美国陆军计划在2023年进行该高超声速导弹的飞行试验
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据defensenews网站2020年3月2日刊文,美国国务院国际信息局(IIP)报道,美国国防部将对高超声速武器工业基础进行深入研究,以全面评估美国在高速攻防技术方面的优劣。美国国防部在2021财年为高超声速武器的研究、开发、测试和评估申请的预算为32亿美元。有关官员指出了吸气式高超声速巡航导弹如何需要超燃冲压发动机的问题。目前,美国国防部还不确定在工业基础内是否具备相关的材料和技术。过去两年,美国国防部的一系列报告显示出对国防工业基础的高度关注,特别是在高端材料和导弹设计方面。
高超声速技术及武器是美国近几年来大力发展的多域战技术的一个重要组成。美国近几十年来一直在发展该项技术。但由于要塑造未来军事竞争力的原因,美国近期在高超声速方面的发展动作频繁。各个军事强国也都在积极进行高超声速技术探索。但从实际发展来看,美国在高超声速武器研制方面并非一帆风顺。面对其假想敌中、俄等的发展,美国甚至将关注重点转向了反高超声速武器系统的开发研制。
此次对高超工业基础的研究评估计划能否解决一些关键问题,投资方向会有何变化,以及能否推动美国高超攻防技术进一步发展都很值得关注。
一、美国高超声速工业基础评估
据2019年7月31日消息,美国国防部针对本国的工业基础进行了两项综合评估,旨在识别其在高超声速武器产量增加时可能暴露的潜在薄弱环节,从而指导政府对制造工具和生产设施进行精准投资,确保订单按时交付。美国国防部长办公厅(OSD)工业政策局负责工业评估的主管克里斯•米奇恩齐表示,位于费城的国防合同管理局工业分析小组于2019年2月启动“国防部高超声速武器的工业基础能力及未来技术需求”的研究工作,两项综合评估将最终形成一份高超声速工业基础战略,按计划是在2019年11月公布。该战略除分析高超声速武器量产可能遭遇的挑战外,还要求相关工业企业为美国 “三位一体”核力量体系的现代化工作实施资本重组。米奇恩齐透露,美国防部目前对耐高温材料等特定领域较为关心,将尽可能多地收集相关信息,厘清目前存在的问题和未来投资的方向。
二、美国空军取消继续支持高超声速常规打击武器(HCSW)
据英国《飞行国际》2020年2月28日消息,美国空军(USAF)取消继续支持高超声速常规打击武器(HCSW)并继续支持空射快速反应武器(ARRW),其主要原因在于导弹的尺寸和形状,此外也有预算压力和加快生产速度的愿望的因素。
此前,根据美国政府于2018年6月4日新发布的文件,由于缺乏开发多种系统原型的资金,美国空军的价值近10亿美元的高超声速巡航导弹项目放弃了竞标活动。这一举措与美国国防部传统的先进武器研发政策背道而驰。
2018年9月24日,美国空军负责采办、技术和后勤的副部长威尔•罗珀表示,尽管美国空军的“高超声速常规攻击导弹”(HCSW)将于2020年达到初始作战能力,但测试工作可能会有一些延迟。美国空军不太可能大量购买早期型别的HCSW导弹,而是耐心等待后续改进的型别。美国空军希望洛克希德•马丁公司采用螺旋形开发计划,以低生产率,不断改进的方式完善HCSW导弹,直到让美国空军满意。HCSW是一种吸气式巡航导弹,由洛马公司负责研发。
三、美国的一些研制项目及支持行动
1.高超声速材料技术
美国空军研究实验室征询高超声速武器热防护系统的材料和工艺。2016年1月28日,美国空军研究实验室发布信息征询书,为高超声速武器热防护系统的材料和工艺征询来自工业界和学术界的信息。基础的材料概念包括但不限于钛合金、超合金、氧化物-氧化物陶瓷基复合材料(CMC)、碳/碳化硅(C/SiC)CMC和碳/碳(C/C)复合材料。其它材料和工艺(M&P)技术包括连接、黏结、集成、绝热、密封、无损评估、探伤以及修理概念。所有材料应有能力实现规模化并在生产环境下大批量生产。所有模型应是可集成到OEM的工业设计系统中的。热防护材料的评估将包括在真实载荷和试验环境下,材料和相关子组件的力学与热学性能表征,以及综合计算材料工程(ICME)以预测和验证试验结果。
美国DARPA于2018年12月17日公布了其高超声速飞行器材料系统和表征(MACH)项目。MACH项目旨在为高超声速飞行器开发和展示新的设计和材料解决方案,用于飞行器尖锐的前缘,实现前缘的形状稳定、可冷却。该计划的提案按计划于2019年1月22日在弗吉尼亚州阿灵顿举行。MACH计划寻求热工程和设计、先进计算材料开发、材料体系设计、制备和测试(包括高温金属、陶瓷及其复合材料的近净制造)、高超声速前缘设计和性能以及先进的热防护系统方面的专业知识。
2.高超声速导弹及武器研发
2018年4月,洛马公司获得了一份价值9.28亿美元的不定期交付/不确定数量(IDIQ)合同,用于研发高超声速巡航导弹。根据美国政府发布的文件,美国空军只要求洛马公司提供数量有限的导弹,并不再进行其他制造商的替代导弹的竞标活动。但是,美国空军依然计划通过使用标准接口来鼓励零部件供应商之间进行竞争。
2019年5月3日,DARPA计划在2019年晚些时候对两种高超声速武器——战术助推滑翔(TBG)武器和高超声速吸气式武器概念(HAWC)进行飞行测试。DARPA计划在B-52轰炸机上测试这两种武器,测试过程可能会持续至2020年初。
