人工智能研究院知识智能中心 中国工程院知识智能联合研究中心 全球高超音速技术发展报告（2022） Global Report of Hypersonic Technology Development In 2022 智谱·AI ——让机器像人一样思考 2022.02 ╳ 全球高超音速技术发展报告 2022 目 录 第1章 前言 ............................................ 3 1.1 基本概念....................................................................................................... 3 1.2 研究意义....................................................................................................... 4 第2章 全球高超音速技术现状 ............................. 4 2.1 论文分析....................................................................................................... 5 2.1.1 中美俄高超音速技术论文发表量居于全球前三............................ 5 2.1.2 中国高超音速科研论文量近年来持续全球领先............................ 6 2.1.3 研究热点聚焦于高超音速飞行器技术............................................ 7 2.1.4 七所中国研究机构进入全球论文发表量前十强............................ 8 2.2 专利分析....................................................................................................... 8 2.2.1 全球专利申请量呈稳步上升态势.................................................... 8 2.2.2 中美两国专利申请量占全球六成以上............................................ 9 2.2.3 中国机构在专利申请量前十强中明显多于美国.......................... 10 2.2.4 专利技术创新点聚焦于飞行器发动机和材料等方向.................. 10 第3章 领域高层次学者分析 ............................. 11 3.1 高超音速领域中国高层次学者数量优势明显......................................... 11 3.2 中国高超音速高层次学者分散于不同地区............................................. 12 3.3 高超音速领域H指数领先的高层次学者名单 ........................................ 13 第4章 高超音速应用现状 ............................... 15 4.1 军事武器..................................................................................................... 15 4.2 运输与客机................................................................................................. 16 4.3 太空旅游与科研......................................................................................... 17 版权说明 ............................................... 18 全球高超音速技术发展报告 2022 3 第1章 前言 高超音速（Hypersonic，亦称高超声速、极音速），是一个空气动力学名词。高超音速与人工智能、无人系统技术被称为未来全球竞争的关键新兴技术。随着中俄大力发展高超音速系统，美国已将高超音速技术确定为最优先的现代化领域之一。今年2月美国国家科学技术委员会（NSTC）将高超音速技术加入到新一版关键和新兴技术（Critical and Emerging Technologies，CETs）清单，虽然美国声称是为了保障美国在未来的技术领导力和应对技术安全威胁，但是此举还是再次加强了各国对高超音速技术的高度关注。 1.1 基本概念 高超音速是指速度高出音速许多的状态。现有研究中，对高超音速的定义通常源于《高超音速高温气体动力学》[1]和美国国家研究会议对美国空军高超音速规划的评估报告[2]，即大于 5 倍音速（5马赫）的速度。 图 1 音速范围示意图 高超音速技术主要体现在军事层面上的高超音速武器。高超音速武器则以高超音速飞行器为主导，原因在于其具有巨大的军事价值和潜在的经济价值。高超音速飞行器主要包括三类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及空天飞机。