中國「第一乘波體」，不小心暴露了中國「高超飛行器」的真實水平

原標題：中國「第一乘波體」，不小心暴露了中國「高超飛行器」的真實水平

8月3，中國航天空氣動力技術研究院微信公眾號發布消息稱，該院於當日完成「國內第一乘波體」的飛行實驗。這裡首先要祝賀航天科技，正是他們主動作為，積極探索，才有了這一次國內第一乘波體的首射成功。但仔細品讀你會發現，這個消息不小心暴露了中國高超聲速飛行器技術研究的真實水平，之前國外以及中國媒體對中國高超音速飛行器的性能預期，還是有些樂觀了。

發射中的星空-2。圖片來源中國航天空氣動力技術研究院。

我們先看看報道里的「乾貨」：

8月3日06點41分，我院研製的星空-2火箭在西北某靶場緩緩升空，經過近10分鐘飛行，火箭完成主動段轉彎、拋罩/級間分離、試飛器釋放自主飛行、彈道大機動轉彎等動作，按預定彈道進入落區。本次飛行試驗實現了飛行試驗窗口科學載荷的全通道測量，全程光測、雷測、遙測正常，試飛器飛行可控、科學數據有效，完整回收，標誌著星空-2飛行試驗圓滿成功，實現 了「國內第一乘波體」的飛行壯舉。

星空-2飛行試驗任務是在集團公司支持下開展的創新研發項目。項目以空氣創新技術驗證為目標，實現高超聲速科學研究飛行平台研製與飛行試驗。

我院歷時三年，研製了國內首款乘波體氣動布局的高超聲速試驗飛行器。試飛器集成了疏導式熱防護熱系統、內外力熱測量系統及轉捩流動測試系統等，依託航天科工四院火箭助推系統，將之投送到預定高度，並分離自主飛行，實現高度30Km，馬赫數5.5~6飛行窗口自主飛行400秒以上，完成氣動力/熱、分離干擾、自然轉捩/人工轉捩等8項科學問題數據測量。

星空-2飛行試驗項目創新性強，技術難度大，挑戰了多項國際前沿創新技術難題：

1）首個乘波體布局飛行器工程化，並高超聲速飛行與穩定控制技術；

2） 首次疏導式熱防護技術飛行性能驗證與工程應用；

3）低空（約30Km）高動壓高超聲速拋罩分離技術；

4）基於微渦發生器（MVG）技術的火箭/試飛器級間分離流動穩定控制；

5） 乘波體高超飛行器大機動轉彎飛行控制與制導技術等。

這裡涉及的很多專業名詞過於專業，就不一一解釋了。這裡要強調的是，「首個乘波體布局飛行器」的表述說明，之前外媒報道的中國高超聲速飛行器都並非是乘波體。

那是啥？

目前，最為常見的形式是所謂的旋成體。也就是在三維空間中，由旋轉曲面與底截面圍成的空間形狀。彈道導彈的錐形彈頭、飛船的返回艙、包括俄羅斯的「匕首」高超聲速飛行器都屬於這一類型。旋成體構成的高超聲速飛行器技，技術上相對容易實現，也容易控制，適合各種速度區間。它通過一定的迎角或者再入角，使得彈體本身產生升力，但是這類飛行器的升阻比較小。

「東風」彈道導彈的彈頭為典型的旋成體。圖片來自網路。

除此之外，高超聲速飛行器還有翼身融合體和升力體構型。前者布局類似飛機布局，帶有機翼，比如美國計劃中的SR-72高超聲速偵察機以及前段時間美國波音公司公布的高超聲速客機概念。這類布局適合採用吸氣式發動機或者組合式發動機，通常適合在30公里左右以及飛行7馬赫以下飛行。升力體，主要利用機身的氣動力外形產生一定的升力，升阻比在0.5到1.3之間，其性能介於彈道式飛行器和有翼飛行器之間，並具有兩者的長處，氣動力載荷比較低，主要用於重返大氣層的航天器設計。

