美继续高超音速平台项目,前景几何

B站影视 欧美电影 2025-05-18 01:19 2

摘要:美国国防高级研究计划局“DARPA”(Defense Advanced Research Projects Agency)从2024年4月开始向社会搜集包含下一代高超音速平台项目概念的相关技术,而在2025年2月5日,该单位明确了这一项目即下一代响应式打击“N

美国国防高级研究计划局“DARPA”(Defense Advanced Research Projects Agency)从2024年4月开始向社会搜集包含下一代高超音速平台项目概念的相关技术,而在2025年2月5日,该单位明确了这一项目即下一代响应式打击“Next RS”(Next Generation Responsive Strike)的相关定位,这也代表美国政府正式继续其高超音速平台项目的研究。

根据描述,“Next RS”是一种同时具有侦察和打击功能的空中平台,该平台能够以超过5马赫的速度飞行并搭载和投放杀伤性载荷。这个平台的尺寸或可能的飞行特性目前并未确定,但由于“DARPA”此前已经向外暴露了该项目的部分技术路径,文章由此得以根据项目相关技术的特征分析“Next RS”可能的特性,并对美军的高超音速计划进行分析研判。

图 1 “DARPA”的高超音速项目概念图,在“Next RS”招标期间发布,被认为是“Next RS”可能的气动外形方案。

一、“Next RS”项目技术概况

“Next RS”具有独特的作战定位,在美空军装备谱系中属于非衍生性质的独立项目。此前美空军虽然也有进行类似的探索如“XB-70”高空高速战略轰炸机,但由于两者在马赫数上的要求差距过大,而不同马赫数下的飞行环境完全不同,“Next RS”与“XB-70”之间并不能发生技术栈上的继承。

根据项目说明,“Next RS”需要从六个方面进行技术拓展:结构和材料、高速武器分离、双模式推进、发电、热管理系统以及高超音速涡轮发动机。其中“Next RS”的主要创新点是双模式推进与高速武器分离相关技术。

创新点一:动力系统

在双模式推进方面,对此项目负责的航空航天专项计划办公室(APO)提出需要“能够在整个飞行包线内持续运行涡轮基组合循环(TBCC)推进系统的技术”,即可能应用于“Next RS”的涡轮喷气发动机与冲压发动机或超燃冲压发动机的动力组合。

图 2 测试中的涡轮基组合循环推进系统,此装置是基于现有涡轮发动机改造而成的小型验证机,速度达到马赫数5。

涡轮基组合循环推进系统是一种将涡轮发动机与冲压发动机技术融合的高性能动力系统,旨在实现从低速到高超音速全速域范围内的高效推进。其核心结构包含涡轮发动机模块、冲压发动机模块、共享气动通道、燃料与热管理系统等。根据美空军此前的“先进全状态发动机”(AFRE)的招标文件,该系统的技术路径为“涡轮发动机+双模态冲压发动机”,通过使用现有的涡轮发动机,利用射流预冷技术将涡轮发动机的工作环境扩展到马赫数3以上,从而降低跨音速区间两种发动机的气流匹配难度,并随着马赫数的进一步上升将冲压发动机的工作模式调整为超燃模式。

根据“Next RS”的项目文档,应用于该平台的发动机可以产生30000至38000磅,即13.6至17.2吨的持续推力。这使得“Next RS”可以超越传统冲压发动机在应用过程中对初始阶段火箭助推的刚需,即具有跑道独立多次起飞着陆的能力,从而提供同比于其他战略高速空中平台更高的作战灵活性。

在工程可行性上,美方前期的“X-51A”超燃冲压发动机飞行演示验证项目表明美方在涡轮基组合循环推进系统的高速部分具有一定程度的技术积累。但此前试飞中“X-51A”由于发动机与机体一体化设计失误、激波运动计算错误进气道无法启动等多种原因多次失败,说明美在用于空中高超音速平台的超燃冲压发动机技术尚未成熟。

