2017年国外高超声速技术发展回顾

2018-04-20王璐韩洪涛王友利北京航天长征科技信息研究所

国际太空 2018年3期

王璐韩洪涛王友利（北京航天长征科技信息研究所）

1 引言

2017年，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，仍是美、俄两国取得的成果较为突出。美国大幅提升2018财年高超声速领域的预算，成功开展潜射型助推滑翔导弹的飞行验证试验，启动可重复使用亚轨道飞行器样机研制工作，推动组合动力技术的地面试验。俄罗斯成功试射高超声速反舰导弹，并披露最新的吸气式空射型高超声速导弹项目。美国和澳大利亚成功开展“高超声速国际飞行研究试验”（HIFiRE）项目的最新一次飞行试验。

2 美国

CPGS项目更名，潜射型AHW成功开展飞行验证试验

2017年5月，美国国防部表示已正式将“常规快速全球打击”（CPGS）项目更名为“常规快速打击”（CPS）项目，删除了原名字中“全球”（Global）一词。新名称重新定义了该项目的目标，建立了一个更为广泛的能力需求框架，可涵盖美军“时敏目标打击武器”（TSTEW）的能力需求。

2017年10月30日，在“常规快速打击”项目的支持下，美国海军成功开展了潜射型助推滑翔导弹的飞行验证试验。此次试验的滑翔飞行器为缩比型的“先进高超声速武器”，采用与2011年“先进高超声速武器”首飞试验相同的飞行路线，飞行时间不到30min。此次试验的目标是验证飞行控制、航电设备、分系统小型化、制导算法等技术，并且可能集成了真正的战斗部。美国“常规快速打击”项目后续还计划开展两次试验，一次在2020年，另一次大概在2022年。

2017年国外临近空间高超声速典型计划的最新进展及动向

DARPA授出“先进全速域发动机”项目设计与试验合同

2017年9月，美国国防高级研究计划局授予美国轨道-ATK公司一份价值2144万美元的研究合同，用于开展DARPA新启动的“先进全速域发动机”项目的系统设计、部件研发以及地面演示验证。

该项目可将验证“涡轮基组合循环（TBCC）推进系统”从涡轮发动机向双模态冲压发动机的转换，系统将使用商业现货的涡轮发动机。这种推进系统的各种大尺寸部件将独立研发和验证，最后进行“涡轮基组合循环推进系统”模态转换的全尺寸自由射流地面试验。

先进全速域发动机是未来高超声速情报、监视与侦察（ISR）飞机的关键使能技术之一。该项目的基本目标是开发一种可重复使用的全尺寸碳氢燃料推进系统并对其进行地面演示验证，该推进系统可在Ma0到Ma5+之间的全速域范围实现连续无缝运行，以确保快速响应的高超声速飞机在拒止环境下完成情报、监视与侦察任务。

“先进全速域发动机”项目总预算约6500万美元，总周期约4年，预计在2020财年结束前完成先进全速域发动机整机地面自由射流试验。

先进全速域发动机工作示意图

美空军发布空射型“高超声速常规打击武器”研制合同招标预告

2017年7月，美空军装备司令部寿命周期管理中心发布了空射型“高超声速常规打击武器”的工程研制合同招标预告。

预告文件明确说明空射型“高超声速常规打击武器”主要用于在“反介入/区域拒止”（A2/AD）环境下针对高价值时敏固定或可移动部署的目标提供快速（即高超声速）精确打击能力，并明确该型武器将采用GPS/惯导复合的导航与末制导方式，并配装现货战斗部。根据前期调研结果，美空军将定向在波音、洛马、诺格、雷神和轨道-ATK等五家公司中选出唯一一家承包商。

DARPA授出试验型太空飞机-1项目第二和第三阶段研制合同

2017年5月，美国国防高级研究计划局宣布波音公司将承担试验型太空飞机－1项目第二和第三阶段的研制工作，以研制一种有望降低发射成本的可重复使用一子级。DARPA将为波音公司提供1.46亿美元的研制经费，而且波音公司也会为该项目投入一部分资金，但没有透露具体金额。

波音的试验型太空飞机－1方案称为“鬼怪快车”，由波音鬼怪工程公司研制，将采用以航天飞机主发动机为基础研制的发动机。采用水平起降方案，一次性上面级将驮载在试验型太空飞机－1机体上方。投放上面级后，试验型太空飞机－1将会滑行返回并在跑道上着陆。

试验型太空飞机－1项目第二阶段的目标是在2019年前完成技术验证飞行器，目标是在10天内完成10次地面点火试车，为飞行试验做好准备。第三阶段将从2020年开始，目标是进行12～15次飞行试验。

美国海军启动高超声速滑翔导弹专用助推器的研发

2017年10月，海军战略系统项目（SSP）办公室发布了一项关于高超声速助推器技术研发项目的招标公告。本项目旨在设计一种用于中程助推滑翔系统的两级固体火箭助推器。该项目将通过助推器的设计、制造和验证测试来验证与中程高超声速打击能力相关的技术。选定承包商后，将开展助推器子级的制造和静态电火试验。