高 [1] ANDEＲSON J D． Hypersonic and high temperature gas dynamics [M]． New York: McGraw-Hill Book Company，1989 [2] Committee on Review and Evaluation of the Air Force Hypersonic Technology Program，National Research Council． Review and evaluation of the air force hypersonic technology program[R]． Washington DC: National Academics Publications，1998 亚音速•小于0.8马赫跨音速•0.8-1.2马赫超音速•1.2-5马赫高超音速•大于5马赫 全球高超音速技术发展报告 2022 4 超音速飞行器的关键技术包括先进的推进技术、先进的导航制导与控制技术、新型材料与热防护技术等 [1]，其中，动力推进技术又是重中之重，例如，超燃冲压发动机技术。 1.2 研究意义 近年来，以中国、美国、俄罗斯等为代表的世界强国不断深入探索高超音速领域。主要原因在于，高超音速领域被很多国家视为未来军事科技的新制高点，高超声速武器被视为未来大国博弈的重要工具，具有可能改变战争规则的重大意义；高超音速飞行是未来航空航天领域的制高点，具有非常重要的战略性和前瞻性意义。 《全球高超音速发展报告（2022）》将主要从高超音速领域的技术研究与发展趋势、学者画像，以及主要应用等方面，较为全面地呈现出该领域的技术及应用发展的全球现状，并展望该技术的未来前景。 本报告研究数据范围是科技情报大数据挖掘与服务系统平台AMiner数据库相关的论文数据、专利数据、学者数据等，以及公开获取的第三方数据。所有统计数据截止日期为2022年2月15日。 第2章 全球高超音速技术现状 高超音速已经进入到不同军事应用场景下的先期技术开发阶段。相关研究工作主要集中在以技术成熟的火箭为动力装置的助推滑翔导弹，以及在超燃冲压发动机两大方向上进行着持续探索 [1] 。本部分通过能够反映高超音速技术科研能力和创新能力的论文和专利两项指标来体现该技术的发展现状。 [1] 穆凌霞, 王新民, 谢蓉, 张友民, 李滨, 王剑. 高超音速飞行器及其制导控制技术综述[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2019, 51(3): 1-14. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201810036. 全球高超音速技术发展报告 2022 5 2.1 论文分析 基于科技情报大数据平台AMiner，通过关键词检索式[2]在标题和摘要中进行检索，发现自2000年以来关于高超音速的科研论文发表量呈现稳步上升态势，共计9995篇（截至2022年2月15日）。 2.1.1 中美俄高超音速技术论文发表量居于全球前三 在近20多年的高超音速相关论文之中，论文发表量前十国家依次是中国、美国、俄罗斯、英国、印度、澳大利亚、日本、德国、意大利和法国，如图 2所示。其中，中国的相关论文发表量居于全球领先位置，美国、俄罗斯分别居于第二、三位。 图 2 2000-2022年高超音速学术论文发布量TOP10 国家 数据来源：AMiner 系统。 截至目前，引用量最高的论文是美国密苏里大学罗拉分校的William G. Fahrenholtz与Gregory E. Hilmas，以及海军水面战中心的Inna G. Talmy与James A. Zaykoski于2007年在《美国陶瓷学会杂志》（Journal of the American Ceramic [2]关键词检索式：Hypersonic OR Air-breathing combined power technology OR Turbine Based Stamping Combination Technology OR ramjet OR synergistic air-breathing rocket engine OR SABRE OR scramjet OR Dual-mode scramjet OR DMSJ OR Superconducting Hybrid TBCC Engine 312311223612351971591591301301150500100015002000250030003500论文数（单位：篇） 全球高超音速技术发展报告 2022 6 Society）合作发表的论文Refractory diborides of zirconium and hafnium [3]。该论文综述了二硼化锆 (ZrB2) 和二硼化铪 (HfB2) 陶瓷的晶体化学、合成、致密化、微观结构、力学性能和氧化行为，并指出基于其独特的性能组合，ZrB2 和 HfB2 陶瓷可用于与高超音速飞行、大气再入、和火箭推进。该论文目前的被引用量是1336次。 2.1.2 中国高超音速科研论文量近年来持续全球领先 在全球范围内，美国和中国在高超音速领域的相关论文发表量最令人瞩目，近20年来基本都是该领域研究成果数量领先的国家。总体上，美国的相关科研产出量曾在2000-2007年期间居于全球首位，之后被中国超越，中国的相关科研产出量自2007年以来持续居于全球之首，如图 3所示。在此期间，可能一方面是由于美国自2004年11月 X-43AHyper-X 演示验证机成功后暂时停止高超音速民用项目而转向发展技术风险更低、可用于空间探索、战略隐身多用途无人侦察机的"运载火箭-载人舱"，另一方面可能与中国在这段时间内加大航空科研投入有关，中国自从在2007年批准大飞机研制立项之后，在高超音速武器领域发展十分迅速，产生了较多相关技术论文。 图 3 国家间高超音速科研论文成果发展态势 数据来源：AMiner 系统。（注：图中的每个色带表示一个国家，其宽度表示该国