“定义高超”：HTV-2“猎鹰”高超声速飞行器

“猎鹰”以17马赫速度进入大气层的计算机绘图。（图：美国国防高级研究计划局）

美国国防高级研究计划局历时多年终于研制出了HTV-2“猎鹰”超音速飞机。该机的出现扩充了现有的技术知识库并推进了关键技术，使长航时高超音速飞行成了现实。通过该机试验所获得的数据直接影响到了未来美国国防部的“常规即时全球打击计划”所涉及的政策、采购行为和运营策略。而针对该机所进行的大量的建模模拟、风洞测试和两次实验飞行测试，更是收集到了符合计划中预期的高超音速飞行的数据。美国国防高级研究计划局想通过该机所验证的是，这样的飞机拥有能够在一小时内到达世界任何地方的能力。

“猎鹰”作为一款无人驾驶、依靠火箭发射的飞机，在穿越大气层时，其速度能够达到令人难以置信的20马赫（约21000千米/时）—打个比方，它从纽约飞到洛杉矶仅需不到12分钟。“猎鹰”也被人称为“数据卡车”，其内部搭载有许多传感器，可在飞行途中收集各式各样的数据。

2020年，美国国防部在长航时高超音速飞行领域攻克了三项关键技术难关：空气动力学、空气热效应，以及关键制导、导航和控制。

2010年4月22日，“猎鹰”成功进行了首航，并在9分钟的飞行中收集到了珍贵数据（包括它从12马赫加速至17马赫时的空气动力学数据，时长共计139秒）。

在这次首航中，“猎鹰”完成了许多创举：

• 它达成了最多的包括海、陆、空和太空在内的各项飞行数据指标，为今后的高超音速飞行试验提供了支持。

• 它在以3.6米/秒的速度飞行时仍能正常收发全球定位系统信号。

• 它验证了飞行器实现双向通信的可能性。

• 它验证了反应控制系统的有效使用。

2011年8月，“猎鹰”进行了第二次飞行试验（同时也是末航）。在这次试验前，美国国防高级研究计划局吸取了第一次试飞的经验，并根据高速风洞测试和计算机模拟的结果改进了空气动力学模型、优化了飞行器设计和飞行轨迹。

这一次的试飞于太平洋时间上午7∶45开始，随后麦纳托四型火箭成功地将飞机送入预设轨道。在与火箭成功分离后，“猎鹰”开始在空气动力学的作用下以20马赫的速度保持飞行。这一过程是在大气层中进行高超音速飞行的关键步骤。根据记载，美国国防高级研究计划局对此有过如下阐述：

……根据预期，飞机外壳会在达到应力容限极限时逐渐磨损脱落。但实际脱落的部分比预期多。在9分钟的测试中，“猎鹰”只有3分钟是受控的。

试验数据是在发生异常导致信号丢失前收集到的。初步迹象表明，飞机在沿计划路径飞行时坠落在了太平洋中。

我们目前掌握了将飞机送入近太空、在大气层中进行高超音速飞行的技术，却依然没有掌握如何对在空气动力学作用下飞行的飞机进行控制的技术。这虽然令人闹心，但我们仍相信我们必须且肯定能找到解决方案。

美国国防高级研究计划局主任雷吉那·杜根（Regina Dugan）表示：“在首航之前，技术团队在地面完成了复杂的模拟和风洞测试，但似乎并没有得到最有用的东西。看样子，要想填补对高超音速飞行的理解空白，只能期待真正的飞行试验。在2010年4月进行的首次飞行试验中，我们获得的有效数据的量是之前各种地面测试的四倍。”

HTV-2“猎鹰”超音速飞机与麦纳托四型运载火箭分离的计算机绘图。（图：美国国防高级研究计划局）

“猎鹰”从概念模型到风洞模型再到最终设计的各个阶段。（图：美国国防高级研究计划局）

2011年8月11日，“猎鹰”即将在加州范登堡空军基地进行第二次试飞。照片中，“猎鹰”搭乘着麦纳托四型运载火箭在SLC-8发射工位点已准备就绪。（图：美国国防高级研究计划局）