SR-72侦察机

SR-72侦察机（英文：Lockheed Martin SR-72，代号：临界鹰），是由美国洛克希德·马丁公司于2007年提出的新型战略隐身多用途无人飞机概念，该型机本身涵盖完整的侦察系统并可携带在超高至临界空域的新型武器，集情报收集、侦察、监控、打击等诸多功能为一体。

SR-72高超音速无人侦察机主要用于取代上世纪70年代研制的SR-71“黑鸟”高速高空侦察机，其最高飞行速度将达到惊人的马赫数6(也就是声音速度的6倍)，是SR-71高速高空侦察机最大飞行速度的两倍，是第四代战斗机最大飞行速度的三倍，甚至其飞行速度比一些常见的导弹还要快，堪称人类制造的“最快飞机”。因为其速度优势，高超音速飞行器对21世纪防空系统的压力极大，一些著名的地空导弹，如美国的“爱国者”、俄罗斯的S-400和中国的红旗-9甚至无法追上这种飞机，从而无法拦截和击落它。

发展沿革

研制背景

SR-71侦察机于1960年代初的冷战时期面世，1998年退役，被誉为史上最佳和最美的飞机之一。SR-71侦察机外壳以钛合金打造，可用超音速连续在8万英尺高空飞行5400公里，飞行速度及高度甚至胜过苏联导弹。在SR-71侦察机退役之后，美国的情报搜集主要依靠侦察卫星、U-2侦察机还有一些无人机来完成，但是这三者都有比较明显的弱点。

U-2、捕食者无人机和全球鹰无人机航速较慢，并且都不具备隐身能力。而最主要的情报搜集工具侦察卫星虽然能够覆盖全球，但是一般它的轨道是可以预测的，被侦察的国家通过对卫星的精确定位并准确计算出卫星经过的时间，就可以及时采取应对措施，使其无法获得有效情报，从而沦为摆设。例如，1998年，印度政府就是利用美国KH-9影像侦察卫星非临空的短暂时间，进行了核试验的关键性准备工作，并因此成功地欺骗了美国情报机构。除此之外，通常在低轨道上运行的侦察卫星被攻击的可能性也正在变得越来越大，这很可能导致对地侦察和监视上的盲区。洛克希德·马丁公司自上世纪60年代以来，便一直试图打造SR-71侦察机的替代者。

研制历程

SR-72高超音速无人该侦察机由美国《航空周刊》杂志网站于2013年11月1日正式披露。根据计划安排，SR-72将于2020年进行首飞。预计2030年左右服役。

新一代的SR-72融合了速度、高度和隐身优势，因此SR-72间谍飞机可以不受地空导弹的威胁。此前已经退役的SR-71侦察机在服役期间曾经成功的躲避了数百枚来袭的导弹。

洛克希德·马丁公司虽然已经有了很多技术积累，不过在未来的研制过程中，洛克希德-马丁公司的工程师们还要解决许多问题：例如，SR-72的最大速度将会是SR-71侦察机的两倍，考虑到高平流层的稀薄空气，这就势必会对飞机的发动机提出更高的要求；其次，在高速飞行情况，机身与空气的剧烈摩擦将会使飞机的隐身性能大打折扣。美国空军和洛克希德·马丁公司对于SR-72暂时都闭口不谈。洛克希德·马丁公司颇具传奇色彩的臭鼬工厂也不出席2013年6月17日在法国巴黎举行的巴黎航展。对此，洛克希德·马丁公司官员汤姆·尤科斯基称：“由于政策的缘故，我们不会去讨论机密项目——无论它们是否存在”。

武器特点

SR-72高超音速无人侦察机有别于上一代“黑鸟”侦察机，采用了无人驾驶结构，将使用涡喷发动机与超燃冲压发动机的组合体作为动力，涡喷发动机将飞机加速到马赫数3后，超燃冲压发动机点火继续加速至马赫数5到6。

技术特点

SR-72的设计飞行速度可达6马赫的“极音速”，比SR-71侦察机快一倍，可在一小时内到达全球任何地点。

SR-72概念①研究人员决定采用两段变速的方式让SR-72达到极音速，第一步是用传统涡轮引擎让飞机加速至3马赫，然后利用洛克希德-马丁与洛克达因连手打造的“超音速燃烧喷射推进引擎”，将速度提升至6马赫。SR-72构想图中，看不到驾驶舱座罩，意味它可能是无人机。主持研究计划7年的工程师利兰表示，谍机将采用现有材料打造，以配合国防预算削减的趋势，原型机成本可望限制在10亿美元之内。SR-72的一些技术难点（譬如动力系统）已经在之前的一些项目的研究中解决（例如HTV-3X黑燕）。此外，臭鼬工厂认为超高速特性比隐身特性的生存能力更强。机体：大型操控：有人和无人通用材料：钛镁合金包裹型梁架+多合纤维脂混合机表防护：低可探测机表和全频谱电磁波干扰系统空域：临界空域速度：6倍音速功能：多用途（包含指挥、侦查、运输、干扰、打击等能力）

