【高超音速轰炸机】美国空军最高机密“混乱计划”内部披露

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概念图：在俄罗斯发射了一枚几乎无法阻挡的导弹后，美国正在用一架可以以10马赫速度飞行的轰炸机进行反击

来源：海外防务网站 2022年9月04日   

编译：防务小军    

我们所知道的关于美国空军开发高超音速轰炸机的秘密计划的一切：

1986年4月14日，美国空军在利比亚领空失去了一架F-111超音速喷气式飞机。这架飞机参加了对袭击美国军人的利比亚恐怖分子的报复性空袭，虽然空军称空袭成功，但他们没想到会失去F-111或其两名机组人员。利比亚专制领导人穆阿迈尔·卡扎菲在锡德拉湾建立了一条“死亡线”，这是防空系统的黄蜂巢，旨在击落任何敢于越过它的东西。现在威胁有了实质意义，美国人不得不再次越界。

第二天，也就是4月15日，空军指派另一架喷气式飞机飞入利比亚领空，评估美国情报人员的损失。因为这次任务和前一次任务之间的时间太短了，死亡线将准备好应对再次入侵。有一架飞机能够进行如此大胆的飞行：飞行员称它为 Habu，即蝮蛇，但世界上大多数人都称它为SR-71 Blackbird。

洛克希德·马丁公司开发SR-71是一个高度保密的“黑色项目”，它是围绕一个简单的概念设计的:如果它不能抓住你，就没有什么能把你击落。黑鸟的最高速度，3.2马赫，创造了喷气发动机飞机的新纪录，但在预先设定的对抗利比亚地对空导弹的飞行路线上，它需要突破其极限。利比亚地对空导弹被认为是苏联设计的Sa-2和Sa-4，能够达到5马赫的速度。

据SR-71的飞行员布赖恩·舒尔少校说，“黑鸟”一越过死亡线，利比亚导弹就向天空发射。这架飞机已经在以3.2马赫的最高速度尖叫，但舒尔把SR-71推得更用力，试图赶在导弹到达之前改变飞行路线，让飞机离开利比亚，进入安全地带。随着“黑鸟”加速，它突破了安全极限，它的两个J-58喷气发动机每秒吸入10万立方英尺的空气。舒尔的地面速度指示器超过了3.31马赫，超过了每小时2500英里。

更多的导弹指示器照亮了驾驶舱。SR-71爬升到7万英尺以上，避开了可能从下面拦截它的导弹。飞机离开利比亚时，速度指示器显示速度为3.5马赫，比M-16发射的子弹还要快。当飞机到达安全地带时，一声爆响响遍地面，这是一种声音标志，表明这架飞机仍然是世界上飞行速度最快的喷气式飞机。 

多年来，SR-71一直是绝密的，它仍然是有史以来速度最快的吸气式无人驾驶飞机。这架飞机于1966年投入使用，总共只制造了32架。美军于1998年将其退役，因为它专注于隐形飞机。但随着中国和俄罗斯开发的高超音速导弹，速度变得越来越重要，SR-71的10马赫替代品可能即将到来。

SR-71在利比亚上空离奇脱险的故事证实了速度是一种关键的防御工具。根据一些特别令人称赞的传说，这架飞机在服役的三十年中，遭遇了来自4000多枚导弹的威胁，但没有一枚击中它。如今，隐身是绕过敌人防空系统的主要策略，但随着高超音速导弹在俄罗斯和中国服役，速度的重要性近40年来首次重新抬头。虽然美国的高超声速导弹项目滞后，但SR-71的遗留问题似乎激发了美国空军以另一种方式赢得高超声速军备竞赛的秘密计划。美国的救世主可能不是一枚导弹，而是一架飞机:近乎神话的洛克希德·马丁SR-72轰炸机。人们对研发高超音速飞机所需技术的绝密计划知之甚少，但我们知道它有一个名字:大混乱计划。通过对专家和分析人士的采访，仔细研究政府文件，在寥寥无几的公开声明和图片中寻找线索，我们拼凑出了美国下一个高超音速武器可能是什么样子的最完整的画面，以及它与俄罗斯和中国最好的技术相比有多强。

2018年3月，当俄罗斯总统弗拉基米尔·普京宣布他拥有世界上第一颗可作战的高超音速导弹Kh-47M2 Kinzhal时，速度至上的竞赛变得更加紧迫。高超音速武器当然很快——“高超音速”一词描述了超过 5 马赫的飞行速度——但正是这些武器独特的速度与机动性相结合，使现代防空系统感到困惑。即使是最先进的防御系统也无法准确拦截在改变航向时以高超音速移动的平台。因此，俄罗斯、中国和美国正在竞相部署不同类型的高超音速导弹。俄罗斯和中国声称有一些在服役；美国显然落后了。

