本頁使用了標題或全文手工轉換

超音速巡航

維基百科,自由的百科全書
跳至導覽 跳至搜尋
第一架能夠維持水平"超音速巡航飛行"的是英國航太閃電式戰鬥機,能夠勉強以1.02馬赫巡航

超音速巡航(英語:Supercruise),指在平飛狀態下長時間維持超音速飛行,就算是具備超音速巡航能力。

50年代,第一架能夠維持水平超音速巡航飛行的是英國航太閃電式戰鬥機[1]。但這裡有超音速多少巡航的問題。早期的閃電式戰鬥機在不開後燃器加力的情況下,勉強能達到並維持1.02馬赫,若使用後燃器雖能達到更高速度,引擎卻會過熱,數分鐘後不得不中斷超巡以待引擎冷卻。此時各國戰機和轟炸機只需要在接近目標的數分鐘內保持高超音速,對超巡並無需求。

步入60年代,冷戰鐵幕拉開,美國面對蘇聯廣闊的領土,認為首輪轟炸機超巡很有必要,因此開發了B-58中型轟炸機,具備連續使用後燃器能力,能以2倍音速連續巡航。由於必須開啟後燃器才能維持超音速,燃料耗損極為巨大,可達一般狀態的數十倍之多,非常不經濟,因此計劃中的B-58由美國起飛超巡轟炸蘇聯境內目標,需在蘇聯周邊盟國空中加油2-4次之多。後來的XB-70轟炸機也秉承這個設計概念,將超巡速度又進一步提高至3倍音速,雖設計了巨大的油箱,航程仍然有限,亦需在盟國加油後才能深入蘇聯。

作為鐵幕另一邊的蘇聯則針鋒相對開發了可超巡的MiG-25(米格-25)截擊機,可以2.5-2.8倍音速連續使用後燃器超巡,為此在引擎艙內壁鍍有20公斤的銀,以減弱持續燃燒的後燃器的高溫對機體的影響。同樣此高超音速巡航極為耗油,除去起降階段,約16噸燃料只能維持約40分鐘,不過MiG-25作為區域截擊機並不需要上千公里遠程飛行,只要高速逼近B-58或XB-70,為其所載的每枚近半噸的R-40空空導彈帶來有利的射擊條件即可。

於是出現了美國製造超巡轟炸機,蘇聯製造超巡截擊機的場景。另外,也有一個較為特殊的例子, SR-71偵察機是設計成在高速下會關閉燃燒室的通道,而將所有氣流都送往後燃器,也就是直接以後燃器做為動力來源的半衝壓引擎模式。這個設計使燃油經濟性提高,在其鉚接鈦合金機身經熱身止漏並空中加油後,約45噸燃料可維持約1小時15分鐘3.2馬赫超巡,但引擎極不穩定,導致SR-71儘管在地勤和飛行員制度上嚴格管理,還是平均2815飛行小時即有1架墜毀。

70年代後隨着洲際彈道導彈日趨完善穩定,超巡轟炸機被放棄或取消,此時的戰鬥機也沒有了超巡必要,轉向以纏鬥的常規空戰為主,回歸到後燃器只需工作5-10分鐘的狀態。這樣亦導致了1990年海灣戰爭中,多國部隊各種戰機均無法跟蹤伊拉克以超巡飛行的MiG-25,又因己方機群密集不能貿然遠距離發射導彈,結果被MiG-25找到機會後擊落一架F-18

80年代,由於現代引擎技術的提昇,使得不開後燃器進行超音速巡航已經成為可能,在美國空軍於1987年提出的先進戰術戰鬥機(ATF)計劃中,即將此一能力列為必備要求之一。但ATF將超巡定義為不開加力以1.5倍音速飛行30分鐘,若按此標準,閃電式戰鬥機,XB-70,米格25/31,SR-71,協和號,Tu-144均不能算超巡機種。

F-22突破音障瞬間

目前具備超音速巡航能力的戰鬥機有:英國、德國和意大利等國家聯合研發的颱風戰鬥機,前蘇聯的MiG-31截擊機,美國ATF計劃中勝出的F-22戰鬥機和落敗的YF-23戰鬥機等。未來,裝備渦扇15(目前是渦扇10)發動機的中國J-20戰鬥機和裝備產品30發動機的俄羅斯Su-57戰鬥機也將擁有此能力。

SR-71

至於大型的民航機轟炸機要超音速巡航較易,如XB-70轟炸機可以連續開啟後燃器超巡,而協和式客機Tu-144D客機均可做到不使用後燃器超巡,其中協和式的加力僅在起飛和跨音速加速階段使用而在2馬赫巡航階段關閉(詳見協和式客機#發動機),Tu-144D的RD-36-51渦輪噴氣發動機乾脆沒有設計後燃器(詳見圖-144#生產英文資料),但客機超音速飛行的噪音問題卻較難解決,而實際應用較少。

參考文獻[編輯]

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