據(jù)英國(guó)《飛行國(guó)際》網(wǎng)站2020年5月7日刊文，盡管Dynetics公司計(jì)劃在2020年秋季之前完成阿拉巴馬州亨茨維爾的高超聲速導(dǎo)彈生產(chǎn)工廠建設(shè)，這是美國(guó)第一家高超音速導(dǎo)彈工廠，但設(shè)計(jì)、建造和部署可靠的高超聲速武器仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。洛馬公司、諾格公司和雷神技術(shù)公司都認(rèn)為，將高超聲速導(dǎo)彈技術(shù)提升到實(shí)用作戰(zhàn)狀態(tài)，必須解決以下7項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。
熱保護(hù)
以超過聲音5倍的速度在天空中飛行所導(dǎo)致的空氣摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量。洛馬公司導(dǎo)彈和火控業(yè)務(wù)部副總裁John Varley表示，高超聲速飛行器的溫度最高可達(dá)2200攝氏度(4000華氏度)。相比之下，鋼在1370℃下熔化，鈦在1670℃下熔化。即便如此，金屬隔熱板也可能很重，限制了射程和機(jī)動(dòng)性。而且，傳統(tǒng)的碳碳制造方法可能需要高度的手工強(qiáng)度。新的材料和制造方法可迅速生產(chǎn)輕量化和強(qiáng)大的熱保護(hù)系統(tǒng)。
不過，控制高超聲速武器外部的熱量只是其中的一個(gè)挑戰(zhàn)，武器內(nèi)部的發(fā)熱電子設(shè)備將是另一個(gè)難點(diǎn)。電子元件類似于“空間加熱器”，這些空間加熱器放置在具有熱結(jié)構(gòu)的“保溫瓶”里，周圍是自由流空氣，其技術(shù)難點(diǎn)是要如何防止空間加熱器燃燒，防止保溫瓶發(fā)生內(nèi)外熔化。
通訊
高超聲速導(dǎo)彈是高風(fēng)險(xiǎn)武器，因此能夠與這種彈藥保持通信對(duì)于中止或改變攻擊方向非常重要。然而，在高超聲速飛行中，通信是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。一個(gè)關(guān)鍵的方面是通過潛在的充滿等離子體的高超聲速氣流實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和接收。在高超聲速下，氣動(dòng)加熱可以將大量能量傳遞到空氣中，使空氣分子周圍的電子離解并產(chǎn)生等離子體。這種等離子體可以阻擋通信信號(hào)等射頻波。
定位、導(dǎo)航和計(jì)時(shí)
美國(guó)的潛在對(duì)手正在開發(fā)帶有核武器的高超聲速導(dǎo)彈。但核武器的爆炸半徑大，所以武器精度可能不需要很高。然而，美國(guó)計(jì)劃使用常規(guī)彈頭保持其高超聲速武器的常規(guī)性，甚至僅靠其動(dòng)力來摧毀目標(biāo)，這意味著計(jì)劃開發(fā)的高超聲速武器必須更加精確。獲取系統(tǒng)空間位置以及與航路點(diǎn)或目標(biāo)的互應(yīng)關(guān)系，對(duì)成功完成任務(wù)至關(guān)重要。這可以通過內(nèi)部測(cè)量單元或非舷外時(shí)間同步來實(shí)現(xiàn)，這兩種方法都需要精確、可靠的電子設(shè)備和部件。
機(jī)動(dòng)性
高超聲速導(dǎo)彈速度不具有唯一性，彈道導(dǎo)彈的下降速度要大于5馬赫。高超聲速導(dǎo)彈的危險(xiǎn)性在于其速度，還有機(jī)動(dòng)能力。關(guān)于導(dǎo)彈速度，防御者僅有幾分鐘的反應(yīng)時(shí)間，且難以預(yù)測(cè)其飛行路線和最終目的地。或者，彈道導(dǎo)彈的高拱形和不變的彈道更容易計(jì)算，易被擊落。要想操縱高超聲速導(dǎo)彈仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。以如此高的速度飛行意味著任何形式的機(jī)動(dòng)都會(huì)在導(dǎo)彈上產(chǎn)生高的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須能夠承受這些負(fù)載，確保其控制系統(tǒng)能夠產(chǎn)生必要的力。
集成
從理論上講，高超聲速武器設(shè)計(jì)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。比如，考慮到武器要接受到的巨大熱量，需要設(shè)計(jì)熱防護(hù)罩，增加重量的同時(shí)減少電子設(shè)備的空間。然而，作用在高超聲速飛行器上的復(fù)雜力意味著飛行控制需要精密的電子設(shè)備。安裝必要的電子設(shè)備，同時(shí)不增加太多的重量和尺寸，這需要權(quán)衡設(shè)計(jì)方案。
飛行速度快還不夠。集成是保證高超聲速系統(tǒng)有效性的最重要方面。所有的部件都需要以高超聲速飛行，并符合適當(dāng)?shù)某叽缦拗啤Ｄ敲?，設(shè)計(jì)、制造和操作的系統(tǒng)方法是高超升速系統(tǒng)各個(gè)方面的關(guān)鍵。
空氣動(dòng)力學(xué)
對(duì)助推滑翔飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行深度分析和設(shè)計(jì)，對(duì)于射程更遠(yuǎn)、可靠性更高、精度更高的武器至關(guān)重要。高升阻比可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程飛行，但必須在一定的尺寸限制內(nèi)完成。一般來說，這些限制意味著沒有足夠的空間來安裝機(jī)翼或大的升力面。機(jī)體還需要適當(dāng)?shù)某叽鐏沓休d有效載荷。此外，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高超聲速巡航導(dǎo)彈還有其特殊要求。
通風(fēng)裝置需要有空間用于推進(jìn)系統(tǒng)和燃料。航空物理和機(jī)械集成的系統(tǒng)方法是克服這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。此外，設(shè)計(jì)出具有高氣動(dòng)效率的進(jìn)氣道是決定推力裕度和巡航效率的關(guān)鍵。研制出正確的高超聲速導(dǎo)彈形狀將具有開創(chuàng)性的意義。
快速殺傷鏈
美國(guó)軍方努力在不同類型的飛機(jī)和軍用設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信。比如，洛克希德公司的F-35“閃電II”和F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)目前就無法共享數(shù)據(jù)。高超聲速導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)目的是在短暫瞬間消滅敵人，因此共享目標(biāo)數(shù)據(jù)的需求變得更加迫切。為了實(shí)現(xiàn)武器的全部能力，多種類型的軍事裝備必須能夠并準(zhǔn)備好通過新的戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)快速共享信息。
作戰(zhàn)人員需要能夠看到目標(biāo)，并與平臺(tái)(如艦艇、飛機(jī)、坦克)和效應(yīng)器(如導(dǎo)彈、炸彈和炮彈)進(jìn)行通信。為進(jìn)入防御嚴(yán)密的地區(qū)，高超聲速系統(tǒng)需要飛得更遠(yuǎn)更快，這個(gè)問題將使其開發(fā)變得更加復(fù)雜。