根据美国空军高超声速长期路线图，SR-72的设计用于替代SR-71，填补现有卫星、亚声速有人、无人平台在快速反应情报方面日益增长的能力缺口。潜在危险和不断增加的移动威胁正出现于拒止区域、对抗空域和拥有先进防空系统和反卫星知识的国家。

洛克希德?马丁公司认为马赫数6是实用型吸气式高超声速飞行器的最佳设计点，以马赫数6在高空巡航的飞行器，可在隐身先进亚声速或超声速有人和无人机难于生存的空域执行穿透任务。此外，武装ISR平台也将有在目标隐藏前实施打击的能力。

尽管高速ISR能力的价值毋容置疑，但是其昂贵的成本依旧成为阻碍实施相关研制的原因。

但洛克希德?马丁公司认为已具备条件解决这一问题。洛克希德?马丁公司吸气式高超声速技术投资经理布拉德?利兰表示“臭鼬工厂在过去7年中一直与航空喷气洛克达因公司合作，开发实现现有涡喷发动机与超燃冲压发动机集成的方法，从而实现飞行器从0加速至马赫数6以上。”“我们的方法是建立在HTV-3X的基础上，但是对其进行了很多扩展，并解决了一个关键性的技术问题：高速涡轮喷气发动机。HTV-3X是美国空军/美国国防先进研究计划局（DARPA）在2008年取消的可重复使用的高超声速验证机，可重复使用高超声速飞行器的概念是DARPA“猎鹰计划”的产物，该计划包括发展小型运载火箭（SLV）、通用飞行器（CAV）和高超声速巡航飞行器（HCV）。由于CAV和HCV的结构和气动技术需要测试，洛克希德?马丁公司获得资金，开发出一系列无动力的高超声速试验飞行器（HTV）。

在这些研发工作实施期间，2004年作为重新聚焦于航天举措的一部分，NASA取消了几乎所有的高超声速研究，包括X-43C组合循环推进验证机的相关工作。DARPA的HTV工作自然拓展至包括第三种HTV，即有动力的HTV-3X，该验证机可利用涡喷发动机从跑道起飞，使用超燃冲压发动机加速至马赫数6，并可返回着陆。

利兰指出洛马公司并未对当时HTV-3X验证机“黑雨燕”概念研究所取得的关键性成果进行宣传。“（洛马的研究工作）所建立的飞机构型能够实现可控的起飞和亚、跨、超和高超声速段的加速。

当时的研究工作获得了很多基础性的经验，特别是关于维持跨声速段稳定性的飞控系统设计问题。洛马公司的工作证实了该公司提出的布局能在起飞过程中不发生偏离。兰利称洛马的方案能够在保持稳定性和可控的前提下降低起飞速度，并已通过一系列风洞试验证实了这一点。

同样重要的是，臭鼬工厂设计团队开发出可实用化的涡轮基组合循环（TBCC）推进系统的集成方法。利兰指出洛马实际开发出一种涡轮发动机和冲压发动机相互实现模态转换的方法。洛马公司利用很多试验证实该方法，其中包括第一个模态转换验证试验。臭鼬工厂在Facet项目中完成了TBCC的缩比地面试验，该TBCC系统由小型高马赫涡轮发动机和双模亚燃/超燃冲压发动机组成，两种发动机共用一个轴对称进气道和喷管。

与此同时，美国空军研究实验室并行开展的HiSTED（高速涡喷发动机演示）项目并未制造出可用于TBCC，飞行速度最大可达马赫数4的小型涡喷发动机。利兰回忆高速涡轮发动机是当时遗留的一个技术问题。这就为臭鼬工厂的设计人员留下了一个熟悉的问题：如何解决现有涡喷发动机最大速度马赫数2.5与亚燃/超燃冲压发动机启动速度马赫数3-3.5之间的动力接力问题。臭鼬工厂的设计人员称之为马赫数3附近的推力鸿沟。

尽管在HTV-3X取消后，在DARPA模态转换项目的支持下，洛马公司继续开展了该问题的进一步研究，但是在2009-2010年完成TBCC发动机模型后，相关工作暂时告一段落。因此，洛马和航空喷气洛克达因两家公司就此问题展开交流，并开展了为期7年的联合研究工作（这里联合研究工作是指洛马公司与洛克达因公司，洛克达因公司原为联合技术公司的下属公司，2013年被航空喷气公司收购，下文有提及。——译注）

最终，两家公司获得了设计突破，使之能够开发SR-71的高超声速后继机。利兰指出公司已经开发出利用如F100/F110这类现有战斗机发动机的方法。相关的工作包括改进亚燃冲压发动机以获得更低的启动速度，这将是新一代高超声速飞机研制的关键，并将是该型飞机近期可实现，并具有较好的经济可承受性。利兰指出即使当年HiSTED项目的发动机取得成功，即使“黑雨燕”实现飞行，将当时的小型涡喷发动机大型化仍将耗资数十亿美元。

