王新清+溫杰

以6馬赫突防

在美國空軍高超聲速路線圖的指導下，臭鼬工廠著手設計SR-72可重復使用高超聲速無人機，用于接替已經(jīng)退役的SR-71?？芍貜褪褂酶叱曀亠w行器的概念源自于美國國防部先進項目研究局（DARPA）實施的“獵鷹”計劃，洛馬公司為此投資研制了一系列無動力高超聲速試驗飛行器。2008年，DARPA決定將組合循環(huán)推進技術納入到HTV-3驗證機的研制項目中，準備研制一架有動力的HTV-3X驗證機，目的是驗證借助渦輪噴氣發(fā)動機從跑道上起飛、采用超燃沖壓發(fā)動機加速到6馬赫、再返回著陸的技術可行性。

盡管這項稱之為“黑燕”的計劃從未進展到預期的HTV-3X驗證機階段，但臭鼬工廠在相關的概念設計工作中還是取得了幾項關鍵技術成就，并優(yōu)化發(fā)展出一種飛行器構型，能夠有效地控制起飛、加速，從亞聲速、跨聲速、超聲速到高超聲速，整個飛行過程完全可控。

值得注意的是，臭鼬工廠提出了“速度是新的隱身手段”設計理念。這樣，高超聲速飛行器減少信號特征等固有的技術挑戰(zhàn)或許變得無關緊要。根據(jù)設計要求，SR-72無人機更多地考慮了大型進氣道和氣動方面的要求，并未過多地顯示出隱身平臺的外形特點。

從氣動方面來看，SR-72無人機的前體形狀設計為在高速狀態(tài)下實現(xiàn)進氣道預壓縮，沒有采用X-51A驗證機的乘波構型。它采用了脊狀機身，與大后掠三角翼融為一體，向后延伸到大約一半時逐漸形成了駝背式機身。脊狀構型和三角翼均設計用于提供增加方向穩(wěn)定性，以及在較高巡航速度下獲得更大的升力。

在進氣道的外側，機翼前緣突然彎折，然后延伸到梯形機翼，構成了曲柄狀前緣，由此形成了類似鋸齒的前緣角，可以有效地提供渦升力，有助于實現(xiàn)低速飛行。類似HTV-3X驗證機，SR-72無人機還將采用耐熱金屬前緣和耐熱金屬主體結構，以應對較高的熱流載荷。

突破推力鴻溝

更為重要的是，臭鼬工廠發(fā)展出一種方法，用于集成一種可以正常工作的渦輪基組合循環(huán)（TBCC）推進系統(tǒng)。實際上，臭鼬工廠研制出一種從渦輪噴氣發(fā)動機轉換到?jīng)_壓發(fā)動機、再轉換回渦輪噴氣發(fā)動機的模式轉換方法，并且通過多次試驗證明了可行性。

在此之前，這一技術還處于方案論證階段，而高速渦輪噴氣發(fā)動機是仍未解決的一個技術難題，因此，TBCC推進系統(tǒng)仍然不具備實用能力。這留給臭鼬工廠設計師們一個熟悉的問題：如何填補渦輪噴氣發(fā)動機的最大速度2.5馬赫到?jīng)_壓發(fā)動機/超燃沖壓發(fā)動機的接力速度3～3.5馬赫之間的空白，也被稱之為3馬赫左右的“推力鴻溝”。

為此，洛馬公司與航空噴氣·羅克達因公司針對這個問題攜手努力，經(jīng)過長達7年時間，終于在設計上尋找到一個突破口，發(fā)展出將目前廣泛使用的渦輪噴氣發(fā)動機與超燃沖壓發(fā)動機整合為一體的方法，可以推動飛機從靜止狀態(tài)加速到6馬赫。臭鼬工廠的技術方法可以充分利用類似F100/F110一級的現(xiàn)役戰(zhàn)斗機發(fā)動機，通過修改沖壓發(fā)動機來適應一個更低的接力速度，這是讓高超聲速飛機能夠投入實際使用的關鍵措施。

臭鼬工廠并未透露跨越“推力鴻溝”的具體方法。然而，透過大規(guī)模試驗可以大致了解到幾個基本原理，其中包括各種預冷卻方法，即向壓氣機內噴射大量冷卻液來提高性能。其他增加發(fā)動機推力的思路包括“超級燃燒室”，即一種加力裝置，在推進系統(tǒng)起動時作為加力燃燒室，隨著飛行馬赫數(shù)的逐漸增加，在過渡階段則作為沖壓發(fā)動機。

