SR-72想象圖成為美國《大眾科學(xué)》2016年6月號(hào)的封面圖片
2015年5月19日，美國《大眾科學(xué)》雜志官方網(wǎng)站透露，該雜志2015年6月號(hào)報(bào)道了美國洛克希德·馬丁公司(洛馬公司)的SR-72高超聲速察打一體飛機(jī)。
該報(bào)道指出，SR-72將是一型以4000英里/時(shí)(6436千米/時(shí))速度執(zhí)行偵察任務(wù)并兼具打擊能力的無人機(jī)。該機(jī)通過這種高達(dá)馬赫數(shù)6的飛行速度來 避免被攻擊和實(shí)施偵察并打擊目標(biāo)，這一速度是SR-71高速戰(zhàn)略偵察機(jī)(已于1998年退役)的兩倍。該機(jī)將必須能夠從80000英尺(約24.4千米) 高度打擊目標(biāo)。洛馬公司表示該機(jī)將在2030年部署，可實(shí)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)到達(dá)全球任何區(qū)域。
美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站此次公布的SR-72高超聲速察打一體飛機(jī)想象圖(上)及洛馬公司在2013年11月公布的想象圖(《大眾科學(xué)》圖片&洛馬公司圖片)
在過去數(shù)年之中，洛馬公司與航空噴氣·洛克達(dá)因公司的航空工程師一直在洛馬公司的“臭鼬工廠”開展SR-72的設(shè)計(jì)工作。首先，該機(jī)需要一個(gè)組合的推進(jìn)系 統(tǒng)：傳統(tǒng)的現(xiàn)貨渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以使飛機(jī)從起飛加速至馬赫數(shù)3，而亞燃/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)(雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī))將完成剩余的加速。為了解決渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)工 作的極限飛行速度與雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)工作的下限速度之間的鴻溝，工程技術(shù)人員開發(fā)了一種組合發(fā)動(dòng)機(jī)，可以工作在三種模態(tài)：在由渦噴動(dòng)力加速至馬赫 數(shù)3之后，雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以亞燃模態(tài)將飛機(jī)繼續(xù)加速至馬赫數(shù)5，之后再轉(zhuǎn)換至超燃模態(tài)。
SR-72的組合循環(huán)推進(jìn)系統(tǒng)示意圖，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)與雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，但共用進(jìn)氣道和尾噴管(洛馬公司圖片)
在高超聲速飛行過程中，該機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)將承受極為嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱，常規(guī)的鋼材將難以承受。當(dāng)飛行速度超過馬赫數(shù)5時(shí)，氣動(dòng)摩擦加熱將使飛機(jī)表面溫度升至 2000華氏度(1093℃)。在此溫度環(huán)境，常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)機(jī)體將熔化。因此，工程師正在考慮采用復(fù)合材料——這與洲際彈道導(dǎo)彈和航天飛機(jī)前端使用的高性能 碳纖維、陶瓷和金屬混合物相似。此外，任何連接部都必須密封：一旦高超聲速下出現(xiàn)空氣泄漏，涌進(jìn)的熱量將導(dǎo)致飛機(jī)解體(例如“哥倫比亞”航天飛機(jī)的事 故。)
氣動(dòng)力特性也是問題。飛機(jī)承受的應(yīng)力會(huì)隨著飛機(jī)飛行速度的變化而變化。例如，當(dāng)飛機(jī)在亞聲速段加速時(shí)，飛機(jī)升力中心會(huì)后移。但是一旦飛機(jī)達(dá)到高超聲速段， 在飛機(jī)前緣阻力作用下，升力中心再次前移。如果升力中心過于接近重心，將導(dǎo)致危險(xiǎn)的不穩(wěn)定。飛行器外形必須進(jìn)行剪裁以適應(yīng)這些變化，防止出現(xiàn)破壞。
當(dāng)前已知的、具有可重復(fù)性的高速飛行條件下武器投放，速度最快的紀(jì)錄由美國空軍YF-12高速截?fù)魴C(jī)(左)保持，1965-1966年，該機(jī)累計(jì)進(jìn)行7次 超聲速發(fā)射有動(dòng)力AIM-47空空導(dǎo)彈(右圖為YF-12截?fù)魴C(jī)內(nèi)埋彈艙中的該導(dǎo)彈)的試驗(yàn)，發(fā)射速度馬赫數(shù)2.2- 3.2，其中6次成功(唯一失敗的一次是因?yàn)閷?dǎo)彈自身動(dòng)力出現(xiàn)問題)。其中最后一次是在飛行速度馬赫數(shù)3.2、高度22-23千米的條件下完成成功發(fā)射， 擊落了一架飛行高度僅152高的JQB-47E靶機(jī)(美國空軍圖片)
有效載荷也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。SR-72的具體任務(wù)載荷仍處于保密狀態(tài)，很可能相關(guān)載荷尚未完成研制。在馬赫數(shù)6的飛行條件下進(jìn)行圖像情報(bào)偵察或完成投彈需要高 超的工程技術(shù)。飛機(jī)完成轉(zhuǎn)彎需要數(shù)百英里，需要強(qiáng)大的制導(dǎo)計(jì)算機(jī)建立從所在飛行高度到目標(biāo)的瞄準(zhǔn)線，在馬赫數(shù)6的情況下打開武器艙也是嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。因 此，SR-72將需要能夠在此高速下工作的新型傳感器和武器。
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