超级军网前途光明与道路坎坷——我眼中的美国高超音速武器发展历 ...
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 01:08:23
以下资料并非原创，是本人搜集整理出来的，意在对比美国高超音速武器辉煌的发展目标和尴尬的基础支持，请大家多提宝贵意见！以下资料并非原创，是本人搜集整理出来的，意在对比美国高超音速武器辉煌的发展目标和尴尬的基础支持，请大家多提宝贵意见！
第一部分：美国防高级研究计划局将开展高超飞机全尺寸组合发动机地面集成验证
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2016年2月18日，美国国防高级研究计划局（DARPA）公布其2017财年预算申请，其中新设立了一个“先进全状态发动机”（AFRE）项目，旨在利用现货涡轮发动机完成全尺寸涡轮基冲压组合发动机（TBCC）模态转换的地面集成验证，研究确立高超声速飞机TBCC推进系统工程化的可行性。TBCC动力是美军发展高超声速飞机的核心关键问题之一，新项目的设立意味着美军在高超声速飞机和动力的发展上又迈出了重要一步。
一、DARPA小型TBCC部件级研究成果为该项目奠定了技术基础
2005－2011年期间，以DARPA为主、联合美国空军，聚焦小型TBCC发动机实施了一批项目，取得了一系列部件级技术成果。
TBCC组合发动机是一种通过涡轮发动机和冲压发动机组合形成的新型动力，涉及涡轮发动机、冲压发动机和TBCC集成（核心是实现涡轮与冲压模态的相互转换）三大方面的技术研发工作。
2003年，DARPA与空军联合启动了“猎鹰”（FALCON）计划，目标之一是发展可长时间巡航的高超声速飞机关键技术，其中动力重点选择发展碳氢燃料TBCC发动机技术。在“猎鹰”计划框架下，2005年启动了“高速涡轮发动机验证机”（HiSTED）项目和“‘猎鹰’组合发动机技术”（FaCET）项目，分别瞄准马赫数0~4的小型高速涡轮发动机验证机和马赫数3~6的亚燃/超燃双模态冲压发动机开展关键技术攻关。
2009年，小型高速涡轮发动机完成了验证机初步地面试验，双模态冲压发动机完成了缩比试验件在马赫数3、4、6条件下的自由射流地面试验。同年，在高速涡轮和双模态冲压取得成果基础上，DARPA与空军联合又启动了“模态转换演示验证”（MoTr）项目，旨在完成马赫数0~6的碳氢燃料TBCC发动机从涡轮模态转换到冲压模态并转换回来的地面验证试验。由于缺乏预算支持，该项目最终仅完成了TBCC试验样机和试验台改装的设计工作。
DARPA这次新设立的AFRE项目可以视作是当年未完成的MoTr项目的延续，但是扩大到了全尺寸，同时涡轮发动机由高速涡轮改为采用常规的现货涡轮发动机，实用性更强，技术成熟度更高。
二、美空军宽速域、中等尺寸冲压发动机预研成果为该项目提供了技术支撑
2011年以后，以美国空军为主，围绕速度接续和尺寸大小这两个核心问题，稳步安排了多途径的TBCC技术预研。
低起动速度的宽速域冲压发动机预研成果支撑了DARPA用现货涡轮发动机进行TBCC验证。涡轮发动机和冲压发动机能否在速度上实现有效接续是研制TBCC必须解决的首要问题。目前大多数超燃冲压发动机无法在马赫数4.0以下点火，而现货涡轮发动机的最高工作速度通常只有马赫数2.2。美空军双管齐下，一方面启动“远程超声速涡轮发动机”（STELR）项目，旨在开发马赫数3＋级小型高速涡轮发动机技术，2015年10月完成了马赫数3.2条件下的整机地面试验；另一方面又启动了“鲁棒超燃冲压发动机”项目，要求将超燃冲压发动机的点火速度从马赫数4.5降低到马赫数3.5以下，支撑拓宽双模态冲压发动机的工作速域，进一步与涡轮发动机的工作速域形成接续。
