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廖孟豪 ¦ 高超攻防11:美泄露HACM和HCCW高超声速保密项目

归档日期:11-30       文本归类:地速      文章编辑:爱尚语录

  )近日在领英社交网站主页上的个人简介中提出到,他参与了美国国防部几乎全部在研的高超声速(导弹)项目,并列出了项目名称清单,其中包含有两个从未公开披露的项目,即两个项目的相关细节,然而就在电话询问不久后,这两个缩写词立即被删除了。

  美空军并未提到有名为HACM或HCCW的项目存在,也未见任何军方公开文件披露过这两个项目。《航空周刊》接触到的2位消息人士声称他们模糊地听说过HACM项目的存在,但没有细节,包括这个缩写词具体指什么。《航空周刊》能接触到的所有消息人士都表示不知道HCCW项目。

  前美空军首席史学家理查德·哈里恩(Richard Hallion)认为,HACM理论上既可解读为巡航导弹,也可解读为助推滑翔导弹。“H应该是指‘高超声速’、A可以是‘先进的’、‘空射的’或‘吸气式的’,C可能是‘常规’、‘能力’或‘概念’,M应该是指‘导弹’。”

  HCCW的具体含义就更加难以捉摸了。来自英国皇家联合军种研究院(RUSI)的研究员贾斯丁·布朗克(Justin Bronk)在他对美军高超声速武器谱系及各自定位分析的基础上提出了一种猜测,认为HCCW可能代表的意思是“高超声速反巡航武器”(Hypersonic Counter-Cruise Weapon),即可能是一型专门针对高速巡航导弹设计的拦截弹。

  尽管HACM和HCCW项目的具体含义和详细信息无从知晓,但工业界的多位官员已经多次披露,在美国防部目前已经公开的7个高超声速导弹项目之外,还存在至少2个保密项目正在实施。从已经公开的7个项目来看,美军高超声速导弹谱系已经很完备了,既涵盖了巡航导弹和助推滑翔导弹(具体又有楔形布局和双锥体布局之分),又涵盖了空基、陆基和海基等方式。

  二、美Hermeus公司采用Onshape云平台来开展高超声速民用飞机的研发

  2019年6月27日,美国Onshape公司网站年报道称,美国Hermeus公司已经选定美国Onshape公司的云平台来研发Hermeus高超声速民用飞机。Onshape云平台集成有CAD、数据管理、实时协同工具和业务分析等功能。Hermeus联合创始人、首席技术官格伦·凯斯(Glenn Case)表示,他在职业生涯中已经使用过多款CAD和数据管理系统了,但他最终选择使用Onshape,很大程度上就是因为其出色的实时数据管理系统。“有了Onshape云平台,你可以随心所欲地更新设计,每天你开始你的设计工作时,你可以时刻看见团队中其他用户的最新进展。利用Onshape云平台,你可以在同一个空间内设计多个部件,而一旦你更新了其中一个部件,其他部分也会相应做更新。它完全改变了我对零部件装配设计方式以及高度耦合部件设计方式的认知。”

  Onshape是一款下一代云设计平台,可显著加速产品研发过程。Onshape是一款集成设计系统,集成有CAD、动态管理、工作流、协同、分析、权限管理,以及对超过50种工程软件的兼容接口。Onshape显著提升了设计团队的工作效率,通过实时分析和公司设计与制造过程的可视化,帮助公司做出更好的业务决策。

  目前已有上千家公司正在使用Onshape产品来现代化和梳理他们的产品研发流程,这些用户遍布170多个国家,在线万小时,积累了大力先进机器人、生物医学设备、工业机械、农用设备以及消费品的模型。

  美Hermeus公司在官方网站上公布的高超声速飞机想象图(Hermeus公司图片)

  三、美国防部计划在2019财年预算中转移5000万美元用于加速陆军LRHW项目发射车的研发

  年7月9日,美国《防务新闻》网站报道称,美国防部在6月25日向国会提交了2019财年预算重规划申请报告,计划在2019财年预算中转移5000万美元预算用于美陆军“远程高超声速武器”(LRHW)项目机动式发射车原型机的设计与发展工作。该报告指出,“机动式的LRHW将是一型超高速、飞行过程中可机动的远程导弹,该弹从公路机动的车辆平台上发射,可突破敌人的防御系统。”

