美國(guó)研發(fā)高超聲速武器從高超聲速導(dǎo)彈轉(zhuǎn)向高超聲速飛機(jī)。

據(jù)媒體日前報(bào)道，美空軍采購(gòu)項(xiàng)目副主管戴爾·懷特中將在眾議院軍事委員會(huì)接受質(zhì)訊時(shí)透露，空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在將其高超聲速研究方向從當(dāng)前的導(dǎo)彈轉(zhuǎn)向可重復(fù)使用的高超聲速偵察機(jī)。懷特沒有給出具體時(shí)間表，但美國(guó)空軍官員此前預(yù)測(cè)，相關(guān)技術(shù)可能會(huì)在21世紀(jì)30年代初期投入使用。

高超聲速飛機(jī)的最大飛行速度在5馬赫以上，可在臨近空間長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行高超聲速巡航飛行，執(zhí)行偵察、對(duì)地攻擊等任務(wù)，被認(rèn)為是未來空天作戰(zhàn)的關(guān)鍵裝備。

未來戰(zhàn)場(chǎng)的新星

高超聲速飛機(jī)通常指采用吸氣式動(dòng)力、最大飛行速度5馬赫以上、可在臨近空間長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行高超聲速巡航飛行的飛機(jī)。由于此類飛行器具有高速、水平起降、可重復(fù)使用等特征，因此有著巨大的軍事運(yùn)用前景。

在軍事領(lǐng)域，高度信息化、高度智能化是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)，未來的空中打擊主要依靠高度和速度取勝，而高超聲速飛行器能在2小時(shí)內(nèi)抵達(dá)全球任何敵方執(zhí)行任務(wù)。在情報(bào)收集方面，高超聲速飛機(jī)可以搭載各種情報(bào)、偵察、監(jiān)視載荷，利用飛行高度與速度優(yōu)勢(shì)，對(duì)敵方進(jìn)行全天候、全天時(shí)高空偵察監(jiān)視，將實(shí)時(shí)搜集的戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)通過C4ISR系統(tǒng)分發(fā)至各級(jí)指揮單元和作戰(zhàn)平臺(tái)，為實(shí)時(shí)的臨機(jī)決策、毀傷評(píng)估等提供重要支撐。

與其他有人或無人偵察機(jī)相比，高超聲速飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力強(qiáng)，可執(zhí)行對(duì)地、對(duì)天雙重偵察監(jiān)視任務(wù)，大幅拓展偵察監(jiān)視范圍，情報(bào)搜集時(shí)效性顯著增強(qiáng)。高超聲速飛機(jī)與預(yù)警機(jī)、偵察衛(wèi)星等構(gòu)成一體情報(bào)偵察體系，充分發(fā)揮戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)搜集整體優(yōu)勢(shì)，可對(duì)己方周邊廣闊地區(qū)實(shí)現(xiàn)全域覆蓋和全維監(jiān)視。

在火力投射方面，高超聲速飛機(jī)獨(dú)特的物理特征、飛行軌跡、飛行空間等使其可對(duì)目前現(xiàn)役所有防空反導(dǎo)體系構(gòu)成巨大壓力。空中目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度直接決定其通過敵方防御體系作戰(zhàn)空域的時(shí)間，對(duì)突防概率影響極大。高超聲速飛行器飛行速度快，可有效縮短對(duì)方的反應(yīng)時(shí)間，回波積累數(shù)量少，常規(guī)雷達(dá)的探測(cè)能力明顯降低；同時(shí)，現(xiàn)有地面防空武器系統(tǒng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢，不能有效跟蹤瞄準(zhǔn)高速目標(biāo)。高超聲速飛行器的突防概率相對(duì)較高，研究表明，當(dāng)飛行器的速度從5馬赫增加到6馬赫時(shí)，突防概率從78%增加到89%，而如果未來高超聲速飛機(jī)與高超聲速導(dǎo)彈等武器構(gòu)成“雙高速組合”，則作戰(zhàn)性能無疑將會(huì)再躍上一個(gè)臺(tái)階。

SR-71偵察機(jī)退役后，美國(guó)很長(zhǎng)時(shí)間缺乏超聲速偵察能力。

備受矚目的“黑鳥之子”

