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波音公布高超声速飞机计划开启双雄争霸新局面

时间:2018-01-22 16:12来源:中国航空报 作者:中国航空网


波音公司披露,该方案瞄准的背景型号是未来高速打击和侦察飞机。波音公司计划以该方案为基础,第一步先研制一型F-16战斗机大小、采用单台发动机的验证机,主要用于开展飞行试验;第二步再研制一型SR-71侦察机大小、采用两台发动机的作战飞机。波音计划在2020年代末完成型号研制,打造出一型SR-71侦察机的后继机。


启示与分析


1. 波音公司新方案相比老方案发生了重大变化,显著降低了速度指标要求


除了标志性的TBCC发动机左右并联紧密布置方式外,波音公司的新方案基本完全颠覆了2009年以前提出的Manta 2025方案,主要体现在:三角翼变成双三角翼、主翼后掠角减小,内倾截短垂尾变为外倾正常垂尾,还有最显著的是,将扁平机身与进排气系统高度融合的典型乘波体布局改为大长细比高脊背机身和机腹进气的局部乘波式常规布局。新方案明显降低了高速性能需求,更好地兼顾了低速性能和任务需求特性。这表明,波音公司显著降低了高超声速飞机速度指标的总体要求。波音公司在AIAA SciTech 2018展会现场也表示,新方案的速度指标为马赫数5及以上,显著低于Manta 2025方案时提出的马赫数7。


2. 波音公司的发展构想与洛马公司高度趋同,在顶层设计上已经形成了基本共识


不但与Manta2025方案大相径庭,波音公司的新方案及发展构想更是和洛马公司公布的SR-72高超声速飞机方案及构想呈现出十分显著的趋同倾向,包括:


——任务定位趋同:使命任务都定位为高速/高超声速侦察和打击,并且都明确提出SR-71侦察机后继机的型号定位。


——总体方案趋同:气动布局上均采用大后掠三角翼无尾布局设计,机身均采用了高脊背、大容量和平面机腹的设计,推进系统上均采用并联式TBCC方案且均布置在机腹下方。二者仅在垂尾、发动机舱间距等局部存在差异。


——发展思路趋同:均为两步走,第一步均为研制战斗机大小的单发验证机,第二部均为SR-71大小的双发飞机型号。且均瞄准2030年前形成装备。


两家竞争企业的总体方案趋同,可以视为对彼此方案和思路的印证,也表明美国工业界对高超声速飞机研究取得的共识远大于分歧,在任务定位、总体方案、发展思路等顶层设计上已经实现较大程度的收敛。同时这也可能反映出,对于高超声速飞机这种设计要求极端复杂和苛刻的尖端装备来说,本身能够允许的设计空间和选择余地并不大。


3. 美军或将在近期启动高超声速飞机重大科研项目,速度指标应为马赫数5~6


根据多年来对美空军高超声速飞机发展的密切观察和分析,美空军将在2025年前后实现一型高超声速飞机验证机的首飞,在2035年前后率先完成一型高超声速飞机的型号研制。按照该进度,美空军极可能在近期启动高超声速飞机集成演示验证项目,利用6~7年时间完成验证机研制试飞。该进度稍晚于波音公司和洛马公司各自提出的计划构想(2023年验证机、2030年型号),但恰好能够形成相互印证和支撑(通常企业在立项论证阶段更倾向于提出相对激进的进度计划,尤其是在有竞争的形势下)。


从技术可行性上看,经过多年来在气动、推进、材料和结构等瓶颈技术上的持续探索和攻关,美国已经积累了足够的技术储备,初步具备了开展高超声速飞机集成验证的条件。目前DARPA正在开展马赫数5级的涡轮基冲压组合发动机(TBCC)地面集成验证,计划2020年完成地面验证,初步解决制约高超声速飞机发展最关键的技术瓶颈。综合美空军2011年高速飞机发展路线图提出的速度指标为马赫数5, DARPA在研的TBCC地面验证项目提出的速度指标为马赫数5,洛马公司SR-72项目提出的速度指标为马赫数6和波音公司提出高超声速飞机概念方案速度指标为马赫数5等信息,由此可以得出结论,美军很可能会在近期率先启动一型高超声速飞机演示验证项目,其中核心的速度指标应为马赫数5~6级,且更偏向于马赫数5。这可能是综合权衡了当前技术基础、技术验证需求和未来任务需求、以及周期和成本等因素的结果。


无论美军方态度如何,以洛马、波音为首的美国工业界已经合力率先吹响了高超声速飞机“总攻”的号角。美国军方将如何响应,竞争态势如何发展,我们拭目以待。

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