SR-72之谜

晨枫

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知道SR-71吗？不知道还敢称自己为军迷？面壁去！


" L5 Z  W) x5 c" f/ d这就是大名鼎鼎的SR-71，三倍音速

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但是SR-71在20年前就退役了，这样的盛况再也不可能了

不过《航空周刊》爆料，洛克希德正在研制SR-72！这不仅是SR-71的继承人，而且将达到6倍音速！美国空军的下一代轰炸机计划分为两部分：远程打击轰炸机（LRS-B）和侦察轰炸机（ISR），洛克希德负责ISR。SR-72据说将在2018年作为技术验证机完成，最快2020年可以飞起来。


: W! V( f* p: b% g这就是《航空周刊》披露的SR-71的外形
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6 _" D' G& ^' [) \5 N' u  s' ~+ \《航空周刊》还对SR-71和SR-72做了比较

高超音速的好处不用多说，不仅可以填补卫星侦察的空隙、提高及时性，还可以作为精确打击平台，在敌人还没有来得及隐蔽起来之前就进行精确打击。高超音速飞机也没有有效的拦截手段。战斗机飞不到那么高的速度和升限，空空导弹和一般的防空导弹也达不到那个速度和高度。具有反导能力的防空导弹可以达到更高的速度和高度，但反导在原则上不是追逐式拦截，而是以“高空地雷”加有限追逐。换句话说，弹道导弹的弹道正在起飞后就可以精确计算预测，中途变轨的能力也有限，否则就不是弹道导弹了。反导导弹根据对弹道导弹的轨道预估，提前占位，然后用有限追逐能力弥补预估误差。对于那么高的速度和高度的弹道导弹要满世界追逐，那不是现在导弹技术可以做到的。但高超音速的ISR在速度上接近近程弹道导弹的再入速度，还具有气动机动能力，即使飞入射程，也只留下及其有限的拦截窗口，超出现有防空导弹的拦截能力了。
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SR-71也有侦察轰炸机的作用，相应型号为A-12，但一来60年代的精确打击技术不到位，无法携带足够有效和足够精确的弹药，另一方面电子系统的性能也有限，侦察机和侦察轰炸机只能分别研制和部署，极大地提高了成本。这些在现在都不是问题了，所以ISR不仅是侦察机，也是侦察轰炸机。当然不能指望它搞地毯轰炸，但精确拔点还是做的到的。SR-72的航程还不知道，如果能达到几千公里，那在战术上可以作为中程弹道导弹的有效替代，而且还具有可以中途改变目标和可以召回的优点。

$ L: W- ^( ]/ b* k3 g高超音速飞行还是一个处女地。在大气层内稠密空气里的普通超音速飞行已经不是问题，在没有空气的轨道上的飞行也不是问题，但在只有稀薄空气的大气层边缘的高超音速机动飞行，这牵涉到气动和热工的交互作用，即所谓热气动学（aerothermodynamics），这里还有太多的未知。另外，在这样的条件下，飞行稳定性和飞行控制也是全新的挑战。
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2 Q" l& u, ^9 P5 ?, S& ~& F  b+ u% K但最大的问题还在于发动机。涡轮喷气发动机的压气机叶尖速度不能超过音速，否则造成的激波不仅影响进气，也损坏发动机匣。但这就极大地限制了进气速度。事实上，超音速飞机的进气道最大的作用就是把超音速气流减速到M0.5-0.6，以迎合压气机的工作条件。进气速度更高的话，压气机实际上成为减速风车，极大地降低了效率。超音速推进是有燃烧、膨胀、喷气实现的。显然，飞行速度越高，这样的减速-加速损失越大。事实上，涡轮喷气发动机的理论速度极限在M3.5-4左右。超过这个速度的话，推力再大也不可能进一步增加速度，因为阻力同步增加。
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冲压发动机取消了压气机，但依然需要由进气道把超音速气流减速，然后才能有效地控制燃烧，产生推力。冲压发动机的速度极限比涡轮喷气发动机要高，但依然不能达到M6。然而，超音速燃烧冲压（简称超燃冲压）发动机可以在超音速条件下实现燃烧，就不需要对进气减速，或者只需要较少的减速，极大地提高了高超音速飞行的推进效率。问题是正常燃烧时，火焰的传播速度是音速，超音速燃烧实际上已经是受控爆炸了，实现稳定的超燃冲压的难度可想而知，典型工作时间只能以秒计算。NASA的X-51代表了超燃冲压的最高水平，但工作时间依然只是100多秒，这还是多次失败后最成功的一次的记录。