“远程超声速涡轮发动机”（STELR）项目开发的发动机技术可能用于下一代核空射巡航导弹。美国空军目前正在通过“远程防区外”（LRSO）武器项目发展该导弹，LRSO项目正在开展装备解决方案分析工作，计划在2017年第一季度进入“技术成熟与风险降低”（TM/RR）阶段。
中等尺寸超燃冲压发动机预研成果为DARPA全尺寸TBCC地面验证提供了技术支撑。尺寸是TBCC工程实用化无法绕开的难题。美国国防部和国家航空航天局（NASA）都透露过吸气式高超声速推进技术在尺寸上三步走的发展路线：第一步研发流量4.5千克/秒量级的超燃冲压发动机（用于X-51A高超声速飞行器）；后续研发10倍流量的中等尺寸和100倍流量的大尺寸超燃冲压发动机，分别用于高超声速飞机和水平起降两级入轨运载飞行器。在开展X-51A项目同时，美空军在2011年正式启动了“中等尺寸超燃冲压发动机关键部件”（MSCC）项目，旨在发展流量45千克/秒量级、马赫数3.5~7的中等尺寸超燃冲压发动机关键部件技术（如燃烧室等），计划在2016年完成燃烧室直连式地面试验；还计划在2017财年启动“中等尺寸超燃冲压发动机（地面）演示验证”项目，进一步将中等尺寸超燃冲压发动机技术成熟度提高到4~5级。
AFRL在2014年11月公布的高超声速技术路线图。由图可见，美国空军计划在2030年之后实现战术打击/情报监视侦察用高超声速飞机的技术就绪，用于对该价值目标的纵深打击；在2040年之后实现可重复使用/持久型高超声速飞机的技术就绪，用于突防、持久可重复的情报监视侦察与打击。可见，MSCC项目是旨在支持路线图第二阶段目标实现的项目
三、DARPA新立项目聚焦TBCC模态转换过程完成全尺寸集成验证
DARPA在2017财年预算中为AFRE项目申请了900万美元的年度经费，用于启动初步设计工作。预算文件明确提出，AFRE项目将利用现货涡轮发动机，对TBCC发动机从涡轮转换到双模态冲压发动机的过程进行演示验证。项目计划先分别开展TBCC发动机若干大尺度部组件的研制和试验验证工作，然后再集成开展全尺寸TBCC推进系统模态转换自由射流地面试验，将TBCC发动机的技术成熟度进一步提高到5级，推动高超声速飞机等快速形成装备。
项目计划在2017财年：①启动TBCC模态转换样机的初步设计，制定地面测试及相关技术发展等计划；②设计、制造并测试大尺寸双进气道和直连式燃烧室；③启动涡轮发动机的采购工作。文件还明确提出：在2017财年第三季度将确定开展TBCC推进系统选型研究的承包商。
综合相关报道分析，DARPA实施该项目将充分吸收此前预研成果，但针对TBCC集成环节还需要攻克多动力单元结构布局、模态转换控制规律、多部件多变量协同控制等关键技术；同时由于TBCC模态转换是一个具有一定时间跨度、来流条件连续变化的动态过程，需要建立适应全尺寸TBCC试验样机的变马赫数来流模拟试验条件，因此，试验设施的设计改装工作也将是该项目的一大重要内容。
四、关于美军TBCC动力后续发展的几点推测
1．碳氢燃料TBCC是美军发展高超声速飞机的首选动力形式
与欧洲和日本目前正基于民用高超声速飞机应用背景研究多种动力形式（如氢燃料协同吸气式涡轮火箭发动机、氢燃料强预冷高速涡轮发动机、火箭冲压组合发动机、火箭发动机等）不同，美国从21世纪初开始提出发展军用高超声速飞机以来，就明确要采用碳氢燃料TBCC动力。DARPA和美国空军在2007年提出的HTV-3X高超声速飞机验证机、空军2011年提出的马赫数4＋高速作战飞机、洛马公司2013年底公布的SR-72高超声速作战飞机等，均明确指出要采用碳氢燃料TBCC动力；同时空军和DARPA的大量预算文件也安排了相关技术的预研。预计，至少短期内美军不会改变采用碳氢燃料TBCC作为高超声速作战飞机动力的技术路线。