SR-72無人機安裝在機身內部的發(fā)動機艙表明承襲了HTV-3X的組合循環(huán)發(fā)動機構型，以及集成了內彎式渦輪-沖壓發(fā)動機的進氣道。與HTV-3X方案相比，這種驗證機的一個不同之處在于，只能限制使用小型渦輪噴氣發(fā)動機，以實現(xiàn)氣動構型的低阻設計。這樣，利用現(xiàn)役戰(zhàn)斗機的發(fā)動機，可以更加容易地實現(xiàn)加速。同樣非常重要的是，通過一個共同的進氣道和尾噴管，顯著降低了進氣道溢流阻力和噴管底部阻力。

目前，洛馬公司已經(jīng)完成了相關部件的縮比試驗，下一步工作是對其實施一系列測試。研制人員正在準備這些關鍵性驗證，并準備在2018年實現(xiàn)驗證機升空。

截至目前，臭鼬工廠并未發(fā)明任何新技術，而是充分利用了現(xiàn)有技術加以整合。在隨后的研制過程中，阻礙研制工作的惟一事情是高超聲速研究的高昂成本和工作量巨大，因此洛馬公司認為已經(jīng)到了承認SR-72項目存在的時間，以便吸引國防部的投資。

任務·偵察+打擊

SR-72無人機的發(fā)展途徑將從一種可選有人駕駛的飛行研究機（FRV）起步。這架驗證機的長度與F-22戰(zhàn)斗機大致相當，大約18.29米，采用一臺全尺寸發(fā)動機，可以在6馬赫的速度下持續(xù)飛行數(shù)分鐘。隨后研制的SR-72無人機則是一種雙發(fā)飛行器，長度超過30.48米，與SR-71偵察機相當，具有同樣的航程，但是速度增加了一倍。

根據(jù)計劃，F(xiàn)RV驗證機將在2018年開始研制，在2023年實現(xiàn)首飛。2018年時間點是由高速打擊武器（HSSW）的潛在時間表所決定，后者是美國空軍和DARPA領導的一個高超聲速導彈項目。從現(xiàn)在到2018年，臭鼬工廠可以進行一些關鍵性驗證，但是在HSSW試飛之前，無法確定能否充分認識和發(fā)現(xiàn)與此相關的的各種問題，是否能夠真正地解決這些問題。

這個時間點還與美國空軍高超聲速路線圖相吻合。該路線圖要求在2020年前大力支持高超聲速打擊武器和一種區(qū)域性ISR飛機的研制工作。高速ISR/攻擊飛機的關鍵要求是在沒有通信和導航衛(wèi)星的支持下能夠生存，同時能夠突破拒止區(qū)域?？紤]到TBCC推進系統(tǒng)的研制進展，美國空軍在2010年12月的規(guī)劃會議上初步定義了馬赫數(shù)4之后，現(xiàn)在又強烈要求將設計巡航速度增加到馬赫數(shù)5以上。

按照長遠設想，SR-72無人機將被設計為具備攻擊能力。臭鼬工廠希望SR-72無人機不僅可以執(zhí)行高空ISR任務，還能攜帶導彈對目標實施快速打擊。從6馬赫平臺上發(fā)射的導彈可以無需助推器，顯著減輕了重量。因此，SR-72無人機憑借著高速優(yōu)勢，還將能夠探測和攻擊更加敏捷的目標。以往，即使SR-71偵察機以馬赫數(shù)3飛行，敵方仍然可以提前獲知其飛臨的消息，及時采取隱蔽措施，但是在6馬赫情況下，敵方?jīng)]有任何反應時間來隱藏移動目標。

隨著美國戰(zhàn)略重心逐步轉向太平洋，高速ISR平臺正在開始獲得需求牽引。根據(jù)高超聲速路線圖，美國空軍將在高超聲速導彈之后著手發(fā)展高超聲速飛機，因此，目前已經(jīng)到了推進關鍵技術驗證的時候。臭鼬工廠將首先測試單獨的推進系統(tǒng)部件，然后再集成為一個完整的推進系統(tǒng)，以完成全尺寸FRV的評估。

洛馬公司設想，一旦FRV完成基本的驗證角色，它將成為發(fā)展各項高速ISR技術的一個試驗平臺，并用于測試SR-72無人機的航空電子設備、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)和機載武器。目前，洛馬公司已經(jīng)準備著手啟動SR-72項目，預計在2030年投入使用。

至于此前有關高速ISR飛機的傳聞，臭鼬工廠認為，自從SR-71飛機正式退役后，時間已經(jīng)過去了近20年，如果真的有一種替代機型，那么它們隱姓埋名了如此之久，堪稱完美。

責任編輯：王鑫邦endprint