SR-72偵察機

SR-71偵察機於1960年代初的冷戰時期面世，1998年退役，被譽為史上最佳和最美的飛機之一。SR-71偵察機外殼以鈦合金打造，可用超音速連續在8萬英尺高空飛行5400公里，飛行速度及高度甚至勝過蘇聯導彈。在SR-71偵察機退役之後，美國的情報蒐集主要依靠偵察衞星、U-2偵察機還有一些無人機來完成，但是這三者都有比較明顯的弱點。

U-2、捕食者無人機和全球鷹無人機航速較慢，並且都不具備隱身能力。而最主要的情報蒐集工具偵察衞星雖然能夠覆蓋全球，但是一般它的軌道是可以預測的，被偵察的國家通過對衞星的精確定位並準確計算出衞星經過的時間，就可以及時採取應對措施，使其無法獲得有效情報，從而淪為擺設。例如，1998年，印度政府就是利用美國KH-9影像偵察衞星非臨空的短暫時間，進行了核試驗的關鍵性準備工作，並因此成功地欺騙了美國情報機構。除此之外，通常在低軌道上運行的偵察衞星被攻擊的可能性也正在變得越來越大，這很可能導致對地偵察和監視上的盲區。洛克希德·馬丁公司自上世紀60年代以來，便一直試圖打造SR-71偵察機的替代者。

SR-72高超音速無人該偵察機由美國《航空週刊》雜誌網站於2013年11月1日正式披露。根據計劃安排，SR-72將於2020年進行首飛 ^[3]  。預計2030年左右服役。

新一代的SR-72融合了速度、高度和隱身優勢，因此SR-72間諜飛機可以不受地空導彈的威脅。此前已經退役的SR-71偵察機在服役期間曾經成功的躲避了數百枚來襲的導彈。

洛克希德·馬丁公司雖然已經有了很多技術積累，不過在未來的研製過程中，洛克希德-馬丁公司的工程師們還要解決許多問題：例如，SR-72的最大速度將會是SR-71偵察機的兩倍，考慮到高平流層的稀薄空氣，這就勢必會對飛機的發動機提出更高的要求；其次，在高速飛行情況，機身與空氣的劇烈摩擦將會使飛機的隱身性能大打折扣。美國空軍和洛克希德·馬丁公司對於SR-72暫時都閉口不談。洛克希德·馬丁公司頗具傳奇色彩的臭鼬工廠也不出席2013年6月17日在法國巴黎舉行的巴黎航展。對此，洛克希德·馬丁公司官員湯姆·尤科斯基稱：“由於政策的緣故，我們不會去討論機密項目——無論它們是否存在”。

SR-72高超音速無人偵察機有別於上一代“黑鳥”偵察機，採用了無人駕駛結構，將使用渦噴發動機與超燃衝壓發動機的組合體作為動力，渦噴發動機將飛機加速到馬赫數3後，超燃衝壓發動機點火繼續加速至馬赫數5到6。

SR-72的設計飛行速度可達6馬赫的“極音速”，比SR-71偵察機快一倍，可在一小時內到達全球任何地點。

SR-72概念①研究人員決定採用兩段變速的方式讓SR-72達到極音速，第一步是用傳統渦輪引擎讓飛機加速至3馬赫，然後利用洛克希德-馬丁與洛克達因連手打造的“超音速燃燒噴射推進引擎”，將速度提升至6馬赫。SR-72構想圖中，看不到駕駛艙座罩，意味它可能是無人機。主持研究計劃7年的工程師利蘭表示，諜機將採用現有材料打造，以配合國防預算削減的趨勢，原型機成本可望限制在10億美元之內。SR-72的一些技術難點（譬如動力系統）已經在之前的一些項目的研究中解決（例如HTV-3X 黑燕）。此外，臭鼬工廠認為超高速特性比隱身特性的生存能力更強。^[2]

機體： 大型

操控： 有人和無人通用

材料： 鈦鎂合金包裹型樑架+多合纖維脂混合

機表防護： 低可探測機表和全頻譜電磁波干擾系統

空域： 臨界空域

速度： 6倍音速

功能： 多用途（包含指揮、偵查、運輸、干擾、打擊等能力）

根據美國空軍高超聲速長期路線圖，SR-72的設計用於替代SR-71，填補現有衞星、亞聲速有人、無人平台在快速反應情報方面日益增長的能力缺口。潛在危險和不斷增加的移動威脅正出現於拒止區域、對抗空域和擁有先進防空系統和反衞星知識的國家。

洛克希德•馬丁公司認為馬赫數6是實用型吸氣式高超聲速飛行器的最佳設計點，以馬赫數6在高空巡航的飛行器，可在隱身先進亞聲速或超聲速有人和無人機難於生存的空域執行穿透任務。此外，武裝ISR平台也將有在目標隱藏前實施打擊的能力。