2．采取“现货涡轮发动机＋宽速域冲压发动机”的技术途径发展全尺寸TBCC发动机在短期内具有更好的可行性
DARPA选择了通过集成现货涡轮发动机和速域更宽、尺寸更大的双模态冲压发动机来开展全尺寸TBCC模态转换试验。原因可能在于：①大型高速涡轮发动机对成本、周期和技术要求过高，目前立项的资金和技术条件还不成熟。洛马公司官员曾透露，即便小型高速涡轮发动机研发成功，仅将其放大还需耗资几十亿美元。②双模态冲压发动机在降低起动速度、扩展工作包线上取得了重大进展。美国洛克达因公司曾透露，已开发了使双模态冲压发动机工作速度范围扩展到马赫数2~6的新技术，并已完成了地面试验验证，使得采用现货涡轮发动机来研制TBCC成为可能，从而可大幅降低成本和风险。但即便如此，美国仍在继续开发TBCC用高速涡轮发动机技术。因为从长远来看，高速涡轮发动机对TBCC乃至飞机在推力、速域和燃油效率等性能方面的提升具有不可替代的作用。
3．美军有望在2020年前后完成全尺寸TBCC模态转换地面试验、2025年前后完成基于TBCC的高超声速飞机验证机首飞
DARPA尚未公布完成全尺寸TBCC模态转换地面试验的时间安排。美国空军在2011年高速飞机发展路线图中曾计划安排4年时间完成TBCC地面集成试验，再安排6年时间完成飞行验证，但公开报道未见实施。尽管无法对比DARPA新项目与空军原计划项目的详细技术指标，但随着技术的进步，DARPA应能在4年左右的时间内完成该项目，即在2020财年前后完成全尺寸TBCC模态转换地面集成验证；在此基础上可能再利用5年左右的时间，在2025年前后开展TBCC的飞行验证，实现采用TBCC动力的高超声速飞机验证机首飞。这一进度节点判断还可从美国空军高速飞机路线图中的其他内容、美国空军研究实验室高层官员的会议报告、洛马公司提出的高超声速飞机研制计划等近年来大量公开信息中得到印证。
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2016年2月18日，美国国防高级研究计划局（DARPA）公布其2017财年预算申请，其中新设立了一个“先进全状态发动机”（AFRE）项目，旨在利用现货涡轮发动机完成全尺寸涡轮基冲压组合发动机（TBCC）模态转换的地面集成验证，研究确立高超声速飞机TBCC推进系统工程化的可行性。TBCC动力是美军发展高超声速飞机的核心关键问题之一，新项目的设立意味着美军在高超声速飞机和动力的发展上又迈出了重要一步。
一、DARPA小型TBCC部件级研究成果为该项目奠定了技术基础
2005－2011年期间，以DARPA为主、联合美国空军，聚焦小型TBCC发动机实施了一批项目，取得了一系列部件级技术成果。
TBCC组合发动机是一种通过涡轮发动机和冲压发动机组合形成的新型动力，涉及涡轮发动机、冲压发动机和TBCC集成（核心是实现涡轮与冲压模态的相互转换）三大方面的技术研发工作。
2003年，DARPA与空军联合启动了“猎鹰”（FALCON）计划，目标之一是发展可长时间巡航的高超声速飞机关键技术，其中动力重点选择发展碳氢燃料TBCC发动机技术。在“猎鹰”计划框架下，2005年启动了“高速涡轮发动机验证机”（HiSTED）项目和“‘猎鹰’组合发动机技术”（FaCET）项目，分别瞄准马赫数0~4的小型高速涡轮发动机验证机和马赫数3~6的亚燃/超燃双模态冲压发动机开展关键技术攻关。