鑒于高超聲速飛機(jī)所帶來的“革命性”軍事優(yōu)勢(shì)，吸引了多個(gè)軍事強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相研制。美國(guó)從21世紀(jì)初開始提出發(fā)展軍用高超聲速飛機(jī)，2010年后隨著美國(guó)戰(zhàn)略重心東移，圍繞“印太”地區(qū)的戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)尤其是大國(guó)間的競(jìng)爭(zhēng)愈加凸顯，美國(guó)的軍事關(guān)注重點(diǎn)也從反恐轉(zhuǎn)向應(yīng)對(duì)其他大國(guó)的反介入/區(qū)域拒止挑戰(zhàn)，并進(jìn)一步聚焦高端軍事能力建設(shè)。在此背景下，美國(guó)逐漸加大對(duì)高超聲速飛機(jī)的探索力度。

在過去20年時(shí)間里，美國(guó)軍方和軍工巨頭提出了多個(gè)高超聲速飛機(jī)路線圖、概念方案及相關(guān)發(fā)展計(jì)劃等，包括DARPA和美國(guó)空軍在2007年提出的馬赫數(shù)6級(jí) HTV-3X“黑雨燕”高超聲速飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)、美國(guó)空軍2011年提出的馬赫數(shù)4~5級(jí)高超聲速作戰(zhàn)飛機(jī)、DARPA在2016年啟動(dòng)的先進(jìn)全狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)（AFRE）高超聲速飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)地面驗(yàn)證項(xiàng)目等。其中，洛·馬公司研制的SR-72“黑鳥之子”高超聲速飛機(jī)最為引人矚目。洛·馬公司于2013年首次透露了SR-72研制計(jì)劃，2017年公開表示具備研制驗(yàn)證機(jī)的技術(shù)條件。

相關(guān)資料顯示，SR-72雙發(fā)隱身無人機(jī)本身?yè)碛型暾膫刹煜到y(tǒng)并可在臨界空間攜帶新型武器，集情報(bào)收集、偵察、監(jiān)控、打擊等諸多功能于一體。SR-72全長(zhǎng)約為30.5米，最大起飛質(zhì)量為80噸，能以馬赫數(shù)6巡航飛行，是SR-71戰(zhàn)略偵察機(jī)的兩倍，航程約4800千米，有效載荷約2.5噸。從公布的效果圖看，SR-72采用了翼身融合且與發(fā)動(dòng)機(jī)高度一體化的氣動(dòng)布局形式，雙發(fā)腹部進(jìn)氣，主體脊背較為突出且從機(jī)身中部一直延伸至機(jī)身后段，后掠角三角翼也較大，單垂尾。

在動(dòng)力方面，SR-72將在機(jī)身兩側(cè)靠?jī)?nèi)的位置裝備兩臺(tái)并聯(lián)碳?xì)淙剂蠝u輪基沖壓組合（TBCC）發(fā)動(dòng)機(jī)。TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)是高超聲速飛機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，高超聲速飛行器必須從速度為零開始起飛，而不同速度和高度范圍內(nèi)的要采用不同種類發(fā)動(dòng)機(jī)，如燃?xì)鉁u輪類發(fā)動(dòng)機(jī)/亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的有利工作范圍在0~3馬赫，采用碳?xì)淙剂系膩喨紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)在3~5馬赫，再往上到10馬赫則采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)（亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到超燃區(qū)域的速度在4~5馬赫左右），10倍聲速以上就要使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，為了保證高超聲速飛行器在寬廣的飛行包線范圍內(nèi)可靠工作，就需要將兩種以上不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)組合，成為一款組合式動(dòng)力裝置，這樣還可以兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性和作戰(zhàn)效能的綜合要求。

SR-72雙發(fā)隱身無人機(jī)本身?yè)碛型暾膫刹煜到y(tǒng)并可在臨界空間攜帶新型武器，集情報(bào)收集、偵察、監(jiān)控、打擊等諸多功能于一體。

目前，組合動(dòng)力裝置可分為兩大類型:組合推進(jìn)系統(tǒng)和組合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)。在組合推進(jìn)系統(tǒng)中，各發(fā)動(dòng)機(jī)是相互獨(dú)立的單元，分別安裝在飛行器上，兩者之間沒有功能上和物理上的相互作用與影響，目前很多的導(dǎo)彈就采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)助推的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。而在組合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在不同模式下工作，各發(fā)動(dòng)機(jī)單元相互補(bǔ)充，在各種飛行條件下都能發(fā)揮出最佳性能。

