美国高超声速技术研究体系分析及启示

中国运载火箭技术研究院研究发展中心 蔡闻一 饶成龙 江凌彤 钟欣欣

美国高超声速技术研究体系分析及启示

中国运载火箭技术研究院研究发展中心 蔡闻一 饶成龙 江凌彤 钟欣欣

高超声速技术是重要的军民两用技术，其发展将对未来作战模式和国家安全产生战略性影响，现已成为世界航空、航天领域研究的焦点，美国、俄罗斯、德国、澳大利亚、印度等国家的高超声速项目都在紧锣密鼓地实施。其中，美国最为活跃，先后制定了多个高超声速飞行器研制计划，在关键技术方面取得了诸多突破，同时也积累了丰富的项目管理与实施经验，形成了较为完善的组织管理体系。本文分析了美国高超声速技术研究体系的主要构成及显著特点，并结合我国高超声速技术研究体系的建立与发展给出了相关启示。

美国高超声速技术研究体系概况

美国参与高超声速技术研究的单位较多，国防部各局、各军兵种，以及部分高校、军工企业、研究机构等都曾参与或正在开展高超声速技术研究，总体上可以分为美国国防部、美国国家航空航天局（NASA）、高校，以及军工企业等四大部分。其中，国防部和

NASA是顶层管理层，高校及军工企业为具体实施层。

一、顶层管理

国防部和NASA是美国高超声速飞行器研究的具体组织领导机构。国防部负责实施涉及国家安全的航天项目，包括航天政策、科研计划、预算及其计划的制定、管理与实施等，在高超声速技术研究方面主要进行军事应用领域的研究。美国空军和海军各自设有具体开展研究工作的机构。NASA是美国最重要的民用航天管理主体，负责管理和实施载人航天、太空探索、空间发射、国际空间站，以及与航天相关的科研、教育及国际合作等，在高超声速技术研究方面主要进行民用领域的研究。国防部和NASA既是高超声速项目的承担者，主要负责概念研究和关键技术攻关，同时也是项目的委托者，如将部分研究工作、研制项目委托给高校和军工企业进行研究、设计、开发、试验及生产。

（一）高超声速联合技术办公室

为协调和统一美国各军兵种和国防部开展的高超声速研究、开发、试验与鉴定（RDT&E）工作，美

国国防部于2007年设立了高超声速联合技术办公室（JTOH）。JTOH隶属于国防部副部长办公室，由防御研究与工程部主任领导。JTOH配合美国国防部、军方和相关国防机构协调正在计划和执行的高超声速技术研究、开发、试验与鉴定项目。其主要职能包括：协调和统一当前和未来美国国防部高超声速方面的研究、开发、试验与鉴定计划，以及系统演示验证计划；制定国防部高超声速计划的路线图，并每两年进行修订；批准验收高超声速系统的演示验证计划；与NASA的高超声速计划进行协调；每年对国防部用于高超声速技术的研究、开发、试验与鉴定，以及系统验证项目的可用资金进行复审，以确定这些资金投入与路线图发展需求是否相符。

（二）美国国防预先研究计划局

美国国防预先研究计划局（DARPA）于1958年2月7日成立，归属于美国国防部，独立于美国海、陆、空军，是专门负责管理美国国防领域预先研究计划项目的机构，主要开展具有潜在军事应用价值、风险大的新技术和高技术的军用潜能研究与分析，并按下达的科研计划的目的和要求，对国防部长批准的跨军种重大预研项目进行技术管理与指导。DARPA与美国空军、海军合作，联合开展了多项高超声速研究项目，在空气动力学、气动热效应、导航与控制等技术领域取得了多项技术突破，研究成果为美国各军兵种开展的高超声速项目研究提供了重要的技术支撑。

（三）美国空军

美国空军研究实验室（AFRL）成立于1997年10月。AFRL所负责的科技项目涵盖基础研究、探索性开发和预先开发等方面的内容。其任务主要是通过协调政府、工业界与学术界的合作关系，确定、综合集成和提供可以负担的、能够提高作战水平的技术。AFRL在高超声速技术领域的研究主要集中在能够实施快速全球打击的高超声速巡航导弹和能够执行空间军用运输任务的飞行器等方面。

（四）美国海军

美国海军持续资助冲压发动机和超燃冲压发动机关键技术的研发项目，促进了美国高超声速吸气式导弹的发展。在20世纪50年代吸气式推进技术刚刚出现时，美国海军就意识到了该技术在超声速和高超声速导弹中的应用价值，与DARPA合作实施了成本适中的快速反应空射导弹验证机（ARRMD）项目，该验证机的飞行速度达4Ma～8Ma。2002年，美国海军发起了HyFly项目，以验证高超声速远程导弹的DCR超燃冲压发动机推进技术。同年，美国海军发起了超声速巡航导弹（GSSCM）和联合超声速巡航导弹（JSSCM）计划等。

