美提出“高超声速生产加速器设施”方案，旨在实现高超声速巡航导弹的高效量产

图1  HPAF概念设计图

（工厂内设置若干专用区间以分隔供应链，保护知识产权和国防保密安全。除了设有增材制造工艺区，也有满足传统减材制造、焊接、其它前处理/后处理等工艺需求的通用区域。）

DARPA资助ASTRO开展这项研究，旨在回答——美国在高超声速武器生产方面，如何加速追赶俄罗斯和中国的进程？如何摆脱传统的武器生产模式，在成本、效率等方面寻求巨大突破？

HPAF的应用对象明确针对超燃冲压动力的高超声速巡航导弹。据国防部官员称，HPAF也可推广应用于多种先进武器，包括助推滑翔高超声速武器。那么，HPAF为什么首选超燃冲压推进的高超声速巡航导弹作为重点突破口？

美国防部多位高官均看好高超声速巡航导弹的应用前景，认为，相比高超声速助推滑翔武器，高超声速巡航导弹尺寸更小、价格更便宜、平台适装性更强，可大量装载战斗机和轰炸机，可为空军带来巨大的战术优势。

图2  橡树岭国家实验室（ORNL）的制造示范设施（MDF）

（制造示范设施建于2012年，是美国能源部唯一指定的用户设施，专注于进行早期研究与开发，以提高能源与材料的利用率、生产效率和美国制造商的竞争力）

与传统生产制造模式相比，“高超声速生产加速器设施”（HPAF）主要有以下三大特点：

图3  HPAF流程示意图

“高超声速生产加速器设施”（HPAF）则颠覆了这种传统的分布式供应链模式。高超声速武器的设计、测试和制造的整个供应链都将位于一座工厂内。供应链的每一级都在同一现场，包括材料的原料供应商、工厂设备供应商、一级供应商、合同制造商、主系统集成商、以及作为甲方的空军项目经理。

图4  HPAF针对超燃冲压发动机生产的集中式供应链示意图

据ASTRO组织的首席技术官米克·马赫（Mick Maher）称：“按照传统的供应链布局模式，需要在热处理和机加工地点之间来回穿梭多次，仅花在排队等待的时间就占了一大半。”

DARPA项目经理Mark Gustafson称，高超声速飞行器项目迄今最大的问题是，在设计-建造-试验这个循环的每一步，都有延迟发生。运用HPAF将大幅提升供应链各环节之间的协同水平，缩短设计-建造-试验循环周期，加快制造迭代的速度，这样工程师也能够持续调整优化飞行器设计，设计问题也可在早期得到发现并解决。

为促进长期竞争，HPAF将设计成最多四个隔离区间，允许三个总承包商及其供应链分别占据一个区域。第四个区间将作为一个示范点，在其展示新的生产技术并用于实验。相互竞争的产业团队可在各自区域进行秘密生产，这将有助于保护国家安全和知识产权，同时消除由地理位置分散而造成的供应链延迟。

马赫称，“与以前采用传统制造模式的样机研制相比，采用HPAF这种模式将节省45%的成本和73%的交付时间。”

从历史来看，美国高超声速技术的发展几起几落——在上世纪国家空天飞机计划（NASP）经费投资达到高峰之后，又经历了近40年的起起落落。马赫称，“如果洛马公司去买一台金属增材制造设备，将花费约25万到100万美元……他们不会轻易做出这笔投资，因为一旦投资，也就不好抽离了。”

早在2018年末，美国前国防部副部长帕特里克·沙纳汉就曾提出，将未来高超声速武器生产基础设施建设的成本负担从军工企业转移到政府。沙纳汉表示：“美国有很多大公司，但他们没有财力来投资我们需要的基础设施；我很愿意建好合适的设施，然后把所有权交由别人管理。”

此次ASTRO的研究方案建议，国防部通过竞争性招投标方式，由部署HPAF的州政府或当地政府来承担HPAF的前期建设成本（包括工厂基础设施、生产设备和加工机器等），当地政府将拥有HPAF的所有权。此后当地政府将设施和生产设备的使用权租赁给国防部，国防部随后将其移交给供应链，用于制造超燃冲压发动机及高超声速导弹。

ASTRO的研究提出，由于HPAF将启动成本转移到当地政府，不存在长期投资回报需求，拟以三年为周期，对HPAF制造设备进行定期更新或替换。在三年周期结束时，利益相关者有多种选择来适应和改进，包括：

HPAF研究方案中假设的“更新-重置”周期为三年，但马赫称业界仍在讨论理想的时间周期。“若制造设备更换过快，就永远无法确定这个工艺，设备就无法得到有效应用；但如果太慢，就利用不了技术进步的优势。所以目前三年这个周期是有争议的。这要归结到我们认为怎样的周期才是最合理的。”

ASTRO的总裁尼尔·奥林格，曾长期担任美国国防部负责制造领域的局长，在国防部有20年工作经历，是美国商务部、参议院议员关于国防工业建设领域的资深顾问。ASTRO的首席技术官米克·马赫，曾任DARPA先进材料和制造领域的项目经理，也是该领域的资深专家。ASTRO的董事会成员同样背景深厚，包括负责制造与工业基础政策的前美国国防部助理部长、美国国家科学基金会-土木机械与制造创新部门前主任、美国增材制造行业领军企业3D Systems公司副总裁以及前国防生产法案委员会执行秘书。

HPAF方案的诞生，就汇聚了美国100多个全国知名的制造领域专家和高超领域专家（包括前政府官员、大学顶级专家、航空航天领域专家）的思想和智慧。该组织的影响力、资源调动和组织能力由此可见一斑。

ASTRO公司的首席技术官米克·马赫表示：“许多州政府与地方政府均已表态，将对在当地部署高超声速生产设施表示支持。”

图5  ASTRO公司的首席技术官、前DARPA项目经理米克·马赫

综上，“高超声速生产加速器设施”（HPAF）方案已经具备了技术与需求相结合的前提条件，如果相应的政策配套措施到位、当地政府的财政支持到位，在ASTRO组织的大力推动下，可能在很大程度上得以推进实施。