【防务资讯】美空军研究下一代超燃冲压发动机和高超声速飞行器
[据美国《afcea网站》2016年3月1日报道] 目前，美国空军研究实验室（ARFL）的航空航天系统部正在努力使美国重新建立技术优势。该部门的研究领域涵盖推进系统、动力系统和飞行器，并正在研究下一代超燃冲压发动机、替代燃料和高超声速飞行器。
航空航天系统部的代理部长卢克认为，目前一些国家的军事能力正在快速增强，威胁到了美军的技术优势，但是描述俄罗斯等国的词汇应为“潜在竞争者”，而不是“实力相当的敌人”。他不同意有些专家把俄罗斯等国冠上美国最大威胁的称号，因为目前是和平时期而非战时，美国与俄罗斯等大国需要携手合作应对很多国际问题。紧接着卢克部长表示美国空军需要从技术、资金和人才三个方面努力，以重获技术优势。
在技术方面卢克着重介绍了火箭助推器、高超声速系统和低成本可消耗飞机技术等领域。
在火箭助推器领域，目前AFRL最优先的项目为被称作“碳氢燃料助推器技术演示验证机”（HBTD）的国家级项目，其旨在摆脱对俄罗斯火箭助推器的依赖，并维持美空军的核威慑能力。目前航空喷气洛克达因公司正在设计、研发和试验HBTD发动机。HBTD使用液氧煤油作为氧化剂和燃料，可产生250000磅的推力。除了HBTD，AFRL也在设计能够发射100次的可回收火箭发动机系统，并计划在2020年结束项目。
在高超领域，卢克认为其他国家的技术进步不断激励美国开展该领域的研究。目前潜在竞争者的战略目的使把美国尽可能地推向外海，而高超声速系统能以大于5倍声速飞行，使美军拥有更大的打击范围，并可实时打击对方的移动目标。目前，AFRL正在和国防高级研究计划局（DARPA）合作研发数款空对地武器。例如“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目，该项目为美军研发空射吸气式高超声速巡航导弹，并在飞行器可行性、作战效力和经济性方面开展研究。如果成功将使美军获得射程更远、飞行速度更快的导弹，另外还将为高超声速ISR及入轨的飞行器平台提供支持。AFRL和DARPA合作的第二个高超声速项目为“战术助推滑翔”（TBG），其正在研发空射战术等级的高超声速助推滑翔武器系统。
除了高超声速，航空航天系统部的项目投资组合还包括“低成本可消耗飞机技术”（LCAAT）、涡轮发动机原型系统以及无人自主飞机和有人战斗机的编队验证。
在资金方面，卢克认为这对于AFRL来说是一项巨大挑战，因为预算正在减少，而且目前并没有恢复的迹象。但与此同时航空航天系统的成本却持续以指数等级增长。因此AFRL需要采取应对措施，例如LCAAT项目就旨在打破这种成本增长趋势。该项目受益于无人机技术和全新的制造技术，将使系统的经济可承受性更高。另外，卢克认为仅依赖工业界本身的投资不能使美国恢复技术优势，因为工业界很难承受风险，产品多聚焦近期市场。因此美国政府资助的试验室和军方的实验室才是获得技术优势的核心力量。这些机构能够承担风险，并且会更着眼于远期投资。最后卢克表示把钱投在研发方面可以减少从概念到服役的时间跨度，美国空军目前正在努力缩短装备的采办周期。
在人才方面，卢克着重阐述了两个领域，即吸引科学、技术、工程和数学（STEM）领域的学生和空军内部研究人员的新老交替。
在吸引STEM学生领域，AFRL认为等到STEM学生上到大学之后再培养他们对于军事的兴趣已为时已晚，因此设立了让美国小学生、初中生和高中生了解AFRL的项目，使学生愿意从事军事领域的创新工作。另外在空军内部，自冷战之后空军在招募文职人员方面一直捉襟见肘。目前AFRL有很多经验丰富的老雇员和刚刚入职的新员工，但是缺少中青年骨干。卢克表示ARFL大多数老雇员将在5-10年之后退休，因此在他们退休之前需要竭尽所能让知识有所传承。
（来源：国防科技信息网，作者：中国航空工业发展研究中心 袁成）
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美国高超声速导弹变革即将到来
[据飞行国际网站报道]远在“阿波罗”11号登月飞行之前，美国空军试飞员尼尔•阿姆斯特朗就已经驾驶北美航空公司制造的火箭动力X-15试验机在空中翱翔。X-15目前是有人驾驶的固定翼无人机中飞行速度行最快的，其飞行记录是6.72马赫（7,274千米/小时），由飞行员威廉姆•奈特上校于1967年驾驶飞行实现。