2009年，小型高速涡轮发动机完成了验证机初步地面试验，双模态冲压发动机完成了缩比试验件在马赫数3、4、6条件下的自由射流地面试验。同年，在高速涡轮和双模态冲压取得成果基础上，DARPA与空军联合又启动了“模态转换演示验证”（MoTr）项目，旨在完成马赫数0~6的碳氢燃料TBCC发动机从涡轮模态转换到冲压模态并转换回来的地面验证试验。由于缺乏预算支持，该项目最终仅完成了TBCC试验样机和试验台改装的设计工作。
DARPA这次新设立的AFRE项目可以视作是当年未完成的MoTr项目的延续，但是扩大到了全尺寸，同时涡轮发动机由高速涡轮改为采用常规的现货涡轮发动机，实用性更强，技术成熟度更高。
二、美空军宽速域、中等尺寸冲压发动机预研成果为该项目提供了技术支撑
2011年以后，以美国空军为主，围绕速度接续和尺寸大小这两个核心问题，稳步安排了多途径的TBCC技术预研。
低起动速度的宽速域冲压发动机预研成果支撑了DARPA用现货涡轮发动机进行TBCC验证。涡轮发动机和冲压发动机能否在速度上实现有效接续是研制TBCC必须解决的首要问题。目前大多数超燃冲压发动机无法在马赫数4.0以下点火，而现货涡轮发动机的最高工作速度通常只有马赫数2.2。美空军双管齐下，一方面启动“远程超声速涡轮发动机”（STELR）项目，旨在开发马赫数3＋级小型高速涡轮发动机技术，2015年10月完成了马赫数3.2条件下的整机地面试验；另一方面又启动了“鲁棒超燃冲压发动机”项目，要求将超燃冲压发动机的点火速度从马赫数4.5降低到马赫数3.5以下，支撑拓宽双模态冲压发动机的工作速域，进一步与涡轮发动机的工作速域形成接续。
“远程超声速涡轮发动机”（STELR）项目开发的发动机技术可能用于下一代核空射巡航导弹。美国空军目前正在通过“远程防区外”（LRSO）武器项目发展该导弹，LRSO项目正在开展装备解决方案分析工作，计划在2017年第一季度进入“技术成熟与风险降低”（TM/RR）阶段。
中等尺寸超燃冲压发动机预研成果为DARPA全尺寸TBCC地面验证提供了技术支撑。尺寸是TBCC工程实用化无法绕开的难题。美国国防部和国家航空航天局（NASA）都透露过吸气式高超声速推进技术在尺寸上三步走的发展路线：第一步研发流量4.5千克/秒量级的超燃冲压发动机（用于X-51A高超声速飞行器）；后续研发10倍流量的中等尺寸和100倍流量的大尺寸超燃冲压发动机，分别用于高超声速飞机和水平起降两级入轨运载飞行器。在开展X-51A项目同时，美空军在2011年正式启动了“中等尺寸超燃冲压发动机关键部件”（MSCC）项目，旨在发展流量45千克/秒量级、马赫数3.5~7的中等尺寸超燃冲压发动机关键部件技术（如燃烧室等），计划在2016年完成燃烧室直连式地面试验；还计划在2017财年启动“中等尺寸超燃冲压发动机（地面）演示验证”项目，进一步将中等尺寸超燃冲压发动机技术成熟度提高到4~5级。
AFRL在2014年11月公布的高超声速技术路线图。由图可见，美国空军计划在2030年之后实现战术打击/情报监视侦察用高超声速飞机的技术就绪，用于对该价值目标的纵深打击；在2040年之后实现可重复使用/持久型高超声速飞机的技术就绪，用于突防、持久可重复的情报监视侦察与打击。可见，MSCC项目是旨在支持路线图第二阶段目标实现的项目
三、DARPA新立项目聚焦TBCC模态转换过程完成全尺寸集成验证
DARPA在2017财年预算中为AFRE项目申请了900万美元的年度经费，用于启动初步设计工作。预算文件明确提出，AFRE项目将利用现货涡轮发动机，对TBCC发动机从涡轮转换到双模态冲压发动机的过程进行演示验证。项目计划先分别开展TBCC发动机若干大尺度部组件的研制和试验验证工作，然后再集成开展全尺寸TBCC推进系统模态转换自由射流地面试验，将TBCC发动机的技术成熟度进一步提高到5级，推动高超声速飞机等快速形成装备。
