高超音速武器项目研发模式研究

(整期优先)网络出版时间:2021-04-28
/ 2

高超音速武器项目研发模式研究

刘刚 谢永杰 牛龙飞 李玥 周飞飞

国防大学联合勤务学院硕士研究生 100858

摘要:近年来,高超音速武器研发呈蓬勃发展之势,世界主要军事强国,研发项目种类和投入经费持续增加。本文以高超音速武器项目研发模式为研究对象,重点分析美军在该领域采用的方法和手段,为我更好进行高超音速武器研制和技术攻关,提供借鉴和启示。

关键词:高超音速;研发;分析

2021年2月21日,美国国防部网站发布了“高超音速武器研发战略”的相关消息,报道称,美国已经将高超音速武器列为最优先发展的现代化装备之一。该战略从四个方面对高超音速武器现代化举措进行了安排,以加快武器系统的研发和部署。本文结合高超音速武器技术特点,对美军各军种高超音速武器在研项目进行了梳理,对重点举措进行了分析研究。

一、高超音速武器性能特点分析

高超音速飞行器在世界航空领域被誉为继螺旋桨和喷气式飞机后的第三次“革命”,牢牢占据着本世纪航空航天技术领域制高点。高超音速武器能够在临近空间(即2万至10万米高空),以近于或超过5Ma的速度飞行,并具有大机动的能力。据推测,高超音速武器在未来作战中,将颠覆传统的作战时间和空间,让对手猝不及防。

“速度快”是高超音速飞行器的第一大特点,现在一般都大于5Ma,较高的飞行速度,使飞行器能够具备“一小时击打全球”的能力。速度的提升,可以打破传统隐身的概念,让远程雷达不能有效探测。“大机动”的特点让武器防御难上加难。高超音速武器拥有远高于传统弹道导弹的机动能力,对于打击范围超过1万公里的导弹,其横向机动能力就超过5千公里,正所谓不虞之道,攻其不戒。“跨区域”再入飞行实现空天打击。高超音速飞行器既能够在大气层内实现高速巡航,又能穿越大气层进入再入轨道运行,具有很高的军事价值。

现行的高超音速武器主要有三条发展路线:助推滑翔式、超燃冲压式和空天飞行平台。助推滑翔式武器首先利用助推火箭,将弹体推送到35-130千米的大气层上层,随后火箭分离,做“打水漂”式滑翔下降,直至完成战斗任务。超燃冲压式采用吸气式超燃冲压发动机作为动力,可实现高超音速飞行器的重复利用。空天往返飞行器,能够进入地球近地轨道并长期驻留,执行任务时再入大气层,任务结束后自行返回地面,一般飞行速度超过20Ma,被认为是未来的“太空战斗机”。

60890474649e3_html_bc0a4745172ce276.jpg

图1 高超音速武器作战概念示意图

二、美军高超音速项目研制模式分析

美军的高超音速武器研发,一直受到国防高级研究计划局(DARPA)和各军种的高度重视,特别是,近两年,海陆空快速打击项目成为研究的重点。其主要研发项目情况如下表。

序号

隶属关系

项目名称

技术路线

飞行速度

射程

研制目标

项目进展

下阶段计划

1

DARPA

战术助推滑翔(TBG)

助推滑翔式

>8Ma

1000km

空基和海基平台发射

目前处于技术开发阶段

完成首次飞行试验

2

DARPA

作战火力(OpFires)

助推滑翔式

-

-

防区外打击时敏目标

系统推进阶段

进行方案集成、开展飞行试验

3

DARPA

高超音速吸气式武器概念(HAWC)

助推滑翔式

>5Ma

-

打击防空系统及时敏目标

研发攻坚阶段

完成飞行试验和最后程序审查

4

DARPA

先进全速域发动机(AFRE)

超燃冲压发动机

2-6Ma


重复使用、常规跑道起降

可靠模态转换验证阶段

研制TBCC共用的进气道和尾喷管

5

海军

通用滑翔飞行器(AHW)

助推滑翔式

-

-

通用型高超音速飞行器

推进系统正在分别研发中

-

6

海军

中远程常规快速打击(IRCPS)

助推滑翔式

-

-

潜射型、时敏战略目标打击

技术验证

-

7

陆军

陆基高超音速武器(LRHW)

助推滑翔式

-

2253km

压制对手远程火力

研究论证

2023年飞行试验

8

空军

空射型快速响应武器(ARRW)

助推滑翔式

20Ma

925km

应对A2/AD能力

2019年6月,成功完成一次飞行试验

快速形成打击能力

9

空军

高超音速常规打击武器(HCSW)

