高超聲速飛行器研制進展

廖孟豪

中國航空工業發展研究中心，北京市 朝陽區 100028

高超聲速飛行器是各國武器裝備研制的重點和熱點，世界各軍事強國均積極研制高超聲速飛行器，成果顯著。美國X-60A高超聲速飛行試驗平臺研發團隊創立公司研制高超聲速飛機，美國空軍研究實驗室授出雙模態沖壓發動機設計、制造和地面試驗合同，俄羅斯總統普京要求加快發展高超聲速武器防御系統并檢閱攜帶“匕首”高超聲速導彈的米格-31戰斗機，法國國防部透露下一代核空地導彈(ASN4G) 超燃沖壓發動機的細節。

美國X-60A高超聲速飛行試驗平臺研發團隊創立公司研制高超聲速飛機

據美國赫耳墨斯公司(Hermeus)網站2019年5月13日報道，作為一家致力于發展高超聲速飛機以提升空中交通運輸速度的初創公司，赫耳墨斯公司今天宣布成功完成了種子輪融資。本輪融資由美國科斯拉風險投資公司領投，參與投資的還有其他個人投資者。本輪融資將主要用于赫耳墨斯公司高超聲速推進系統的研發和測試工作。赫耳墨斯公司于2018年成立，正在研發飛行速度超過Ma5的高超聲速飛機。這種飛機可以將紐約到倫敦的7h飛行時間縮短到90min。公司的愿景是以前所有未有的飛行速度連接世界主要城市。

赫耳墨斯公司的創始人中有多人來自SpaceX公司和藍色起源公司。并且，全部四位創始人具有在時代軌道發射服務公司(Generation Orbit) 共事的經歷。在軌道發射服務公司時，赫耳墨斯公司聯合創始人、首席執行官A·J·皮普利卡任職首席執行官，其余三人任職技術主管。在那期間，他們共同主導了美國空軍X-60A高超聲速飛行試驗平臺的研發工作。

美國科斯拉風險投資公司創始人維諾德·科斯拉表示，“赫耳墨斯公司正在研發的高超聲速飛機不僅可以大幅縮短飛行旅途時間，提高飛行體驗，還將進一步產生巨大的社會和經濟影響。” 赫耳墨斯公司聯合創始人、首席執行官A·J·皮普利卡表示，“我們立志要革新全球運輸基礎設施，通過大幅提升遠程飛行速度，使航空運輸業產生類似從撥號上網到寬帶上網的巨大飛躍。”

圖1 赫耳墨斯公司在官方網站上貼出的高超聲速飛機概念設想圖

赫耳墨斯公司同時也信心滿滿地宣布了公司顧問委員會的名單，包括有來自洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠、藍色起源、FAA等軍工巨頭、高科技航空航天企業、政府部門等領域的高級官員。顧問委員會將協力幫助赫耳墨斯公司從安全、市場、技術、發展等角度制定和修正公司戰略。赫耳墨斯公司顧問委員會成員、藍色起源公司前總裁羅勃·梅爾森表示，“在強大陣容的顧問委員會指導下，赫耳墨斯公司團隊將很好地找準自己的定位，高效融入高超聲速工業。” 赫耳墨斯公司顧問委員會成員、洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠副總裁羅勃·維斯表示，“在我看來，如果要選一個能夠達成這一偉大目標的團隊，那就是赫耳墨斯公司。”

圖2 29B6“集裝箱”超視距雷達的天線陣列

美國空軍研究實驗室授出雙模態沖壓發動機設計、制造和地面試驗合同

據美國國防部網站2019年4月24日報道，美空軍研究實驗室“高速作戰系統支撐技術”(ETHOS) 項目授出了一份總額不超過1000萬美元的雙模態超燃沖壓發動機(DMRJ) 設計制造合同，要求承研方美國Innoveering公司和美國軌道ATK公司分別完成一型雙模態沖壓發動機從初步設計到詳細設計的科研工作、制造雙模態超燃沖壓發動機樣機、完成直連式和整機自由射流試驗。合同規定的科研工作預計在2023年1月前完成。

俄羅斯總統普京要求加快發展高超聲速武器防御系統

據俄羅斯塔斯社2019年5月13日報道，俄羅斯總統普京當天在一個討論國防建設的政府會議上表示，俄應發展能夠有效應對其他國家正在研發的高超聲速武器的防御系統。“我們非常確信，目前為止只有俄羅斯列裝了高超聲速武器，但我們同樣也認識到，其他世界大國早晚也都會列裝這類武器。當然，他們列裝得越晚，對我們越有利。什么叫‘晚’？‘晚’就是等他們列裝高超聲速武器時，我們已經擁有了能夠有效攔截這類武器的防御系統。”

普京指出，對現代武裝沖突的分析表明，發展先進導彈防御系統是俄羅斯空天防御部隊的關鍵優先事務。“我們必須持續列裝和更新最先進的導彈防御系統，包括S-400遠程防空反導系統和其他近程防御系統。增強對空域的控制是俄軍的一大關鍵要務。”普京提到了2018年12月進入戰斗值班的29B6“集裝箱”(29Б6 Контейнер) 超視距雷達。該雷達負責西歐和中東方向的遠程空域監視任務。

