波音展出新型高超聲速飛機概念_風聞

作者：蘭順正

首發自：《國際航空》

在2022年1月5日，《航空週刊》高級編輯Guy Norris發表推文稱，在最近舉行的美國航空航天學會（AIAA）的年度科技論壇和博覽會上，發現了波音公司推出的一種可重複使用的高超聲速飛機的新模型，並在推特上發佈了新模型的照片。據波音公司透露，這款高超聲速飛機可能用來執行軍事和商業任務，包括作為太空發射的載機。

波音在2022年AIAA展會上展出的高超聲速飛機概念模型

“新版女武神”

——波音新型高超聲速飛機

波音公司稱，這款新型機是在波音“女武神Ⅱ”(ValkyrieⅡ)的基礎上發展而來的。“女武神”(Valkyrie)這個名字源自於1960年代XB-70高速戰略轟炸機方案，而“女武神Ⅱ”是波音在2010年後推出的高超聲速察打一體無人機概念，為的是同洛馬公司的SR-72展開競爭。

SR-72是洛馬正在研發的一款高超聲速偵察打擊一體無人機，主要用於取代1970年代研製的SR-71“黑鳥”高空高速偵察機。據信，SR-72速度達6馬赫，採用“大後掠梯形翼+邊條翼”佈局，單垂尾，雙發動機位於機翼下方，最大航程4300千米，其技術驗證機大小類似於一架戰鬥機。洛馬公司於2013年首次透露了SR-72研製計劃，2017年公開表示具備研製驗證機的技術條件。

洛克希德·馬丁 SR-72概念模型

在高超聲速領域，波音率先研發出首款吸氣式高超聲速飛行器X-51。但是，X-51只是驗證機，並未轉化為高超聲速飛行器型號。當然，波音後來獲得資金為美國海軍開發HyFly2高超聲速導彈，但與競爭對手相比，仍處於劣勢。因此，波音此時發佈“女武神II”，頗有在高超聲速項目領域展示實力之意。

此前，在AIAA 2018年度科技論壇和博覽會上，波音公司首次公佈了“女武神Ⅱ”高超聲速察打一體無人機的概念。當時從模型上看，“女武神Ⅱ”細長楔形跟洛馬公司的SR-72相同。波音公司負責高超聲速的首席科學家凱文·波卡特告訴媒體，“女武神”II驗證機大約將跟F-16戰鬥機的大小一樣——即機長約15米，而真機要大得多，尺寸與SR-71“黑鳥”戰略偵察機大致相同。

波音2018年展出的高超聲速飛機概念設計

與2018、2021年展示的“女武神Ⅱ”模型相比，此次波音展出的新概念存在顯著不同。如舊版本具有尖頭、深脊和並排安裝在機身下方的“二維”矩形進氣口，新版本則顯示出更多的“乘波體”外形，中央機身更為平坦，鈍頭，機翼和雙尾翼更短，兩台發動機被安置在兩個不同的整流罩中，進氣口呈圓形且分開。波音公司稱，在過去幾年中一直在推進熱影響、材料、制導、導航和控制以及發動機/機身集成。

美國國防工業協會新興技術研究所執行主任馬克·J·劉易斯發表評論稱，波音以前展出的只是“紙面功夫”，而這次展出的方案可能更接近他們當前的實際研究。

劉易斯表示，相比於方形進氣口，新概念採用圓形進氣口，能夠使空氣和進氣口之間的接觸更少，重量更輕，同時圓形進氣口也能承載更大的空氣流量。在動力方面，劉易斯表示該機採用了渦輪基衝壓組合循環（TBCC）發動機，其設計借鑑了NASA的X-43飛行器的經驗，雙發動機採取分離式佈置方案。不過分離佈置的發動機優缺點都比較明顯。其優點是提供了“更多的機內空間”，但缺點在於如果一台發動機未能及時啓動，在高超聲速條件下分離佈置的發動機產生的偏航力矩會帶來很大危險，而這也是三倍聲速的SR-71時常遇到的問題，這會讓飛行員相當頭疼。

注:

對於TBCC發動機，美國空軍此前向Hermeus提供了6000萬美元資金，用於資助其高超聲速“夸特馬”（Quarterhorse）飛機的飛行測試，而“夸特馬”（Quarterhorse）計劃採用基於GE公司J85商用渦噴發動機研發的TBCC，並將成為第一架裝配TBCC推進系統的飛機。

另外，為了應對高超聲速時遇到的高温，波音公司可能採用了“熱結構”，即結構材料本身可以抵抗高温，就像SR-71等飛機一樣，這樣也更適合維護。相比之下，諸如航天飛機等飛行器採用的是“冷結構”，其結構材料本身不能抵抗高温，需要用耐熱材料進行防護。劉易斯對此表示，航天飛機的耐熱陶瓷磚“是可怕的噩夢”。當然，設計良好的高超聲飛行器只有前緣會產生高温，其他主體結構的温度並非“難以忍受”。

按照此次Guy Norris説法，波音的這款新型高超聲速飛機採用的是“一種精密的、更現實的5馬赫可重複使用的吸氣式設計，旨在執行軍事和太空發射任務”。綜上，不難看出，隨着高超聲速飛機技術的不斷成熟，未來此類飛行器大顯身手的日子已不再遙遠，而其軍民兩用的特性，也意味着將給兩個領域的競爭者帶來新的挑戰。