2019年11月7日,美国空军将在杜立特研究所举办有史以来的第一次高超声速“推销日”活动。军备局和空军研究实验室是高超声速“推销日”的主办单位。目前,美国空军正在推进2个助推滑翔高超声速原型导弹的研发:即“高超声速常规打击武器”(HCSW)和“空射快速响应武器”(ARRW)。这两型导弹计划在2022 财年形成早期作战能力。从“推销日”上获得的技术将用来支持这些原型弹转化至量产系统,并为未来更先进的系统研发奠定基础。
3.高超声速推进技术
美国DARPA“先进全速域发动机”(AFRE)项目。美国DARPA于2016年7月13-14日进行“先进全速域发动机”(AFRE)项目方案征集,以为2017财年项目启动寻找潜在的竞标者。AFRE的目的在于研发覆盖常规跑道低速起飞、高超声速飞行到常规着陆的新型飞机推进系统。与其他军用系统相比,该高超声速飞行系统可增加航程,缩短反应时间,提高效率。2017年10月9日,美国Aerojet Rocketdyne公司与DARPA达成协议,在DARPA的AFRE项目支持下研制新型推进系统,并进行地面测试。AFRE项目的主要目标是研制和地面测试可重用的碳氢推进系统。2018年1月23日,Orbital ATK公司与DARPA签订AFRE项目合同,进行在新型飞机推进系统中集成涡轮和高超声速发动机技术的可能性研究。
美国空军研究实验室(AFRL)2018年6月8日表示,要签订双模冲压发动机设计、测试两项合同,合同总计1千万美元,首批采购的每台发动机售价20万美元。研发双模冲压发动机是空军研究实验室“高速可操作系统使能技术”(ETHOS)项目的组成部分。AFRL指出,2016年ETHOS项目的目标是完成双模冲压发动机的设计,制作测试件和进行风洞和自由射流试验。项目的总体目标是2028年前完成确认、研发、完善和演示提升情报/监视/侦察(ISR)和打击平台大于3马赫的超声速技术,2035年前完成快速转向完全复用系统技术演示验证。
2018年8月7日,美国Aerojet Rocketdyne公司成功完成了两次火箭助推器的点火测试,该火箭助推器的设计目的是为空射战术高超声速飞行器初始飞行阶段提供推力。两次测试都是在美国爱德华兹空军基地进行,模拟了极端寒冷条件和极端炎热条件,以验证火箭助推器在所有设计运行条件下的表现是否符合预期。
2018年10月11日,Aerojet Rocketdyne公司已完成新型双模/超燃冲压发动机(DMRJ)测试。这种新型发动机与燃气涡轮发动机组合成涡轮基组合循环(TBCC)推进系统时,能将飞行器从静止推进到5马赫甚至更高的速度。Aerojet Rocketdyne公司与DARPA、NASA和美国空军合作完成了此项系列测试,力图推进新型高超声速推进技术的发展。
2018年11月9日,美陆军同DARPA的“作战火力”联合项目(OpFires)已选定洛克达因公司(Aerojet Rocketdyne)、Exquadrum公司和内华达山脉公司(SNC)三家公司,开发和演示验证用于高超声速导弹的地面发射推进系统,此三家公司均已收到开始设计和开发系统的合同。OpFires项目旨在开发一种移动式地基高超声速推进系统,用于高速和远程打击地面目标,同时躲避敌方防空系统的拦截。该项目可以根据任务需求,在不同的射程内发射各种有效载荷。项目第一阶段周期一年,初步开发和验证助推系统的可变推力能力,此阶段将开展包括组件可靠性和系统兼容性战术环境等在内的系列子系统测试。项目第二阶段将通过实时和静态点火测试来改进设计并展示性能,预计将在2020年底进行。项目第三阶段将侧重于武器系统集成,并将于2022年进行端到端发射和飞行测试。
4.美国政府、军方及工业界的预算支持
2019年3月11日,美国联邦政府总统府(白宫)预算管理办公室发布了2020财年联邦预算概要,其中包括一份国家安全预算概要。详细的预算文件预计将在2019年3月18日发布。在为决定性军事优势推进技术创新方面,2020财年预算将投资自主系统、高超声速、人工智能和定向能等新技术,要求为研究、工程化和原型样机活动投入590多亿美元,以维持美军足以战胜任何高优先级挑战的军事优势。
美国航宇工业协会(AIA)2019年3月10日公布了《航宇和防务的未来:愿景2050》报告,并表示为了实现报告中提出的未来愿景,行业需要在自主和人工智能决策标准;电动、超声速和高超声速飞行器的材料和设计;高带宽全球连接的基础设施;城市空气交通的实体基础设施;以及低成本大规模生产等方面取得重大进展。
2019 年3月19日,美国陆军在其 2020 财年国防预算申请文件中新增了一个名为“陆基高超声速导弹”的项目,并为该项目在未来五年( 2020-2024 财年)总共申请了近 12 亿美元的预算,其中 2020 财年预算金额为 2.28 亿美元。该预算申请文件显示,美国陆军计划在2023年进行该高超声速导弹的飞行试验。文件指出,“‘远程高超声速武器’(LRHW)系统旨在为陆军提供一型原型化的战略打击武器系统,以击败反介入/区域拒止能力、压制地方远程火力、并打击其他高价值/时敏目标。”