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摘 要：本文根据临近空间超声速流场环境、气动热环境、等离子场环境及风干扰环境等特殊气象条件进行分析，归纳了临近空间高超声速空地武器涉及的高超声速气动外形设计、超燃冲压发动机技术、热防护设计、发动机温控技术、光学导引头热性能技术、数据传输技术、抗辐射技术、高精度中制导技术、高动态GNC技术以及一体化总体设计技术等主要关键技术。
关键词：临近空间；高超声速；空地武器；关键技术
引言
临近空间具有空气相对稀薄、大气中杂质少等环境优势，但也受到温度变化复杂、臭氧和太阳辐射强等不良气象条件的影响，一直以来未得到利用。近年来，随着材料、控制、推进等技术的发展，临近空间飞艇、无人机等低动态飞行器在通信保障、情报收集、预警等方面已得到了应用；高动态平台上超然冲压发动机技术上也得到了突破，美国的“乘波者”X-51A临近空间高超声速飞行器，设计马赫数达到6以上，于2010年完成了验证机的首次飞行试验，取得了良好效果[1]。
未来随着临近空间平台技术的成熟，为临近空间高超声速空地武器开辟了广阔的新战场。
1 临近空间高超声速空地武器
临近空间高超声速空地武器是临近空间飞行器的一种，是由空基平台发射，长时间在临近空间区域高超声速飞行，执行对地攻击作战任务的武器。其具有飞行速度快、反应能力强、突防能力强、侵彻毁伤能力强等特点。
2 主要关键技术
临近空间高超声速空地武器主要由弹体、发动机、战斗部、制导/导航和控制系统（GNC）等部分组成。由于临近空间环境复杂，对武器系统的气动、结构、动力、制导、导航、控制等提出了新的技术要求。
本文根据临近空间特殊飞行环境条件，归纳了临近空间高超声速空地武器系统涉及的主要关键技术。
2.1 超声速流场环境
2.1.1高超声速气动外形设计
临近空间空气相对稀薄，空气摩擦阻力小，但高超声速飞行会产生激波，随着马赫数的升高，波阻和摩阻均会增加，形成升阻比屏障。因此，高超声速飞行比较适合采用乘波体或类乘波体外形。
2.1.2超燃冲压发动机技术
超燃冲压发动机是未来高超声速飞行器动力系统的发展方向，可在超声速进气流下工作，无需自带氧化剂，具有推重比高，飞行成本低，可控能力强，安全性好等优点。
2.2气动热环境
2.2.1结构热防护设计
高超声速飞行中飞行器的外壁与空气激烈摩擦，气动加热可以使周围温度骤升可至1000℃～2000℃[2]，通常的金属壳体材料由于导热性能，熔点等难以满足使用要求，因此需开展热防护设计。
2.2.2发动机温控技术
巡航发动机长时间处于工作状态，燃烧产生的热量会使发动机以及进气流温度升高，而飞行器又处于一个外热场环境中，热能的累积会影响发动机的性能，破坏发动机的点火条件，需对发动机进行降温处理。
2.2.2光学导引头热性能技术
激光、电视、红外制导均需采用光学壳体材料，通常布置在武器前端，受气动热影响严重。雷达制导无需光学头罩，对于陶瓷性材料有良好的透波率，是临近空间超声速空地武器末制导的最佳方式。
2.3等离子场环境
2.3.1数据传输技术
飞行器在高超声速飞行中会形成“等离子体鞘套”，造成无线电波严重衰减甚至通信中断，即“黑障”，对武器的数据传输造成巨大影响，特别是人在回路数据链模式的武器，频段的选择和抗干扰技术是一个重要难题。
2.3.2抗辐射技术
平流层是臭氧的集中层，臭氧对飞行器表面材料以及设备具有较强的氧化作用，这就要求武器采用的壳体材料、光学设备、电子元器件等具有抗氧化和抗辐射性，必要时需进行整体密封处理。
2.4风干扰环境
2.4.2高动态GNC技术
平流层气流平稳，没有强烈的垂直对流运动，温度随高度变化不大，能见度很好，很适宜飞行器的巡航。往上中间层气温急剧下降，顶部可低至160～190K，且有相当强烈的垂直和水平强气流。采用跃层飞行器等临近空间搭载平台的空地武器需通过中间层，侧风的干扰会影响导弹的控制性能和导航精度。
2.4.1高精度中制导技术
临近空间高超声速空地武器射程通常在800km以上，有一段较长的巡航段，需要高精度中制导导航。受到离子场“黑障”及气动热环境影响，单一的中制导方式很难保证，需采用多种模式复合制导。
2.5一体化总体设计技术
临近空间环境下的空地武器总体设计是一个多学科优化的过程，需要进行一体化总体设计，包括：气动/结构设计一体化、气动/动力一体化、结构/动力设计一体化、气动/结构/隐身一体化设计等。
3 结论
临近空间以其独特的空间地理位置，为高超声速空地武器展开了一片广阔的发展舞台。 高超声速空地武器的发展既有机遇也有挑战，各项关键技术的突破引领着空天飞行技术的飞跃，这是科技进步的需要，也是未来战场环境下空地武器体系丰富和发展的需要。■
参考文献
[1] 温杰. X-51A验证机的设计特点浅析. 航空科学技术，2010年6月.