项目计划在2017财年：①启动TBCC模态转换样机的初步设计，制定地面测试及相关技术发展等计划；②设计、制造并测试大尺寸双进气道和直连式燃烧室；③启动涡轮发动机的采购工作。文件还明确提出：在2017财年第三季度将确定开展TBCC推进系统选型研究的承包商。
综合相关报道分析，DARPA实施该项目将充分吸收此前预研成果，但针对TBCC集成环节还需要攻克多动力单元结构布局、模态转换控制规律、多部件多变量协同控制等关键技术；同时由于TBCC模态转换是一个具有一定时间跨度、来流条件连续变化的动态过程，需要建立适应全尺寸TBCC试验样机的变马赫数来流模拟试验条件，因此，试验设施的设计改装工作也将是该项目的一大重要内容。
四、关于美军TBCC动力后续发展的几点推测
1．碳氢燃料TBCC是美军发展高超声速飞机的首选动力形式
与欧洲和日本目前正基于民用高超声速飞机应用背景研究多种动力形式（如氢燃料协同吸气式涡轮火箭发动机、氢燃料强预冷高速涡轮发动机、火箭冲压组合发动机、火箭发动机等）不同，美国从21世纪初开始提出发展军用高超声速飞机以来，就明确要采用碳氢燃料TBCC动力。DARPA和美国空军在2007年提出的HTV-3X高超声速飞机验证机、空军2011年提出的马赫数4＋高速作战飞机、洛马公司2013年底公布的SR-72高超声速作战飞机等，均明确指出要采用碳氢燃料TBCC动力；同时空军和DARPA的大量预算文件也安排了相关技术的预研。预计，至少短期内美军不会改变采用碳氢燃料TBCC作为高超声速作战飞机动力的技术路线。
2．采取“现货涡轮发动机＋宽速域冲压发动机”的技术途径发展全尺寸TBCC发动机在短期内具有更好的可行性
DARPA选择了通过集成现货涡轮发动机和速域更宽、尺寸更大的双模态冲压发动机来开展全尺寸TBCC模态转换试验。原因可能在于：①大型高速涡轮发动机对成本、周期和技术要求过高，目前立项的资金和技术条件还不成熟。洛马公司官员曾透露，即便小型高速涡轮发动机研发成功，仅将其放大还需耗资几十亿美元。②双模态冲压发动机在降低起动速度、扩展工作包线上取得了重大进展。美国洛克达因公司曾透露，已开发了使双模态冲压发动机工作速度范围扩展到马赫数2~6的新技术，并已完成了地面试验验证，使得采用现货涡轮发动机来研制TBCC成为可能，从而可大幅降低成本和风险。但即便如此，美国仍在继续开发TBCC用高速涡轮发动机技术。因为从长远来看，高速涡轮发动机对TBCC乃至飞机在推力、速域和燃油效率等性能方面的提升具有不可替代的作用。
3．美军有望在2020年前后完成全尺寸TBCC模态转换地面试验、2025年前后完成基于TBCC的高超声速飞机验证机首飞
DARPA尚未公布完成全尺寸TBCC模态转换地面试验的时间安排。美国空军在2011年高速飞机发展路线图中曾计划安排4年时间完成TBCC地面集成试验，再安排6年时间完成飞行验证，但公开报道未见实施。尽管无法对比DARPA新项目与空军原计划项目的详细技术指标，但随着技术的进步，DARPA应能在4年左右的时间内完成该项目，即在2020财年前后完成全尺寸TBCC模态转换地面集成验证；在此基础上可能再利用5年左右的时间，在2025年前后开展TBCC的飞行验证，实现采用TBCC动力的高超声速飞机验证机首飞。这一进度节点判断还可从美国空军高速飞机路线图中的其他内容、美国空军研究实验室高层官员的会议报告、洛马公司提出的高超声速飞机研制计划等近年来大量公开信息中得到印证。
第二部分：美国高超声速技术领域基础设施建设落后导致试验能力支撑不足
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从上文可以看出，美国高超音速武器的发展目标是极其远大的，也是非常振奋人心的。然而，美国高超声速技术领域试验能力支撑不足的问题由来已久。
