雖然早在十年前就已經有高超音速導彈開始試射測試，但是真正大火併相繼湧出則是在最近兩年，其中以中國的東風17最為亮眼；而俄羅斯則相繼公佈了包括匕首、先鋒、皓石在內的多款不同型別高超音速導彈，而最早開始試射的美國十年時間過去了最初的X51高超音速導彈早已下馬，最新的多款不同型別的高超音速導彈則一直因為沒錢等原因停擺著。從以上這幾款相繼出現的高超音速導彈來說，最早公開亮相併裝備服役的就要數東風17高超音速導彈了，作為中國自主研製的第一款批次裝備服役的高超音速導彈，東風17的技術高度可是相當高的，因為單單從其尺寸和氣動外形就能看出其在射程、速度、突防三大方面的優勢。比如在射程上，從公開亮相的東風17可以看出其連同飛行器在內基本屬於單級結構，助推的芯級應該是直接延續了射程介於1300公里左右的東風16導彈芯級，這意味著東風17的初始動力加速段飛行距離至少在1500公里左右。其次因為東風17採用了錢學森滑翔增程彈道，初始的加速度只是為了其達到更高的高度，那也就意味著藉助錢學森滑翔增程彈道優勢，東風17的最大射程至少在4000公里左右，這個射程優勢下等於是東風17保持了東風16近程導彈的體積和重量，卻達到了東風26中程導彈的射程優勢；第二點速度和突防，錢學森彈道最大的優勢就在於透過不斷在大氣層邊緣打水漂的方式速度在不斷提升，同時因為外界因素的影響，整個飛行彈道也變得不可預測，所以不光提升了飛行速度和突防能力，而且從東風17的飛行彈頭氣動外形來看，其應該是具備末端加速和末端機動飛行能力的，這也就意味著東風17藉助滑翔打水漂的方式速度能提升到10馬赫左右，然後末端突防過程中藉助飛行器自身的動力加速優勢最大提升到15馬赫左右，而且東風17的彈頭採用三角翼設計下，兩側邊條翼直接採用截斷設計，這樣突出的邊條翼和截斷設計就能夠很好的從最尖端開始的高超音速氣流中分離出來一個低壓區域，那也就產生了一個亞音速氣動區域，這樣就能夠為亞音速區域內的三個氣動翼面產生機動控制力矩提供可操控環境，這也就意味著東風17的末端突防能力特別強，可以說說現階段全球範圍內末端機動能力最強的高超音速武器了，畢竟中國可有全世界最先進的各種型別高超音速風洞群。俄羅斯公佈的匕首高超音速導彈完全就是一款“充面子的”導彈，因為該導彈是陸基伊斯坎德爾戰術導彈，只是因為其末端突防速度恰好達到高超音速5馬赫的門檻，所以俄羅斯也就順勢將其掛載在米格31截擊機上充當空基高超音速導彈。但是實際上其只是速度更快一些佔據一定的突防優勢，其圓柱形彈頭末端基本沒有什麼機動突防能力。先鋒高超音速導彈則比較有意思，因為該導彈是指搭載在俄羅斯著名的RS-18撒旦戰略洲際導彈上的核戰鬥部，按照俄羅斯公佈的訊息來看，先鋒導彈被洲際導彈推出大氣層外後將會下降高度衝入大氣層並依靠氣動升力進行增程滑翔，在這一階段中其突防速度將達到20馬赫以上，並且具備較強的橫向機動突防能力，並且在接近戰略目標的時候能夠釋放出多顆速度更快一些的核彈頭實施戰略核打擊任務。