高超聲速時代已來，未來天空將巨變
原創(chuàng) 高級評論員 學術plus
飛機的發(fā)明不僅改變了世界，重要的是隨著技術的發(fā)展它的速度在不斷提高，從而使單位時間內的距離也在不斷縮短。特別是軍用飛機實現超聲速后，很快也嘗試轉至民用。最具代表性的是由英法聯合研制的超聲速客機“協和（Concord）”，盡管協和客機營運時間不長，但卻引領高超聲速時代的方向。
當世界向高超聲速時代推進時，不僅催生改變未來戰(zhàn)爭的高超聲速武器，而且也在催生改變未來天空的高超聲速飛機。那么，什么是高超聲速飛機飛機？其研發(fā)現狀如何？美空軍緣何青睞高超聲速“空軍一號”？高超聲速飛機將對未來天空產生那些影響？
文章僅供參考，觀點不代表本機構立場。
高超聲速飛機——將改變未來的天空
作者：學術plus評論員 徐秉君 （華語智庫高級研究員、軍事學者、新華社“瞭望智庫”特約研究員、軍鷹智庫特約研究員）
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軍用高超聲速飛機捷足先登
高超聲速飛行器是指飛行速度超過5倍聲速（約合每小時6000公里）的飛行物體。高超聲速飛行器首先是應用于軍事領域，如高超聲速巡航導彈、高超聲速軍用飛機等。根據動力系統的不同，在研的新型高超音速武器可分為滑翔型和吸氣式發(fā)動機推進型。
1.1 唯快不破
從飛機發(fā)明那天起，人們無時無刻不在設法提高飛行速度。因為從軍事視角來講，速度就是勝利；從民用角度來看，速度就是效率。所以，當飛機被廣泛應用于軍事領域后，它作為一項顛覆性技術很快又轉向民用，從而改變了世界。
按新技術的發(fā)展應用規(guī)律，通常一項新技術的發(fā)明往往首先應用于軍事領域�？萍歼M步使得飛行速度不斷提高，當飛行速度超過5倍聲速進入高超聲速時代時，不僅催生了高超聲速武器，也為研發(fā)軍用高超聲速飛機提供了可能。
1.2 黑鳥之子
2013年，美國洛克希德·馬丁公司的“臭鼬”工廠向《航空周刊》獨家透露了SR-71的后繼機——SR-72打擊平臺的長期發(fā)展計劃。這種被美國空軍稱為“黑鳥之子”的SR-72飛機，由于采用全新的設計理念和大量新技術，特別是具備高達馬赫數6的飛行速度，不僅能讓當今世界現有的防空系統望洋興嘆，還將會引發(fā)未來戰(zhàn)爭形態(tài)發(fā)生重大改變。
此消息一披露，頓時引起世界各國尤其是軍方的高度關注。如果該計劃如期完成，毫無疑問則意味著未來空戰(zhàn)將進入高超聲速時代。美國五角大樓對研制高超音速飛行器給以關注，美國空軍司令部很快對有關SR-72高超音速無人偵察機進行了評價。具有高超聲速的飛行器對美國空軍的進一步發(fā)展具有重要意義。美軍方認為，這類飛行器能夠保證美國未來對潛在競爭對手的優(yōu)勢。
1.3 速度是新的隱身手段！
SR-72的前身SR-71，是由美國洛克希德·馬丁公司研制的一種速度可達M3的高空戰(zhàn)略偵察機。這種超音速偵察機是冷戰(zhàn)時期的產物，主要用于越南戰(zhàn)爭，先后出動近千架次，創(chuàng)下了從未被擊落的戰(zhàn)績。到1990年，該型機全部退役。
按洛克希德·馬丁公司下屬的“臭鼬”工廠有關SR-72飛機的長期發(fā)展計劃，新開發(fā)的SR-72飛機將是一種可擔負高超聲速情報、監(jiān)視與偵察（ISR）、攻擊等多種任務的作戰(zhàn)平臺。
值得注意的是，SR-72在設計理念上發(fā)生了重大改變，將對現有的防空體系產生重大影響。時任“臭鼬”工廠副總裁阿爾·羅米格（Al Romig）強調：“速度是新的隱身手段”，這與五代戰(zhàn)機的隱身設計理念完全不同。
1.4 戰(zhàn)略定位