  从2020财年开始,该项目的经费将从美陆军科研(RDT&E)经费中予以资助。美国陆军在2020财年为LRHW项目申请了2.28亿美元预算,在未来五年(2020-2024财年)计划申请12亿美元预算。美陆军LRHW项目计划采用成熟的“先进战场火炮战术数据系统”以及M870牵引车(编者注:根据美陆军和《航空周刊与空间技术》网站2019年5月报道,陆军LRHW项目采用的牵引车应为陆军的重型高机动战术卡车/HEMTT,而采用M870牵引车应为DARPA/陆军联合主管的OpFires项目),每辆导弹发射车可装载2枚LRHW导弹。该项目计划在2022财年第一季度完成初步设计评审,2023财年完成关键设计评审并启动全弹试验测试,并开始进行全系统飞行试验验证。

  美陆军现役“爱国者”防空系统采用的M983型HEMTT牵引车(美陆军图片)

  四、美空军原AEDC超声速/高超声速D风洞经翻修改造后移交AFRL并重新进入服役

  年6月17日,美空军宣布,在经历数年周期、耗费大量科研经费后,美空军阿诺德空军基地冯卡门气动试验站(VKF)D风洞完成重大改进升级,重新进入服役。重新进入服役的D风洞转由美空军研究实验室(AFRL)飞行器部高速系统处高速试验科负责管理,该科室的驻地就在阿诺德空军基地。

  工程师正在安装仪器来检测D风洞试验段流场马赫数的均匀性(美空军研究实验室图片)

  年2月20日,D风洞重新授权定位于开展常规性研究型试验。在随后的7周时间内,AFRL的研究人员应用了多项试验技术,完成了70多次超声速状态下运行调试试验,测量标定了该风洞自由气流的品质,评价了角区湍流特性,评估识别了气流与结构件之间的耦合干扰。

  风洞最初定位于用作VKF A风洞的缩尺验证风洞,现可产生马赫数1.5到马赫数5范围内的高速流场,持续时间最长可达5分钟。通常情况下,D风洞每次运行时间为30-90秒,每天可运行数次,两次运行的时间间隔最短可压缩至15-30分钟。试验段尺寸为0.3米×0.3米,每次试验的气流马赫数可以通过可调喷管来调节。D风洞还将发挥诊断技术试验台和校准平台的作用,用于验证新的试验方法和开展先导性风洞试验。

  风洞的全面翻修工程从2016年启动,对风洞原装的老部件进行拆卸、检测和翻修。大部分子系统被完全替换,包括隔离段阀门、控制阀门、加热器、液压装置、高压空气连接件、控制与数据系统等。耗费两年时间、450万美元资金以及ARFL和AEDC投入的大量人工后,D风洞得到全面修复和改进,再次作为高价值的研究与试验基础设施重新进入服役。翻修完成后,2018年2月完成了首次通气运行。2018年9月完成了在亚声速条件下的上游系统调试。2018年11月到2019年1月,完成了D风洞马赫数4条件的调试运行。2019年1月到4月,成功完成了一系列马赫数4的科研试验任务。2019年6月初,完成了马赫数5条件下的首次运行。

  年6月18日,美国雷神公司宣布与诺格公司正式签署合作协议,将组建联合团队共同推进高超声速巡航导弹的研发、制造与集成工作,其中雷神公司负责导弹总体,诺格公司负责超燃冲压发动机。

  雷神先进导弹系统公司副总裁托马斯·巴辛(Thomas Bussing)表示,这次合作充分融合了雷神公司在战术导弹领域的丰富积累和诺格公司在超燃冲压发动机领域的先进水平,将有能力研发出最先进的导弹武器。诺格防务系统公司副总裁兼总经理麦克·卡恩(Mike Kahn)表示,“诺格在推进系统、引信、战斗部等领域的丰富经验将帮助雷神快速推进未来先进导弹的研发工作。”

