本文首發於“瀋陽所揚州院”微信公眾號。2020年2月,美國防部各軍種和直屬機構在官方網站上陸續公佈了2021財年國防預算申請文件。美國防部公佈的2021財年預算申請概要文件明確指出,
美軍2021財年在高超聲速領域(含反高超)申請的科研經費預算總額高達32億美元,比去年提出的2020財年申請額26億美元增長了23%,再次創下近十年來的歷史新高。總體上,美陸海空三軍加速推動3型高超聲速助推滑翔導彈型號研製是2021財年美軍高超聲速科研預算再創新高的主要原因。一、美軍高超聲速科研預算總額繼續維持高水平的增速美國防部2021財年申請預算總額約7054億美元,其中科研預算總額約1066億美元,分別比去年提交的2020財年申請額減少1.8%和增加2.3%,處於基本持平狀態。2021財年高超聲速科研預算申請額32億美元,同比去年增長23%,增速遠高於全部國防預算和科研預算總體水平;佔全部科研預算申請額的3%,比去年繼續擴大了0.5個百分點。這些數據均充分反映了美軍對優先發展高超聲速技術和裝備的一貫策略。在美國防部提交的2021財年預算申請文件中,可明確統計預算申請金額的高超聲速科研項目預算申請總額為28.6億美元,
相比概要文件中公佈的32億美元存在約3.4億美元的差額,佔比約10%。這是因為部分高超聲速科研活動預算編制級別較低,只能與其他科研活動一起混編成一個預算項,無法準確獲知其中高超聲速相關的預算額,因此未納入本文統計範疇(如無說明,下文所提預算統計數據,均為該統計口徑下的數據)。這其中不乏耗資較大的活動,如在國防部長辦公廳“試驗與鑑定核心投資計劃”(CTEIP)專項中編列的多個高超聲速風洞升級改造等。此外,由導彈防禦局新轉交給太空發展局的“高超聲速及彈道導彈目標跟蹤天基傳感器”(HBTSS)項目的預算也未見公開編列,該項目2020財年預算批准額高達1.08億美元。美國防部高超聲速科研活動年度預算變化及分佈(其中2021財年為申請金額,2020財年為批准金額,其餘為實際劃撥金額)(中國航空研究院 廖孟豪製圖)統計數據表明,美軍2020財年高超聲速預算批准額可能顯著高於預算申請額。經統計,美軍2020財年高超聲速預算批准額高達27.6億美元,參考前述“少統計10%”的差額估算,實際批准額可能達到了30.4億美元。而美軍2019年官方披露的高超聲速預算申請總額為26億美元。這一變化再次體現了美國會對加速高超聲速技術向作戰能力轉化的急迫要求。二、海軍和陸軍超越空軍,成為預算最多的兩大部門美軍高超聲速科研預算主要分佈在空軍、海軍、陸軍、國防高級研究計劃局(DARPA)、國防部長辦公廳(OSD)和導彈防禦局(MDA)。其中海軍和陸軍佔比快速擴大,預算申請額分別為10.27億美元和8.32億美元,超越空軍成為佔比最大的兩個部門,原因是海軍和陸軍正在加速研製和部署兩型射程較遠的高超聲速助推滑翔導彈。 MDA預算申請額實現同步增長,佔比基本持平,表明了美軍對高超聲速防禦的一貫重視。空軍、DARPA和OSD佔比顯著縮小,其中空軍預算降低的主要原因是取消了“高超聲速常規打擊武器”(HCSW)空射型高超聲速助推滑翔導彈型號研製項目;DARPA的原因是取消了XSP火箭動力可重複使用航天運載飛行器技術集成演示驗證項目,同時“先進全狀態發動機”(AFRE)高超聲速飛機用渦輪基衝壓組合(TBCC)發動機地面集成演示驗證項目在2021財年也進入尾聲,預算劇減。
美國防部2020財年(上)和2021財年(下)在高超聲速領域預算申請額總體分佈概況(中國航空研究院 廖孟豪製圖)必須說明的是,雖然美空軍的預算總額不是最多的,但卻是科研方向佈局最全面的,涵蓋了高超聲速飛行器總體、氣動、材料、結構、動力、控制、傳感器以及試驗設施等多個專業方向,且既有單項技術攻關,也有技術集成驗證,是美國防部開展高超聲速技術研究和儲備的實際主體。海軍和陸軍雖預算數額更大,但幾乎只分別投給了“常規快速打擊”(CPS)和“遠程高超聲速武器”(
LRHW)這兩個高超聲速助推滑翔導彈型號研製項目,這兩個項目因為導彈尺寸規模較大且優先級高、週期緊迫,所以耗資大、投資強度高。三、科研經費配比繼續向型號研製端傾斜美軍高超聲速科研預算主要投向2021財年申請的28.6億美元預算總額中,佔比最大的是“先進部件發展與原型機”類(6.4類),總額約24.43億美元,佔85.4%,同比去年繼續擴大15個百分點,全部用於支持陸海空3型高超聲速助推滑翔導彈型號研製工作和導彈防禦局高超聲速防禦技術及裝備研發工作,這部分經費的持續大幅增長也是近年來美軍高超聲速科研預算持續增長的主要原因。美國防部2020財年(上)和2021財年(下)在高超聲速領域預算申請額總體分佈概況(中國航空研究院 廖孟豪製圖)