洛克希德公司不打算透露解决推力鸿沟的方法。然而，可能的几个解决概念是已知的，包括不同的射流预冷器方法，即向压气机注入大量的冷介质以提高性能。其它增加发动机功率的概念包括“高超燃烧器”，这是一个作为加力燃烧室的推力增强装置，随着马赫数增加转换至亚燃冲压发动机。2015年早些时候收购了洛克达因的航空喷气公司还将火箭引射亚燃冲压发动机作为实现0至马赫数6无缝推进接力的另一种解决方案。

虽然建议推力增强概念的细节仍处于保密状态，利兰指出成功实现模态转换设计的很大一部分工作在于进气道。其原因在于必须确保亚燃冲压发动机和涡喷发动机工作问题，两发动机将并行工作。

洛克希德公司已经完成部件的缩比试验。下一步将进行一系列试验或关键性的演示验证。洛马已准备好开展关键演示验证，并计划于2018年研制技术验证机。那将意味着开始制造和开展完整关键演示验证。截至试验时并无技术难题，唯一阻碍获取高超声速的仍旧是高昂的费用，以及高超声速本身的复杂性和独特性。

2018年的时间线源自高速打击武器（HSSW）项目的可能进度安排，该项目是由美国空军和DARPA组织的高超声速导弹项目。洛马公司认为在HSSW完成试飞前，预计将不会开展高超声速飞机的演示验证。

2018年的时间线还要配合空军高超声速路线图，该路线图要求2020年开展高超声速打击武器研制，2030年开展穿透区域ISR飞机研制。高速ISR/攻击飞机的主要要求是具备无通信和导航卫星支持下的生存力，并能够执行拒止区域的穿透任务。就TBCC推进系统而言，空军已经要求具有比2010年12月提出的马赫数4更高的速度。最新的要求据信至少要马赫数5以上的巡航速度，并可从常规跑道起飞。

该机需要一个组合的推进系统：传统的、货架式的涡轮喷气发动机可以使飞机从起飞加速至马赫数3，而亚燃/超燃冲压发动机将完成剩余的加速任务。在高超声速飞行过程中，机体结构将承受极为严重的气动加热，常规的钢材将难以承受。该机将必须能够从80000英尺（约24.38千米）高度打击目标。洛克希德公司表示该机将在2030年部署，可实现1小时内到达任何区域。

推进系统

涡喷发动机可以使飞机从跑道起飞并加速至乐马赫数3；超过此速度后，需要吸气式亚燃冲压发动机，该类发动机可以压缩用于燃烧的高速来流，但是同时在马赫数4才开始工作。为了解决这个速度鸿沟，工程技术人员开发了一种组合发动机，可以工作在三种模态。飞机在涡喷动力下加速至马赫数3，然后转换至亚燃动力加速至马赫数5，之后再转换至超燃模态。

总体设计

蒙皮，飞行速度超过马赫数5时，气动摩擦加热将是飞机表面温度升至2000度（此处疑为华氏度，即1093摄氏度——译注）。在此温度环境，常规钢结构机体将融合。因此，工程师正在考虑采用复合材料——即与洲际弹道导弹和航天飞机前端使用的高性能碳纤维、陶瓷和金属混合物相似。任何连接部都必须密封：一旦高超声速下出现空气泄漏，涌进的热量将导致飞机解体。（如“哥伦比亚”航天飞机的事故。）

机体，飞机承受的应力会随着飞机飞行速度的变化而变化。例如，当飞机亚声速段加速时，飞机升力中心后移。但是一旦飞机达到高超声速段，在飞机前缘阻力作用下，升力中心再次前移。如果升力中心过于接近重心，将导致危险的不稳定。飞行器外形必须进行剪裁以适应这些变化，防止飞行器出现破坏。

有效载荷

洛克希德公司将SR-72定义为情报、监视、侦察和打击平台，但是其具体任务载荷仍处于保密状态。最可能的是，相关载荷尚未完成研制。6马赫飞行条件的成像侦察或是投弹需要高超的工程技术。飞行器需要数百英里完成转弯，需要强大的制导计算机建立80000英尺到目标的瞄准线。此外，4000英里/时速度大武器舱打开也是严峻的技术挑战。SR-72将需要能够在此高速下工作的新型传感器和武器。

性能数据

SR-72的发展将以可选有人驾驶的飞行研究机（FRV）为起点，该研究机长约60英尺（18.3米），动力装置为单台全尺寸推进系统。验证机大小与F-22相当，采用单台发动机，并能以马赫数6飞行数分钟。设想中的实用型飞行器SR-72将是双发无人飞行器，机长超过100英尺(30.5米)。其尺寸将与SR-71相似，具备相同的航程，但是飞行速度是其2倍。