  目前,雷神和诺格的团队从DAPRA和空军联合主管的“吸气式高超声速武器概念”(HAWC)项目中获得了2亿美元的研发经费,用于研发一型经济可承受的、高效能的、可生产的高超声速巡航导弹(演示验证样机)。本次合作协议不但要求雷神和诺格在HAWC项目上合作,还明确表示要在未来高超声速巡航导弹型号研制和生产上继续进行长期合作。

  雷神公司的高超声速吸气式巡航导弹(上)和助推滑翔导弹(下)想象图(美空军研究实验室图片)

  六、雷神内部人士透露HAWC高超声速巡航导弹演示验证项目因发动机难题无法在2020年底前完成首次飞行试验

  年6月20日,俄罗斯塔斯报道称,一位来自美国雷神公司的消息人士在本周法国巴黎航展上接受塔斯社采访时透露,雷神公司依托DARPA“吸气式高超声速武器概念”(HAWC)项目,正在研发的空射型高超声速巡航导弹演示验证工作无法在2020年底前进入到初步试验(编注:应指飞行试验)阶段。

  该消息人士称,“目前,研发工作已经推进到攻坚阶段,已经完成了导弹概念设计、制造了样弹模型、确定了指标参数。但与此同时,在发动机上也确实碰到了技术难题。因为发动机的问题,将导致该项目标志性的(首次)飞行试验推迟到2020年年底以后。目前能确定的是该弹演示验证试验的飞行速度将不小于马赫数5。总体上,这类导弹目前还处于相对早期的研发阶段,现在还很难准确说清楚这类导弹的详细用途。美国防部也只是表达了对高超声速武器的急切需求。但我们初步认为该弹主要是从空中平台发射,打击地海面目标。雷神公司同事也在研究将其扩展改进成一型战术级陆基导弹系统或者海基导弹系统。”不久前,雷神公司和诺格公司刚刚发布声明,已签署合作协议,将共同推进高超声速巡航导弹研发工作,其中诺格负责超燃冲压发动机部分的科研工作。

  七、英国皇家空军授予罗罗公司1000万英镑的高马赫数涡轮发动机技术研究合同

  年7月18日,美国《航空周刊与空间技术》网站和英国罗罗公司网站等报道称,英国皇家空军参谋长斯蒂芬·希利尔(Stephen Hillier)空军上将在伦敦举办的空天力量会议上表示,英国皇家空军已经授予英国罗罗公司一份总额1000万英镑、周期两年的先进高马赫数推进系统设计、发展、分析和试验研究合同,其中目标之一是研究如何将英国反作用发动机公司“佩刀”发动机技术应用到当前的超声速涡轮发动机上,使其效率更高、包线更宽,例如“台风”战斗机使用的罗罗EJ-200涡扇发动机。希利尔上将表示,“我们不应该简单把这件事理解为我们要研发一架高超声速的‘台风’战斗机。除了提高飞行速度外,应用‘佩刀’技术还将带来其他更多好处。”

  该合同的另外一个研究目的是评估高超声速与下一代飞机平台的关系。英国下一代战斗机研发项目——“暴风”项目并没有在研发一型高超声速飞机,但该项目构想的下一代制空作战系统簇里面可能会包含有一型比超声速更快的飞机。希利尔上将表示,“我们将首先研究动力的问题,搞清楚应用新技术能够带来的潜力。然后,与‘暴风’项目研发的六代机一起,统筹考虑这种动力可用于推进什么样的飞机平台,并论证这两个平台是否能够有效协同。”

  这份合同的总承包商是罗罗公司,联合承研单位还有英国BAE系统公司和英国反作用发动机公司。三家公司在第一时间发布了联合声明,称该合同将“支撑我们聚焦于研发可提升飞机性能和能力的创新技术。”

  英国反作用发动机公司“佩刀”发动机验证机概念方案(英国反作用发动机公司图片)