创新点二:载荷分离

而在载荷分离技术方面,招标文件显示“Next RS”需要“使武器、武器舱和弹射系统能够适应从飞机上进行高超音速分离并飞向目标的技术”,这并不代表“Next RS”一定是有人空中平台,但能够证明美军对“Next RS”的期望是能通过高超音速突防向敌防区投放载荷,而非仅仅将其看作一个用于缩短载荷飞行时间的运输系统。

当空中平台以高超音速飞行时,无论是打开弹舱还是直接分离外挂武器都会导致多重激波的产生,这些激波有可能造成超过100g的瞬间负荷,导致舱门、武器的变形和扰动。更为致命的是,武器分离的瞬间由于气动加热其表面温度可能在0.1秒之内上升600至800摄氏度,这样的温差不仅可能产生热应力裂纹,还有可能直接损坏装备的材料本身。

克服这样的困难需要包含多种技术的综合控制方案,而公开资料显示,美军在这一方面的处理方法可能是开发一款专用于“Next RS”的新型弹药,通过对弹药本身进行气动设计优化和使用包含陶瓷基复合材料在内的耐热材料,此类新型弹药可以在与平台分离时造成尽可能小的影响,同时在挂载阶段与“Next RS”融为一体减小阻力。这一方法的优越之处在于突破了分离即重构的传统思维,通过平台-武器协同设计,将分离过程纳入全系统动力学包线管理,取得比其他空中平台更高的武器分离成功率与飞行速度。

但需要注意的是,美军此前并未公开进行过任何高超音速状态下的空中弹药投放实验,仅根据公开资料并不能确定美军在这一领域的技术积累。而与上文描述相似的“AGM-183A”空射快速反应武器(ARRW)已于2023年被宣布终止研发,这表明与“Next RS”相配套的空射导弹目前仍然没有明确的概念,处于极大的不确定性中。

图 3 “AGM-183A”挂载试射图像,据公开信源该导弹仅完成过一次全流程飞行测试,目前项目已被终止研发。

二、“Next RS”或导致战场质变

目前全球范围内并没有与“Next RS”性能和定位相近的装备投入实战或定型服役,除了技术和成本方面的考量,更为重要的原因是高超音速平台在突防之后释放常规弹药无法发挥平台本身的性能,也会造成高超音速载机的生存能力下降;而如果使用高超音速导弹,那么就失去了高超音速载机的独立突防意义。如果不能在装备的运用理论方面取得突破,那么此类作战平台就不具有实战意义。

但恰恰是这种运用理论方面的限制标志着“Next RS”的提出是一种全系统全体系的革新,代表了一种新的作战理念。

新理念:系统一体化

在传统杀伤链中,打击目标需要通过“卫星发现-侦察引导-指挥决策-投放弹药”的复杂过程,这种模式存在跨军兵种协同延迟、电磁频谱易受干扰、指挥系统接口复杂等缺陷,在俄乌冲突当中,北约体系对机动目标的平均定位误差达到了300米,如果未来载具的机动能力进一步提升,这一数值还会进一步提高。但“Next RS”作为具有高超音速能力的宽域飞行器本身可以兼顾侦察、引导、攻击在内的多种角色,通过将感知-决策-打击功能集成于单一武器系统,实现平台自主OODA闭环。这种自主化带来的不仅仅是OODA循环周期方面的突破,更突破了传统杀伤链必须依赖的“杀伤链中间件”——包括数据链格式转换、军兵种协同规则、人机交互界面等可能产生延迟与漏洞的环节。

表 1 传统杀伤链与“Next RS”系统性能对比

关键指标

传统杀伤链

“Next RS”系统

差异分析

杀伤链流程卫星发现-侦察引导-指挥决策-投放弹药平台自主感知-决策-打击闭环消除3个中间环节,流程压缩率83%时间效能45-90分钟3-5分钟响应速度提升15-30倍协同需求需跨多军兵种多级指挥协调单一平台自主运行减少87%的跨军种数据交换中间件依赖需数据链格式转换(Link16→TTNT)、人机交互界面(F-35 MFD)等端到端数字线程(基于OSA架构)消除7类中间接口协议技术迭代周期需多平台同步升级(周期5-7年)开放式模块架构(OTA升级周期<72小时)技术迭代效率提升500倍