早在世纪之交，美空军AEDC有关专家就指出，美国在过去半个世纪高超声速技术发展的历史中经历了多次起伏，导致其发展计划不成功的诸多因素中，用于研究开发试验与鉴定（RDT&E）的试验设施能力不足是重要原因之一。
美国高超声速技术试验设施建设的历史教训：战略上重视程度不够，大型试验设施建设缺乏国家顶层谋划和经费支持。
美国大多数航空航天基础设施是在二战结束后不久兴建的，但未包括开发吸气式高超声速系统和其它高超声速系统所需的基础设施和设备。在20世纪60年代，美国曾拟定了相关规划，开始着手高超声速试验设施的建设工作，并将大型昂贵的试验设施建设置于高的优先级，相关设计活动已开展。但是到70年代初，国家对试验设施建设的支持发生了转变，资金不能到位，纳入规划的试验设施均未建成。
80年代，伴随着国家空天飞机（NASP）计划的启动，美国又开始关注高超声速试验设施的建设问题，并在80年代末至90年代相继开展了多个专项研究，如《高超声速试验投资规划》、《国家试验设施研究》等。
《国家试验设施研究》报告曾针对高超声速试验设施建设阐述了为期20年的“两步走”发展规划，提出第一阶段专注于建设快、风险低、投资少的设施建设，第二阶段则专注于建设大型复杂的系统级验证设施。但这些规划或计划均未获得决策层的支持，导致试验设施建设不得不从高超声速飞行器项目中找经费。
由于美国高超声速技术试验设施的建设始终未能基于国家长远战略考虑，没有国家层面的专项支持和投入，因而其建设和发展缓慢，在很长一段时间不能满足高超声速技术开发和系统研制的需要。
试验技术储备不足，导致试验设施建设进度跟不上实际的试验需求：以美国20世纪80年代启动的NASP计划为例，项目启动后才发现所需的很多试验技术（包括地面试验和计算机模拟仿真试验）尚未掌握，尤其是吸气式推进技术和冷却机身结构的试验技术储备严重不足。
该计划在研制X-30飞行器的液氢储箱时，结构试验设施无法满足试验目的，测试液氢储箱所需的结构试验设备无法跟上项目研发进度，被迫采用小尺寸试件替代全尺寸试验。在计算机仿真试验方面，缺少对氢气流动力学和热环境飞行剖面的模拟仿真能力。
由于未能掌握诸多试验技术，设施建设不足，X-30只能依赖当时已有试验设施（或小幅改造的设施）开展相关试验，导致NASP计划的风险降低试验不充分，为项目的高风险和最终失败埋下了隐患。
近年来美国开展的HTV-2两次试飞均遭失败，也与地面风洞试验技术储备不足有很大关系。根据试验故障专家组的调查结论，引起HTV-2第二次飞行试验提前终止的最可能原因是极高的速度导致飞行器气动外壳破损而造成的；HTV-2的飞行速度高达马赫数20，而美国现有可满足较长时间运行条件的地面风洞试验最大只能模拟马赫数15的流动，马赫数20的极端条件只能依靠数值计算来模拟，从而导致飞行器结构的地面试验验证不充分。
将试验设施建设与飞行器系统开发相捆绑，并追求过高性能指标：上世纪70年代至21世纪初，美国高超声速试验设施的建设鲜有真正的进展，其原因之一是将高超声速飞行器系统开发与试验设施建设捆绑的做法。
美国AEDC和NASA在总结历史经验教训后均指出，新型高超试验设施规模大、系统复杂，要想获得所需的高超声速飞行器试验能力，需要10~20年的建设周期；即使攻克了相关建造与试验技术，也需要7~12年的周期才能完成新型试验设施的设计与建造。而飞行器系统的开发周期通常只有5~10年，而且由于飞行器系统的试验设施需求往往要到进入系统开发周期才能进行明确定义，这就导致试验设施的建设进度永远赶不上实际的试验需求。
