前言：《功夫》中有句名言：“天下武功，唯快不破”，导弹速度越快，就越压缩防空系统的反应时间，以当今的反导技术而言，导弹速度达到了3公里/秒就没有任何一种武器系统可以实施有效拦截，因此速度更快的导弹是世界各国争相研究的领域。

一：60-70年代的高超音速导弹研究

V-2导弹是世界第一种弹道导弹，最高速度是1.6公里/秒，要以高炮拦截的话，要消耗1.2万枚炮弹才能击毁1枚V-2导弹，拦截成功率只有3%~10%，随着核导弹的出现，这个成功率是不可接受的，漏过1枚对城市来说都是灭顶之灾，美苏开始研究反导系统，苏联的R-12的中程弹道导弹最大飞行速度达4公里/1秒，美国的A系统V-1000拦截弹最大飞行速度只有1.5公里/秒，不过弹道导弹以抛物线弹道飞行，当时的远程预警雷达在975公里外就可以发现和预测其飞行路线，A系统使用3部制导雷达，用三角定位法提高定位精度，测算出弹道轨迹后发射拦截弹到预定拦截点就可以了，苏联也同样部署了A-35/A-35M反导系统，苏联的拦截导弹更是使用核弹头，进一步提高了拦截能力，

为了突破反导系统，美国想到了钱学森在1949年提出的钱学森弹道，钱学森当时设想了一种先在160公里高空加速，再进入大气层41公里处高超音速滑翔的有翼火箭飞机，射程5000公里的弹道导弹高度超过1000公里，数千公里外就被远程预警雷达发现，但远程预警雷达只能在856公里处发现40公里高度滑翔的飞行器，钱学森弹道思想概念是以低弹道压缩了雷达的探测距离，以速度换航程，增强突防能力，不过这个概念并不适用于中近程导弹，中近程导弹即使用钱学森弹道，被发现距离也不过是缩短150公里，而且美苏还大量弹道导弹，轻易通过饱和攻击突破数量有限的战略核反导系统，而且当时的技术条件下，惯性导航系统技术较为原始，固有的误差累积使得弹道导弹使用乘波体飞行时误差累积骤然加大，十几个急转弯就完全失效了。

但美军还是未雨绸缪，启动了机动再入飞行器研究，其中“潘兴”II弹道导弹就是其代表作，“潘兴”II弹道导弹和传统的弹道导弹没多大差别，但可利用气动升力横向机动，让苏联反导系统难以预测飞行轨迹，但是加强机动力的代价是降低了速度，“潘兴”II弹道导弹不做任何机动速度可达2.4公里1秒，但如果在40公里高度拉起后速度只制1.2公里1秒，再加还要在15公里高度开始做圆锥机动扫描目标，速度甚至只有400米1秒，而且经过长距离滑翔后损失了不少速度，还恰好进入地空导弹的有效射击包线，很容易被苏SA-4和SA-5等中远程防空系统击落，所以弹道导弹即使使用钱学森弹道效果也非常有限，另两种机动再入飞行器是1968年和1979年的BGRV高超滑翔弹头和AMaRV滑翔机动弹头，它们可以算初级版助推-滑翔式高超声速武器，分别可以横向机动和再入拉平机动，但美军的多弹头分导技术获得成功，已经足以突破反导系统的拦截，于是美军冻结了这些研究项目，

二：美国21世纪的高超音速导弹研究

80年代在美国“星球大战”计划的带动下，美军又启动了一系列高超声速武器发展计划，美空军和国防先进研究项目局目标是发展一种从美国本土发射打击全球的可重复使用高超声速武器系统FALCON，但美国国会对这种无法和洲际核导弹区分的武器会招致麻烦和风险，美苏刚刚签署了中导的限制条约，高超声速武器系统的射程使近程战术导弹射程达到中程弹道导弹，这使得限制条约变得毫无意义了，在国会的压力下，美军将项目改为飞行器技术研究，为区分不是洲际导弹，先后研制的HTV-1和HTV-2高超声速飞行器放弃了导弹外形而采用了对滑翔性能和升阻比要求很高的乘波体外形，但大气层内长时间高速飞行的抗热障技术难度太高，一直无法解决防热材料的问题，C-CAT公司生产的防热材料使用6~7层复合材料：每一层之间又存在空隙，高速飞行时会导致机体膨胀瓦解，这个问题导致HTV-2两次试飞失败，美国国防部取消了HTV-3发展计划，项目彻底终结，

高超声速飞行器分为无动力的助推-滑翔式和有动力式，美国除了投资无动力的助推-滑翔式高超声速飞行器，也投资有动力式高超声速飞行器，采用超燃冲压发动机的X-43A试验飞行器在2001年进行了第一次试飞，理论上飞行速度达到5.5马赫，不过试飞失败了，直到三年之后才成功试飞，X-43A试验飞行器安装在飞马座火箭上，由NB-52B轰炸机携带至13000多米的高空中点燃飞马座火箭，将X-43A速度推到11200千米/小时，作为X-43的后续，美国空军在2005年正式启动采用吸热式燃料超燃冲压发动机的X-51A飞行验证机计划，X-51A基本和X-43相似，采用美国陆军战术导弹系统的导弹第一级助推，使用B-52H轰炸机投放，X-51A长7.62米，重1780千克，其中巡航体长4.27米，重671千克，发动机使用吸热型碳氢燃料，最大飞行速度达到6.5马赫