助推滑翔式

-

-

B-52轰炸机发射、打击时敏目标

完成关键设计评审

-

表1 美国高超音速武器研制项目表

从美军的研发项目来看,能够同时开展如此多的型号研制计划,如果没有合理的预研模式、充足的科技储备和雄厚的资金支持,是不可能实现的。分析其开发模式,主要有以下特点:

一是基于灵活高效的管理模式。DARPA作为负责美国重大科技攻关项目的主管部门,采取扁平化的组织管理体制和微型化的机构设置,避免了行政掣肘和决策流程,提高了行政效率和项目灵活性。实践证明,这是一套开放的、行之有效的管理模式。高超音速武器是一款前沿技术的综合体,需要通过技术聚集和成果分享,来推动项目研制进程。DARPA通过与用户、国会、工业部门和外包团队沟通协作,聚集产业链中的各个角色,营造了好的产业环境,促进了技术合作和成果转化,奠定了高超音速武器项目研发基础。

二是两条发展路线共同推进。虽然助推滑翔式导弹在型号研制方面受到了更多地关注,但从DARPA的科研项目来看,仍然将能够重复使用的超燃冲压式飞行器的技术验证摆在重要位置。实际上,这两年美国在相关领域研究取得了巨大的成就,值得我们警惕。超燃冲压式飞行器可作为武器平台,搭载不同射程高超音速武器,运用方式和场景更多、威胁更大。一旦完成体系的突破,形成技术垄断,或将真正颠覆现有作战模式,形成全球威慑。

三是加快作战武器研制和部署。美军已经把高超音速作战武器列为最优先发展的武器装备之一,从研发项目来看,助推滑翔式应用程度最高,离实战化部署最近,也受到了更过的关注和支持。从武器型号来看,空军的AGM-183A进展最为迅速,已进行了技术验证和飞行测试,这也将是美军拥有的第一款高超音速武器。事实上,项目向作战倾斜,为用户服务是研发工作的重要方面,也是项目的生命力之所在。

三、项目研发模式的启示和建议

一是统筹技术研究与型号研制,促进先进技术及时向型号成果转化。要加强技术统筹,探索建立科研资源共享机制,尽可能利用多种有效形式,将先进技术转化为国防实力。比如,可以将科研项目成果直接应用到军事领域;或者将技术成果,推向民用市场加以转化;也可以推向交流平台,为成果转化提供机遇。在型号研制方面,探索高超音速武器向多军种、全平台发展,尝试路基、舰基、潜基和空基高超音速武器型号研发,以推动形成多军种的高超音速武器作战体系。

二是坚持自主创新与开放合作,推动前沿技术发展。在科研创新方面,要加强基础学科研究,加大关键技术攻关,努力构建以高超音速武器关键技术为重点的协同攻关机制,力争通过学科技术群的突破,实现武器型号的进步。开放合作方面,可以继续扩大与西方科技强国的民间科技交流,充分利用协作机制、大学联盟等形式,深化相关领域更深层次的技术合作。人才培养方面,继续加大培养和引进高层次人才,给予人才更多政策支持,激发技术创新活力,打造高质量项目研发人才队伍。

三是探索风险管理,构建良性创新文化。学术研究具有很高的风险性,研究结果往往具有不确定性,如果过分看重结果的成败,势必会打击创新的积极性。因此,在做好风险管理的同时,尝试构建创新文化。即在项目研发全过程中,强调信任、试错,鼓励首创和冒险精神,给予人才足够的自主权,激发人员创新活力。

四、结束语

近些年,高超音速武器已经从“幕后步入台前”,并且竞争态势日益激烈。本文通过对美军高超音速武器项目研发模式的研究分析,以项目管理方式、技术发展路线和科技成果转化为切入点,剖析了研发模式的内在规律,以期为我国更好地开展高超音速武器项目研发和型号研制提供借鉴。

参考文献:

[1]Missile Defense Agency.Department of fiscal year(FY)2021 budget estimates,defense-wide justification book volume 2 of 5,research,development,test&evaluation,defense-wide[R].Missile Defense Agency,2020.

[2] Statement of John Hyten commander. United States strategic command before the senate committee on armed services,2019.

[3]魏俊峰,等.跨越现实与未来的边界-DARPA美国国防高级研究计划局的透视[M].国防工业出版社,2016.

[4]智强,林梦柔.美国国防部DARPA创新项目管理方式研究[J].科学与科学技术管理,2015,36(10):12-22.

作者简介:刘刚,男,工程师,国防大学联合勤务学院硕士研究生,北京市海淀区太平路23号,100858


-2-