性能质变:感知——打击

除此之外,“Next RS”在感知性能方面本身就优于传统的间谍卫星,现有侦察卫星对目标的重访周期为2至4小时,即使通过机动变轨等手段增加侦察资源,对于有完善太空监测能力的国家来说也显得漏洞百出。而“Next RS”在临近空间以高超音速飞行,将传感器与决策系统集成于装备本体,不仅具有更高的生存能力,还可以直接修正机载弹药的攻击轨迹,压缩目标识别-打击决策时间,在目标得到预警前就完成打击,彻底摆脱目前导弹的拦截与突防之间的攻防对抗逻辑。

综上,“Next RS”的提出与发展预示着未来战争模式的转变,特别是这种打击平台高超音速化的趋势将彻底改变现有的拦截与突防之间的攻防对抗逻辑。这一革新不仅提高了作战效率,还增强了平台的生存能力和自主性,为未来的军事科技发展提供了新的思路与方向。同时,这也意味着其他国家需要重新审视自身的防御体系,以对抗这种高效的空天打击能力。

图 4 高超音速打击概念图,描述了一种集合感知、决策、打击能力于一体的高超音速飞行器。

三、“Next RS”项目前景分析

从工程实现角度分析,“Next RS”在招标文件中明确的六大技术领域均存在显著的技术壁垒,相当一部分技术并没有成熟的工程应用,而根据“新技术应用比例不超过30%”的行业经验法则,“Next RS”可能将面临巨大的技术验证不足风险和成本失控风险。同时,“Next RS”计划2030年前启动原型机试飞,从体系建设的角度出发,美军在2030年前完成对“Next RS”的支持体系建设如天基传感器网络也具有极大的困难。因此“Next RS”在研发阶段必然面对巨大的技术风险和成本压力,尤其是与以空射高超音速导弹为代表的竞争方案争夺预算时。

但从项目战略价值的角度出发,“Next RS”是美空军面对竞争对手在空射高超音速武器方面领先优势的“弯道超车”之举。通过平台高超音速化,美空军可以在未来的OODA循环中领先目前由战斗机平台发射高超音速导弹的作战模式。而发展空射高超音速导弹的竞争方案仅能在突防效果上与美空军竞争对手持平,并不能像“Next RS”项目一样产生体系压制的效果。

故综合分析,美空军有望在2030年前保持对“Next RS”的开发意愿,而具体的预算和项目进展要取决于相关重点技术尤其是双模式推进与高速武器分离相关技术的研究进展。

结语

“Next RS”项目的推进,本质上是对未来战争形态的深度预判与技术投资。其战略价值不仅在于实现5马赫以上的高速突防能力,更在于通过平台-武器-感知系统的一体化设计,重构侦察-打击-评估的杀伤链逻辑。这种将传统天基、空基系统耗时数小时的OODA循环压缩至分钟级的技术突破,可以完全压制现有的作战体系。

值得关注的是,“Next RS”暴露的美军新型作战理念:通过物理域的速度优势倒逼信息域、认知域的代差,本质上是对“马赛克战”概念的延伸。这种将战术平台战略化的思路,既可能催生新的军备竞赛模式,也将迫使防御体系向全域协同感知、智能拦截决策方向加速演进。而随着战略平衡被打破,国家层面更高的军事投入需求可能造成全球局势的重大改变,在这一变化趋势面前,“Next RS”能否适应地缘政治形势剧变后的未来战场,或能否在规定的时间节点前完成研发以影响全球地缘政治形势,均具有巨大的不确定性。

作者丨钟丰嵘

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来源:全球技术地图

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