因此，将飞行器系统开发与试验设施建设相捆绑的做法明显不符合科学发展和技术开发活动的客观规律，而等待明确飞行器性能参数以后再兴建所需试验设施的思想更是违背了客观规律。
试验设施建设计划难以落实的另一个原因是，工业界对试验设施追求过高的性能指标，倾向于尽可能一次性建成各方面都符合实际试验需求的、全能的设施，这就导致某些技术的成熟度无法支撑试验设施的建设，相关论证缺乏可行性，最终无法获得决策层的支持。
事实上，尽管很难确定未来要立项研制的特定高超声速飞行器的详细性能参数，但是对未来普遍意义上的高超声速飞行器的主要特征参数进行大致描述还是有可能的。20世纪40~50年代美国“统一风洞规划”（Unitary Wind Tunnel Plan）的实施就是本着这一思想，兴建了跨声速和超声速地面试验设施，并在其后的30~40年很好地支撑了美国诸多重大飞行器研发计划的实施，确保了美国在航空航天技术领域一直处于世界领先地位。
缺乏对试验能力建设的资源统筹，试验设施建设不成体系：长期以来，在高超声速技术开发中，美国NASA、国防部以及工业界一直未能形成思想统一、协调一致的国家团队。在竞争机制的诱导下，工业界的承包商、NASA的研究中心以及国防部实验室，都认为有必要独立掌握从飞行器设计、建造到试飞的所有技术和能力，导致彼此之间因为有限的资源而产生竞争和争夺，最终损害了各方利益以及国家的整体利益。
在高超声速试验设施的建设过程中也是如此，建设经费呈现被多个部门利益分割的、碎片化的状态，导致20世纪80年代地面试验设施分布零散，重大试验设施缺乏专项资金支持，试验设备建设不成体系。在这种机制和做法下，相关研发部门不得不在多个试验设施上开展的多次试验结果进行数据拼接，来获取所需的试验数据，最终导致效果不佳。
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从上文可以看出，美国高超音速武器的发展目标是极其远大的，也是非常振奋人心的。然而，美国高超声速技术领域试验能力支撑不足的问题由来已久。
早在世纪之交，美空军AEDC有关专家就指出，美国在过去半个世纪高超声速技术发展的历史中经历了多次起伏，导致其发展计划不成功的诸多因素中，用于研究开发试验与鉴定（RDT&E）的试验设施能力不足是重要原因之一。
美国高超声速技术试验设施建设的历史教训：战略上重视程度不够，大型试验设施建设缺乏国家顶层谋划和经费支持。
美国大多数航空航天基础设施是在二战结束后不久兴建的，但未包括开发吸气式高超声速系统和其它高超声速系统所需的基础设施和设备。在20世纪60年代，美国曾拟定了相关规划，开始着手高超声速试验设施的建设工作，并将大型昂贵的试验设施建设置于高的优先级，相关设计活动已开展。但是到70年代初，国家对试验设施建设的支持发生了转变，资金不能到位，纳入规划的试验设施均未建成。
80年代，伴随着国家空天飞机（NASP）计划的启动，美国又开始关注高超声速试验设施的建设问题，并在80年代末至90年代相继开展了多个专项研究，如《高超声速试验投资规划》、《国家试验设施研究》等。
《国家试验设施研究》报告曾针对高超声速试验设施建设阐述了为期20年的“两步走”发展规划，提出第一阶段专注于建设快、风险低、投资少的设施建设，第二阶段则专注于建设大型复杂的系统级验证设施。但这些规划或计划均未获得决策层的支持，导致试验设施建设不得不从高超声速飞行器项目中找经费。
由于美国高超声速技术试验设施的建设始终未能基于国家长远战略考虑，没有国家层面的专项支持和投入，因而其建设和发展缓慢，在很长一段时间不能满足高超声速技术开发和系统研制的需要。
试验技术储备不足，导致试验设施建设进度跟不上实际的试验需求：以美国20世纪80年代启动的NASP计划为例，项目启动后才发现所需的很多试验技术（包括地面试验和计算机模拟仿真试验）尚未掌握，尤其是吸气式推进技术和冷却机身结构的试验技术储备严重不足。