为了解决热障问题，X-51A框架板壁由覆盖着轻质TPS泡沫与陶瓷材料的铝合金制成，前端内部由金属钨制成，前端外部由氧化硅隔热层制成，超燃冲压发动机舱壁则由薄壁铬镍铁合金板制成，四个可动小翼前缘采用碳-碳复合材料制成，后缘采用铬镍铁合金制成，推器由钢制成，机体的尖前缘和进气道口粘贴了航天飞机用的BRI-16隔热陶瓷，巡航体与机体中间采用了铭镍铁合金防止热量传导，发动机舱装有柔性隔热材料，机体表面覆盖了不同厚度轻质烧蚀泡沫，由于体积有限，内部布置非常紧密，燃料都被贮存在蒙皮与隔离壁之间，燃料控制系统取自F-22战斗机的全权数字发动机控制系统，2010年5月，X-51A试验机首飞成功，但发动机只工作了140秒，未达预期的一半，最高速度只有5马赫，未达到预期的6马赫以上，接下来2011年、2012年的试飞均以失败告终，2013年的试飞只加速到5.1马赫，未达到预期，由于连续失败，项目陷入了停滞，至今未能成功。

三：中国后来居上的高超音速导弹研究

在美国搞乘波体飞行器的前30年里，中国对此是一片空白，直到1991年才开始预研攻关再入机动弹头，直到2000年才研制成类似“潘兴”II弹道导弹的“东风”15B弹道导弹，“东风”15B弹道导弹，的末端弹道调整能力只能限于65~80千米的范围，和“潘兴”II弹道导弹一样，“东风”15B弹道导弹在弹道末端需要大幅减速让传感器和气动舵面发挥作用，这意味着美军防空反导系统就有机会击落，面对美军日益先进的反导系统，中国工程师想到的一个办法是发展第二代再入机动弹头技术，即再入速度达18马赫的东风”26中远程弹道导弹，二是研制美国HTV-2的乘波体高超声速飞行器，再入机动弹头虽然可以躲避大气层外的中段拦截，但飞行末段速度较慢，会落入“爱国者”PAC-3导弹的拦截范围，并不能提高面对美国反导拦截时的突防概率，

中国在研制两代再入机动弹头时积累了丰富的研制经验和拥有了模拟5~9倍声速的高超声速激波风洞，在高性能风洞的支持下中国就开始研制高升阻比的高超声速滑翔飞行器，2017年，中国两次从酒泉卫星发射中心试射了一种新型弹道导弹，导弹飞行了11分钟，射程1400公里，末段速度4马赫，平均速度2121米/秒(7马赫)，飞行高度约60公里，落区位于新疆的且末县民丰靶场，命中误差仅为数米，这就是“东风”17高超声速导弹，“东风”17高超声速导弹使用和“东风”16弹道导弹相似的5轴运输-起竖-发射越野车，同样都使用1.2.米直径的单级固体火箭发动机，“东风”16弹道导弹射程达到1300公里，“东风”17高超声速导弹是升阻比为3的高升阻比再入飞行器，在40公里高度以10马赫开始滑翔，结束滑翔时高度30公里，速度为1公里1秒，最大射程可达1567公里。

虽然“东风”17高超声速导弹末段速度只有4马赫，但弹道顶点低于常规弹道导弹，“东风”16弹道导弹弹道顶点320公里，“东风”17高超声速导弹才60公里，飞行中还会不断降低，美国的“萨德”反导系统拦截高度下限是40公里，美国的陆基远程预警雷达捕获弹道导弹的预警时间是14分钟，对“东风”17高超声速导弹的预警时间只有4分钟，有效距离大幅缩短就投人更多预警系统，美军的“萨德"系统和“宙斯盾”反导系统面对“东风”17高超声速导弹如形同虚设，在美国的“宙斯盾”.“萨德”、“爱国者"三层导弹防御系统中，“宙斯盾”和“萨德”分别负责中段防御和末端防御，只要中国发射弹道导弹突袭美军驻日基地，弹道必然经过朝鲜半岛，突袭美国本土弹道必然经过东北亚，美军只要将“宙斯盾”部署在弹道导弹来袭路线上就可以形成屏障，

但是“东风”17高超声速导弹在空气密度极小的临近空间飞行，美军目前弹道导弹预警卫星还不能精确跟踪“东风”17高超声速导弹，美国目前的预警卫星有国防支援卫星(DSP)和天基红外卫星(SBIRS)。国防支援卫星根据对红外信号的频谱实现早期预警，但定位精度只有10千米以内，天基红外卫星精度高些，但只有9颗，覆盖范围还不够，无法跟踪监视可变轨的“东风”17高超声速导弹，只能在“东风”17高超声速导弹的助推发射阶段提供粗略轨迹预警，再交由美国部署于日本的反导预警雷达跟踪探测，这时“东风”17高超声速导弹已经结束助推发射阶段，开始下降进入20~60千米的大气层，这样原本侦测范围达2000千米的“萨德”的ANTPY-2预警.跟踪雷达只能在582-1000千米距离上跟踪到“东风”17高超声速导弹，组织防御的时间缩减到190-593秒之间，考虑到“东风”17高超声速导弹具有500千米横向机动性，可以调整避开“宙斯盾”和“萨德”的拦截高度，组织防御的时间还还会被进一步压缩。