[2] 胡红军，陈勇，陈菊. 飞行器黑障区测控技术问题探讨. 弹箭与制导学报，2012年4月，第2期.
关键词：临近空间；高超声速；空地武器；关键技术
引言
临近空间具有空气相对稀薄、大气中杂质少等环境优势，但也受到温度变化复杂、臭氧和太阳辐射强等不良气象条件的影响，一直以来未得到利用。近年来，随着材料、控制、推进等技术的发展，临近空间飞艇、无人机等低动态飞行器在通信保障、情报收集、预警等方面已得到了应用；高动态平台上超然冲压发动机技术上也得到了突破，美国的“乘波者”X-51A临近空间高超声速飞行器，设计马赫数达到6以上，于2010年完成了验证机的首次飞行试验，取得了良好效果[1]。
未来随着临近空间平台技术的成熟，为临近空间高超声速空地武器开辟了广阔的新战场。
1 临近空间高超声速空地武器
临近空间高超声速空地武器是临近空间飞行器的一种，是由空基平台发射，长时间在临近空间区域高超声速飞行，执行对地攻击作战任务的武器。其具有飞行速度快、反应能力强、突防能力强、侵彻毁伤能力强等特点。
2 主要关键技术
临近空间高超声速空地武器主要由弹体、发动机、战斗部、制导/导航和控制系统（GNC）等部分组成。由于临近空间环境复杂，对武器系统的气动、结构、动力、制导、导航、控制等提出了新的技术要求。
本文根据临近空间特殊飞行环境条件，归纳了临近空间高超声速空地武器系统涉及的主要关键技术。
2.1 超声速流场环境
2.1.1高超声速气动外形设计
临近空间空气相对稀薄，空气摩擦阻力小，但高超声速飞行会产生激波，随着马赫数的升高，波阻和摩阻均会增加，形成升阻比屏障。因此，高超声速飞行比较适合采用乘波体或类乘波体外形。
2.1.2超燃冲压发动机技术
超燃冲压发动机是未来高超声速飞行器动力系统的发展方向，可在超声速进气流下工作，无需自带氧化剂，具有推重比高，飞行成本低，可控能力强，安全性好等优点。
2.2气动热环境
2.2.1结构热防护设计
高超声速飞行中飞行器的外壁与空气激烈摩擦，气动加热可以使周围温度骤升可至1000℃～2000℃[2]，通常的金属壳体材料由于导热性能，熔点等难以满足使用要求，因此需开展热防护设计。
2.2.2发动机温控技术
巡航发动机长时间处于工作状态，燃烧产生的热量会使发动机以及进气流温度升高，而飞行器又处于一个外热场环境中，热能的累积会影响发动机的性能，破坏发动机的点火条件，需对发动机进行降温处理。
2.2.2光学导引头热性能技术
激光、电视、红外制导均需采用光学壳体材料，通常布置在武器前端，受气动热影响严重。雷达制导无需光学头罩，对于陶瓷性材料有良好的透波率，是临近空间超声速空地武器末制导的最佳方式。
2.3等离子场环境
2.3.1数据传输技术
飞行器在高超声速飞行中会形成“等离子体鞘套”，造成无线电波严重衰减甚至通信中断，即“黑障”，对武器的数据传输造成巨大影响，特别是人在回路数据链模式的武器，频段的选择和抗干扰技术是一个重要难题。
2.3.2抗辐射技术
平流层是臭氧的集中层，臭氧对飞行器表面材料以及设备具有较强的氧化作用，这就要求武器采用的壳体材料、光学设备、电子元器件等具有抗氧化和抗辐射性，必要时需进行整体密封处理。
2.4风干扰环境
2.4.2高动态GNC技术
平流层气流平稳，没有强烈的垂直对流运动，温度随高度变化不大，能见度很好，很适宜飞行器的巡航。往上中间层气温急剧下降，顶部可低至160～190K，且有相当强烈的垂直和水平强气流。采用跃层飞行器等临近空间搭载平台的空地武器需通过中间层，侧风的干扰会影响导弹的控制性能和导航精度。
2.4.1高精度中制导技术
临近空间高超声速空地武器射程通常在800km以上，有一段较长的巡航段，需要高精度中制导导航。受到离子场“黑障”及气动热环境影响，单一的中制导方式很难保证，需采用多种模式复合制导。
2.5一体化总体设计技术
临近空间环境下的空地武器总体设计是一个多学科优化的过程，需要进行一体化总体设计，包括：气动/结构设计一体化、气动/动力一体化、结构/动力设计一体化、气动/结构/隐身一体化设计等。
3 结论
临近空间以其独特的空间地理位置，为高超声速空地武器展开了一片广阔的发展舞台。 高超声速空地武器的发展既有机遇也有挑战，各项关键技术的突破引领着空天飞行技术的飞跃，这是科技进步的需要，也是未来战场环境下空地武器体系丰富和发展的需要。■
参考文献
[1] 温杰. X-51A验证机的设计特点浅析. 航空科学技术，2010年6月.
[2] 胡红军，陈勇，陈菊. 飞行器黑障区测控技术问题探讨. 弹箭与制导学报，2012年4月，第2期.