SR-72侦察机的性能参数
SR-72的设计飞行速度可达6马赫的“极音速”,比SR-71侦察机快一倍,可在一小时内到达全球任何地点。SR-72概念①研究人员决定采用两段变速的方式让SR-72达到极音速,第一步是用传统涡轮引擎让飞机加速至3马赫,然后利用洛克希德-马丁与洛克达因连手打造的“超音速燃烧喷射推进引擎”,将速度提升至6马赫。SR-72构想图中,看不到驾驶舱座罩,意味它可能是无人机。主持研究计划7年的工程师利兰表示,谍机将采用现有材料打造,以配合国防预算削减的趋势,原型机成本可望限制在10亿美元之内。SR-72的一些技术难点(譬如动力系统)已经在之前的一些项目的研究中解决(例如HTV-3X 黑燕)。此外,臭鼬工厂认为超高速特性比隐身特性的生存能力更强。[2]机体: 大型操控: 有人和无人通用材料: 钛镁合金包裹型梁架+多合纤维脂混合机表防护: 低可探测机表和全频谱电磁波干扰系统空域: 临界空域速度: 6倍音速功能: 多用途(包含指挥、侦查、运输、干扰、打击等能力)
SR-71侦察机有多离谱?
SR-71侦察机有多离谱?你敢相信吗?它的速度比导弹还快,服役了24年,未曾损失一架,它就是代号为黑鸟的SR-71侦察机。是的,你没听错,SR-71侦察机服役期间,多次参与实战,竟然实现了零战损。更让人想不到的是,SR-71侦察机早在1966年,就已经开始服役。别说是在之前,SR-71的很多技术,即便21世纪,也鲜有国家能做到。作为一款战略侦察机,SR-71的飞行性能,可谓是侦察机中的“天花板”。SR-71侦察机的最大起飞重量为77吨,相当于两架满载的F22。虽然SR-71是个大家伙,但它的最大飞行速度,竟然能达到3.2马赫,也就是时速3331千米。拥有三倍音速的SR-71,能轻易摆脱导弹的追踪,让它在执行任务时,可以为所欲为。天下武功唯快不破,但SR-71侦察机却还有另外两项绝技,堪称“武林高手”。美国曾做过一项统计,在SR-71黑鸟侦察机服役的24年里,它一共成功躲过了1000多枚导弹的追击。无一例外,SR-71侦察机能幸免于难,除了速度,还有它至今都让人望尘莫及的飞行高度。在SR-71侦察机服役期间,创下了24462.64米飞行高度的记录,而这样的高度,当时的其他飞机和导弹,根本就无法实现。拥有了高度和速度的双重保障,接下来就是SR-71出色的对地侦查性能,在SR-71的眼皮底下,几乎没有秘密可言。根据后来解密的资料,有人认为,SR-71侦察机在万米高空飞行时,拍摄的照片,甚至能看清地面汽车的车牌。虽然这种说法有点夸张,但SR-71的侦查能力,却没人敢质疑。而且SR-71侦察机还有一项绝技,那就是在不进入他国领空时,就能借助自身高度优势,实现倾斜角度拍摄,让人防不胜防。一架SR-71侦察机升空后,在1小时内,就能完成约20万平方公里面积的地面侦查任务。这意味着,将日本看一遍,也就一顿饭的功夫。既然SR-71侦察机的性能如此优秀,却几乎“无敌”搬的存在,为何它在服役24年后,就草草退役呢?很多人可能并不知道,先进的SR-71黑鸟侦察机,早在1990年,就已经退役。服役24年,创下了多项飞行速度和高度记录,还在多次实战中,实现了零战损,SR-71侦察机为何会退出历史舞台呢?在不使用火箭的前提下,SR-71侦察机的飞行性能,已经达到了飞机的极限。这给制造飞机的材料,提出了很高的要求。SR-71侦察机有93%的重量,都来自于一种高强度的钛合金材料。这种材料价格昂贵,以至于SR-71侦察机的单架成本,高达20亿美元。因此,有不少人认为,SR-71侦察机之所以会退役,是因为成本太高。但这种说法并不全面,毕竟在任何高科技装备面前,大漂亮都舍得花钱。另外两种观点,则看起来更具说服力。SR-71侦察机作为美苏较量的产物,或许它已经失去了该有的价值,并且随着人造卫星技术的成熟,SR-71存在的价值,则显得有些多余。面对SR-71这样的高空侦察机,有什么好的应对办法呢?