该计划在研制X-30飞行器的液氢储箱时，结构试验设施无法满足试验目的，测试液氢储箱所需的结构试验设备无法跟上项目研发进度，被迫采用小尺寸试件替代全尺寸试验。在计算机仿真试验方面，缺少对氢气流动力学和热环境飞行剖面的模拟仿真能力。
由于未能掌握诸多试验技术，设施建设不足，X-30只能依赖当时已有试验设施（或小幅改造的设施）开展相关试验，导致NASP计划的风险降低试验不充分，为项目的高风险和最终失败埋下了隐患。
近年来美国开展的HTV-2两次试飞均遭失败，也与地面风洞试验技术储备不足有很大关系。根据试验故障专家组的调查结论，引起HTV-2第二次飞行试验提前终止的最可能原因是极高的速度导致飞行器气动外壳破损而造成的；HTV-2的飞行速度高达马赫数20，而美国现有可满足较长时间运行条件的地面风洞试验最大只能模拟马赫数15的流动，马赫数20的极端条件只能依靠数值计算来模拟，从而导致飞行器结构的地面试验验证不充分。
将试验设施建设与飞行器系统开发相捆绑，并追求过高性能指标：上世纪70年代至21世纪初，美国高超声速试验设施的建设鲜有真正的进展，其原因之一是将高超声速飞行器系统开发与试验设施建设捆绑的做法。
美国AEDC和NASA在总结历史经验教训后均指出，新型高超试验设施规模大、系统复杂，要想获得所需的高超声速飞行器试验能力，需要10~20年的建设周期；即使攻克了相关建造与试验技术，也需要7~12年的周期才能完成新型试验设施的设计与建造。而飞行器系统的开发周期通常只有5~10年，而且由于飞行器系统的试验设施需求往往要到进入系统开发周期才能进行明确定义，这就导致试验设施的建设进度永远赶不上实际的试验需求。
因此，将飞行器系统开发与试验设施建设相捆绑的做法明显不符合科学发展和技术开发活动的客观规律，而等待明确飞行器性能参数以后再兴建所需试验设施的思想更是违背了客观规律。
试验设施建设计划难以落实的另一个原因是，工业界对试验设施追求过高的性能指标，倾向于尽可能一次性建成各方面都符合实际试验需求的、全能的设施，这就导致某些技术的成熟度无法支撑试验设施的建设，相关论证缺乏可行性，最终无法获得决策层的支持。
事实上，尽管很难确定未来要立项研制的特定高超声速飞行器的详细性能参数，但是对未来普遍意义上的高超声速飞行器的主要特征参数进行大致描述还是有可能的。20世纪40~50年代美国“统一风洞规划”（Unitary Wind Tunnel Plan）的实施就是本着这一思想，兴建了跨声速和超声速地面试验设施，并在其后的30~40年很好地支撑了美国诸多重大飞行器研发计划的实施，确保了美国在航空航天技术领域一直处于世界领先地位。
缺乏对试验能力建设的资源统筹，试验设施建设不成体系：长期以来，在高超声速技术开发中，美国NASA、国防部以及工业界一直未能形成思想统一、协调一致的国家团队。在竞争机制的诱导下，工业界的承包商、NASA的研究中心以及国防部实验室，都认为有必要独立掌握从飞行器设计、建造到试飞的所有技术和能力，导致彼此之间因为有限的资源而产生竞争和争夺，最终损害了各方利益以及国家的整体利益。
在高超声速试验设施的建设过程中也是如此，建设经费呈现被多个部门利益分割的、碎片化的状态，导致20世纪80年代地面试验设施分布零散，重大试验设施缺乏专项资金支持，试验设备建设不成体系。在这种机制和做法下，相关研发部门不得不在多个试验设施上开展的多次试验结果进行数据拼接，来获取所需的试验数据，最终导致效果不佳。
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