10.22 高超声速飞行器军备竞赛愈演愈烈，日本也在研究

作者：北京航天长征飞行器研究所 王永海 张耀

2018年8月28日，日本发布2018年版《防卫白皮书》。对于日本周边形势现状，日本认为亚太地区不稳定因素不断增长，各邻国军事力量也在不断发展，日本面临着越发严峻的挑战。为了在未来应对各种挑战，日本在武器装备发展方面做出了具体的发展规划，例如引进陆基“宙斯盾”，采购F35战机，联合打击导弹(JSM)，发展新型舰船，还提出高超声速导弹的发展规划。

文中还称发展高超声速武器主要是为了发展一种具备岛对岛之间进行快速精确打击能力的导弹增强日本相关岛屿的防御能力。众所周知，高超声速导弹是当下各国竞相发展的现代化武器装备之一，具有很强突防能力， 极具攻击性。日本安保政策在新安保法颁布之后逐渐从“防卫性”逐渐走向“攻击性”，而日本发展高超声速导弹的这一计划使得日本军队的攻击属性越发明显和强烈，值得关注。

高超声速飞行器及其特点

高超声速飞行器一般是指能以超过马赫数5的速度飞行的航空航天飞行器，能实现在大气层和跨 大气层中的远程高速飞行。马赫数5以上的速度，首先使得该类型武器装备在距离一定时具备更加 快速打击能力的优势；

其次，使得防御系统即使在发现来袭目标时，也会因为拦截窗口太短而几乎无法拦截；最后，使得该类型武器装备具备很高的动能，从而很大程度上增强了其毁伤能力。可见，高超声速武器打击速度快，威力大，很难被拦截，具有很强的综合作战能力。该类型武器也成为各国在未来军事实力较量的重要装备，其相关技术已成为世界各军事强国重点研究部署的方向，比如美国、 俄罗斯、日本、印度、法国、德国等国家都进行过高超声速武器相关技术研究和验证。

相对于其他国 家，美国在高超声速武器技术领域已取得显著成就，发展出了著名的 Hyper-X，猎鹰（FALCON）， X51-A，AHW 等高超声速武器项目，有些项目已经接近工程生产阶段。当前，高超声速武器装备包 括高超声速助推滑翔飞行器和高超声速吸气式巡航导弹。2018 年8月31日，日本宣称所要发展的高 超声速飞行器属于前者，日本防卫省称之为高速滑翔弹（HVGP），将具备500km左右的打击距 离，以及马赫数为5的飞行速度 。

日本高速滑翔弹计划

从图1可以看出日本发布的高速滑翔弹主要由滑翔飞行器和火箭助推器组成，属于典型的高超声速助推滑翔飞行器布局，该类型高超声速飞行器是利用火箭助推器将载荷推升至几十千米的高度，然后实施分离，载荷依靠自身大升阻比气动外形所产生的气动力进行飞行，最终抵达投送目标，完成打击任务的一种飞行器。

日本高超声速飞行器发展计划分为两个阶段，分别计划于2026和2028年左右完成。本小节将从高超声速飞行器相关的几项关键技术方面分析日本HVGP项目，并对其整个发展计划进行综合评估。

图1 日本高速滑翔弹HVGP示意图

动力

“动力先行”是高超声速飞行器发展的重要指导思想。助推-滑翔高超声速飞行器在助推段一般使用火箭发动机为动力，日本在固体火箭发动机相关技术领域的优势可在日本HVGP项目的动力方面起 到支撑作用。

与火箭发动机分离后，依靠自身气动力进行飞行。随着新型动力装置的发展，如双脉冲发动机、火箭基组合循环推进系统（RBCC），飞行器还可以携带动力进行飞行，但都基本都处于方 案论证和前期飞行试验阶段。日本也在双脉冲发动机、RBCC相关方面具有一定的研发经验。

气动外形

滑翔飞行器气动外形很大程度上影响着导弹的整体性能,特别是导弹机动性与射程，也特别考验 材料技术的发展。从图1看出，在第一阶段，日本高超声速飞行器气动外形，采用锥体+舵或翼的方式，与美国 HGB 飞行器(图2)及美国20世纪的潘兴 II 飞行器的外形类似。美国 AHW不但进行过多次试验，也是美国高超声速飞行器项目中唯一成功完成试飞试验的高超声速飞行器。该气动外形技术相对于其他气动外形更加成熟。

日本在20世纪九十年代就进行过高超声速飞行器相关试验，其在材料方面的技术已经处于世界前列，比如耐高温材料技术。因此，日本在高超声速飞行器材料方面需 要攻关的技术难度并不会太大。

图2 AHW计划的HGB气动布局

弹道

日本发布的2018年版《防卫白皮书》中并未提及其高超声速飞行器弹道相关信息，但当下助推滑翔飞行器所采用的弹道主要包括了 Sanger 再入弹跳式(skip)弹道以及钱学森弹道两种，如图3所 示。从图中就可以看出，两种弹道最明显的不同就是在再入滑翔段飞行器抵达目标之前所形成的弹道。

从图3可以看出相对于Sanger弹道，钱学森弹道中飞行器跳跃幅度较小，这就有利于降低飞行 器的热量控制，热防护，防热材料等方面以及制导、控制所存在的技术难度较小，符合日本高超声速飞行器起步发展的现实。

图3 助推滑翔飞行器弹道示意图

制导

高超声速飞行器最显著的特点就是其超过马赫数5的飞行速度，这对飞行器制导来说是一个很大的挑战，比如，高超声速飞行意味着飞行器在大气中飞行时与大气摩擦将产生很大的热量，继而很有可能形成等离子鞘，导致通信中断，制导设备失效，影响打击精度。