但是根據2018年俄羅斯國防部選擇的試驗資料來看，先鋒高超音速導彈理論上整個飛行階段中，其中洲際導彈和高超音速飛行器剛分離階段，由於此時加速度仍然很高，而且已經基本接近外太空了，所以這個時候最大飛行速度能夠達到27馬赫左右，緊接著在重入大氣層滑翔突防的過程中，受限於大氣層空氣阻力的影響，其雖然射程能夠有著進一步的提升，但是其飛行速度也會下降到20馬赫左右。但是不管是停留時間不長的27馬赫還是較長時間的20馬赫下，最大的問題就是高溫隔熱材料的問題，而高溫隔熱材料並不是俄羅斯的技術強項，只能說先鋒導彈理論上效能很強，但是實戰部署能力到底如何還有一個很大的問號。其次是皓石高超音速導彈，皓石高超音速導彈是一款採用火箭助推、衝壓發動機加速的超高音速反艦導彈，由於其處於大氣層內飛行，所以其最大起飛速度並不高只有7馬赫左右。從其整個發射流程來說，尾部的火箭助推器加速到2.5馬赫左右的時候分離，然後這個時候衝壓發動機啟動將整個導彈加速到7馬赫左右，並完成整個動力飛行段。但是實際上要想和傳統超低空飛行的反艦導彈一樣以7馬赫的高超音速掠海飛行的可能性微乎其微，因為海拔高度越低空氣密度更大、意味著低空飛行阻力越大。當然皓石高超音速反艦導彈還沒有裝備服役，不過從其公佈的飛行彈道來看，其還是首先借助火箭助推器垂直爬升加速，然後達到一定高度和速度後，火箭助推器脫離，衝壓發動機點火使得導彈在空氣稀薄的萬米高空至上滑翔增程實現上千公里的射程和高達5馬赫的飛行速度優勢，最後接近目標時，導彈垂直俯衝藉助高度換速度的方式，將整個導彈的末端突防速度提升到7馬赫左右。而美國已經下馬的X51導彈當年實質上只是一款為了衝破5馬赫高超音速門檻的實驗性導彈，該導彈實際上並不具備實戰部署能力。當然該導彈的高超音速實現方式和前面的俄皓石一樣，也都是初始段由火箭助推器加速，然後後面藉助衝壓發動機加速達到5馬赫的高超音速門檻。但是由於X51高超音速導彈的飛行彈道採用了更為傳統的低空水平衝刺方式，所以也因為低空空氣密度的原因多次試驗失敗。總結來說的話，雖然總共詳解了包括東風17、皓石、先鋒、匕首、X51在內的五款高超音速導彈，但是實質上具備戰鬥部署能力也就只有東風17和先鋒兩款導彈，其餘的X51和皓石何時能實戰部署還是未知數，匕首則很是平庸，實戰突防能力並不強。而在東風17和先鋒兩款高超音速導彈中，先鋒藉助洲際導彈賦予的高達20馬赫左右的分離初速速度優勢，在整個後半段基本不需要多少主動飛行就能擁有很高的突防速度，但是先鋒導彈從報道的效能來說的確很強，而且還是核戰鬥部。但是一直只是乾打雷不下雨，其整個高超音速飛行器氣動外形到底長什麼樣外界並不得知，所以其具體效能到底是乾貨還是注水仍然是個未知數，而且需要注意的是俄羅斯可沒有類似中國的高超音速風洞群，所以實踐和理論的差距到底有多大還得再看。反觀東風17從首次亮相就意味著裝備服役，而且更是直接向全世界公開其高超音速飛行器氣動外形，而且這個氣動外形細究下來很不得了，而且東風17是一款常規性高超音速導彈，意味著其戰鬥部署範圍更廣，實戰部署能力更強，可能沒打雷就直接是暴雨了。