另外，“东风”17高超声速导弹为了在临近空间乘波飞行采取的大升阻比细长的双椎体构造不利于载荷，内部空间只有正常弹道导弹弹头的三分之一，东风21弹道导弹载荷为600千克，“东风”17高超声速导弹载荷只有200千克，美国设计HTV-2乘波体时就计算过113千克的战斗部质量已经足够，与美国空军的小直径制导炸弹威力相当，飞行速度6马赫时穿透力更大一些，“东风”17高超声速导弹精度超过了大多数弹道导弹精度极限，达到惊人的10米，所以并不需要用两枚“东风”17高超声速导弹攻击目标以达到一枚东风21弹道导弹的效能，美军虽然有手段发现高超声速导弹，但缺乏有效的拦截手段，“东风”17高超声速导弹可以选择多个方向集中突击，绕开和分散大多数美军防御设施，因此“东风”17高超声速导弹对美军形成了战略优势期，

四：21世纪二十年代后的中美高超音速导弹研究

当然“东风”17高超声速导弹也存在一些缺陷，如飞行中与空气剧烈摩擦导致外部温度超过2000度，是一个巨大的红外信号源，而且接近目标时处于无动力减速状态，末端速度只有5-6马赫左右，而美国“爱国者”PAC-3反导系统可以拦截超过9马赫的弹道导弹，所以躲过了“宙斯盾”和“萨德”,未必能躲过“爱国者”PAC-3反导系统，要想增加突防成功率还得依赖预先压制和干扰。不过红外系统的测量精度不够，无法使用半主动雷达制导的“标准”-2/3防空武器，只有靠射程只有10海里的“拉姆"和最高速度仅3.5马赫的“标准”-6导弹拦截，这些防空武器不是很合适反导，美军可能会使用激光防御武器来填补这个火力空白，美国天基红外卫星体系2022年前后部署完毕后，“东风”17高超声速导弹可能就会失效，

双方又要开始一轮“道高一尺魔高一丈”的攻防较量，东风”17高超声速导弹突破了美国研发HTV-2过程中遇到的热防护系统、再入器前缘材料、高超声速姿态控制等问题，中南大学粉末冶金国家实验室开发出的3000度高温的碳碳壳体表现出优越的抗烧蚀性能和抗热震性能，HTV-2两次试验均告失败，失败原因是“美国专家还不知道在高超声速滑翔阶段如何控制它”，而中国在北京怀柔雁栖湖畔钱学森国家工程科学实验基地拥有世界上最大、性能最先进的JF-12高超声速激波风洞，可以构建25~50千米高空和5~9倍马赫的气流条件，使高超声速姿态控制设计上有了很大的飞跃，还有就是HTV-2的预设射程为16000千米以上,速度为22马赫，这样好高骛远的目标让美国人屡屡碰壁，目前美军也开始搞技术风险低一些的AHW助推滑翔式再入飞行器，但AHW的升阻比低，速度低，飞行距离更短，无法实现美军要求的全球打击能力。

美军目前正在研制的吸气式X-51A高超声速武器因多次失败而项目陷入停滞，2018年8月3日,中国航天科技集团公司空气动力技术研究院成功发射的星空-2火箭释放的乘波体飞行器经过400秒的乘波飞行时间，完成自主飞行、大机动转弯等试验程序后按预定弹道进入了落区，“星空"-2项目完成了创新的乘波体布局飞行器高超声速飞行与稳定控制技术，疏导式热防护技术，低空高动压高超声速抛罩分离技术，火箭/试飞器级间分离流动稳定控制和乘波体飞行器大机动转弯飞行控制与制导技术，加上中国已经拥有可4.5马赫高速飞行的吸气式超燃冲压发动机，所有“星空"-2应该是一种带动力的“东风”17高超声速导弹，一旦发展成熟，型号的多样性超乎想像。具体来说,今后中近远程/洲际弹道导弹，潜射弹道导弹，战略轰炸机投射弹道导弹都可以采用乘波体技术，美国预警系统更难以预测飞行轨迹，

五：结语

高超声速飞行器是中美必须争先抢占的技术制高点，本来美国在这一领域是遥遥领先了三十年，只是到了二十一世纪的前二十年，美国在高超声速飞行器的试飞屡屡失败，这给了中国追赶的时间，今天“东风”17高超声速导弹早已实战部署了，美国的高超声速飞行器虽然纸面计划众多，但却还在不停的失败中挣扎，中美高超声速飞行器领域的技术差距用美国太平洋司令部前司令哈里斯在2018年2月份的谈话中就可以概括：“中国的高超音速技术超过了我们，我们落后了”。