SR-71侦察机的技术特点
SR-71的机身大部份都是钛,而这些钛还是在冷战高峰期从苏联方面得到的,洛克希德用各种可行的伪装方法防止被苏联政府得知这些钛的用途。为了降低成本,他们使用的是可在较低温度软化而较易加工的钛合金,完成的飞机会涂上暗蓝色(趋近黑色),以加强热辐射冷却与高空的伪装效果。 钛制蒙皮的研究显示,在逐次像是退火一般的剧烈加热中,材质会逐渐强化。主翼内侧蒙皮的主要部份其实是皱纹状的。热膨胀会使平滑的蒙皮撕裂或卷曲,而将蒙皮做出皱折让它能向垂直方向伸展,避免应力过强,同时也增强纵向强度。不过空气动力专家指责工程师是试图让一架20年代的福特三引擎飞机(因其皱纹状的铝制蒙皮而闻名)飞到三马赫。部份SR-71在机身中心附近有红色的警示条,以防止维修人员不慎破坏蒙皮,因为这里的蒙皮薄而易破,很大一块区域的下方都没有结构梁提供额外支撑。SR-71被设计为具有非常小的雷达反射截面(radar cross-section,RCS),这是早期的隐形设计。然而,这并没有包括高温引擎排气。所以讽刺的是,SR-71在联邦航空总署(Federal Aviation Administration,FAA)的长程雷达上是最大的目标之一,在几百哩外就能追踪。即使采用了大量的隐身技术,但是因为其在高速飞行时候巨大的红外特征,因此他实际上不具备隐形功能,但是依赖他的高速,SR-71成功的摆脱了上千次针对她的攻击,其中绝大部分都来自前苏联的飞机和对空导弹。 计划早期的类比式进气电脑并不总是能跟得上立即的飞行变化,若内压力过高,且进气锥处在不正确的位置,激波会突然在进气口前中断,称为“进气未启动”(inlet unstart)。这会使进入压气机的气流立即停止,推力下降且排气温度开始上升。由于突然失去一半动力造成两边推力大幅度的不对称,进气未启动会造成向一边的狂暴的偏航。SAS、自动飞控和手动控制得与不预期的偏航格斗,但经常造成另一边引擎气流的减少,并造成共振失速(sympathetic stalls),结果是立即地反向偏航,常常也发出巨大的爆声。飞行员与侦察系统官偶尔会经历到他们的压力服头盔撞上座舱罩,直到未启动平息下来的状况。一种标准的反制之道是让另一边的进气锥移动而造成刻意的未启动,以停止偏航状况,让飞行员能进行再启动,完成后就可以重新加速并爬升到计划的巡航高度。后来黑鸟换上了新的数码进气电脑,洛克希德的工程师们发展的引擎进气控制软件,能重新捕获漏失的激波,在飞行员感觉到未启动的发生之前就重新点燃引擎。SR-71的机工们有责任精确地调整数以百计的前部空气旁通门,这对控制激波、防止未启动与增强性能有一定的帮助。SR-71主要任务载荷包括侦察照相机、红外和电子探测器、AN/APQ-73合成孔径侧视雷达等先进的电子和光学侦察设备,但都处于绝对保密的状态,外界了解甚少。但通过对其飞行速度和光学照相机的分析,一小时内它能完成对面积达324000平方千米的地区的光学摄影侦察任务。形象地说,它只需要6分钟就可以拍摄得到覆盖整个意大利的高清晰度照片。其光学镜头的性能超乎一般的想象,但分辨率高度保密。为了避免飞机向前飞行引起的误差,侦察照相机均装在导轨上,摄影时向后运动,使得相机相对于地面静止。 黑鸟使用的J-58发动机是唯一可以持续使用加力燃烧室的军用发动机,当飞行速度愈高的时候,发动机的效率也随之提升。每一具J-58能够产生32,500磅(145 千牛顿)的静推力。一般喷气发动机无法持续使用加力燃烧室,而且效率在高速时会下降。能够让飞机达到三马赫,又必须提供亚音速的气流给发动机,对涵道设计而言是必要的。在两个进气口前端各有一个圆锥形、可移动的进气锥,在地面上或亚音速飞行下锁定在最前方的位置。自1.6马赫开始,进气锥会逐渐向后移动,最大到26吋。原始的进气电脑是类比式的设计,依据皮托管静压测量、俯仰、滚转、偏航、迎角等等的输入资料,算出进气锥所需要的前后移动距离。这么做可以将进气锥尖端产生的激波维持在进气口,使气流减速到1.0马赫的激波为止,之后的亚音速气流就可以让引擎使用。这个在涵道内进行激波的捕获称为“启动进气”(starting the inlet)。压气机前方会因而产生巨大的压力。泄气孔和旁通门设置在涵道和引擎舱内,以维持进气压力,使涵道能持续地“启动”。在3.2马赫巡航下,进气压力的增加估计提供了58%的可用推力,压气机提供了17%,而加力燃烧室提供了25%,这时几乎就是SR-71的最佳设计点。臭鼬鼠工厂的进气系设计师Ben Rich常说压气机“使进气活跃着”(pumps to keep the inlets alive)。J-58另外一项特点就是他可以算是混合喷气发动机:他是在一具冲压式发动机内部再加上一具涡轮喷气发动机。