巡航導彈要實現高超聲速巡航，首先需要符合兩個條件，即乘波體氣動設計的彈頭和採用超燃衝壓發動機。

所謂乘波體彈頭，簡單的說，就是利用自身產生的激波，提高其整體氣動效能的彈頭都可以稱為乘波體彈頭。什麼是激波呢？激波就是超聲速氣體中的強壓縮波；飛行器速度越快，產生的激波就越強。在高超聲速飛行中，隨著馬赫數的升高，波阻和摩阻增加，就會形成升阻比“屏障”，而乘波體構型就是克服這一升阻比“屏障”的有效方法。乘波體飛行器在設計中，會盡量使激波附著在飛行器前緣上，波後的高壓氣體完全作用在飛行器的下表面，如果沒有氣體從飛行器的下表面洩漏到上表面，就可以獲得較高的升阻比，從而大大提高飛行器的氣動效能。就如飛馳的快艇，利用水的浮力一樣，只要快艇不漏水，水的浮力讓快艇飛馳就起著關鍵性的作用。

乘波體氣動外形設計彈頭的導彈目前有兩種。一種是不需要發動機的滑翔式彈頭，比如DF-17，採用的是錢學森彈道。另一種就是現在要說的高超聲速巡航導彈彈頭，這種彈頭普遍採用的是吸氣式乘波體構型。吸氣式乘波體構型的飛行器一般採用變楔角楔形/橢圓錐形的乘波體氣動外形設計，這種氣動佈局是根據衝壓發動機所需的高溫高壓均勻來流，透過前體楔錐形面的最佳化設計，得到三個預壓縮面的壓縮角和長度等幾何引數，以此為基礎設計二維楔錐，並與橢圓錐相切以生成三維流場。以進氣道唇口所需型面為基準，在該流場的三維激波組合中“刻”出乘波體下壁面，從而實現以發動機進氣道效能為目標的乘波體反向設計，生成的乘波體不僅具有較高的升阻比，而且能提供發動機所需的均勻來流。

上圖為俄美高超聲速巡航導彈採用的氣動外形效果圖

吸氣式乘波體與滑翔式乘波體不同，吸氣式乘波體飛行高度比較低，一般在2～3萬米左右。由於採用空氣中的氧氣作為氧化劑，從而節省飛行器內部空間來裝載更多燃料，使飛行器飛行更遠。當然，也有空氣轉化技術不過關採用自帶氧化劑的飛行器，只能把飛行器做得更長而已，比如，俄羅斯“鋯石”和美國X-51A，就是如此。

由於高超聲速巡航導彈彈頭採用超燃衝壓發動機提供動力。超燃衝壓發動機是一種以超聲速燃燒為特點的衝壓發動機，在高速時，需要超聲速燃燒來保證其高效的燃料利用率，因此被稱為超燃衝壓發動機。由於超燃衝壓發動機點火啟動需要在飛行速度達到3馬赫以上的條件下才能實現；所以，高超聲速巡航導彈需要火箭助推器發射提供初速，火箭發射速度逐步達到3馬赫以上時，超燃衝壓發動機即點火啟動，同時與火箭助推器分離，彈頭在超燃衝壓發動機的動力推動下，利用乘波體氣動外形的優勢，從而使彈頭實現理論速度達到6～25馬赫之間。由於巡航導彈需要具備高精度、高機動變軌能力，一般不會採取太高的速度，為了滿足打擊精度，一般速度設定在6～10馬赫之間，速度太快反而機動變軌能力差，不適合打擊機動目標。

高超音速一點事兒，說起來不復雜，實現起來很難。大都使用的是衝壓噴氣發動機，衝壓高速氣流，進入燃燒室混合燃燒，產生高溫高壓氣體，向後噴出產生反推力，而做功，越來越快，就能達到5倍音速以上，即每小時6000公里以上，按此速度，從上海到烏魯木齊，要不了30分鐘。

2019年，俄羅斯率先打造出“先鋒”導彈，不等有人諮詢，其專家就介紹道，在2000攝氏度的高溫氣體作用下，什麼材料還不得化了呢，然而俄羅斯的那些材料做得到，不說別的，僅此一項，沒有幾人能做到。

世間的道理就是這樣，說起來簡單做起來難，美國不乏先進的航空發動機，其技術壽命，都要比俄羅斯的要強，長期獨佔第一陣營，無人能及，像下一代戰鬥機的變迴圈發動機，已經研製成功多年，其核心機已經達到了第七代，而在絕大多數國家，連三代都費勁，這就是差距。

