美军为何拦不住中国东风-17高超音速导弹？钱学森弹道让美军畏惧
自东风-17于国庆70周年阅兵式上公开亮相后，钱学森弹道、打水漂这些与高超音速相关的概念也开始被大众所了解。
笔者对国内外高超音速飞行器发展史有一定了解，希望用通俗简练的语言向大众讲述，因此将通过一个跨度近90年的故事将一切呈现。
东风-17是如何打水漂的？钱学森弹道又是怎么回事？这些问题都将在接下来的故事中找到答案。
桑格尔弹道与钱学森弹道
1933年2月27日，柏林国会大厦被浓烟和烈火围绕，在数英里外都能看到其燃烧的穹顶。
国会纵火案被认为由德国纳粹党策划，是其打击异己的阴谋。此事发生后不久，纳粹党确立独裁政权，逐渐把德国拖向战争的边缘。
也正是在这一年，已经加入党卫军的德国火箭科学家尤金·桑格尔提出了火箭助推-大气层边缘跳跃飞行的概念，这便是桑格尔弹道。
桑格尔弹道的原理就像打水漂，即以一定的角度再入，利用大气层内外的空气密度差产生的气动升力，将再入的航天器弹出大气层，实现减小速度、增加射程的目的。
1936年，桑格尔在德国北部的吕讷堡荒地领导了一支火箭开发团队，开始构思一款将桑格尔弹道投入实际应用的火箭。
同样是1936年，在大洋彼岸的美国，仅用一年就拿到了麻省理工学院航空工程硕士学位的钱学森，顺利转到加州理工学院航空系学习。
步入校门后，钱学森师从著名空气动力学家冯·卡门，很多年后，他被冯卡门这样评价：“他是我的所有门生中最严谨、最富有科学精神的。”
1937年，钱学森加入了同门师兄弗兰克·马利纳成立的古根海姆航空实验室，该实验室于1943年11月正式成为喷气推进实验室（JPL），并在后来成为美国国家航空航天局（NASA）的绝对核心。
1941年，在大洋彼岸的德国，桑格尔正在构思一款名为“银鸟”的液体推进剂火箭动力亚轨道轰炸机，这种轰炸机实际上是一种有翼火箭。
根据桑格尔的计算，“银鸟”可以通过火箭助推-大气层边缘跳跃飞行的方式飞越大西洋，向美国本土投掷4000kg炸弹后降落于日本控制的太平洋某处。
但由于其工程难度过于复杂，“银鸟”方案在历经多次改动后，仍然没能被实际运用，但桑格尔弹道的构想却流传至今。
时间来到1943年，已经获得加州理工学院航空、数学博士学位的钱学森在古根海姆航空实验室和两个同学共同起草了一份火箭喷气推进实验计划。
在这份计划中，钱学森提出了火箭助推-再入大气层滑翔机动飞行的构想，这便是后来的钱学森弹道。
1947年，钱学森提出从美国飞往巴黎的高超音速民航机可以采取火箭助推-再入大气层滑翔机动飞行的飞行轨迹。
1948年，钱学森美国火箭年会上介绍了火箭助推-再入大气层滑翔机动飞行的概念。
1949年，钱学森提出了一种能在45分钟内将10名乘客从纽约送往洛杉矶的单级有翼火箭，这款火箭能在再入后以43公里的高度进行滑翔机动飞行。
至此，桑格尔弹道与钱学森弹道就介绍完毕了，桑格尔弹道像是在大气层边缘“打水漂”，而钱学森弹道就像是“助推-滑翔”。
我国的高超音速飞行器研究历程
我国的高超音速飞行器研究起步，离不开两位科学家：钱学森和郭永怀。
郭永怀和钱学森一样，都曾在加州理工学院学习，都师从空气动力学家冯·卡门，都是世界著名的空气动力学家。
钱学森和郭永怀于1955年和1956年先后回国，回国后的他们积极推动我国高速、超高速空气动力学、电磁流体力学、爆炸力学等学科的研究，规划并领导组建了中国空气动力研究与发展中心。
据媒体报道，该中心目前下设计算空气动力学研究所、低速空气动力学研究所、高速空气动力学研究所、超高速空气动力学研究所、设备设计与测试技术研究所五大中心研究所，风洞规模堪称亚洲之最。
