印度HSTDV 試飛成功高超聲速導彈尚需時日

文/ 蘭順正

▲ HSTDV 安裝在烈火-1 導彈的助推器上等待發射

據印度相關媒體報道，9 月7 日印度在位于巴拉索爾的APJ Abdul Kalam試驗場成功對該國研發的高超聲速技術驗證飛行器（HSTDV）進行了測試。報道稱，這種國產高超聲速技術將為印度研發6 馬赫的高超聲速導彈鋪平道路，印度成為繼美國、俄羅斯和中國之后的第4 個成功測試高超聲速技術的國家，加入了“高超聲速導彈俱樂部”。

高超聲速飛行器指飛行速度超過5 馬赫的飛機、導彈、炮彈等有翼或無翼飛行器的總稱。由于高超聲速飛行器具有高度、高速的特點以及高效的突防和偵察效能，可大大擴展戰場空間，所以其巨大的軍事和經濟價值十分引人注目，被軍事專家視為繼螺旋槳、噴氣推進之后航空史上的第三次革命性成果。目前，世界主要軍事大國持續大力推進高超聲速飛行器的演示驗證和型號研制，一場搶占未來戰爭制高點的競賽大幕已經拉開。

▲ 烈火-1 導彈助推器將HSTDV 發射到距離地面30 公里的高空示意圖

首飛失利

高超聲速飛行器大致可分為兩個種類：第一類為依靠自身先進的推進系統就可實現大氣層內數倍聲速的飛行器，這主要得益于它所具有高性能動力推進系統。超燃沖壓發動機、脈沖爆震發動機是這類高超聲速飛行器的關鍵技術。第二類高超聲速飛行器又被稱為助推滑翔高超聲速飛行器，其特性可以描述為：在彈道導彈的基礎上，增加了進入大氣層后的利用氣動控制系統以實現有限的機動，具備有效升力拉起，并且能在大氣層內長時間滑翔飛行。

一直以大國自居的印度在多年前就加入了這場高超聲速的競賽。在助推滑翔方面，早期印度為提高導彈射程和突防能力，在其彈道導彈發展項目中曾廣泛應用助推滑翔技術，這使其積累了較多的助推滑翔設計和應用經驗。在超燃沖壓發動機方面，為了能更好地進行相關研發工作，2005 年印度在維克拉姆·薩拉巴伊空間中心修建了第一座高超聲速風洞，能達到 5 ～25馬赫。2014 年，印度國防研究與發展組織（DRDO）在班加羅爾又建成了新的高超聲速風洞，并完成了8.4 馬赫測試。而HSTDV 項目是DRDO 于2005年發起的，旨在研制一款超燃沖壓發動機驗證器，為后續發展高超聲速巡航導彈驗證關鍵技術。印度于2005 年完成了HSTDV 的彈體和發動機框架構造設計，隨后在英國、以色列、俄羅斯等國的幫助下進行了多次空氣風洞測試。2007 年2 月，印度在班加羅爾舉行的航空航天展覽會上展出了HSTDV 的模型。從公布的外觀圖片看，HSTDV 采用了常見的乘波體結構設計，但又不同于助推滑翔常用的梭形或三角形乘波體外形，其船型乘波體結構中設計了非機身融合的側翼和后操縱舵，發動機則采用了所謂“三維側壓式進氣道”。這種設計表明HSTDV 主要用于超燃沖壓發動機的初步試驗，其飛行速度也大致限制在8 馬赫以內。HSTDV 采用國際上通行的碳氫化合物燃料，由于工作時燃燒室的溫度很高，因此發動機采用雙壁結構，朝向燃燒區的內壁使用的是一種特殊的鈮合金，而外壁使用鎳鉻鈦合金提供結構強度。另外，為了克服飛行時的氣動加熱，HSTDV 的彈翼和尾翼表面使用了鈦合金，高溫區域采用的是碳復合材料。當時印度方面稱HSTDV 在2008 年就會進行飛行試驗，不過后來由于資金和場地問題，該項目進度嚴重滯后，一直拖了10 年左右。

直到2019 年6 月12 日，HSTDV才進行了第一次高超聲速飛行試驗，雖然印度高調宣布成功，但不久媒體即披露該試驗遭遇失敗。按照原計劃，HSTDV 飛行至 30 ～40 公里高空后，將與烈火-1 導彈助推器分離，并啟動以煤油為燃料的超燃沖壓發動機，以6馬赫的飛行速度巡航，但媒體透露由于助推器失控，未能將HSTDV 送至預定高度，所以試驗未達到預期目標。

▲ 印度公布的HSTDV 模型

▲ 吊掛在B-52 轟炸機翼下的X-51A 高超聲速試驗飛行器

高超聲速導彈仍在路上

此次測試中，HSTDV 同樣由一枚烈火-1 導彈的助推器搭載升空，測試一共持續了5 分鐘。測試具體細節為：當地時間7 日上午11 點03 分，烈火-1導彈的助推器將HSTDV 帶到了30 公里的高度，之后與HSTDV 分離，隨后HSTDV 的進氣口打開，超燃沖壓發動機成功點火，燃燒持續了20 多秒，飛行速度達到了6 馬赫。DRDO 稱，對HSTDV 的所有參數都進行了測試，包括燃燒室壓力、進氣口結構和控制制導技術等。另外一位印度高級官員也表示：“從所有預定參數上看，HSTDV 都表現出成功，包括在應對2500 攝氏度的燃燒溫度和空氣流體速度的能力等方面。”

無疑，9 月7 日的試飛成功確實讓印度在高超聲速領域邁出了一大步，但是印度媒體隨后宣稱此次實驗讓印度有望在5 年內制造出第一枚高超聲速導彈的說法卻令人懷疑。對標國際上的同類產品就會發現，吸氣式高超聲速導彈的研發異常艱難。如美國的X-51A 高超聲速試驗飛行器在第一次試射時，其超燃沖壓發動機工作已經達到了140秒，即便如此，從X-51A 的首次試飛至今已經過去10 年，美國采用超燃沖壓發動機的高超聲速巡航導彈還是遙遙無期。俄羅斯的“鋯石”高超聲速巡航導彈已經過多年秘密研究，雖然其也經歷了多次試射，不斷取得突破，但其能否在預計的2021 年至2022 年服役，仍有待觀察。再看一下印度國內與HSTDV 項目并列的吸氣式高超聲速導彈“布拉莫斯2”項目，雖然該導彈與俄羅斯“鋯石”導彈使用同樣的發動機和推進技術，其基礎和投入都要比HSTDV 項目成熟，但樂觀估計還需至少10 年。而印度這次測試的飛行器大致相當于10年前美國X-51 的水平，且技術水平還差很多。另外印度在HSTDV 上的自主化成分較多，因此HSTDV 盡管跨過了第一道“坎”，但是距離真正意義上的成功還有很長的路要走。