（五）NASA

NASA创立于1958年，是美国民用航天的总管单位，属于“独立政府机构”，负责美国民用航天任务的计划与执行。其每年80%左右的预算以合同形式或其它形式转拨到航天工业界、科技界、学术界和其他有关部门。作为美国高超声速技术研究项目的重点参与单位，为保障高超声速技术研究项目的顺利进行，NASA成立了专门的高超声速项目管理机构，负责高超声速项目的整体管控，由技术领导小组和管理组分别负责通用技术开发和管理工作，对于一些特殊项目，安排专人负责。此外，NASA的多个研究中心也在高超声速技术领域开展了大量的研究工作，如兰利研究中心（LRC）、格伦研究中心（GRC）、埃姆斯研究中心（ARC），以及德莱顿飞行研究中心（DFRC）等。

二、具体实施

（一）整体情况

在美国高超声速技术研究体系中，美国国防部和NASA是计划层，主要进行宏观管理；高校和军工企业是具体实施层，针对国防部和NASA提出的具体要求，积极参与具体项目，提出方案、接受评估，并开展研究和开发工作。其中，高校主要开展学术性研究，包括基础和理论研究，以及研究方法的探索等，同时也参与由国防部或NASA领导的具体项目，进行部分关键技术的攻关。军工企业一般以项目承包商的身份出现在某高超声速研究项目中，针对国防部或NASA提出的具体项目要求，提出方案并接受评估，方案通过后开展具体的研究和开发工作。

（二）高超声速工业团队

2009年1月，美国高超声速技术研究企业界、学术界与国会委员讨论决定成立美国高超声速工业团队（HIT），与美国国防部JTOH形成互补。HIT是一个商业贸易协会，独立运营，每年向会员收取一定的会费，作为政府行动的补充，促进高超声速技术发展。作为联邦政府与美国高超声速技术研究企业界、学术界的沟通桥梁，HIT宣传和支持美国当前的高速飞行器研究发展项目并促使其成功。同时，HIT还负责加快推进美国高速飞行器研究发展项目、地面试验能力和飞行演示项目；邀请航空企业、贸易协会、各类政府机构、媒体、学术界、国会委员等代表参加华盛顿特区及其它地方的重要活动，如航空航天企业相关的会议等。

美国高超声速技术组织管理方略分析

通过分析美国高超声速技术研究体系的主要构成，可以看出：在美国高超声速技术研究体系中，国防部和NASA作为计划层进行宏观管理，高校和军工企业为具体实施层，形成了一个层级分明、结构完善、军民融合的综合体系。近年来，美国高超声速技术研究发展迅猛，取得了多项显著的成果，其成功的经验主要在于国防部、NASA、工业界，以及学术界等各个机构之间建立了良好的协调与合作关系，主要体现在以下3个方面。

一、顶层机构牵引，推动技术研发

美国一直高度重视国防科技创新的顶层设计，针对颠覆性技术研究，专门成立了多个研究机构。在美国高超声速技术发展过程中，以DARPA和NASA为首的预研机构发挥了重要的引领作用。DARPA是美国重大科技攻关项目的组织、协调、管理机构，以及军用高技术预研工作的技术管理部门，负责制定科技规划，支持技术研发。DARPA本身并不从事具体的科研工作，而是起到监督作用。在高超声速技术研究方面，DARPA针对未来潜在的战略对手，分析其体系弱点，不断创新概念、设计未来战争模式，提出打赢未来战争的重大军事需求，牵引高超声速技术的创新发展。NASA主要负责规划、指导和实施航空航天活动，并最大可能地寻求和鼓励对空间的商业利用；按照联邦政府的要求，为联邦政府提供商业性的航天服务和设备，研究和发展高超声速技术等颠覆性前沿技术。

二、合作竞争并存，提高研究效率

美国国防部在经费允许的范围内，尽可能地维持国防工业的竞争态势，以长期、全面地保持国防工业在武器装备研制、生产、保障方面的全套能力，以及多个厂商之间的竞争，以保持发展活力。美国几乎每项高超声速项目都是由多家单位联合开展的，联合开展项目研究的方式多种多样。美国军方对NASA所研究的相关高超声速技术进行辨识后，倘若认为该技术有军事应用前景，就会与NASA签订合同，共同进行技术开发。每项具体的高超声速技术研究项目会有多家单位参与，根据自身优势承担相关工作。与此同时，合作中也存在着竞争，合作与竞争并存，从而显著提高了研究效率。各竞争单位或团队可以根据用户需求提出不同的方案，进行可行性、性价比等系列评估后，用户最终选择最优的一家单位或团队进行研发。