  年7月18日,美国《航空周刊与空间技术》网站报道称,英国国防部主管能力建设的参谋长西蒙·罗谢尔(Simon Rochelle)空军少将在伦敦举办的空天力量会议上表示,英国皇家空军快速能力办公室正致力于在2023年前列装一型速度可达马赫数5的空射导弹。在报告中,罗谢尔少将展示了一型外观与洛马公司“高超声速吸气式武器概念”(HAWC)项目相似的巡航导弹图片。但罗谢尔在随后的简要采访中又特别澄清了该导弹采用的是英国的技术(而不是美国的)。他拒绝透露该弹到底是弹道导弹、巡航导弹还是助推滑翔导弹。他只是说要特别关注“经济可承受性”。英国没有研制高超声速巡航导弹的经验,但MBDA英国公司曾成功研制了采用亚燃冲压发动机的“流星”超声速巡航导弹(马赫数4),因此也有可能MBDA会以此为基础进一步改进发展出马赫数5的巡航导弹。

  洛马公司2019年5月6日在展会上最新公布的HAWC导弹构想图(美国洛马公司图片)

  1,关于美军HACM和HCCW项目。雷神公司官员的确不止一次透露雷神参与了多个美军保密的高超声速导弹项目。从目前美军公开高超声速导弹项目的定位来看,留有空白的地方包括高超声速巡航导弹型号研制项目和楔形布局的高超声速助推滑翔导弹型号研制项目。从字面上看,HACM和HCCW是这两个型号项目的可能性是完全存在的。《航空周刊》将HCCW解读为反高速巡航导弹的高超拦截弹,这种可能性是存在的。目前俄罗斯装备有大量马赫数2~3的超声速反舰巡航导弹并正在更新换代,美军或许有需求研制拦截武器;但基本可以判断该拦截弹不太可能用于拦截高超声速巡航导弹,因为目前世界上公开研制高超巡航导弹的国家只有法国和印度,前者称在2035年列装,后者称至少在2027年以后列装,防御高超巡航导弹的需求并不迫切。美军当前正在大力推进高超声速防御专项,但其首要防御目标是高超声速助推滑翔导弹,而不是高超声速巡航导弹。

  2,关于美空军AEDC高超声速D风洞移交AFRL。AFRL是美空军的核心科研力量,不但掌管了空军全部预研项目和经费,而且拥有实力强大的科研队伍。AEDC是美空军专门负责风洞等试验设施的建设运行维护部门。D风洞从AEDC移交给AFRL,是美空军做实2014年新建“高速试验科”的重大举措,将极大加强设计与试验队伍的深度合作,强化前后端技术交流和共享,缩短设计试验周期,加速技术迭代过程,从而加快推进包括高超声速飞机技术在内的高超声速技术发展成熟。

  3,关于雷神HAWC高超声速巡航导弹演示验证项目。俄罗斯塔斯社在法国巴黎航展上得到美国雷神公司内部人士爆料称,雷神公司“吸气式高超声速武器概念”(HAWC)项目正在研发的空射型高超声速巡航导弹演示验证样机因发动机技术问题,无法在2020年底前完成首次飞行试验。这一说法与DARPA局长沃克今年5月反复宣称的“HAWC和TBG两大项目进展顺利,将在2019年底或2020年初完成首次飞行试验”产生了明显冲突。高超声速巡航导弹采用的超燃冲压发动机在鲁棒性等工程问题上面临诸多难题,如进气道不启动、发动机冷重启等,距离实战使用还有较大差距。

  4,关于英国高马赫数涡轮发动机技术研究。早在2015年,美空军就启动过一个名为“高马赫数耐久性预冷换热器”的项目,设想通过一种预冷换热技术,在约16764米高度下将来流空气冷却到约260摄氏度以下,以实现将涡轮发动机的工作速度从当前的Ma2扩展到Ma4,进一步支撑实现TBCC发动机从涡轮到冲压的顺利转换。该项目至少投入了约90万美元,开展了原理样机研制和试验,但最终成果未见公开报道。英国空军这次也想采用类似的技术途径来扩展涡轮发动机包线,并且瞄准的装备图像明显是一型高马赫数的作战飞机。从1000万英镑的经费和两年的周期来看,该项目可能仅限定于可行性研究,证明“佩刀”发动机的换热器技术是否可用于扩展现役涡轮发动机的包线。从罗罗、BAE系统和反作用发动机公司的团队组成上看,完全具备研制高马赫数飞机的技术水平和实力。

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