但由于美空軍并沒有加入到SR-72高超音速飛機項目，因而該項目的真正用途并不明朗，所以研發(fā)進度也未能達到預期。2017年，洛克希德·馬丁公司對SR-72高超音速飛機項目進度時間表進行了調整，決定將其主體設計工作推遲到本世紀20年代初進行。2018年，洛克希德·馬丁公司宣布，SR-72高超音速無人偵察機將在2025年前制造完成，并進行飛行測試。該公司甚至公布了SR-72高超音速無人偵察機的未來戰(zhàn)略定位，即用作高超音速武器的發(fā)射平臺。
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美空軍青睞高超聲速“空軍一號”
然而，高超聲速的速度優(yōu)勢還是受到美國空軍卻特別青睞，一方面加緊研發(fā)裝備高超聲速武器，另一方面開始計劃投入研發(fā)未來高超聲速“空軍一號”。
2.1 空軍一號
據媒體報道，2020年8月6日，美國空軍在新的創(chuàng)新中心（AFWERX）創(chuàng)新計劃下授予赫爾繆斯（Hermeus）公司價值150萬美元的合同。赫爾繆斯（Hermeus）公司將與美國空軍合作，為國防部提供高超聲速空運能力，并將制造高超音速版總統的專機“空軍一號”。據悉，由于依托新的沖壓推進發(fā)動機，新的空軍一號可以以Ma4-5的速度進行長時間的飛行，這已經接近高超聲速武器的Ma5速度。
2.2 空中的白宮
“空軍一號”被認為是技術先進、功能齊全、安全舒適的“空中白宮”。美國目前的“空軍一號”專機稱為VC-25A，是基于波音747-200民用客機而設計的。但特朗普總統在任期內又批準建造兩架新的“空軍一號”，這兩架經過改裝的波音747-8大型客機將會被命名為VC-25B。按計劃新“空軍一號”將在2024年準備就緒，也就是說預備替換目前的“空軍一號”早已準備好，按預計服役至少30年來計算，至少要到2054年之后總統機隊才會有新飛機的空缺。
那么，美空軍為何現在就開始著手研發(fā)高超聲速“空軍一號”？顯然這不是急需，但卻是必需。目前美“空軍一號”從紐約飛到巴黎需要7小時，而Ma為5的高超聲速飛機可以在90分鐘內完成這個飛行任務。然而，這只是表面上的速度優(yōu)勢，其背后還隱含著多重目的。
一是借機加速推動高超聲速飛機的研發(fā)；
二是以“空軍一號”的名義可以在高超聲速領域索要更多的資金和資源投入；
三是對“空軍一號”的投入具有巨大潛在的軍事價值；
四是對未來航空裝備發(fā)展以及民用市場將產生重大影響。
美國總統及行政空運項目執(zhí)行官、空軍準將瑞安·布里頓在聲明中表示：“利用商業(yè)投資將新技術引入空軍，能最大限度地提高國防部投資的回報�！�
另據媒體報道，目前，赫爾繆斯（Hermeus）公司的重點任務是評估對Ma5飛機的改裝，使其能夠支持總統和行政人員的空運機隊�？偨y和行政空運局希望赫爾繆斯（Hermeus）公司能把飛行器設計與空軍對高速機動性的獨特需求結合到一起，并把高超聲速飛行器融入現有的空中運輸、機場和通信基礎設施網絡中，為將來的部署打好基礎。
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民用高超聲速飛機同步跟進
3.1 十年內投入運營
但隨著高超聲速技術的突破與發(fā)展，這項技術不再僅限于軍事領域，同時也在加速向民用領域擴展。據媒體披露，美國初創(chuàng)企業(yè)赫爾繆斯（Hermeus）公司開始進軍高超聲速民用飛機領域，并于2019年5月公開披露了Ma5級高超聲速民用飛機研發(fā)項目，計劃充分利用現有和短期內可實現的技術，研制一型最大巡航速度Ma5、載客20人左右、航程約7400km的高超聲速民用飛機，初步目標是在2020年代末投入商業(yè)運營。
3.2 協和式超聲速客機