組合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)又可分為3類：渦輪基組合動(dòng)力（TBCC）、火箭基組合動(dòng)力（RBCC）和脈沖爆震（PDE）基組合動(dòng)力（PDEBCC）。其中TBCC具有可常規(guī)起降、可使用普通機(jī)場(chǎng)、重復(fù)使用、安全性好、可使用普通燃料、經(jīng)濟(jì)性好和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)，既可作為可重復(fù)使用空天入軌飛行器起飛/返航的低速段推進(jìn)動(dòng)力，也可作為各類高超聲速飛行器，尤其是遠(yuǎn)程、有人駕駛高超聲速飛行器的推進(jìn)動(dòng)力，因此是目前最有希望獲得成功的組合動(dòng)力（美國(guó)公開提出的全部高超聲速飛機(jī)發(fā)展項(xiàng)目或計(jì)劃均明確指出要采用碳?xì)淙剂蟃BCC）。

常見的TBCC都是由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和亞/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組成，依據(jù)兩種類型發(fā)動(dòng)機(jī)的組合特點(diǎn)，可分為上下并聯(lián)型和共軸型。并聯(lián)型TBCC方案的特點(diǎn)在于兩類發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流道獨(dú)立，上下并排放置，缺點(diǎn)是迎風(fēng)面積較大、重量較重，并且需與機(jī)身進(jìn)行復(fù)雜集成等；但優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、共用部件較少，需要調(diào)節(jié)的部件少，高速下的熱防護(hù)難度較低，可利用現(xiàn)有成熟燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)作為渦輪加速器。

多路推進(jìn)的高超聲速飛機(jī)

據(jù)美國(guó)“趣味工程”網(wǎng)站今年1月稱，SR-72計(jì)劃于2025年進(jìn)行首次飛行。

除了SR-72外，美國(guó)國(guó)內(nèi)一些其他類似的項(xiàng)目也在同步推進(jìn)中。在2021年8月有報(bào)道稱，美國(guó)空軍向航空航天初創(chuàng)公司Hermeus提供了6000萬美元資金，用于資助其高超聲速Q(mào)uarterhorse飛機(jī)的飛行測(cè)試，該飛機(jī)將用于軍事和商業(yè)應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的消息指出，Quarterhorse會(huì)使用基于GE J85商用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的TBCC，并將成為第一架擁有TBCC推進(jìn)系統(tǒng)的同類飛機(jī)。Hermeus公司稱Quarterhorse將采用鈦合金結(jié)構(gòu)來承受高超聲速，還會(huì)采用高度流線型三角翼設(shè)計(jì)，能夠以5馬赫的速度飛行，航程為7400公里。根據(jù)該公司的計(jì)劃，該飛機(jī)將在2024年進(jìn)行地面測(cè)試，在2025年進(jìn)行中型飛機(jī)的飛行，用于運(yùn)輸時(shí)間緊迫的貨物和軍事偵察，最終在2029年進(jìn)行高超聲速商業(yè)客機(jī)的飛行。

波音公司展示的高超聲速飛機(jī)模型。

在2022年1月舉行的美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)（AIAA）的年度科技論壇和博覽會(huì)上，波音公司推出了一種可重復(fù)使用的高超聲速飛機(jī)的新模型，并在推特上發(fā)布了新模型的幾張照片。據(jù)波音公司透露，這款高超聲速飛機(jī)可能用來執(zhí)行軍事和商業(yè)任務(wù)，包括作為太空發(fā)射母艦發(fā)揮作用。波音的這款新型高超聲速飛機(jī)是在其“女武神Ⅱ”（ValkyrieⅡ）高超聲速偵察與打擊無人機(jī)概念的基礎(chǔ)上發(fā)展而來（在AIAA2018年度科技論壇和博覽會(huì)上，波音公司首次公布了“女武神Ⅱ”高超聲速偵察與打擊無人機(jī)的概念機(jī)，目的是同洛·馬公司的SR-72展開競(jìng)爭(zhēng)）。與2018、2021年波音公司展示的高超聲速飛機(jī)模型相比，2022年展出的新模型的設(shè)計(jì)在許多方面都存在顯著的不同。新模型的中央機(jī)身更為平坦，機(jī)翼和雙尾翼更短。它的兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)被安置在兩個(gè)不同的整流罩中，而之前則是并排安裝在機(jī)身下方。

綜上所述，不難看出，隨著高超聲速飛機(jī)技術(shù)的不斷突破，此類飛行器大顯身手的時(shí)代已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)，而由此帶來的作戰(zhàn)變革和挑戰(zhàn)也會(huì)隨之到來。