X-51A「馭波者」，聽這名字就知道是乘波體。圖片來自網路。

而乘波體的所有前緣都具有浮體激波的超聲速或高超聲速飛行器。它使用的速度範圍比較廣泛，在5-20馬赫都具有較高的結構強度、機動性和升阻比。

相比較傳統旋成體飛行器，乘波體如果實現武器化，將具有很大優點，目前乘波體已經成為世界各國高超聲速飛行器研究領域。它升阻比高，阻力低、升力高。採用助推滑翔方式的乘波體，在相同的釋放高度和速度情況下，其縱向和側向滑翔距離都遠遠大於傳統的旋成體彈頭。特別是側向滑行能力很強，可實現大範圍側向機動，實施「變射面」的打擊，加之飛行的彈道低，敵方的預警系統更難以預測其飛行軌跡。而在射程相同的情況下，它的存速要比旋成體的彈頭更大，能量更高，也更便於實施機動，對於反導攔截系統而言，也就更難以攔截。

HTV-2採用了乘波體布局，2010年4月首次試射。不過由於過於先進，兩次試射都以失敗告終。他的速度、射程、釋放高度，都要比國內的第一乘波體高。圖片來自網路。

美國波音公司之前研製的X-51A實際上就採用了一種典型的乘波體設計。該飛行器共進行了4次試驗。採用固體助推器加超燃衝壓發動機的動力方式，動力飛行段採用了氣動一體化設計，最大穩定飛行速度達到了5.1馬赫，在實驗中，曾在1.8萬米高空飛行約3分鐘。

升力體主要用於航天器重返大氣層。圖片來自網路。

此外，美國的HTV-2高超聲速飛行器也使用了乘波體設計。該飛行器是一種助推滑翔型的高超聲速飛行器，是迄今為止設計指標最高的助推-滑翔型高超聲速飛行器。它由運載火箭發射升空，在大氣層邊緣，以大約20馬赫速度釋放。根據設計指標，其乘波體本身縱向的滑翔距離近萬公里，側向滑翔距離5400公里左右。

美國陸軍的AHW，退而求其次，採用了旋成體設計。圖片來自網路。

近些年，美澳聯合開發的「高超聲速國際飛行研究試驗計劃」HiFIRE項目，也在重點研究乘波體。2017 年7 月，美澳合作在澳大利亞武麥拉靶場完成了編號為HiFIRE 4的第8次飛行試驗。試驗中採用的乘波體飛行器飛行速度達到馬赫數8左右。

今年3月1日，俄羅斯總統普京在年度國情咨文中首次公開披露了「先鋒」（Avangard）高超聲速助推滑翔導彈，其滑翔體疑似採用了乘波體設計。如果這一說法可靠，那麼俄羅斯很可能是第一個將乘波體武器化的國家。當然，西方媒體都不信。

俄羅斯的先鋒高超聲速飛行器，採用了乘波體，但是外界普遍不信。圖片來自網路。

目前來看，乘波體的氣動設計和飛行控制要比傳統的旋成體飛行器更複雜一些，這也導致目前乘波體的高超聲速飛行器實用化和武器化帶來一定困難。美國空軍的HTV-2兩次試射（2010年4月和2011年8月）均以失敗告終。當然，這也和它設計指標高、飛行時間長，防熱等方面難度更大也有關係。

而美國陸軍的「先進高超聲速武器」（AHW）項目則降低了指標， 2011年11月的首次試射便命中了3700公里外的目標，第二次試射雖然失敗，但主要問題出在了助推級上。它的成功和使用了較為傳統的旋成體設計的高超聲速滑翔體不無關係。

美澳合作的高超聲速飛行器試驗計劃，重點研究乘波體設計。圖片來自網路。

總體來看，目前各國對乘波體高超聲速飛行器的研究，仍處於原理和工程試驗階段，尚未形成武器化。從航天空氣動力技術研究院微信公眾號發布消息來看，我國的乘波體研究目標也是出於工程試驗階段。而且從實彈試驗進程來看，要晚於美國8年左右。這樣看，之前國內媒體宣傳的我高超聲速飛行器技術大幅領先美國怕是過於樂觀了。

印度的高超聲速飛行器概念模型，表達出了採用乘波體的願望。圖片來自網路。

顯然，在高超聲速飛行器領域，要想真正成為執牛耳者，還不要更大的努力。不僅僅需要航天科工和航天科技兩大航天集團奮發圖強，主動作為，更需要從國家層面上給與充分的支持。

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