儘管高速ISR能力的價值毋容置疑，但是其昂貴的成本依舊成為阻礙實施相關研製的原因。

但洛克希德•馬丁公司認為已具備條件解決這一問題。洛克希德•馬丁公司吸氣式高超聲速技術投資經理布拉德•利蘭表示“臭鼬工廠在過去7年中一直與航空噴氣洛克達因公司合作，開發實現現有渦噴發動機與超燃衝壓發動機集成的方法，從而實現飛行器從0加速至馬赫數6以上。”“我們的方法是建立在HTV-3X的基礎上，但是對其進行了很多擴展，並解決了一個關鍵性的技術問題：高速渦輪噴氣發動機。HTV-3X是美國空軍/美國國防先進研究計劃局（DARPA）在2008年取消的可重複使用的高超聲速驗證機，可重複使用高超聲速飛行器的概念是DARPA“獵鷹計劃”的產物，該計劃包括髮展小型運載火箭（SLV）、通用飛行器（CAV）和高超聲速巡航飛行器（HCV）。由於CAV和HCV的結構和氣動技術需要測試，洛克希德•馬丁公司獲得資金，開發出一系列無動力的高超聲速試驗飛行器（HTV）。

在這些研發工作實施期間，2004年作為重新聚焦於航天舉措的一部分，NASA取消了幾乎所有的高超聲速研究，包括X-43C組合循環推進驗證機的相關工作。DARPA的HTV工作自然拓展至包括第三種HTV，即有動力的HTV-3X，該驗證機可利用渦噴發動機從跑道起飛，使用超燃衝壓發動機加速至馬赫數6，並可返回着陸。

利蘭指出洛馬公司並未對當時HTV-3X驗證機“黑雨燕”概念研究所取得的關鍵性成果進行宣傳。“（洛馬的研究工作）所建立的飛機構型能夠實現可控的起飛和亞、跨、超和高超聲速段的加速。

當時的研究工作獲得了很多基礎性的經驗，特別是關於維持跨聲速段穩定性的飛控系統設計問題。洛馬公司的工作證實了該公司提出的佈局能在起飛過程中不發生偏離。蘭利稱洛馬的方案能夠在保持穩定性和可控的前提下降低起飛速度，並已通過一系列風洞試驗證實了這一點。

同樣重要的是，臭鼬工廠設計團隊開發出可實用化的渦輪基組合循環（TBCC）推進系統的集成方法。利蘭指出洛馬實際開發出一種渦輪發動機和衝壓發動機相互實現模態轉換的方法。洛馬公司利用很多試驗證實該方法，其中包括第一個模態轉換驗證試驗。臭鼬工廠在Facet項目中完成了TBCC的縮比地面試驗，該TBCC系統由小型高馬赫渦輪發動機和雙模亞燃/超燃衝壓發動機組成，兩種發動機共用一個軸對稱進氣道和噴管。

與此同時，美國空軍研究實驗室並行開展的HiSTED（高速渦噴發動機演示）項目並未製造出可用於TBCC，飛行速度最大可達馬赫數4的小型渦噴發動機。利蘭回憶高速渦輪發動機是當時遺留的一個技術問題。這就為臭鼬工廠的設計人員留下了一個熟悉的問題：如何解決現有渦噴發動機最大速度馬赫數2.5與亞燃/超燃衝壓發動機啓動速度馬赫數3-3.5之間的動力接力問題。臭鼬工廠的設計人員稱之為馬赫數3附近的推力鴻溝。

儘管在HTV-3X取消後，在DARPA模態轉換項目的支持下，洛馬公司繼續開展了該問題的進一步研究，但是在2009-2010年完成TBCC發動機模型後，相關工作暫時告一段落。因此，洛馬和航空噴氣洛克達因兩家公司就此問題展開交流，並開展了為期7年的聯合研究工作（這裏聯合研究工作是指洛馬公司與洛克達因公司，洛克達因公司原為聯合技術公司的下屬公司，2013年被航空噴氣公司收購，下文有提及。——譯註）

最終，兩家公司獲得了設計突破，使之能夠開發SR-71的高超聲速後繼機。利蘭指出公司已經開發出利用如F100/F110這類現有戰鬥機發動機的方法。相關的工作包括改進亞燃衝壓發動機以獲得更低的啓動速度，這將是新一代高超聲速飛機研製的關鍵，並將是該型飛機近期可實現，並具有較好的經濟可承受性。利蘭指出即使當年HiSTED項目的發動機取得成功，即使“黑雨燕”實現飛行，將當時的小型渦噴發動機大型化仍將耗資數十億美元。

