03.08 SR71黑鸟侦察机是如何实现3倍音速飞行的?

耿彦佳


在上世纪,美国空军曾经拥有一款可以纵横各国空域,以至于各国包括苏联都拿其毫无办法的侦察机,这就是大名鼎鼎的“平流层黑鸟”——飞行速度3马赫的SR-71“黑鸟”长程战略侦察机。SR-71在当时使用了大量先进技术,如半冲压发动机、钛合金机体设计、低可侦测性机身等,“黑鸟”也是美国第一代低雷达反射截面积飞机。

虽然在当时这些不太成熟的技术,让SR-71在陆陆续续的改进中仍未解决掉诸多麻烦,比如说存在燃料泄漏和发动机容易熄火等问题,隐身效果也十分有限,但是仅凭这些,以及3马赫的超高速度,SR-71在很长一段时间之内可以随意驰骋在苏联的领空上,也在美国空军的侦察机史上,画上了浓墨重彩的一笔。

SR-71性能卓越,由美国军火工业的传奇人物凯利•约翰逊的臭鼬工厂于上世纪50年代末开始设计,并最早于1964年12月完成其首飞,其最快巡航速度足有3.3马赫,在当时三倍音速的飞行器绝对都是佼佼者。

SR-71的机身大部分金属采用的都是钛,有趣的是,身为昂贵的航空金属,战略价值必然极高,但是美国上世纪大部分战机用钛都是从世界最大生产国苏联得到的,洛克希德•马丁公司采用了各种伪装方法不让苏联政府得知出口的钛的实际用途。为了降低成本,洛克希德•马丁公司使用的是在较低的温度下就能够轻易加工的钛合金,这就导致SR-71在完成之后,飞机外壳普遍会涂上暗蓝色涂料(趋近于黑色),这也是其“黑鸟”的外号来源之处,虽然看似简单,但是这么做能够加强SR-71“黑鸟”侦察机的热辐射冷却,并且获得更好的高空伪装效果。

别看SR-71在空中逍遥自在,由于钛合金较软,且在飞行中容易受到高温和飞行阻力的影响,所以“黑鸟”的机身外镶板容易发生脱落,且机身容易在热胀冷缩中损坏,进而燃油密封系统密封性大幅下降,并出现漏油。因为,各式各样的飞机硬件缺陷,就导致了其令人吃惊的损失:在冷战时期一共有5个国家对SR-71“黑鸟”发动过直接打击,分别是越南、北朝、利比亚、以色列和埃及,均未果,而苏联在知晓SR-71拥有3倍马赫的飞行速度后,即使SR-71多次深入苏联领空,苏联也从未出手攻击过SR-71。

另外,没有任何一架SR-71“黑鸟”被击落,而“黑鸟”由于质量存在问题,制造的32架中足足自行坠毁过12架,非战时损失率高达37.5%。

很多对SR-71“黑鸟”狂热的忠实粉丝曾经对其经过计算,在衡量其先进的设计、性能和空气动力结构后,推测其最大速度可以超过3.3马赫,并且无限接近3.45马赫。特别是这些狂热粉丝引证了SR-71的压缩器最大进气温度可以达到430℃,已经完全超越其目前可达到的3.3马赫要求,而SR-71“黑鸟”所使用的J-58型发动机在非机密的测试中甚至被曝出能够拥有3.6马赫以上的测试台数值。

在1990年1月26日,由于美国国防预算被大幅降低,且这款长程战略侦察机的操作费用过于高昂,美国空军无奈将SR-71“黑鸟”侦察机退役,但在1995年“黑鸟”再次被编回部队,并于1997年展开飞行任务,1998年SR-71“黑鸟”永久退役,正式退出历史舞台。


科罗廖夫


在历史上,米高扬设计局研发的米格-25战斗机,曾经创造过飞机甩掉空空导弹的传奇记录。当米格-25战斗机在遭遇美制F-4战斗机的时候,F-4战斗机的飞行员向米格-25发射了AIM-9“响尾蛇”空空导弹,然而米格-25却直接开启加力模式扬长而去,AIM-9“响尾蛇”空空导弹耗尽燃料也没有追上米格-25战斗机。地面雷达记录米格-25的速度达到3.2马赫,这样的速度实在令人叹为观止。

然而,米格-25在遇到美国的SR-71“黑鸟”高空超音速侦察机的时候,就显得有点无可奈何了。SR-71不具备米格-25的作战能力,但是其飞行速度和米格-25相比堪称有过之而无不及。而且米格-25如果长时间以超过3.0马赫的速度飞行的话,是要以损坏发动机作为代价的。SR-71则不是,它本来就可以飞这么快。米格-25战斗机曾经多次“蹲守”SR-71,但最后都无功而返,显得相当无奈。

SR-71“黑鸟”侦察机能够实现超过3.0马赫的高速巡航状态,主要是因为该机型装备了两台性能先进的普惠J58-1涡轮喷气亚燃冲压组合循环发动机,这种发动机的一大特点是可以长时间保持加力状态,这是一般战斗机发动机不能达到的。J-58发动机的推力可以达到151千牛,拥有这两台发动机的SR-71“黑鸟”侦察机,可以飞出高达3.35马赫的速度,这样的速度可以令当时的战斗机乃至空空导弹都望尘莫及。

J-58发动机的结构非常复杂,其进气锥能够在速度增加时作相应的精准后缩调整,以确保发动机能够持续获得亚音速气流供应。J-58发动机其实类似于混合喷气引擎,在冲压引擎内部,还有涡轮喷气发动机,在低速飞行时,发动机是共同作用的,而一旦进入高速巡航状态,则涡轮喷气发动机就几乎没用了。J-58发动机外面安装有六个导气管,可以在高速巡航时直接将空气导入加力燃烧室,以满足高速巡航的需求。

除了拥有性能出色的发动机之外,SR-71侦察机还使用了钛合金作为机身材料。SR-71的机身钛合金材料应用率达到90%以上,合适的材料工艺,能够帮助SR-71对付高速飞行时高达500多度的机身温度。虽然实际应用过程中,SR-71也仍然遇到过不少问题,但是这种高空超音速战略侦察机服役几十年,从未被战斗机和防空导弹系统击落过,这已经算是相当出色的服役成绩了。


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