【科技动向】美国波音公司首次公开披露高超声速飞机验证机概念方案和部分信息
《空天防务观察》导读：2018年1月11日，廖孟豪先生曾向本号提供一条重要动向：“关注！美国洛马公司高管透露已完成某型高超声速飞机研制”（点击题名可直接访问）。美国当地时间1月11日，美国媒体又报道了波音公司首次公开披露高超声速飞机验证机概念方案。廖孟豪先生再次编译如下，以供各位读者参考。
2018年1月11日，美国《航空周刊与空间技术》网站报道称：在美国佛罗里达州正在举行的美国航空航天学会2018年度科技会议（AIAA SciTech 2018）上，波音公司首次公布了高超声速飞机验证机概念方案并展出了一个飞机模型。该验证机方案瞄准的背景型号是未来高速打击和侦察飞机。
波音公司首次公开的高超声速飞机验证机概念方案模型（美国《航空周刊与空间技术》图片）
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；然后第二步才研制一型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，成为SR-71“黑鸟”侦察机的后继机。
波音公司此次公开的高超声速飞机验证机方案采用大后掠三角翼无平尾加双垂尾气动布局，前机身有明显的细长型突起脊背，并在往后延伸时逐渐与飞机机翼融合，该设计有助于产生涡流，提高低速段气动特性。这样一来，该布局既可以在高超声速段获得乘波升力又可以在起飞降落的低速段提供充足的升力。
验证机采用了TBCC推进系统，该系统包含常规涡轮发动机和双模态亚燃／超燃冲压发动机（DMRJ），二者共用进气道和尾喷管。其中，进气道采用了源自波音公司XB-70轰炸机的突出型中间隔板设计，尾喷管也采用了一套突出的船尾型分隔器。两台TBCC发动机并排紧密布置在机腹中央，内转式进气道的位置刚好可以捕获前机身在机鼻处产生的激波。
波音公司高超声速飞机首席设计师汤姆·史密斯（Tom Smith）表示，“推进系统决定了飞机的长度。”尽管波音拒绝透露更多设计细节，但从其展出的飞机模型可以清晰地看见，TBCC采用了涡轮发动机和冲压发动机左右并联的布置方式，而不是上下并联。
波音公司负责高超领域的首席科学家凯文·鲍卡特（Kevin Bowcutt）在现场接受《航空周刊与空间技术》采访时表示，“我们一直在思考如何才能以最经济的方式研制出一型高超声速飞机验证机来。现在我们敢说，通过我们的独立研究，已经找到了这个问题的答案。”他还表示，尽管双垂尾乘波体布局一直在不断发展演化，但这种布局形式已经成为一种高超声速飞机切实可行的典型方案。“高超声速飞机的设计充满了各种矛盾，难度巨大。这种飞机需要从地面滑跑起飞，加速并突破音障，然后继续加速到马赫数5以上。冲压发动机的比冲随着速度增加将显著下降，因此为了达到马赫数5，必须增大发动机的尺寸，这意味着进气道和尾喷管也得一并增大，这反过来（增加了阻力）使得跨越音障更加困难。”
但鲍卡特表示，波音公司通过非常精细的采用飞发一体化设计技术，最终还是设计出了一个可行的方案。飞发一体化设计的核心是多学科优化设计技术（MDO），波音公司曾在研制X-51A“乘波者”飞行器时也采用了MDO技术。波音公司最初完全依靠自筹资金启动了高超声速飞机验证机概念方案研究项目，但在后续科研过程中陆续获得了DARPA和美国空军的经费支持。其中，DARPA从“先进全状态发动机”（AFRE）项目予以了经费支持，美空军研究实验室从一个密切相关的涡轮基冲压组合发动机（TBCC）飞行验证机概念研究项目中给予了经费支持。轨道ATK公司是波音公司开展该验证机概念方案研究的推进系统合作伙伴，刚刚在2017年9月获得了DARPA AFRE项目价值2144万美元的TBCC发动机地面集成验证科研合同。并且，波音公司也是与轨道ATK公司一起参与了美空军研究实验室TBCC飞行验证机概念研究项目。
波音公司在该高超声速飞机验证机的设计上吸收了近二十年来波音在X-43（廖孟豪注：飞行试验中最大速度达到马赫数9.8）和X-51A（廖孟豪注：飞行试验中最大速度达到马赫数5.1）等高超声速技术验证飞行器的成果和经验，同时也参考借鉴了波音公司其他高速飞机项目的经验，其中包括马赫数3一级的XB-70轰炸机验证机项目。
廖孟豪先生此前已为《空天防务观察》提供22篇专栏文章，如下表：
序号 | 篇名 | 发表日期 |
1 | 2015年3月2日 | |
2 | 3月16日 | |
3 | 6月29日 | |
4 | 2016年4月20日 | |
5 | 8月16日 | |
6 | 9月19日 | |
7 | 9月21日 | |
8 | 9月23日 | |
9 | 9月25日 | |
10 | 9月27日 | |
11 | 12月2日 | |
12 | 12月5日 | |
13 | 2017年2月17日 | |
14 | 2月20日 | |
15 | 2月27日 | |
16 | 4月21日 | |
17 | 4月26日 | |
18 | 7月21日 | |
19 | 7月23日 | |
20 | 11月10日 | |
21 | 11月29日 | |
22 | 2018年1月11日 |
有兴趣的读者，可点击相关文章的“篇名”阅读原文。
（中国航空工业发展研究中心 廖孟豪）
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