在空气动力学研究得到发展，积累了大量优质人才和配套设施的情况下，我国于上世纪80年代中后期开展了高超音速飞行器的研究。
当然要说明的是，高超音速飞行器这个概念，存在广义与狭义的区别。广义的高超音速飞行器便是达到5马赫这一“高超音速”指标的飞行器，但这并不是什么先进技术，1971年服役的东风-3就属于这一范畴。
而本文主要探讨的则是美俄标准下狭义的高超音速飞行器，即在速度达到5马赫这一“高超音速”指标的同时，还具备较高的机动性。这种飞行器能够脱离传统抛物线弹道的束缚，采用桑格尔弹道或者钱学森弹道等弹道。
而值得一提的是，东风-15B以其双锥体与空气舵的设计，完全可以归入狭义高超音速导弹的范畴，但我国媒体却从不称其为高超音速导弹，这背后又是一个名词含义变迁的故事。
如果读者们阅读过世纪初的各院所教材，可以发现当时的我国教材只把采用超燃冲压发动机的高超音速巡航导弹和采用乘波体构型的高超音速弹道导弹归入高超音速导弹的范畴。
如果按照世纪初的我国院所教材标准，那么美国的LRHW/CPS/ARRW/Opfires以及俄罗斯的匕首都不能算是高超音速导弹。
但目前我国各大媒体却沿用美俄说法，将这些美俄导弹称为高超音速导弹，这就出现了一个尴尬的局面：媒体将LRHW称为高超音速导弹，却不将机动性和速度不亚于LRHW的东风-21D称为高超音速导弹。
显然，这是标准不统一导致的结果。下文将用现行的美俄狭义高超音速标准，对我国高超音速飞行器发展史进行梳理。
本世纪初，随着东风-15B和东风-21C两型具备机动能力的双锥体构型高超音速导弹（美俄狭义高超音速标准）列装部队，我国对乘波体构型的高超音速导弹研究也正在开展。
2014年至2016年间，我国的乘波体构型高超音速飞行器进行了7次发射，由于2014年的首次发射在太原卫星发射中心，也就是五寨（WUzhai）进行，因此美国国防部对这款飞行器起的代号为WU-14。
而在更多资料曝光后，美国国防部将WU-14改称为DF-ZF。在此期间，东风-17的研究工作已经接近完成，于2017年11月1日和15日进行了两次试射，均宣告成功，不久后便列装作战部队。
而从我国的新闻报道中，我们还能得知东风-17曾经在2012年建成的JF-12风洞中进行测试，该风洞能够高度模拟25-50千米高空，吹出5-9马赫的模拟风，在2016年被授予国家技术发明二等奖。
而除了已经投入现役的东风-17，我国还有多款在研中的高超音速飞行器，例如于2015年12月进行首飞试验的凌云一号。
凌云一号的主要研究单位是国防科技大学空天科学学院，研制团队领军人物是国防科技大学的王振国院士，他于2012年和2014年获军队科技进步一等奖各一项，研制成功世界首台航空煤油再生冷却超燃冲压发动机。
我国航天科技集团公司空气动力技术研究院研制的星空二号同样是一款高超音速飞行器，2018年8月3日06点41分，星空二号火箭在西北某靶场成功发射，试飞取得圆满成功。
与扁平化设计的DF-ZF相比，星空二号的容积更大，堪称新一代高超音速飞行器，是我国高超音速技术进步的缩影，我国的高超音速飞行器研究将继续勇攀高峰，取得更辉煌的成就。
三、美国的高超音速飞行器研究历程
早在上世纪60年代，美国就开始研究高超音速飞行器，美国空军提出的“太空飞机”概念就是其中之一。而到80年代，“太空飞机”概念已演变为NASP（“国家航空航天飞机”计划）。
NASP由美国国防部和NASA联合计划，旨在建造一架能以超过25马赫的速度飞到太空，并且能在常规机场起降的飞机。
1994年，美国国会结束了对NASP计划的拨款，该计划最终被取消。