冲压和超燃冲压都需要外力启动。也就是说，需要外力把飞行器加速到合适的工作速度才能启动、加速。作为一次使用的导弹的话，可以用火箭助推。但用于反复使用的飞机的话，火箭动力就不合适了。Aerojet-Rocketdyne提出涡喷-双模冲压的组合发动机，解决不同动力模式的转接问题。
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Aerojet-Rocketdyne的涡喷-双模冲压的组合发动机概念
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0 \) a: ?) I4 b6 E! ?Kh-31也使用组合发动机，除了火箭助推不适合在飞机上使用外，分立的进气口是高超音速飞行的大敌
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Aerojet-Rocketdyne概念的关键不在于把不同的发动机捏在一起，而在于使用共用的进气口和喷口，这对高超音速飞行十分重要。分立的进气口和喷口将极大地增加阻力。Aerojet-Rocketdyne组合发动机在低空低速是用涡喷动力，这可以在跑道上起飞和降落，还有在低空低速下进行一般飞行。速度进一步提高后（估计在达到超音速后，比如M2），进气道活门偏转，改用常规冲压发动机。但在速度进一步提高后（比如M4.5+），转入超燃冲压模式。
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( k: J6 z- O7 r这个概念并不复杂，但实现起来挑战极大。进气口、进气道、喷口如何在不同模式之间共用而不至于造成过度的进气损失，这是一个极大的热力学和流体力学挑战。不同模式之间的无缝转换在热工、飞控上更是挑战。常规冲压和超燃冲压尽管都是冲压，但两者还是有很大的不同，双模冲压的难度比单纯超燃冲压又是高了一个数量级。

, e5 q5 _+ r  ~这些科幻级的先进技术在理论上都是可能的，在实际上都有巨大的问题。NASA公开项目中，对单项技术已经有所突破，但还没有达到消除关键技术障碍的地步。美国空军如果有秘密项目已经实现突破的话，这就不知道了。但有意思的地方也正在这里：为什么要在现在公开这一本来应该是“黑项目”的项目？按照隐身时代的先例，在纯粹理论性或者预研阶段，还有一些公开报道，尽管这些报道通常淹没在专业文献的海洋里，即使航空专业媒体的人员也“你认得我，我不认得你”。进入到实质性研制的时候，更是全面“黑”化，绝对保，直到最后木已成舟或者需要利用威慑价值的时候才透露一点。F-117 、B-2都是这样的，Have Blue、Tacit Blue都是很多年之后才披露的黑计划。现在这么大张旗鼓披露ISR，实在是一反常态。
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) ^0 A! U9 t4 G+ a3 C- v阴谋论一点：一个可能：这离实际研制还差得远，或者与真正的SR-72差得远。隐身在F-117初战之前已经有所风闻，专业媒体纷纷猜测，最后画出的猜想图与最后的F-117南辕北辙；F-22的前身ATF也曾透露多个设计方案，没有一个与最后的F-22相似的。第二个可能是这是在国防和科研经费大幅度削减之后，美国空军、洛克希德、NASA搞的公关名堂，试图用耸人听闻来钓鱼。
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+ b4 k1 ~+ X) h, B: j, P
2 U, P' }( A4 ]还记得风传一时的F-19吗
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80年代透露的洛克希德ATF与F-22也南辕北辙

7 i5 t; _; X4 q$ P真相如何，只有在未来揭晓了。个人猜测：这SR-72是在钓鱼！

面朝大海

晨枫 发表于 2018-1-24 10:19
, z3 W& v, s1 d' k' G5 x# f圣地亚哥？好地方啊

/ q' v' H9 T2 B; V洛杉矶downtown 的discovery center园区里好像也有一个

njyd

晨枫 发表于 2013-11-2 12:36
& g* S2 C% f1 R! g涡轮发动机本来就需要把进气减速到M0.5-0.6，所以有n波系的事情。常燃冲压也需要减速，但需要对减速精确 ...

6 m# l5 w- W; M+ Q8 A: ]超燃应该也要减速，只不过不减到音速以下而已。
一个问题是什么东西燃烧速度能达到五六倍音速？
6 t4 R2 o9 l8 a4 z, x更重要的是象这种直通式发动机，燃烧室进气压力必须高于出气压力，否则真成了两个方向的爆炸了。这是物理规律所决定的，气体肯定向压力低的一方跑。
要提高进气压力必须压缩，要压缩就得减速。

