飛行時(shí)速超過(guò)6千公里!SR-71黑鳥(niǎo)繼承人——SR-72暗星的設(shè)計(jì)障礙
SR-72“暗星” 作為美國(guó)空軍下一代高超音速戰(zhàn)略偵察機(jī),旨在接替已退役的傳奇機(jī)型 SR-71“黑鳥(niǎo)”。然而,這款雄心勃勃的項(xiàng)目從一開(kāi)始就面臨著巨大的技術(shù)和資金方面的挑戰(zhàn)。
機(jī)身耐熱性:SR-72的設(shè)計(jì)飛行速度高達(dá)6馬赫,是音速的六倍。在如此高強(qiáng)度的飛行速度下,飛機(jī)表面會(huì)承受巨大的摩擦力和熱量,最高溫度可達(dá)3000攝氏度以上。傳統(tǒng)的飛機(jī)材料難以承受如此極端的條件,因此SR-72需要采用新型的耐高溫材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
高超音速發(fā)動(dòng)機(jī):SR-72的超高飛行速度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了極高的要求。現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難以滿(mǎn)足如此苛刻的條件,需要突破新的技術(shù)壁壘才能研制出滿(mǎn)足 SR-72 需求的下一代高超音速發(fā)動(dòng)機(jī)。隱身性: 高速飛行會(huì)產(chǎn)生明顯的紅外和雷達(dá)信號(hào),使飛機(jī)更容易被敵方雷達(dá)探測(cè)到。SR-72作為一款偵察機(jī),隱身性至關(guān)重要,因此需要采用先進(jìn)的隱身技術(shù)來(lái)降低自身信號(hào)特征。
潛在制造商洛克希德馬丁公司計(jì)劃在 2025 年的某個(gè)時(shí)候?qū)?SR-72 進(jìn)行首次試飛。 然而,這個(gè)時(shí)間表尚未得到美國(guó)國(guó)防部的官方證實(shí),一些專(zhuān)家認(rèn)為該時(shí)間表過(guò)于樂(lè)觀,實(shí)際首飛時(shí)間可能會(huì)推遲。
SR-72“暗星”:機(jī)身挑戰(zhàn)之火熱考驗(yàn)
SR-72“暗星”作為美國(guó)下一代高超音速戰(zhàn)略偵察機(jī),其最大飛行速度據(jù)稱(chēng)可達(dá)6馬赫,是音速的六倍。然而,如此驚人的速度也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn),尤其是對(duì)于飛機(jī)的機(jī)身而言。
SR-72 的最大飛行速度據(jù)稱(chēng)可以達(dá)到 5.21 馬赫(6433公里/小時(shí))至 6.0 馬赫(7408.8 公里/小時(shí))。當(dāng)速度超過(guò) 5.0 馬赫時(shí),產(chǎn)生的高溫會(huì)熔化傳統(tǒng)的金屬機(jī)身。為了解決這個(gè)問(wèn)題,工程師們正在探索新型的耐高溫材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):包括高性能陶瓷、碳和金屬混合物。
SR-72 的“前輩”,傳奇的SR-71“黑鳥(niǎo)”偵察機(jī),在那個(gè)時(shí)代以其3. 56 馬赫的驚人速度著稱(chēng)。即使在退役多年后,它仍然是世界上最快的吸氣式飛機(jī)之一。
然而,即使是SR-71,在高速飛行時(shí)也會(huì)面臨巨大的熱負(fù)荷。黑鳥(niǎo)機(jī)身外表面溫度可高達(dá)260°C,擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)溫度達(dá)到120°C,而飛行員在緊急彈射時(shí)將面臨高達(dá)230°C的高溫!
除了耐熱性,SR-72 的機(jī)身設(shè)計(jì)還需要兼顧隱身性能。因?yàn)楦咚亠w行會(huì)產(chǎn)生明顯的紅外和雷達(dá)信號(hào),使飛機(jī)更容易被敵方雷達(dá)探測(cè)到。 對(duì)于像 SR-72 這樣的飛機(jī)來(lái)說(shuō),隱身性能的作用有限,傳統(tǒng)的隱身技術(shù),例如雷達(dá)吸收材料(RAM),在極端高溫下會(huì)失效,無(wú)法滿(mǎn)足 SR-72 的需求。因此,需要研發(fā)新型的耐高溫隱身材料和技術(shù)。
因此,飛機(jī)需要依靠速度來(lái)生存,因?yàn)殡[形不是一種選擇。引用飛行員中流行的一句話(huà)。“速度就是生命。高度就是保險(xiǎn)”。
技術(shù)挑戰(zhàn)第二部分:發(fā)動(dòng)機(jī)挑戰(zhàn)之動(dòng)力難題
SR-72“暗星” 的另一個(gè)重大挑戰(zhàn)是其發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。與SR-71“黑鳥(niǎo)”獨(dú)特的普惠J58渦輪沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)不同,SR-72需要一種能夠滿(mǎn)足高超音速飛行和常規(guī)起降需求的全新發(fā)動(dòng)機(jī)。
傳統(tǒng)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)雖然可以為飛機(jī)提供足夠的亞音速動(dòng)力,但無(wú)法滿(mǎn)足高超音速飛行的要求。現(xiàn)有的高超音速?lài)姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)雖然能夠提供足夠的動(dòng)力,但無(wú)法滿(mǎn)足飛機(jī)起降時(shí)的速度需求。
為了克服上述挑戰(zhàn),SR-72 項(xiàng)目計(jì)劃采用渦輪組合循環(huán) (TBCC) 高超音速推進(jìn)系統(tǒng)。這種推進(jìn)系統(tǒng)將渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合在一起,可以實(shí)現(xiàn)以下功能:在起飛和降落階段,使用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)提供亞音速動(dòng)力。在達(dá)到一定速度后,切換到超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)高超音速飛行。理論上,TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)可以使SR-72達(dá)到5馬赫以上的速度,甚至可能超過(guò)10馬赫。
即使SR-72能夠克服技術(shù)難題,其高昂的研發(fā)和維護(hù)成本也可能成為項(xiàng)目無(wú)法逾越的障礙。類(lèi)似的項(xiàng)目,例如洛克希德馬丁臭鼬工廠(chǎng)研發(fā)的 F-35 戰(zhàn)斗機(jī),就因成本超支和延誤而飽受詬病。美國(guó)國(guó)會(huì)議員作為財(cái)政撥款的審批者,對(duì)于此類(lèi)大型國(guó)防項(xiàng)目的成本問(wèn)題十分敏感,SR-72 項(xiàng)目能否獲得足夠的資金支持仍然存在很大的不確定性。