志澄观察 | 马克•刘易斯：高超声速飞行的发展态势

Original 黃志澄空天大视野 2022-04-11

远望智库高级研究员黄志澄

马克•刘易斯（Mark .J. Lews）是美国最著名的高超声速技术专家。1984年刘易斯在麻省理工学院获得了两个理学学士学位(航空航天和地球与行星科学)，1985年获得航空航天学硕士和1988年获得航空航天学博士学位。刘易斯博士于1988年8月加入马里兰大学航空航天工程系。他在高超声速空气动力学、先进推进、空间飞行器设计和优化等方面，进行了深入的研究。在2004至2008他担任美国空军首席科学家，是空军历史上任职时间最长的首席科学家。他也曾担任美国空军参谋长和美国空军部长的首席科学顾问，并就影响美国空军任务的一系列广泛的科学和技术问题提供了评估意见。现为美国国防分析学会（IDA）科技政策研究所所长。从2010年开始他担任美国航空航天学会（AIAA）主席。

马克•刘易斯在2008年11月18日在斯坦福大学机械工程系纪念雷诺的讲座上，做了“力争实现高超声速-在未来战争和太空进入方面的实际应用”的演讲。在演讲中他重点分析了高超声速吸气式发动机在完成任务中的优缺点和主要的设计考量，并从系统集成的角度，评估了高速推进和空气动力学的现状。

马克•刘易斯在2016年3月的美国《空军杂志》上，发表了《高超声速武器已经长大成人》一文，全面介绍了美国发展高超声速技术的历史，重点介绍了美国在发展超声速燃烧冲压发动机（Scramjet）的研究成果和X-51和HyFly两个飞行试验器方面取得的进展。从整篇文章的内容来说，他对高超声速吸气式发动机技术的发展，仍然充满期待。他在文章结束时说说：“显然，美国在高超声速领域建立了它在早期的领先地位，但是无法肯定，第一个实际的高超声速武器究竟是打上美国的标记，还是其它国家的国徽。”

2015年4月，美国空军负责科学、技术与工程的副部长，委托美国国家科学、工程与医院研究院开展一项咨询研究，旨在评估高速机动武器（主要指高超声速助推滑翔导弹和高超声速巡航导弹等武器）将对美国带来的威胁，并提出应对这类威胁的措施建议。为此，2015年10月，美国国家科学、工程与医院研究院组建成立了由马克•刘易斯担任主席的 “未来空军高速武器系统防御需求研究委员会”（包含11位高校、军工、智库专家和退役军官）来负责该课题。2016年11月，研究团队完成了《高速机动武器：美国全球警戒、到达与力量面临的新威胁》研究报告，并公开发布了脱密版报告摘要。该报告的主要研究结论为：

1、高速机动武器不能简单视为传统弹道导弹或巡航导弹的改进，而是一种有效组合了高空、高速、机动等飞行特征的全新打击武器；

2、中国和俄罗斯在高速机动武器上“投资巨大、进展显著且成就惊人”，这类武器“将威胁到美军前沿部署的部队，甚至将直接威胁美国本土”，从而对美军全球警戒、全球达到和全球力量构成威胁；

3、从防御的角度看，不存在某项或某几项特定装备或技术，能够有效防御这类威胁，应以“协同有序、适时恰当的方式”，广泛开展防御技术和装备的“持续性研发工作”，同时要加强跨军种协同作战机制和效率，从全军层面进行综合防御；

4、对中俄高速机动武器的最佳防御手段——可能也是唯一有效的防御手段，是美军对等发展自己的高速机动武器。以攻代守，从对抗的角度慑止对手可能发起的高速机动打击；

5、美国高速机动武器的发展近年来进入慢车道，连续多年没有重大试飞活动，既有优势正在逐步丧失，甚至面临落后于中俄的危险；应考虑重新调整并加速相关研发和采办策略，加快高超声速技术的研发和转化，尽快发展形成美军自己的高速机动武器。

2019年4月18日马克•刘易斯在美国国防部高超声速能力研讨会上做了《美国高超声速研究和发展的进展》的报告。内容包括发展高超声速系统的挑战和机遇、确保美国高超声速研究与创新的优势和对未来高超声速技术的思考。2019年7月30日马克•刘易斯发表了《高超声速飞行的发展态势报告》。他在这报告中重点说明了以下几点：

1、高超声速技术不仅用于高超声速武器，还可用于高超声速飞机、航天运载器和再入系统，因此，可以认为高超声速技术的应用刚刚开始；

2、2019年和1989年相比，高超声速技术已经取得了很大进展，确认了高超声速发动机一直可以工作到M10，解决了发动机的启动与控制、燃料的注入和混合、进气道的设计和前缘的防热问题，但对边界层转捩、高升阻比外形一体化设计和气动弹性等问题，尚待进一步深入研究；

3、由于中国和俄罗斯在高超声速技术方面的高投入，美国的高超声技术面临重大挑战，为此美国正在加紧研制空射快速响应武器（ARRW）和高超声速常规打击武器（HCSW），还有许多研究项目仍在继续进行；

4、由于投入较少、地面设备能力不足和缺少飞行试验机会，对美国近期实现使用超声速燃烧冲压发动机的高超声速飞行方面感到忧虑；

5、为了发展美国的高超声速技术，建议加强美国防部和NASA的协调，平衡近期和长期项目，在近期项目中保留使用超声速燃烧冲压发动机的方案，在长期项目中的目标将是无人或有人的飞机和航天运载器，在措施上要增加飞行试验项目的投入，加强地面试验设备的建设，重启试验可回收和可重复使用的航天运载技术的X飞行验证机计划。

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