實際上，以法英聯合研制的“協和（Concord）”和前蘇聯研制的圖-144超聲速客機，代表了超聲速時代民用客機技術和速度的最高水平。特別是協和式以2.02倍音速的巡航速度飛行，從巴黎飛到紐約只需約3小時20分，比普通客機節(jié)省一半時間。1996年2月7日，協和飛機從倫敦飛抵紐約僅耗時2小時52分鐘59秒，不僅創(chuàng)下了航班飛行的最快紀錄，而且成為成為民航客機史上的一段傳奇。
協和飛機突破音速時，會產生音爆，由于超音速飛機的音爆影響，許多國家一度禁止超音速飛機起降，導致協和超音速客機多條航線被迫停飛。
但由于技術、環(huán)境、成本、安全等問題，協和式客機實際運營效果并不理想。尤其是2000年7月25日，協和式客機AF4590航班，在從法國巴黎戴高樂國際機場起飛后不久便墜毀在巴黎市郊的戈內斯，空難共造成113人死亡（地面4人），成為壓倒它的最后一根稻草，此事件最終導致協和式客機退出歷史舞臺。
然而，人們并沒有停止對飛行速度的追求。其實在法英聯合研制協和超音速客機時，波音公司和洛馬軍工巨頭也在研制超音速客機，但由于爆發(fā)中東石油危機，考慮超高的燃油成本，波音和洛馬才停止了對超音速客機及相關項目的研制。
3.3 后起之秀
特別值得注意的是，美國初創(chuàng)企業(yè)赫爾繆斯（Hermeus）公司，這家后起之秀以研制高超聲速飛機為目標的初創(chuàng)公司正在快速發(fā)展。目前，該公司已完成了高超聲速飛機用渦輪基沖壓組合發(fā)動機（TBCC）縮比驗證機靜態(tài)和高速（達到了馬赫數5 ）試驗。這臺渦輪基沖壓組合發(fā)動機包含一臺現貨渦輪發(fā)動機、一套室內試驗設計狀態(tài)的預冷卻器和亞燃沖壓發(fā)動機，渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機共用同一套進氣道和尾噴管。其中渦輪發(fā)動機的工作區(qū)間是0到馬赫數3.3，亞燃沖壓發(fā)動機是馬赫數2.8到5。
3.4 美國空軍加入投資
這一試驗成果得到美國空軍的關注和首肯，并決定投入該項目，2020年8月6日，美國空軍在AFWERX創(chuàng)新計劃下授予赫爾繆斯（Hermeus）公司價值150萬美元高超聲速總統專機可行性評估研究合同。10月，赫爾繆斯（Hermeus）公司成功獲得1600萬美元A輪融資，支持開展全尺寸渦輪基沖壓組合發(fā)動機發(fā)動機研制和地面試驗。
由渦輪發(fā)動機與亞燃沖壓發(fā)動機組合而成的渦輪基組合循環(huán)（TBCC）發(fā)動機，仍然采用常規(guī)的航空燃油，這種組合循環(huán)發(fā)動機可以在高超聲速和低亞聲速速度兩種模式下工作，無需單獨的發(fā)動機或火箭助推器。它既可以用于軍用飛機，也可用于民用飛機。有關資料顯示，配裝TBCC的飛機還能夠與現役加油機進行空中對接加油，可進一步拓展其任務能力。毫無疑問，高超聲速飛機一旦投入應用將使未來天空發(fā)生重大改變。
3.5 未來大勢 已然明確
目前，高超聲速飛機正處于技術驗證階段，還不是具體的工程項目，但高超聲速飛機無疑代表著未來發(fā)展趨勢。盡管美軍高超聲速飛機技術發(fā)展的重心仍是渦輪基沖壓組合發(fā)動機（TBCC）組合發(fā)動機技術攻關，但最關鍵的是，赫爾繆斯（Hermeus）公司的高超聲速飛機方案明確提出采用普通的航空燃油，而不是氫燃料，從而掃除了該飛機可改型為軍用飛機的最大障礙，完全具備軍事應用的潛力。同時，將商業(yè)投資的新技術直接轉為軍事用途的做法也為軍品研制提供了借鑒。
美國空軍之所以青睞高超聲速飛機，并不僅僅是重視未來的“空軍一號”，而是更關注其背后高超聲速技術的軍事應用，其軍事意義遠高于商業(yè)價值。由此看來，高超聲速飛機作為一種顛覆性技術，無論是在軍事領域還是民用領域都將產生極為深遠的影響。
（全文完）
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