老马丁

手里现在还缺个SR-71的模型。太贵了，一直不敢下手
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常挨揍

holycow 发表于 2018-1-24 11:04
F-52。金三打DOTA, 闯王打使命召唤，还差一个打农药的

$ W3 n. N5 l2 ~) N% G不是传说蒸菜打农药(⊙x⊙;)

holycow

晨枫 发表于 2018-1-23 18:19
他要出口B-52？没有听说啊？

+ y% R2 {9 F9 e  Q0 GF-52。金三打DOTA, 闯王打使命召唤，还差一个打农药的

mezhan

晨枫 发表于 2018-1-24 10:19
圣地亚哥？好地方啊

  e! P8 H* s- T& \% }) `  p, n4 @HOUSTON NASA的 备胎

晨枫

常挨揍 发表于 2018-1-23 19:38
川普要出口52，晨大给说说

他要出口B-52？没有听说啊？

晨枫

mezhan 发表于 2018-1-23 19:34
我现住的城里有一 A12 (SR71前身) 不花钱就可近观

圣地亚哥？好地方啊

常挨揍

晨枫 发表于 2018-1-24 06:30
不光LM，波音也参和进来了。不过还是没有多少干货，至少外界还看不到干货。

川普要出口52，晨大给说说

mezhan

我现住的城里有一 A12 (SR71前身) 不花钱就可近观

晨枫

holycow 发表于 2018-1-23 15:22
黑鸟之子最近又上新闻了，不更新一下吗？

不光LM，波音也参和进来了。不过还是没有多少干货，至少外界还看不到干货。
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holycow

黑鸟之子最近又上新闻了，不更新一下吗？

燕庐敕

李根 发表于 2013-11-2 09:30
8 B+ `5 O8 X0 k7 j) p好文章！
% Y9 \$ O+ W, }) _% n8 g9 |
标题有点问题，“谜”才是myth，“迷”那就成了fan了。

% I" s8 x( d/ e. ?/ g# k1 ?' F) h总统教授晨斯基学中文啦！

xlan1976

晨枫 发表于 2013-11-2 12:54
% P" r9 @0 s+ Z& x3 V冲压需要有一个初始速度，才能有进气动压形成压缩，否则成了点篝火了。
. @* N1 i' ?& o' [
) C% I8 G! Y. L, [' p超燃冲压和常燃冲压相像，但是取 ...

了解了。

晨枫

xlan1976 发表于 2013-11-1 22:45
6 m8 I5 Z: f+ E$ D1 [嗯，等我回家翻翻资料看看，我只记得冲压发动机好像需要有比较高的初始速度。。
: `( V& L  B# q这个超燃冲压好像 ...

4 \* \1 t( D6 Z& Y( M9 y冲压需要有一个初始速度，才能有进气动压形成压缩，否则成了点篝火了。

超燃冲压和常燃冲压相像，但是取消进气道减速这一步，代价是工作条件高度苛刻，工作窗口小得令人发指。

PDE和脉冲发动机相像，进气都有阀门，但出气脉冲只有节流，没有阀门，PDE也有阀门。PDE好比内燃机的气缸，只是用排气做攻，而不是活塞推动曲轴连杆做功。

李根

holycow 发表于 2013-11-1 21:58
总统你什么时候担负起纯洁祖国语言文字的光荣任务了

自从葛老师分配给俺语文课代表这个光荣的职务之后
# o4 c# Q# |4 L
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xlan1976

晨枫 发表于 2013-11-2 12:36
涡轮发动机本来就需要把进气减速到M0.5-0.6，所以有n波系的事情。常燃冲压也需要减速，但需要对减速精确 ...

嗯，等我回家翻翻资料看看，我只记得冲压发动机好像需要有比较高的初始速度。。
这个超燃冲压好像听起来有点像脉冲发动机。。但不确定。。
. y. r& h  k" W) Y% ~, r$ X不过这些玩意儿都是理论不复杂，实现很麻烦的东东

晨枫

xlan1976 发表于 2013-11-1 22:33
这个我也不太清楚。。因为冲压发动机我完全没接触过。。而对于涡轮发动机来说，这不是个问题。。{ ...

% y% ^8 R8 A6 |涡轮发动机本来就需要把进气减速到M0.5-0.6，所以有n波系的事情。常燃冲压也需要减速，但需要对减速精确控制，所以要么就只能飞单一速度高度，要么就要可调进气道。超燃冲压不需要减速，但进气口唇口不管你需不需要，都给你来一道激波，这就增加阻力了。不过超燃冲压太复杂，条件太苛刻，否则也不会那么难伺候了。

xlan1976

晨枫 发表于 2013-11-2 12:21
我也想不出来。还有超燃冲压的话，如何解决进气口唇口激波问题呢？这就是一个波系啊，进气不想减速也减速 ...

这个我也不太清楚。。因为冲压发动机我完全没接触过。。而对于涡轮发动机来说，这不是个问题。。

晨枫

xlan1976 发表于 2013-11-1 22:19
8 o# E+ `1 I2 w/ z0 o. B' L/ ?% U但是不可调怎么兼顾这么大的速度范围呢？
至少我还没想到好的方法
我估计还得是可调，但调节方法 ...

- G3 X; s# m4 B: _4 O* X我也想不出来。还有超燃冲压的话，如何解决进气口唇口激波问题呢？这就是一个波系啊，进气不想减速也减速了。