3 俄罗斯

俄罗斯试射“锆石”高超声速反舰导弹

安装在舰艇上的3S14垂直发射系统

2017年4月，俄罗斯国防部门的消息人士称，“锆石”高超声速反舰导弹在近期完成一次试射，并且在试验过程中达到Ma8的飞行速度。该消息人士没有透露具体测试时间和导弹发射平台，但指出“锆石”导弹能够使用“缟玛瑙”和“口径”等导弹采用的3S14舰载通用垂直发射系统发射。有推测认为本次试射采用的发射平台可能为海基平台。

“锆石”导弹是一种多用途反舰导弹，导弹代号3M22，系统代号为3K－22，由机械制造科研生产联合体研制。3K22系统计划在2020年前完成试验，预计将有空射和海射两种型号。目前，俄罗斯并未公布“锆石”导弹的详细技术信息。据“俄罗斯军事”网站报道，“锆石”导弹射程为300～400km，飞行速度超过Ma4.5。未来，“锆石”导弹可能会替代俄罗斯现役的超声速反舰导弹，装备在基洛夫级巡洋舰和第五代哈斯基级多用途核潜艇上，构成俄罗斯海军新一代对海打击体系的主力。

俄罗斯首次披露吸气式空射型高超声速导弹项目

2017年12月，《简氏导弹与火箭》报道俄罗斯正在发展一种可穿透严密防空系统的新型战区级“高超声速导弹”。该导弹由战术导弹集团和“彩虹”设计局旗下的研发团队共同研制，隶属于仍处于保密阶段的“高超声速制导导弹”（GZUR，俄语名称缩写）项目。

该导弹基本型为反舰型，飞行速度可达Ma6，以高空轨迹飞行时射程达1500km，由图拉耶夫联盟设计局研制的70型冲压发动机提供动力，采用由Kh-35U战术反舰导弹的Gran-K导引头改进而来的Gran-75主被动雷达导引头。据俄罗斯工业界披露，到2020年，高超声速制导导弹的生产能力可达每年50枚。

4 其他国家

美、澳成功开展高超声速国际飞行研究实验－4飞行试验

2017年7月，澳大利亚国防部国防科学技术集团（DST）与美空军研究实验室在澳大利亚的伍默拉试验靶场成功开展“高超声速国际飞行研究实验”项目的最新一次飞行试验。

此次飞行试验为高超声速国际飞行研究试验－4导航与控制试验。试验目的是获得先进乘波体高超声速气动构型的气动特性、飞行稳定性、控制能力等飞行试验数据。高超声速国际飞行研究试验－4释放两个高超声速自由滑翔试飞器，并进行系列机动，其中一个的制导与控制系统由波音公司和澳大利亚国防部国防科学技术集团研制，另外一个由英国航空航天系统公司（BAE）澳大利亚分公司与澳大利亚国防部国防科学技术集团联合研制。两架滑翔体对称安置在探空火箭的整流罩内。

虽然本次试验总体上取得成功，但助推火箭携带的两架滑翔试飞器中有一架在分离后很快与地面失去联系，未能按计划完成其预定飞行任务。关于本次飞行试验的飞行速度、飞行距离等信息则未对外透露。本次试验结果将为2018年开展的有动力高超声速国际飞行研究实验－8高超声速飞行试验奠定基础，届时将实现持续10s水平飞行。

喷气发动机公司在美、英建设“佩刀”发动机试验设施

2017年5月，英国喷气发动机公司（REL）宣称正在搭建一座试验设施，将用于“佩刀”发动机1/4缩比验证机的第一次地面试验。试验设施选址为英国牛津附近的白金汉郡韦斯科特，计划在2020年佩刀发动机核心部件运行前，对其子系统进行测试。该试验设施将包括一个多用途推进试验台、组装建筑楼、车间、办公室和控制室。其中，多用途推进试验台用于测试多种发动机配置，而车间和其他支撑设施可使发动机直接在现场更改配置，减少测试阶段之间的停顿时间，从而加速发动机的开发计划。

2017年9月，喷气发动机公司的子公司—美国喷气发动机公司（REI）获得DARPA授予的一份科研合同，要求开展“佩刀”发动机预冷器样机（HTX）的高温气流试验，用于考核预冷器在Ma5的高温高速气流条件下的性能。预冷器是“佩刀”发动机的核心部件，此前在英国已经成功完成地面验证试验，验证了预冷器的设计方法、制造技术和试验操作计划。美国喷气发动机公司设计的预冷器能够将1000℃的来流在1/20s的时间内冷却到零下150℃。为配套支撑此次HTX试验，REI公司正在美国科罗拉多州新建一套高温气流试验设施，该设施可提供超过1000℃的气流条件，即相当于速度超过Ma5的吸气式飞行环境。样机试验预计将在2018年春季启动。