此外，高超声速飞行器在以高超声速的速度飞行时，为躲避对方拦截系统，需要进行机动飞行，同时还需要确保打击精度，这就意味着飞行器制导设备需要具有很高的鲁棒性、非常优异的制导效果，给飞行器制导系统提出了非常苛刻要求。

当前高超声速飞行器主要采用的组合导航技术，如惯性导航+卫星定位导航，这种导航方式克服 了惯性导航方式误差随时间积累和卫星定位导航方式易受外界干扰的缺陷，形成了可靠性高，自主能 力高，能获得高精度的位置、速度和姿态的导航系统。

在飞行器制导方面，日本在制导、导航与控制（GNC）系统领域的产品性能均已达到世界先进水平，尤其在电子芯片、元器件、半导体、新材料等基础技术领域处于世界领先地位。日本在航天器重返大气层、末段制导以及飞行控制方面具有丰富的经验积累，这些都将为日本HVGP在导航系统研制以及飞行器在高超声速飞行时所遇到的制导控 制相关技术难题的攻克产生积极的作用。

小结

可以看出,日本在高超声速飞行器相关技术发展方面的技术积累,在材料、电子等技术领域的发展 都将对高超声速飞行器项目的推进起到实质性的推进作用。此外，其他国家，比如美国，在高超声速 飞行器方面的发展经验可以为其提供相应的参考和借鉴。可见日本在高超声速飞行器的发展方面具有一定的后发优势，但是其存在的问题也是明显的，如风洞建设、试验场及自主卫星导航系统的建立等。

高超声速飞行器是一项集多学科、多领域于一体的综合性技术体，具有极高的复杂性，还存在着许多尚待解决的技术难题。俄罗斯是唯一正式宣布将高超声速飞行器列装的国家。作为在高超声速飞 行器技术领域研究起步较早、研究体系最庞大的国家，美国拥有多个高超声速飞行器发展项目，但目 前只有 AHW 助推滑翔飞行器有两次成功飞行试验。

影响分析

高超声速飞行器军备竞赛愈演愈烈

相比传统飞行器，高超声速飞行器在速度、突防以及毁伤性能等方面存在绝对优势，所以高超声速飞行器已经成为美国、法国、俄罗斯、日本、印度等多国竞相发展的武器装备。发展高超声速飞行器已经逐渐成为世界武器装备发展的潮流和趋势，因此，可以预见将会有更多国家加入高超声速飞行器研发队伍中来。

从技术角度来看，高超声速飞行器技术随着更多国家的加入将会得到新的发展动力，有利于该项技术朝着更深层次的研究领域不断深入发展。但从安全稳定角度来看，高超声速飞行器军备竞赛将愈发激烈，随着高超声速飞行器技术的逐渐普及和蔓延，更多国家拥有高超声速飞行器，各地区乃至整个世界安全局势也将变得更加复杂。

拦截高超声速飞行器成为现实需求

日本高超声速飞行器的发展对日本武器装备整体作战能力起到很大的提升作用，也将对日本周边国家安全形势提出新的挑战。面对这样的挑战，为了保持相对的战略对等，日本周边国家除了发展相同或者更加先进的武器装备外，发展拦截高超声速飞行器技术成为现实需求。然而由于高超声速飞行器发展较晚，当下各国反导拦截系统在研发之初，并未将高超声速飞行器纳入其拦截对象范围之内， 所以当下的反导拦截系统都无法拦截高超声速飞行器。

此外，由于高超声速飞行器弹道难以预测，飞行速度极快，所以拦截高超声速飞行器目前是几乎不可能的。武器装备对抗中的“攻”“防”发展历 来是呈相辅相成式发展，虽然拦截高超声速飞行器目前难度极大，但相关研究和探索已经开始。美国和俄罗斯已在高超声速武器防御拦截武器技术、预警探测技术和网络化指挥控制技术等方面开展了先 期的概念研究和技术探索。

特别是美国，针对俄罗斯高超声速武器在速度、作战空域和打击能力方面 的优势，积极推进先进防御技术创新发展，促进预警探测、拦截武器技术的发展，发挥体系作战优 势，形成高超声速武器防御新的作战概念和防御技术。

日本防卫政策的“进攻性”特点越发明显

日本在战后制定了“专守防卫”的防卫政策，但随着战后日本经济的回暖以及美日盟友关系的建立，日本防卫政策的“专守防卫”特点逐渐减弱，攻击性特点越发明显。近年来日本从美国采购陆基宙斯盾、标准-3导弹，购买F-35战机，研制XASM-3超声速空舰导弹，最近公布的 HVGP 项目更具 进攻性。

HVGP项目在第一阶段就具备飞行速度为马赫数5、打击距离500km的性能。第二阶段的HVGP性能将更加优异，导弹射程覆盖范围将更大。综合来看，日本武器装备变得更加精良，现代化程度不断提高，进攻打击能力得到很大的提升。一个摒弃“专守防卫”防卫政策的日本值得关注。

高超声速飞行器飞行速度快，弹道难以预测，具有很强的突防性能和打击性能。日本高超声速飞行器HVGP项目的发展对日本武器装备综合实力的提升具有重要意义，同时也意味着一个逐渐摒弃 “专守防卫”防卫政策的日本攻击性越发明显，给亚太地区添加更多的不稳定因素，值得亚太各国乃至世界给予足够的关注。

随着高超声速飞行器技术的快速发展，拦截高超声速武器技术已经得到关注，有些国家已经开始探索研究，高超声速武器拦截技术将会是高超声速领域未来的研究热点。