪威与美国合作开发固体燃料冲压发动机技术，都表明高超声速武器呈现扩散发展态势。