明明所有技術構造，都擺在那，生生就突破不了，莫之奈何。美國的高超音速導彈，研製型號好幾款，什麼X-51等，林林總總加在一起好幾款，至今未能完成技術突破，被網友戲稱為起了一個大早，趕了一個晚集，話說說好的一小時打遍全球呢？因此做人還是低調點好，在沒有實現之前，別那麼大張旗鼓，不過，美國的策略，路邊上賴蛤蟆趴在腳面上，沒危險也是蠻嚇人的，嚇人一跳，正中其招。

現在高超音速武器成為各大國競相研發的鎮國利器之一。如中國的東風-17、俄羅斯的“匕首”以及“鋯石”，還有美國正在實驗中的“X-51A”，這些都是具備高超音速飛行速度的飛行器。

中國的東風-17高超音速導彈和俄羅斯“先鋒”系列高超音速導彈採用了類似的滑翔彈體，但是彈道方式完全不同，東風-17彈體透過火箭助推器送入亞軌道，隨後突破大氣層，飛行器和助推器再次分離，再次進入大氣層，在大氣層邊緣進行高超音速滑翔飛行，最大速度可以達到10馬赫，可以透過氣動力佈局調整彈頭的飛行姿態，使彈道更加捉摸不定，能夠有效的突破世界上絕大多數的反導系統。

俄羅斯的“先鋒”系列高超音速導彈採用的載具則是射程近一萬公里的“SS-19”洲際彈道導彈，該滑翔彈體在助推器的作用下送至大氣層上方，能夠有效的減少飛行阻力，然後滑翔彈體啟動衝壓發動機，再一次在大氣層上方進行加速，速度可以達到驚人的20馬赫，而且該過程中可以進行多次機動變軌，規避敵方的反導雷達系統，在進行突防時，“先鋒”系列可以分出三個彈頭，攻擊不同的目標。

美國的X-51A高超音速飛行器採用的則是一款超燃衝壓發動機，能夠將導彈推至6到6.5馬赫，相比較其他導彈有著巨大的優勢，但是隨著美國多次實驗均以宣佈失敗而告終，所以美國高超音速飛行器還需要一段努力。

高超音速巡航導彈也算作是一種特殊的飛行器，所以其高超音速的實現與一般飛行器實現速度提升的有效途徑基本一致，簡單點說就是要使用更為強勁的動力、合理的氣動外形、包括戰鬥部在內的各部件小型化、輕量化耐高溫材料技術、更高要求的制導技術等。當你具備了實現這些技術的基本條件後，那麼研製出一款高超音速巡航導彈就是水到渠成的事了。

▲美國X-51高超音速巡航飛行器專案

既然問的是“高超音速巡航導彈”，那麼關於普通意義上的“助推-滑翔式”高超音速導彈就不再過多敘述了，一般情況下“助推-滑翔式”高超音速飛行器被用彈道導彈改造成的運載器從地面發射，彈頭與運載器分離後在大氣層外依靠慣性飛行，再入大氣層後依靠氣動升力進行無動力遠距離滑翔飛行或著加裝動力依賴動力系統進行有動力飛行。至於高超音速巡航導彈，一般是指“飛行速度在馬赫數5以上，飛行高度為20-40公里高空巡航飛行”的導彈。

▲美國用B-52戰略轟炸機為載機試射X-51高超音速巡航武器

實現巡航導彈的高超音速化，取決於推進裝置及其與彈體一體化結構。通常來說，雖然這種導彈能夠進行高超音速投擲，但是依然要在大氣層內推進進行長距離飛行，還是得依賴空氣噴氣推進。研究表明，當巡航導彈飛行馬赫數小於3.5時，可以使用渦噴、渦扇發動機，這些發動機的單位質量燃料推力較大，有比較好的技術經濟效益。隨著導彈的飛行速度上升，進氣道內的空氣溫度也隨之上升，受限於這些發動機的結構和材料效能，其效能將會快速下降，所以當導彈的飛行速度高於3.5馬赫時，一般使用衝壓發動機。

