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超音速巡航

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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,能够勉强以1.02马赫巡航

超音速巡航(英語:Supercruise),指在平飛狀態下长时间維持超音速飛行,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]。但这里有超音速多少巡航的问题。早期的閃電式戰鬥機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轟炸機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。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/A-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,XB-70,米格25/31,SR-71,协和号,Tu-144均不能算超巡机种。

F-22突破音障瞬間

目前具備不开启后燃器超音速巡航能力的戰鬥機只有美国的F-22戰鬥機YF-23戰鬥機和空载状态的英、德、义、西聯合研發的颱風戰鬥機。未來,裝備渦扇15(目前是涡扇10)發動機的中國J-20戰鬥機和裝備AL-41F3"產品30"(目前是AL-41F1“产品117”)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轟炸機可以连续开启后燃器超巡,而協和式客機Tu-144D客機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#發動機),Tu-144D的RD-36-51涡轮喷气发动机干脆没有设计后燃器(详见圖-144#生產英文资料),但客机超音速飞行的噪音問題卻較難解決,而實際應用較少。

参考文献[编辑]

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