美国高超声速飞机技术在研项目布局

自2015年以来，美国空军首席科学家、空军研究实验室主任等高层人士在多个公开场合多次宣称，美国将在21世纪30年代研制一种寿命有限、性能有限的高超声速飞机，在21世纪40年代研制一种长寿命、高性能的高超声速飞机。美国洛克希德·马丁公司更是在2013年底便宣称，将在2030年完成SR-72高超声速飞机研制。然而，高超声速飞机这种高端航空武器装备的研发过程，通常需要长达20年以上的周期。

本文以2017年为节点，利用开源情报信息，梳理分析了美国各方在研的高超声速飞机技术项目信息，以期通过美国高超声速飞机技术科研项目的布局概况，切实掌握美国高超声速飞机研发力度和进度。

演示验证类

集成演示验证是航空武器装备在研发过程中最具标志性的重大里程碑，通常也是高技术装备由技术预研转入型号研制的关键决策点。目前美国在研的演示验证类项目有两项，包括飞机类和发动机类各一项。

飞机类演示验证项目为洛克希德·马丁公司自筹10亿美元启动的项目，周期约6年。如果进展顺利，有望在2023年完成验证机首飞，从而使美国高超声速飞机具备型号研制的技术条件。

发动机类演示验证项目为美国国防预研局（DARPA）主管，计划在2020年完成马赫数Ma5级全尺寸TBCC发动机地面验证，目前已经完成了科研合同签署，承研单位确定为美国轨道ATK公司和洛克达因公司。

此外，波音公司在2018年1月也公开披露了Ma5级高超声速飞机的概念方案及研制计划。目前，波音公司依靠自筹资金以及DARPA和美国空军的部分资助，已经完成了一轮高超声速飞机概念方案研究。波音期望以该方案为基础，第一步先研制一型F-16大小、采用单台涡轮基冲压组合发动机（TBCC）的验证机，第二步再研制一型SR-71大小、采用两台TBCC发动机的飞机型号，并计划在21世纪20年代末完成型号，打造SR-71侦察机的后继机。

关键技术研究类

截至目前，从大量公开信息不难判断，美国军方主导的高超声速飞机科研工作仍处于以“技术推动”为主基调的预研阶段，主管机关为掌管美国空军全部预研工作的美空军研究实验室（AFRL）。从本文羅列的在研项目信息可以看出，AFRL在高超声速飞机技术预研领域已经系统性地安排了包括总体气动、推进系统、材料结构与制造、机载系统（包括航电、机电）等技术方向，其中又以总体气动和推进系统等瓶颈技术为重点，布局全面，主次分明。

总体气动

主要依托“高速作战平台支撑技术”（ETHOS）项目，计划投入3亿美元预算和7年时间，系统安排了Ma3以上高速/高超声速作战平台技术（包括飞机和可重复使用航天运载飞行器）的科研工作，全面提升相关技术的成熟度。

推进系统

以涡轮基冲压组合发动机（TBCC）为主线，布局了高速涡轮发动机、中等尺寸超燃冲压发动机等核心部件的技术攻关项目；同时以换热预冷动力技术为辅线安排相关技术探索和考核摸底研究。

材料结构与制造

以中等投资强度，在材料、结构以及相关制造工艺等方面面向企业和院校安排了研究项目，做好相关技术储备。

机载系统

以较低投资强度，面向中小企业安排了电力生成系统、机载雷达系统和机载光电/红外系统等方向的探索性研究。

试验试飞技术类项目

高超声速试验设施是支撑掌握高超声速科学理论、验证关键技术以及开展装备工程研制不可或缺的基础能力。围绕高超声速飞机需求，美国空军重点安排了一个高超声速飞行试验平台的研制和试飞项目，试图通过大批量、高频次的飞行试验，快速提升高超声速技术成熟度。

该项目虽然未披露预算信息，但本文分析认为，若该项目按计划顺利实施，其经费规模在项目周期内总计将超过12亿美元（不含飞行试验平台研制费，仅为利用该平台开展飞行试验的部分费用）。此外，美国空军还安排了高空大气数据收集、中等尺寸超燃冲压发动机直连式地面试验设施、高超声速飞机设计仿真计算工具等新建或升级改造工作。

分析与总结

必须说明的是，本文所列项目一定不是美国在研项目的全部，而仅仅是公开的部分项目。尽管如此，通过分析这些项目，仍可管窥美国高超声速飞机科研概况。总体上，美军主导的高超声速飞机研究已经全面布局开展技术攻关，并已启动分系统级演示验证，美国工业界主导的高超声速飞机研究也即将启动飞机验证机演示验证。

以2017年为节点，美国高超声速飞机技术在研项目布局特点包括：

（1）门类齐全，方向广泛。涵盖了集成演示验证、关键技术研究和条件保障等类别，技术领域涵盖了总体气动、推进、材料结构与制造、机电、航电、地面与飞行试验、建模仿真等。

（2）重点突出，主次分明。重点技术方向安排了总体、推进以及飞行试验平台等项目，稳步推进高超声速飞机瓶颈技术突破和成熟。相关航电、机电等技术则仅以较小投资开展技术探索。

（3）军方投资为主，企业自筹为辅。无论项目数量还是经费投入，美国空军无疑是主导美国高超声速飞机技术研发的主管机关。在经费规模上，全部项目总计超过26亿美元，其中美空军主管项目经费超过15亿美元，洛马公司自筹项目经费10亿美元，DARPA主管项目经费不到1亿美元。不难预见，随着时间推移，美国各界将逐步启动更多高超声速飞机技术科研项目，投入经费规模将继续扩大。

尽管目前还没有公开信息显示，但美国军方、洛马和波音已经投入资金正式启动了高超声速飞机或验证机的研制。从以上在研项目布局来看，美国有基础、有能力实现“在2030年代率先研制一型寿命有限的高超声速飞机，在2040年代研制一型长寿命、高性能的高超声速飞机”的发展构想。