洛克希德公司不打算透露解決推力鴻溝的方法。然而，可能的幾個解決概念是已知的，包括不同的射流預冷器方法，即向壓氣機注入大量的冷介質以提高性能。其它增加發動機功率的概念包括“高超燃燒器”，這是一個作為加力燃燒室的推力增強裝置，隨着馬赫數增加轉換至亞燃衝壓發動機。2015年早些時候收購了洛克達因的航空噴氣公司還將火箭引射亞燃衝壓發動機作為實現0至馬赫數6無縫推進接力的另一種解決方案。

雖然建議推力增強概念的細節仍處於保密狀態，利蘭指出成功實現模態轉換設計的很大一部分工作在於進氣道。其原因在於必須確保亞燃衝壓發動機和渦噴發動機工作問題，兩發動機將並行工作。

洛克希德公司已經完成部件的縮比試驗。下一步將進行一系列試驗或關鍵性的演示驗證。洛馬已準備好開展關鍵演示驗證，並計劃於2018年研製技術驗證機。那將意味着開始製造和開展完整關鍵演示驗證。截至試驗時並無技術難題，唯一阻礙獲取高超聲速的仍舊是高昂的費用，以及高超聲速本身的複雜性和獨特性。

2018年的時間線源自高速打擊武器（HSSW）項目的可能進度安排，該項目是由美國空軍和DARPA組織的高超聲速導彈項目。洛馬公司認為在HSSW完成試飛前，預計將不會開展高超聲速飛機的演示驗證。

2018年的時間線還要配合空軍高超聲速路線圖，該路線圖要求2020年開展高超聲速打擊武器研製，2030年開展穿透區域ISR飛機研製。高速ISR/攻擊飛機的主要要求是具備無通信和導航衞星支持下的生存力，並能夠執行拒止區域的穿透任務。就TBCC推進系統而言，空軍已經要求具有比2010年12月提出的馬赫數4更高的速度。最新的要求據信至少要馬赫數5以上的巡航速度，並可從常規跑道起飛 ^[4]  。

該機需要一個組合的推進系統：傳統的、貨架式的渦輪噴氣發動機可以使飛機從起飛加速至馬赫數3，而亞燃/超燃衝壓發動機將完成剩餘的加速任務。在高超聲速飛行過程中，機體結構將承受極為嚴重的氣動加熱，常規的鋼材將難以承受。該機將必須能夠從80000英尺（約24.38千米）高度打擊目標。洛克希德公司表示該機將在2030年部署，可實現1小時內到達任何區域 ^[5]  。

渦噴發動機可以使飛機從跑道起飛並加速至樂馬赫數3；超過此速度後，需要吸氣式亞燃衝壓發動機，該類發動機可以壓縮用於燃燒的高速來流，但是同時在馬赫數4才開始工作。為了解決這個速度鴻溝，工程技術人員開發了一種組合發動機，可以工作在三種模態。飛機在渦噴動力下加速至馬赫數3，然後轉換至亞燃動力加速至馬赫數5，之後再轉換至超燃模態 ^[5]  。

蒙皮，飛行速度超過馬赫數5時，氣動摩擦加熱將是飛機表面温度升至2000度（此處疑為華氏度，即1093攝氏度——譯註）。在此温度環境，常規鋼結構機體將融合。因此，工程師正在考慮採用複合材料——即與洲際彈道導彈和航天飛機前端使用的高性能碳纖維、陶瓷和金屬混合物相似。任何連接部都必須密封：一旦高超聲速下出現空氣泄漏，湧進的熱量將導致飛機解體。（如“哥倫比亞”航天飛機的事故。）

機體，飛機承受的應力會隨着飛機飛行速度的變化而變化。例如，當飛機亞聲速段加速時，飛機升力中心後移。但是一旦飛機達到高超聲速段，在飛機前緣阻力作用下，升力中心再次前移。如果升力中心過於接近重心，將導致危險的不穩定。飛行器外形必須進行剪裁以適應這些變化，防止飛行器出現破壞 ^[5]  。

洛克希德公司將SR-72定義為情報、監視、偵察和打擊平台，但是其具體任務載荷仍處於保密狀態。最可能的是，相關載荷尚未完成研製。6馬赫飛行條件的成像偵察或是投彈需要高超的工程技術。飛行器需要數百英里完成轉彎，需要強大的制導計算機建立80000英尺到目標的瞄準線。此外，4000英里/時速度大武器艙打開也是嚴峻的技術挑戰。SR-72將需要能夠在此高速下工作的新型傳感器和武器 ^[5]  。

SR-72的發展將以可選有人駕駛的飛行研究機（FRV）為起點，該研究機長約60英尺（18.3米），動力裝置為單台全尺寸推進系統。驗證機大小與F-22相當，採用單台發動機，並能以馬赫數6飛行數分鐘。設想中的實用型飛行器SR-72將是雙發無人飛行器，機長超過100英尺(30.5米)。其尺寸將與SR-71相似，具備相同的航程，但是飛行速度是其2倍 ^[4]  。