▲美國為X-51測試超燃衝壓發動機

至於衝壓發動機也並不是全都適合高超音速飛行器，當導彈飛行速度為3.5-5馬赫時，亞音速燃燒衝壓發動機的效率要比超音速燃燒衝壓發動機高，比較適合一般的超音速導彈。但是當需要在高超音速巡航導彈上使用時（飛行速度大於5馬赫），就需要使用超燃衝壓發動機，因為當飛行速度在5.5馬赫左右時，兩種衝壓發動機的效率就會趨向於接近；當速度超過6馬赫時，超燃衝壓發動機的效率就將超過亞音速燃燒衝壓發動機（為了簡化設計，一般可以選定4-6馬赫為較為理想的超燃衝壓發動機使用工況），同時超燃衝壓發動機燃燒室內的壓力和溫度相對較低，能夠在設計時減輕結構負荷，在加速範圍內超燃衝壓發動機在非工況條件下正常工作的可靠性更高，因此超燃衝壓發動機是高超音速巡航導彈動力裝置的關鍵技術，也是這種導彈實現高超音速飛行的重要分系統。

▲超燃衝壓發動機工作原理示意

既然我們瞭解了關於導彈發動機的一些情況，就應該能看出來研製高超聲速導彈的關鍵技術之一就是掌握“超燃衝壓發動機技術”。而關於這種發動機，我們還需要知道他的一些特殊要求：比如說發動機燃料問題，液氫燃料和碳氫燃料（主要是航空煤油）都可以滿足超燃衝壓發動機的效能需求，但是在不同飛行速度條件下，有一定區別。高超音速巡航導彈作為一種武器系統，其體積結構和保障效能要求比較高，一般使用航空煤油比較好，但是煤油的熱值相對比較低，冷卻能力較差，適合設計指標在6-8馬赫的高超音速巡航導彈；若使用液氫作為燃料，則會帶來導彈結構體積增大，安全保障困難的缺點，但是適合超過10馬赫的巡航導彈使用。

▲高超音速導彈發動機測試及地面發射試驗

根據使用需求的不同，與其他導彈的發射模式類似，高超音速巡航導彈也需要分為空射型、面射型（軍艦或地面發射）等。當高超音速巡航導彈被設計為面射型時，就需要安裝體積較大的火箭助推器，利用助推器將其加速到大約4馬赫左右，然後助推器分離，導彈自身的超燃衝壓發動機開始工作；也可以採用雙模態衝壓發動機，比如蘇聯的Kholod亞/超雙燃衝壓發動機，可適應較為寬廣的速度選擇範圍，這時火箭助推器只需要將導彈加速到2-3馬赫就可以分離，然後彈體本身的雙模態衝壓發動機能夠從2-3馬赫連續工作到6-8馬赫的速度範圍。

▲美國進行的雙燃DCR衝壓發動機試驗，是HyFly高超音速武器計劃的關鍵一環

當高超音速巡航導彈使用空射方式時，其具體實施方法與載機平臺效能有直接關係。當載機平臺為亞音速飛機時，只能將導彈發射的初速加速到0.6-0.8馬赫，這時導彈仍然需要一個較大的助推器，將導彈加速至超然衝壓發動機的合理工作速度。比如我們上文提到的，美國利用B-52戰略轟炸機發射X-51A高超音速巡航導彈，由於B-52飛行速度比較慢，所以X-51A仍然需要安裝一個較大的助推器。

▲X-51A高超音速巡航導彈助推器細節與遠處的載機B-52

倘若導彈的載機平臺為超音速飛機，自身在高空中的飛行速度就可以達到3馬赫左右，那麼導彈採用雙模態亞/超雙燃衝壓發動機能夠加速巡航導彈至6馬赫以上的工作速度，這時就不需要使用助推器；當導彈只採用超然衝壓發動機時，也僅需要配套一個較小的主推器，將導彈從3馬赫左右加速到4-6馬赫，然後由超然衝壓發動機開始工作。當然還可以採用其他方式，這裡就不再鋪開講了。