三、统筹协调管理，主导机构不定

根据美国法典，美国总统是美国航天活动的最高协调人。NASA与国防部之间建立了良好的协调机制，NASA和国防部可在其管辖的航空航天活动的范围内，通过总统相互提出建议和意见，互相通知对方开展的相关活动。在美国高超声速技术研究机构中，并非一味追求平等合作，而是不同的高超声速项目由不同的主导机构负责整体协调和管理，其他研究单位则根据自身的优势参与到具体项目之中。

美国高超声速技术研究体系对我国相关领域研究体系建设的启示

通过对美国高超声速技术研究体系及特点进行分析，结合我国高超声速技术研究体系的建立和发展，可得出以下3点启示：

一、高度重视预先研究，加强顶层策划，逐步建立完善高超声速技术组织管理体系

高超声速飞行器具有快速到达、突防能力强、破坏力大等优势，一旦参加实战，或将改变未来的战争形态和作战模式。世界主要军事强国均投入了大量人力和物力开展高超声速技术研究。美国高度重视高超声速技术研究，将其作为新“三位一体”战略中非核打击系统的重要支撑技术，并逐步形成了以国防部和NASA为主导的层级分明、结构完善、军民融合的高超声速技术研究组织管理体系。

为适应形势需要，促进我国高超声速技术持续发展，可以借鉴美国高超声速技术研究的组织管理模式，抓住高超声速技术等新兴前沿技术发展机遇，加强顶层谋划，制定科学、合理的发展路径，成立专门的研究机构作为主导机构，统一布局高超声速技术等高新技术的研究和开发工作，建立健全自主创新的研究和管理机制，稳步推进高超声速飞行器等新型武器装备的研制工作。

二、利用和调动各方优势技术力量，创新合作模式，提高高超声速飞行器研制效率

通过研究美国高超声速技术研究的组织管理方略可以看出，美国在高超声速技术研发过程中非常重视企业和高校的参与，吸收了多家拥有较强研究基础和技术实力的企业和高校加入HIT团队，充分利用高校的科研资源，大力进行高超声速技术方面的基础理论研究，为高超声速技术的发展打下了坚实的理论基础；同时，充分发挥军工企业在运行和生产方面的优势，辅助国防部和NASA保障高超声速项目的顺利实施。

以合作的方式开展高超声速技术研究，可以持续提升高超声速技术领域的研究能力，进而达到降低成本、辅助关键技术攻关的目的。因此，应积极开展交流合作，创新合作模式，在高超声速技术研究主导机构的引领下，建立科研院所、高校，以及民营企业之间的合作开发机制，发挥各方技术优势，加强技术交流和资源共享，共同推进我国高超声速飞行器研制工作。

三、推动高超声速军民两用技术推广与转化，不断完善高超声速技术成果转化机制

近年来，国防科技与民用科技深度融合的空间愈来愈广阔。为推动自身持续发展，世界主要军工企业在国防开支普遍紧缩的情况下，基本上都实施了以军技民用、民技军用为核心的军民一体发展战略。普莱特•惠特尼公司、洛克希德•马丁公司、波音公司等世界著名的军工企业都积极参与美国国防部和NASA主导的高超声速飞行器研制项目。

当前，我国正在大力推行军民融合发展战略，这为国内军工企业发展军民两用技术创造了良好的政策环境。可充分利用国家公共服务平台、技术交易平台、战略性新兴产业基地等渠道，加强与军方及相关用户的沟通交流，扩大研发成果在商业市场上的影响。同时，充分利用和发挥民营企业的技术优势，建立开放型军民两用技术协同创新体系，吸收和运用民用科技研究成果及资源，更好地促进高超声速军民两用技术的推广与转化应用。

结束语

高超声速技术已成为近年来世界航空航天领域研究的焦点，美国在高超声速技术研究领域最为活跃，制定并实施了多项高超声速技术发展计划，取得了丰硕的研究成果。对美国高超声速技术研究体系的发展现状及特点进行深入分析，评估其现有技术能力和发展潜力，有利于统筹规划我国空天技术发展，建立健全我国高超声速技术研究体系，全面推进我国新型飞行器的研制工作。