今天，也就是59年之后，美国依然未完全实现当时将试验机应用于军事作战的目标。美国目前在高超声速动力和高温材料等领域已经取得了许多突破性进展，但是空军在2030年前仍然不能够获得一型经济可承受的、具有监视和打击能力的高超声速飞机。
洛马研制的著名的SR-71“黑鸟”飞行速度达到3.2马赫或3倍声速，但是其缺乏空军所声称的“超越现代截击机”的能力。取而代之的是，美国空军目前正在推动采用吸气式超燃冲压发动机的高超声速导弹的发展。2013年，吸气式超燃冲压发动机曾经在波音研制的采用火箭助推的X-51“驭波者”上进行过动力飞行。无动力、助推滑翔高超声速武器概念也正处于研究当中。
“高速打击武器”项目的飞行试验将于2019年进行，2020年早些时候进行研制和部署。导弹以高超声速飞行，能够在发射后大约17分钟打击距离1000海里的目标。X-51在5万英尺高度从B-52投放后，仅仅在6分钟多的时间内，飞行了230海里。
在本周发布的一份由米切尔研究院资助的新报告中，作者Richard Hallion和Curtis Bedke呼吁加强高超声速领域的研究，以应对俄罗斯和中国研制的各种射程的防空系统和拦截飞机在世界范围内的扩散。尽管距离具有军事功能的高超声速飞机还有很长时间，但是高超声速的战术导弹就在眼前。
如果1998年8月国防部追捕基地组织首领本•拉登时采用了高超声速武器、而不是亚声速“战斧”巡航导弹，那么恐怖分子头目拉登可能早就死掉了，有可能也就不会发生2001年的911袭击。两位作者批评到，X-15之后就一直缺乏对高超声速武器技术的连贯而持续的投资。
该报告指出，“由于犹疑和摇摆，美国在高超声速研发的投资方面面临着风险。美国目前是高超声速飞行领域的先锋，必须通过加强该方面的工作、维持在该领域的领先地位。如今，高超声速飞行已经不再是一项耗费纳税人大量税金的科学工程，已经成为切实可行的现实。”
2014年，五角大楼主管研究与工程的国防部部长助理Alan Shaffer声称，美国不愿成为“高超声速领域的第二”，但是如果俄罗斯和中国持续投资的话，这可能就会成为事实。 Hallion和Bedke注意到：俄罗斯将于2020年之前进行高超声速导弹试验，中国已经至少进行了5次助推滑翔飞行器试验。一旦军事化，这些国家将能够在几分钟而不是几小时内对目标实施打击，拦截的难度极大、费用极高。
上周在佛州奥兰多举办的空中作战研讨会上，前美国空军首席科学家、IDA科学技术政策研究所负责人Mark Lewis认为：与飞机和类似飞机的航天发射系统相比，对于军事转型而言，高超声速导弹是较为容易取得的装备。
超燃冲压导弹弹体尖锐、细长，几乎没有移动的机械部件，未来其制造成本可能与当前的亚声速和超声速巡航导弹相当。Lewis认为，X-51超燃冲压发动机验证机在2013年5月最后一次动力飞行试验中，完全“符合分析和计算的所有预期值”。现在，军方需要进一步设计出高超声速飞行器的飞行控制、导航和战斗部集成等部件。Lewis评价到，“X-51外形非常实用，所需燃料为一定量的JP-7，尺寸适宜飞行，这样的X-51就非常适宜从试验飞行器向一型具有作战能力的真实导弹转换。最重要的是，该系统验证了吸气式动力及时是可行的，能够正确地产生大于阻力的推力，并能够在大气环境中对飞行器加速。”
空军在其最新的五年预算申请中，所申请的用于“加速”X-51后续开发和验证的投资增加到了之前的两倍还多。与去年的申请额度相比，从2017财年至2020财年，投资从1.3亿美元增长到了3.09亿美元，另外还有2021年的2200万美元。另外，每年还拨款2500万美元用于继续超燃冲压发动机的研究，更多的投资分散于其它方面的工作。
根据美国空军研究实验室的信息，2010年至2013年X-51的四次飞行试验中，超燃冲压发动机的工作时间虽然一共只有353秒，但“证明了超燃冲压动力驱动的自由飞飞行器的实用性。”美国空军与DARPA合作的超燃冲压发动机验证机和助推滑翔的概念，瞄准开发一型可于2020年部署的远程战术武器。除此之外，AFRL声称：“截至230年底，将开发一型尺寸更大、可用于情报/监视/侦察和打击系统的发动机并完成地面试验。”
（来源：国防科技信息网，作者：中国航空工业发展研究中心 闫娟）
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