“暗星”靠譜嗎？解析高超聲速飛行器

美國軍事大片《壯志凌云2》展現(xiàn)了多款戰(zhàn)機，其中臭鼬工廠（洛克希德·馬丁公司高級開發(fā)項目機構(gòu)）推出的暗星高超聲速飛行器引人關(guān)注。那么“暗星”呈現(xiàn)的技術(shù)特點靠譜嗎？它到底有沒有真實原型呢？

解析“暗星”之前，我們先簡單了解下臭鼬工廠研制的SR-71。這款美國空軍偵察機主打高空高速性能，擁有鈦結(jié)構(gòu)、渦噴/沖壓變循環(huán)發(fā)動機、雷達吸波材料、內(nèi)傾雙垂尾隱身設(shè)計等亮點。在服役的25年生涯中，SR-71號稱“擺脫過4000多枚導彈攔截”，長期是最快的有人駕駛飛機。

《壯志凌云2》出現(xiàn)的“暗星”高超音速飛機

不過，SR-71有兩個致命弱點，一是事故率高，二是貴。再加上衛(wèi)星等新的偵察手段逐漸完善，SR-71的性價比越來越低，最終在1998年退役。

即便如此，臭鼬工廠依舊沒放棄高超聲速飛行器，外界長期傳言其正在研制SR-72飛行器。所以我們可以認為，“暗星”未必是純粹的臆想。

在電影中，“暗星”被設(shè)定為“10馬赫戰(zhàn)機”，遠超SR-71的3.32馬赫最高速度，這該如何達到呢？我們不妨回顧“暗星”起飛和沖刺的過程。

“暗星”屬于小展弦比飛行器，擁有非常尖銳的機頭，兩側(cè)機翼分別中置1臺發(fā)動機。飛行員起飛時直接將節(jié)流閥推到底，“暗星”發(fā)動機尾噴口頓時噴出長長的尾焰，在跑道上滑行了很長距離才起飛。要注意的是，從跑道盡頭進行小角度起飛時，“暗星”差點將跑道盡頭的值班室房頂掀飛，幸虧飛行員果斷實施了大迎角爬升，這表明“暗星”的剩余動能比較充足。

逐漸將速度拉到3.5馬赫以上后，“暗星”的進氣道隔板升起，氣流從渦輪引擎轉(zhuǎn)到了超燃沖壓發(fā)動機部分。后者啟動后，“暗星”的速度快速飆升到7.1馬赫，機體隨之嚴重變紅，這應(yīng)該是高超聲速下激波加熱的結(jié)果。

最終，“暗星”的速度穩(wěn)定在10馬赫，似乎測試成功，但飛行員還在操作超燃沖壓發(fā)動機的節(jié)流閥，“暗星”速度再度飆升，隨即失去了監(jiān)控信號。

在這個過程中，“暗星”體現(xiàn)的設(shè)計邏輯大致沒問題。一方面，它的滑行距離很長，畢竟這是設(shè)計速度10馬赫的飛行器，產(chǎn)生的升力并不是常見的機翼升力，而是激波。形象地比喻，這種飛行器是“騎”在激波上高速前進的。但這類飛行器在低速下升力很差，因此需要很長的跑道來加速。

另一方面，“暗星”使用渦輪發(fā)動機和超燃發(fā)動機，分別對應(yīng)相對低速和高速段飛行。而在現(xiàn)實中，美國空軍正在開發(fā)一種雙循環(huán)噴氣推進系統(tǒng)，有望推動更大的有效載荷飛行更遠，嘗試像常規(guī)飛機一樣起飛和降落。

具體來說，吸氣式超燃沖壓發(fā)動機允許空氣以超聲速通過燃燒室，從而比傳統(tǒng)噴氣式發(fā)動機有更顯著的速度優(yōu)勢。電影中，“暗星”輕松突破3馬赫“障礙”，正是依靠超燃沖壓發(fā)動機。不過，這種發(fā)動機需要高壓氣流來進行壓縮“發(fā)力”，因此無法在起飛、降落等低速狀態(tài)下良好運行。這就導致目前最先進的吸氣式超燃沖壓發(fā)動機也必須先由飛行器運到高空，再用火箭助推提供初速，幫助其順利啟動。

今年初，美國國防部先進研究計劃局和防務(wù)公司聯(lián)合對吸氣式高超聲速武器的概念飛行器進行了第四次試飛。該計劃成功結(jié)束，實現(xiàn)了所有預(yù)期目標，未來有望發(fā)展出高超聲速巡航導彈和其他飛行器。

這樣看來，忽略電影中飛行員跳傘的漏洞，“暗星”有一定現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)，不過距離實現(xiàn)仍有難關(guān)需克服。（作者：王倩 圖片來源：《壯志凌云2》 把關(guān)專家：中國航天科技集團科技委副主任 江帆）