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超音速巡航

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第一架能够维持水平"超音速巡航飞行"的是英国航太闪电式战斗机,能够勉强以1.02马赫巡航

超音速巡航(英语:Supercruise),指在平飞状态下长时间维持超音速飞行,就算是具备超音速巡航能力。

50年代,第一架能够维持水平超音速巡航飞行的是英国航太闪电式战斗机[1]。但这里有超音速多少巡航的问题。早期的闪电式战斗机在不开后燃器加力的情况下,勉强能达到并维持1.02马赫,若使用后燃器虽能达到更高速度,引擎却会过热,数分钟后不得不中断超巡以待引擎冷却。此时各国战机和轰炸机只需要在接近目标的数分钟内保持高超音速,对超巡并无需求。

步入60年代,冷战铁幕拉开,美国面对苏联广阔的领土,认为首轮轰炸机超巡很有必要,因此开发了B-58中型轰炸机,具备连续使用后燃器能力,能以2倍音速连续巡航。由于必须开启后燃器才能维持超音速,燃料耗损极为巨大,可达一般状态的数十倍之多,非常不经济,因此计划中的B-58由美国起飞超巡轰炸苏联境内目标,需在苏联周边盟国空中加油2-4次之多。后来的XB-70轰炸机也秉承这个设计概念,将超巡速度又进一步提高至3倍音速,虽设计了巨大的油箱,航程仍然有限,亦需在盟国加油后才能深入苏联。

作为铁幕另一边的苏联则针锋相对开发了可超巡的MiG-25(米格-25)截击机,可以2.5-2.8倍音速连续使用后燃器超巡,为此在引擎舱内壁镀有20公斤的银,以减弱持续燃烧的后燃器的高温对机体的影响。同样此高超音速巡航极为耗油,除去起降阶段,约16吨燃料只能维持约40分钟,不过MiG-25作为区域截击机并不需要上千公里远程飞行,只要高速逼近B-58或XB-70,为其所载的每枚近半吨的R-40空空导弹带来有利的射击条件即可。

于是出现了美国制造超巡轰炸机,苏联制造超巡截击机的场景。另外,也有一个较为特殊的例子, SR-71侦察机是设计成在高速下会关闭燃烧室的通道,而将所有气流都送往后燃器,也就是直接以后燃器做为动力来源的半冲压引擎模式。这个设计使燃油经济性提高,在其铆接钛合金机身经热身止漏并空中加油后,约45吨燃料可维持约1小时15分钟3.2马赫超巡,但引擎极不稳定,导致SR-71尽管在地勤和飞行员制度上严格管理,还是平均2815飞行小时即有1架坠毁。

70年代后随着洲际弹道导弹日趋完善稳定,超巡轰炸机被放弃或取消,此时的战斗机也没有了超巡必要,转向以缠斗的常规空战为主,回归到后燃器只需工作5-10分钟的状态。这样亦导致了1990年海湾战争中,多国部队各种战机均无法跟踪伊拉克以超巡飞行的MiG-25,又因己方机群密集不能贸然远距离发射导弹,结果被MiG-25找到机会后击落一架F-18

80年代,由于现代引擎技术的提升,使得不开后燃器进行超音速巡航已经成为可能,在美国空军于1987年提出的先进战术战斗机(ATF)计划中,即将此一能力列为必备要求之一。但ATF将超巡定义为不开加力以1.5倍音速飞行30分钟,若按此标准,闪电式战斗机,XB-70,米格25/31,SR-71,协和号,Tu-144均不能算超巡机种。

F-22突破音障瞬间

目前具备超音速巡航能力的战斗机有:英国、德国和意大利等国家联合研发的台风战斗机,前苏联的MiG-31截击机,美国ATF计划中胜出的F-22战斗机和落败的YF-23战斗机等。未来,装备涡扇15(目前是涡扇10)发动机的中国J-20战斗机和装备产品30发动机的俄罗斯Su-57战斗机也将拥有此能力。

SR-71

至于大型的民航机轰炸机要超音速巡航较易,如XB-70轰炸机可以连续开启后燃器超巡,而协和式客机Tu-144D客机均可做到不使用后燃器超巡,其中协和式的加力仅在起飞和跨音速加速阶段使用而在2马赫巡航阶段关闭(详见协和式客机#发动机),Tu-144D的RD-36-51涡轮喷气发动机干脆没有设计后燃器(详见图-144#生产英文资料),但客机超音速飞行的噪音问题却较难解决,而实际应用较少。

参考文献[编辑]

  1. ^ English Electric Aircraft and their Predecessors, Stephen Ransom & Robert Fairclough, Putnam, London, 1987, (p.227)