1996年，NASA开始了Hyper-X计划，该计划是NASP计划的继承者，最终建造了三架采用助推火箭和超燃冲压发动机的无人高超音速飞机X-43A，并各自进行了一次飞行试验。
2001年6月，首架进行飞行试验的X-43A因助推火箭失控而坠毁。2004年3月，第二架X-43A以6.8马赫的速度完成飞行试验。2004年11月，第三架X-43A以9.6马赫的速度打破了纪录，圆满完成试验。
虽然X-43A的超燃冲压发动机最大燃烧时间达到了12秒，并进行了十分钟左右的滑翔，成功完成了高超音速飞行器的技术验证，但在其基础上的后续计划却由于种种原因而被取消，至今仍是未定数。
取代X-43A的是美国空军主导的X-51项目，该项目于2005年正式立项并完成地面测试。2010 年 5 月 25 日，X-51完成首次试飞，其超燃冲压发动机燃烧时间达到了140秒，最大飞行速度也达到了破纪录的9.68马赫。
2011年至2013年，X-51以每年都会进行一次试飞，而在2013年的试飞中，X-51更是以超燃冲压发动机连续210秒的运作创下世界纪录，而这一纪录直到2020年才被我国打破。
在X-51计划后，美国的绝大部分高超音速飞行器项目由DARPA（国防高级研究计划局）主导，其中就有紧随NASA的Hyper-X计划其后的“猎鹰”项目。
“猎鹰”项目包括X-41、HTV-2以及被取消的HTV-1和HTV-3X，其中X-41是一款外形从未公布的高超音速飞行器，HTV-2采用乘波体构型，升阻比估计为2.6，完成了两次试飞。
虽然两次试飞都达到了20马赫的速度，但最终均告失败，2010年第一次试飞的失败是由于飞控算法问题导致HTV-2搭载计算机在其翻滚时误发出了“命令飞行终止”的指令，2011年第二次试飞的失败是由于飞行器表面温度达到1930°C而被烧毁。
在“猎鹰”项目的HTV-2频频失败的情况下，DARPA和美国空军联合开展了TBG（战术助推滑翔）计划，该计划以HTV-2为基础，降低了速度，缩短了距离，减小了体积，使其更贴近实用。
而在TBG之后，美国为了追赶中国的高超音速导弹，上马了一大批高超音速项目，但其中有很多都是技术成熟度不高或者短期内很难实现的，在此便介绍一下美国近年主要的高超音速项目。
美国三军目前的高超音速项目按照完成度呈现“二主三次”的格局，“二主”指的是搭载DARPA的C-HGB战斗部的高超音速弹道导弹陆军LRHW、海军CPS。
“三次”指的是搭载DRAPA的TBG战斗部的高超音速弹道导弹空军ARRW、陆军Opfires以及采用超燃冲压发动机的高超音速巡航导弹HAWC。
当然，这些导弹中进度最快的LRHW与我国现役的东风-17相比，无论是升阻比还是其所带来的机动性都远不如后者。而三次试射均告失败的ARRW距离实用化无疑还有很长的路要走，堪称美国高超音速研究问题频出的缩影。
结语
在本文中，笔者简单介绍了桑格尔弹道与钱学森弹道，以及我国和美国的高超音速飞行器研究历程，两相对比，目前我国在该领域占据较大优势，而美国暴露出了一些弊病。
美国是世界上最早研究高超音速飞行器的国家之一，但目前却没有任何一款符合狭义高超音速导弹标准的导弹入列服役，原因有三：产业空心化以及军工企业的选择性排外导致优秀技术人员缺失，技术指标好高骛远导致项目反复失败，军工复合体利益纠葛导致无视竞标多方技术对比。
与美国相比，我国的举国体制则更加符合科研的需要，根据国家的规划，我国的超高速风洞JF-22将于今年建成，这款世界上最先进的风洞能够模拟40-90千米高空，完成10-30马赫的试验，其建成后，一定能够助推我国高超音速导弹再上一个新的台阶。
未来，拭目以待，静候佳音。