进入引擎的空气先是被激波锥压缩(同时气流温度也会上升),接下来气流被分成两道: 一部分进入压缩风扇(核心气流),其余的经由旁通管直接进入加力燃烧室(旁通气流)。通过压缩风扇的气流会进一步的压缩(同时温度也进一步的上升),燃料与压缩气流在燃烧室混合燃烧,这时候气体温度达到整个阶段的最高温,仅仅略低于涡轮叶片开始软化的温度。在通过涡轮段之后(温度稍微下降),核心与旁通气流在此会合一同进入加力燃烧室。但是当黑鸟于高速飞行时,通过激波锥压缩的核心气流温度会高出许多,而这时候气流尚未经过压缩和燃烧段,过高的温度使得喷入燃烧室的燃料量必须减小,以免接在后面的涡轮叶片会因为高温而溶化。当速度接近3马赫的范围时,通过激波锥与压缩段的气流具有的温度已经非常高,这时候没有任何燃料会与核心气流混合,这意味着通过压缩、燃烧和涡轮段的核心气流实际并未提供任何推力,黑鸟仅仅依靠加力燃烧室产生的推力来飞行。利用激波锥的压缩效果,这时候引擎转变成为冲压引擎的型态。没有其他飞机是以这样的方式来运作。通常可以想像这是一具冲压引擎内部还有一具喷气发动机。低速时,喷气发动机(核心部分)与冲压引擎(旁通气流与加力燃烧室混合)共同作用,飞行速度提高时,喷气发动机虽然还是位于冲压引擎的进气通道内,可是已经形同停止工作(这也同时显示涡轮叶片的高温忍耐程度是以多少燃料可以燃烧来决定,同时这也决定这一具引擎最大输出推力有多少)。原先黑鸟的引擎是以辅助的外启动车进行启动,启动车停在飞机下后,以两具别克(Buick)V-8发动机驱动连接到J-58的一支垂直的驱动轴以启动引擎,启动一具后再驶到另一侧启动另一具发动机,过程震耳欲聋。后期J-58就改用传统的启动车了。 SR-71是第一种成功突破“热障”的实用型喷气式飞机。“热障”是指飞机速度快到一定程度时,与空气摩擦产生大量热量,从而威胁到飞机结构安全的问题。为此机身采用低重量、高强度的钛合金作为结构材料;机翼等重要部位采用了能适应受热膨胀的设计,因为SR-71在高速飞行时,机体长度会因为热胀伸长30多厘米;油箱管道设计巧妙,采用了弹性的箱体,并利用油料的流动来带走高温部位的热量。尽管采用了很多措施,但SR-71在降落地面后,油箱还是会因为机体热胀冷缩而发生一定程度的泄漏。实际上,SR-71起飞时通常只带少量油料,在爬高到巡航高度后再进行空中加油。如右图所示, SR-71教练机型,注意第二个座舱罩。机背上的液体痕迹是空中加油后加油管离开加油口时洒出来的燃油,机翼上的则是在非巡航空速下,从油箱的数十个裂缝泄露出来的。
SR-71侦察机的退役使用
1990年1月25日,SR-71A全部退役以后,除了少数被封存外,大多数都是直飞其永久的归宿地-各大型博物馆或公园,作为一代名机的代表作供游人观赏。然而,在1994年,美国国会批准SR-71重新服役。1995年6月28日,两架经重新修整后的SR-71A重新服役使用,这就是所谓的重新服役型。这两架飞机修整的内容主要是,对机体结构进行了加强,其次是装备了先进的机载设备,如第一代新型合成孔径雷达ASARS-l、技术研究目标照相机TEOC、高清晰度光学纤维照相机、电子信息系统和数据传输装置等。重新服役的1号机是NASA使用的NASA832,1995年6月28日,它率先恢复现役。1995年8月28日,拟重新服役的2号机开始试飞。1997年1月1日,空军提交了使两机处于任务状态的请求报告。正当美国空军准备将重新服役的SR-71A用于训练和执行任务时,在美国1998年财政年度的国防预算中,美国政府却没有批准SR-71A的使用经费。于是,现由美国空军第9战略侦察联队第2分遣队使用的两架SR-71A重新服役型,尚未使用一次又将重新退役。SR-71极其高昂的使用费用,是其将退役的主要原因之一,尽管就连国会议员也有人认为它仍然是一架尚无其它飞机可以代替的战略侦察机。在美国空军提交的任务准备状态的请求报告中,曾提出两架重新服役的SR-71A按每月30天计算,每月所需费用为3900万美元的预算。而且,美国空军还计划对其进行现代化改装,如改进它的侦察设备和雷达系统,装备卫星全球定位系统等,这些都需要极大的投资,所以美国国会未批准这些投资计划。由此看来,6O年代问世的“黑鸟”即将走到其生命的尽头。SR-71从美国军方退役后,变成NASA飞行试验机,继续在科研战线上超期服役。
美国SR-72无人机
SR-72侦察机是美国洛马公司臭鼬工厂研发的一款用来替代SR-71“黑鸟”侦察机的下一代侦察机。SR-72侦察机将拥有极限音速,据说设计目标要达到6倍音速,也就是说连导弹都追不上。目前传出来的照片来看这款飞机没有座舱,所以人们猜测这应该是一款无人机,但究竟最后出来是个什么样子我们还不得而知。因为现在它也只是一个概念,原型机都没有。