“先進技術發展”類(6.3類)科研預算,總額約3.33億美元,同比去年提交的申請總額(約4.88億)反而減少1.55億美元,主要由美空軍和DARPA投向戰術級高超聲速導彈和高超聲速飛機用TBCC發動機等飛行演示驗證或地面集成驗證科研活動,預算減少的主要原因也是因為這幾個演示驗證項目將在2020財年或2021財年初完成演示驗證。
最小的部分為“應用研究”類(6.2類)科研預算,總額約0.84億,佔2.9%,基本保持穩定,主要由美空軍投向高超飛行器總體與氣動、熱防護材料、高速/高超聲速結構和超燃衝壓發動機等共性技術;以及美海軍投向高速/高超聲速導彈涉及的氣動、推進、材料、試驗等技術。
四、技術方向投資佈局發生重要變化高超聲速技術具有三大分支方向:導彈、飛機和航天運載器。隨著DARPA“試驗性太空飛機”項目下馬,美軍在高超聲速航天運載器方向上已經沒有任何系統級演示驗證項目了, 只剩下高超聲速導彈和高超聲速飛機兩大方向。美國防部2021財年高超聲速領域申請預算金額較大的型號研製和系統級演示驗證項目
在高超聲速導彈方向,一是型號研製項目由4個削減為3個,數量更少,但投資強度更大,加速形成戰鬥力是第一要務。其中,空軍取消了HCSW空射型戰略級高超聲速助推滑翔導彈,海軍和陸軍繼續加速推進CPS潛射型和LRHW陸射型戰略級高超聲速助推滑翔導彈,分別計劃在2025年和2023年形成作戰能力。同時,空軍繼續加快AGM-183A“空射快速響應武器”(ARRW)空射型戰術級高超聲速助推滑翔導彈的研製,計劃在2022年形成作戰能力。
二是3個演示驗證項目進入到收官階段,巡航導彈技術研發投資強度降至谷底,裝備轉化前景不太樂觀。其中,TBG主要是驗證採用面對稱楔形滑翔彈頭的高超聲速助推滑翔導彈技術,HAWC主要是驗證採用液體碳氫燃料超燃衝壓發動機的高超聲速巡航導彈技術。前者繼續保持了1.17億美元的高強度預算,而後者僅剩700萬美元。TBG和HAWC都將在2020年進行飛行試驗,但從投資強度上看,TBG的飛行試驗將持續到2021年,HAWC項目在2021財年的預算可能僅夠開展試驗數據分析而無法支撐更多飛行試驗,其裝備轉化前景不容樂觀。三是面向高超導彈的專用技術研發穩步推進,正儲備多種動力技術。其中,空軍繼續穩步推進彈用液體碳氫燃料超燃衝壓發動機等技術成熟,海軍瞄準馬赫數3~8高速/高超聲速導彈應用,正加強固體燃料衝壓發動機等技術的探索和儲備。在高超聲速飛機方向,一是飛機用TBCC發動機地面集成驗證進入收官階段,將在2021財年完成地面試驗。DARPA從2017到2021財年將累計在AFRE項目上投入1.39億美元(比原計劃的6500萬美元翻了一倍),完成一型馬赫數5、航程2200千米以上高超聲速飛機用全尺寸TBCC發動機的地面集成驗證。 二是穩步推進面向高超飛機的專用技術成熟。空軍持續佈局了總體氣動、中大型超燃衝壓發動機、熱結構等技術研發。其中僅中大型超燃衝壓發動機技術一項在2008-2021財年期間就累計投入了超過3.12億美元。此外,美空軍在高超聲速飛行器共性技術方向進行了廣泛佈局,包括總體、氣動、熱防護、結構、材料、高速渦輪發動機、燃料、試驗等技術。同時,美國防部辦公廳也持續投入億美元級別的預算用於美國高超聲速試驗設施的升級改造。
五、結束語
2020年將是美軍高超聲速導彈項目飛行試驗迎來井噴的一年,多個型號和演示驗證項目都將在2020年進行飛行試驗,將是各界觀察美軍高超聲速導彈項目真實進展的最好時間窗口。試飛結果的成敗也勢必會影響各項目的未來走勢,高超助推滑翔導彈能否順利擔起重任,繼續保持其對高超巡航導彈的壓倒性優勢?超燃衝壓發動機是否達到了足夠的成熟度來啟動型號研製?這些問題很可能會在2020年得到部分答案,讓我們拭目以待。
廖孟豪先生已為《空天防務觀察》提供50篇專欄文章,如下表:
<table><tbody>美空軍高超聲速飛機發展進展與展望
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美軍2021財年高超聲速科研預算繼續高位增長(即本篇)
3月4日
(中國航空研究院 廖孟豪)
本篇供稿:中國航空研究院
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