▲俄羅斯使用米格-31作為“匕首”高超音速巡航導彈的載機平臺

至於超音速飛機平臺掛載“高超音速巡航導彈”的典型例子，就是俄羅斯的米格-31，這款飛機自身高空飛行時就能達到2.8馬赫，可以將導彈加速至接近3馬赫的飛行要求，因此可以看到其掛載的“匕首”高超音速導彈的動力段比較小。另外，“匕首”導彈的發動機和採用的燃料與我們上文所講也不盡相同。

另外，關於高超音速巡航導彈的為何能以這麼高的速度飛行，還涉及導彈的彈體結構、材料及其他一些關鍵部件的設計，由於文章篇幅有限，這裡也就不再多說，總歸這種飛行速度的達成主要還是靠動力夠強且合適、彈體外形滿足高速飛行的氣動需求，結構材料滿足強度、耐熱效能和輕量化的要求就可以了。

高超音速巡航導彈在發射之初，透過“超燃衝壓發動機”能衝破大氣層的阻力，把彈頭送到大氣層外，進入太空，由於在大氣層外空氣阻力較小，此時速度還可以更快，快速的飛向大氣層邊緣，最後達到了需要的高超音速，再根據彈頭的俯衝進行滑翔打擊。

高超音速導彈採用高超音速滑翔設計後，不僅具備高超音速飛行，還具備在大氣層及其邊緣滑翔飛行，此時彈頭依靠空氣動力達到飛行軌跡的複雜化與多樣化，從而讓反導電子系統無從計算高超音速導彈的飛行軌跡，這樣反導系統就無從攔截。

高超音速導彈進入大氣層邊緣進行高超音速滑翔後，還可以依靠氣動力來實現適時的機動調整，以規避反導系統的軌道計算，反導系統面對高超音速導彈靈活的彈道軌跡，往往無從反應，計算不出高超音速導彈的軌跡，面對高超音速導彈，傳統反導系統統統變得無效。

其實，高超音速導彈之所以能有如此驚人的機動能力，是因為“錢學森彈道”原理所致。“錢學森彈道”原理是利用火箭發動機的推力，助推高超音速導彈出大氣層，再利用重力的作用，重返臨近空間，然後利用自身操控的翼面滑翔俯衝，所產生的一個像“打水漂”的滑翔浮力，使得高超音速導彈，就想“打水漂”一樣滑翔俯衝，從而讓現有反導系統無從攔截。

人類很早就進入了超音速飛行時代，但經過幾十年的發展，普通飛機的速度最多隻能提高到音速的3至4倍，再往上就觸及了傳統技術的極限。於是，高超音速飛行的理論應運而生。高超音速，指物體的速度超過5倍音速，約合每小時移動6000公里。舉例來說，按照這個速度從烏魯木齊直飛上海只需30分鐘甚至更少，而一般的民航班機要數小時。高超音速飛行器主要包括3類：高超音速巡航導彈、高超音速飛機以及空天飛機。這次試飛成功的X－51就是高超音速巡航導彈的原形，它採用的超音速衝壓發動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之後的“第三次動力革命”——相比之下，美軍裝備最多的“戰斧”巡航導彈僅能以亞音速緩慢飛行，根本沒法和X－51相提並論。1、這一專案被稱為“X－51A”計劃，其關鍵在於研製出一種能以6．5馬赫（即6．5倍音速）的極高速度攜帶彈頭飛行的高超音速衝壓噴氣發動機。馬赫指飛行器與當地音速之比，一般把馬赫大於5的飛行稱為高超音速飛行。

2、與需要攜帶大量氧化劑的傳統導彈不同，這種新式導彈的發動機能夠以極快的速度將自帶燃料和空氣中的氧氣進行混合，從而產生出極高的速度。

3、據參與專案的專家透露，這種可重複使用的高超聲速導彈外形尺寸比同類導彈要小得多，只有後者的一半大小，但卻具備攻擊5000千米外目標的能力。

4、研發中的這種高超聲速導彈在投下彈藥後可飛回基地，因此更象一架飛機。