本文由空天防務觀察（ID:AerospaceWatch）授權轉載，作者：中國航空工業發展研究中心 廖孟豪
2017年3月30日，美空軍裝備司令部負責裝備采辦的機構——空軍壽命周期管理中心（AFLCMC）公開發布了“‘ISR未來’專項中面向‘高對抗突防型高超聲速飛行器’（HCPHV）的基于物理的設計與分析能力”項目（簡稱“ISR未來－高超”項目）定向合同授予預告，就美空軍向美國GHI公司定向授予一份價值不超過70萬美元的成本加固定基本費用合同一事進行公示。新項目圍繞高超聲速情監偵（ISR）飛機裝備概念開展基于物理的設計和分析技術研究，為后續高超聲速平臺概念深化研究、投資決策、需求論證及裝備采辦工作奠定基礎。
美空軍研究實驗室展示的全新高超聲速“突防型持久ISR和打擊”概念（《飛行國際》2016年2月報道圖片，與本項目無關）
一、公示新項目的情況簡介
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目前，美空軍設立了一個名為“ISR未來”的發展規劃項目，正在研究制定面向下一代獵殺任務集、信號情報任務集和高空長航時任務集的（裝備和能力）發展路徑。美空軍目前已經將高超聲速ISR平臺納入該規劃，并且正在尋求采用CREATE-AV工具開展高超聲速進氣道概念權衡設計的能力。為此，特設立“ISR未來－高超”項目，用于識別各種仿真計算工具的優缺點，探索高逼真度參數化幾何外形生成 *** 、應用恰當的CREATE-AV分析工具，并開展動導數計算研究。
項目目的：（1）支撐高超聲速平臺概念的開發，為后續深化研究和投資決策奠定基礎；（2）深化高超聲速早期概念研究，為權衡分析提供輸入，支撐后續需求論證和裝備采辦工作。
項目目標：基于ISR任務規范開展高超聲速平臺概念研究，開發用于快速迭代分析的 *** 模型，采用CREATE-AV這類高逼真度CFD工具開展高超聲速進氣道性能研究等。
研究內容：（1）CREATE-AV工具集對比研究；（2）幾何外形生成與參數化幾何外形的集成；（3）高超聲速飛行器設計分析工具集的應用；（4）飛行器動導數仿真計算；（5）形成研究報告。
交付成果：包括仿真工具對比分析結論、CREATE-AV工具的升級改進建議、幾何模型、進氣道分析結論等。
技術基礎：該項目是美空軍研究實驗室（AFRL）2005年啟動的某小企業創新研究（SBIR）項目的后續項目。該SBIR項目旨在開發一套高超聲速內外流設計集成和優化工具，包含兩個階段的研究工作，最終取得了圓滿成功。項目承研單位都是美國GHI公司。該公司是一家小型高科技公司，曾大量參與美國軍方在SBIR計劃渠道發布的高超聲速飛發一體化、組合循環推進系統集成、超燃沖壓發動機進氣道／燃燒室等設計研究項目。
美空軍壽命周期管理中心是美空軍裝備司令部專門負責裝備采辦和全壽命周期管理的機構（美空軍網站圖片）
二、美國高超聲速作戰飛機發展現狀
美國高超聲速作戰飛機總體上仍處于“技術推動”狀態的預研階段。根據美空軍和美國防部國防高級研究計劃局（DARPA）近年來發布的預算申請材料，目前已經安排了高速／高超聲速飛行器、自適應飛行控制、中等尺寸超燃沖壓發動機、熱防護材料、傳感器等高超飛機涉及的關鍵技術科研項目，所有項目均限定在“應用研究”（6.2）類和“先進技術發展”（6.3）類范疇內，屬于典型的探索或預研類項目。從投資強度上看，美空軍和DARPA當前在高超技術上的年度公開投資強度大約都保持在1億美元量級，且包含了高超聲速平臺和武器技術。這樣的投資強度顯然無法支撐開展型號或驗證機研制。
美空軍研究實驗室（AFRL）和DARPA在2016年密集啟動了一批重大項目，呈現出加速推動高超聲速作戰飛機技術成熟和驗證的態勢。這些項目包括：（1）“高頻次、低成本高超聲速飛行試驗（臺）”（HyRAX）項目，制造3架可重復使用的高超聲速試飛平臺（每架壽命200～400架次以上），在2020－2025年大量開展高超聲速技術飛行試驗，提升氣動、控制、材料、推進、結構和機載系統等技術的成熟度，掌握高超聲速科學測量 *** 及技術；（2）“先進全狀態發動機”（AFRE）項目，旨在以速度馬赫數5、航程2200千米的高超聲速作戰飛機為牽引，投資6500萬美元在2020年前利用現貨渦輪發動機完成馬赫數0～5級全尺寸渦輪基沖壓組合發動機模態轉換的地面集成驗證；（3）“高速作戰系統支撐技術”（ETHOS）項目，計劃投入7年周期和3億美元預算，系統性地開展高速（馬赫數3以上）作戰平臺部件級技術的識別、研發、成熟和驗證等工作，以支撐在2025年前將高速作戰平臺相關技術的成熟度等級提升到6級，在2028年前完成可翻修后重復使用的高速作戰系統驗證機試飛驗證，在2035年前完成可快速周轉、不經翻修即可完全重復使用的驗證機試飛驗證。
DARPA在2016年啟動的AFRE項目展示的TBCC概念示意圖（DARPA網站圖片）
三、簡要分析
此次發布的“ISR未來－高超”項目雖然只能算是一個小項目（預算不超過70萬美元，周期約11個月），但其主管機構和研究內容設定仍然透露出一些不同尋常的信息：
（1）美空軍負責裝備采辦的機構已經開始介入高超聲速作戰飛機研發，為啟動裝備采辦做好前期準備工作。此前美空軍所有高超聲速領域的科研活動均由掌管空軍預研的美空軍研究實驗室（AFRL）來負責，且該項目的前序項目也是由AFRL主管的SBIR項目。而該項目的主管機構是美空軍壽命周期管理中心（AFLCMC），該中心主要負責空軍裝備采辦和裝備從立項研制到退役全壽命周期的管理工作。此外，項目材料中明確提出，該項目的成果要用于支撐后續“聯合能力集成與開發系統”（JCIDS）的相關工作，意味著美空軍高超聲速飛機科研工作即將實現從“技術推動”到“需求牽引”的轉變，有望在近幾年啟動裝備采辦程序。
（2）美空軍計劃研制的首個高超聲速作戰飛機型號極可能是一型壽命有限的高超聲速ISR飛機。美空軍對高超聲速作戰飛機的任務定位主要聚焦在ISR和打擊兩個方向。近兩年，美空軍研究實驗室和美空軍首席科學家多次公開提出，美空軍計劃在2030年代率先裝備一型使用壽命有限的高超聲速作戰飛機，在2040年代裝備長壽命高性能的高超飛機。同時，預算材料顯示，美空軍在2016財年針對有限壽命高超聲速ISR飛機正式啟動了作戰效能評估和定義優化等研究工作。從目前披露的高層規劃、預算材料以及客觀技術難度來看，美空軍將遵循先易后難、逐步推進的原則，率先研制一型有限壽命高超聲速ISR飛機，滿足作戰急需的同時，也為后續型號研制積累經驗和降低風險。