俄羅斯總統普京檢閱攜帶“匕首”高超聲速導彈的米格-31戰斗機

據俄羅斯塔斯社2019年5月14日報道，俄羅斯總統普京當天在契卡洛夫國家試飛中心調研，視察了先進航空武器裝備和技術，其中包括攜帶有“匕首”高超聲速導彈的米格-31戰斗機。

圖3 攜帶“匕首”高超聲速導彈的米格-31K雙機編隊

普京還視察檢閱了最新作戰飛機的地面模型展覽，包括蘇-57第五代戰斗機、最新型的米格-35戰斗機和多型未來無人機等。普京還視察了國防部正在開發應用的若干先進航空技術，包括蘇-35、蘇-30SM、米格-31BM、米格-29K艦載機等先進飛機采用的技術。

法國DGA官網透露下一代空地核導彈(法國第四代空地核導彈) 將是采用超燃沖壓發動機的高超聲速巡航導彈

據法國國防采辦局、歐洲導彈公司和美國《航空周刊與空間技術》等網站2019年4月3日報道，2019年3月26日，法國國防部武器裝備總署核威懾任務負責人克里斯琴與歐洲導彈公司首席執行官安托萬·鮑威爾出席了MBDA數據與高性能計算中心的建成儀式。該中心將用于支持法國第四代空地核導彈(ASN4G)的研發工作。法國第四代空地核導彈導彈將是一型采用超燃沖壓發動機技術的高超聲速導彈，目前在法國宇航局(ONERA) 的聯合參與下開展初始設計研究工作。該彈計劃在2035年進入服役，以替換現役ASMP-A超聲速空地核巡航導彈，列裝法國戰略空軍和海軍核航空兵，維持法國具備長期可信的空基核威脅能力。

新建的高性能計算中心將具備每秒1000萬億次浮點運算的能力，是當前歐洲導彈公司超算能力的20倍，將用于開展從亞聲速到超聲速到高超聲速范圍的氣動模擬計算。

法國還首次披露從2014年就啟動了法國第四代空地核導彈導彈的研究工作。歐洲導彈公司首席執行官安托萬·鮑威爾證實，該公司在2018年獲得了法國政府授予的啟動合同，開展相關技術驗證工作，以支撐法國第四代空地核導彈的研發。他還透露，高超聲速是目前正在為法國第四代空地核導彈導彈研發的“若干技術之一”。法國空軍最早研制列裝了ASMP核導彈，用于配裝“幻影”IV戰斗轟炸機。在次基礎上，又改進研制了ASMP-A空地核導彈，并于2009年進入服役，配裝“幻影”-2000N戰斗機。幻影-2000N戰斗機退役后，從2010年開始改為配裝“陣風”戰斗機。ASMP-A空地核導彈采用了液體燃料亞燃沖壓發動機，速度Ma3，射程500km。

圖5 法國“陣風”戰斗機在機腹中央掛載了一枚ASMP-A空地核導彈

結束語

關于美國初創公司赫爾墨斯公司融資研制高超聲速民用飛機。公司未披露種子輪融資的具體數額，也未公布其高超聲速民用飛機產品的指標或方案等信息。由于披露信息過少，很難對該公司前景進行有效評估。有媒體報道稱，赫爾墨斯公司首席運營官斯凱勒·舒福德透露，公司計劃采用創新的方式集成各項成熟的技術來實現高速飛行，并計劃能夠在8～10年左右的時間內完成首次商業飛行。考慮到創始人團隊來自X-60A高超聲速飛行試驗平臺(僅采用火箭動力) ，赫爾墨斯公司很可能并不會采用諸如TBCC這類技術難度高的動力方案，而是會采用渦輪發動機和火箭發動機等成熟動力簡單疊加的方案。關于赫爾墨斯公司高超聲速飛機的具體方案尚有待觀察，但高超聲速飛機作為未來軍用和民用飛機的重要發展方向已成必然趨勢。

關于法國下一代空地核導彈是不是高超聲速巡航導彈。法國很早就啟動了超燃沖壓發動機技術的研究，特別是在變幾何超燃沖壓發動機的研究上有較多積累，因此法國第四代空地核導彈采用超燃沖壓發動機來做高超巡航導彈是有基礎的。法國在早在2014年就啟動法國第四代空地核導彈導彈的論證研究工作，主要爭論點在于只關注提高速度還是兼顧速度和隱身。2017年5月，法國參議院發布研究報告稱爭議仍然存在，并希望在2020年作出最終決策。因此，此次新聞報道提到法國第四代空地核導彈是一型采用超燃沖壓發動機的高超聲速巡航導彈可能意味著這一爭論提前做出決策。但也可能仍未做出最終決策，而該報道所提超算設施主要用于開展其中方案之一——高超聲速巡航導彈的相關計算。兩種可能均不能排除。 ■