分析人士说，造成这种滞后的一个可能原因是，美国的高超音速技术计划比简单地将弹头推进到 5 马赫以上的计划更加雄心勃勃。一个目标是开发一种可重复使用的高超音速飞机，它可以挫败敌人的防空系统，同时还能避免高昂的成本一次性高超音速武器。美国几十年来一直在追求这种能力。以此衡量，它曾经在高超音速技术方面处于世界领先地位。1957年，波音公司提出了用于轰炸和侦察的X-20 Dyna-Soar太空飞机（尼尔阿姆斯特朗是该计划的飞行员之一），1967年，空军试飞员威廉“皮特”奈特驾驶他的火箭动力北美X-15A-2 的速度为6.7马赫。到2004年，NASA 的超燃冲压发动机驱动的X-43A达到了 9.6马赫 。

俄罗斯的 MiG-31 超音速拦截喷气机可以携带高超音速Kinzhal导弹，这种导弹可以超越和超越所有已知的防空系统。Kinzhal 在乌克兰战争中的出现给高超音速技术带来了新的关注，尽管美国对该技术的使用可能与俄罗斯和中国的使用有很大不同。

到2015年，SR-72不再隐藏在“黑色项目”的面纱之后——它在洛克希德马丁公司网站上的页面宣传它可能在2030年之前投入使用。直到2018年3月，洛克希德公司才公开宣布其部署该项目的努力。SR-72，但在普京宣布 Kinzhal 发表讲话后，该公司立即删除了任何对外提及这架飞机的内容，要么是因为它放弃了努力，要么是因为它被推回了使用机密资金的项目的阴暗世界。

与此同时，美国竞争对手迄今为止部署的高超音速武器与弹道导弹相似，尽管速度要快得多。被称为助推滑翔飞行器，它们被火箭推进到高超音速，然后以高达20马赫的速度分离并滑回目标。助推滑翔武器如何改变航向仍然是一个秘密，但像Chris Combs 这样的专家德克萨斯大学圣安东尼奥分校专门研究高超音速和航空航天工程，他认为这很可能是使用气动推进器和液压控制面的组合来完成的。

另一种尚未为任何国家服役的高超音速武器是高超音速巡航导弹，由超音速冲压发动机或超燃冲压发动机提供动力——据信，SR-72也采用了相同的实验性推进技术。高超音速巡航导弹的飞行方式与飞机或自杀式无人机类似，但在低速时效果不佳，因为其发动机的压缩系统依赖于进入发动机的快速空气。“吸气式超燃冲压发动机系统通常需要火箭助推器才能启动，”Combs 说。

目前，所有高超音速武器都有一个共同的缺点：成本。五角大楼最近的一项评估显示，美国目前正在开发的高超音速导弹每颗的成本可能在8960万美元到1.06亿美元之间。这不仅仅是一架 F-35A 战斗机——价格昂贵到令人望而却步。然而，在 2020 年 8 月，空军为其不断增长的高超音速领域制定了一项新计划（截至 2021 年，共 70 个项目）。这个被称为“混乱”的项目旨在部署由“吸气式高超音速”推进系统提供动力的“多任务巡洋舰”——这是一种描述冲压发动机或超燃冲压发动机的技术方式。仅就成本而言，高超音速多任务巡洋舰可能会改变游戏规则。就能力而言，它可以将世界高超音速力量的平衡转移回美国。

根据2021 年 12 月发布的空军合同通知，Mayhem 旨在部署一个“超超音速多任务 ISR [情报、监视和侦察] 和打击”平台，该平台可以携带至少三种有效载荷。其中两种是武器类型，在空军文件中列为“区域效应”和“大型单一有效载荷”，而第三种将专用于 SR-71 的旧专长，侦察。根据这些文件，在“混乱计划”下开发的武器很可能不是高超音速导弹，而是与传闻中的 SR-72 具有相同操作参数的高超音速无人机。

此外，军方似乎正在开发一种新型发动机来推动 SR-72。正如 NASA 通过多年的实验测试了解到的那样，传统的超燃冲压发动机无法满足“混乱计划”多任务目的的需求，因为超燃冲压发动机只能在高速下运行。相反，洛克希德马丁公司似乎正在开发一种将传统喷气发动机融入其设计的联合循环超燃冲压发动机。这种类型的发动机将比现在可用的发动机实现巨大飞跃，并且需要复杂的工程技术来解决许多设计挑战。这可能是阻碍该项目的原因。

传统的喷气发动机使用离心压缩机或旋转风扇叶片来压缩流入的空气，然后将其与燃料混合并引爆以进行推进。超燃冲压发动机放弃了压缩机，转而使用进入发动机的高速气流的巨大压力。因此，超燃冲压发动机维持比喷气发动机更高的速度，但在较低速度下，流入的空气压力不足以使超燃冲压发动机正常工作。这意味着超燃冲压发动机驱动的平台无法以足够慢的速度飞行以着陆，因此只能使用一次。但是结合了传统喷气发动机的联合循环超燃冲压发动机可以像飞机一样飞行，并且可以重复使用。“这种类型的发动机可以彻底改变航空旅行和国防，”康姆斯说。

多循环超燃冲压发动机推进将使飞机像高超音速导弹一样无法停止。

与其通过使用昂贵的超燃冲压发动机为一次性导弹提供动力来摧毁它，Mayhem 可能会使用联合循环超燃冲压发动机为无人机提供动力。该系统将使用传统的喷气发动机起飞并加速到 3 马赫左右，然后过渡到超燃冲压发动机，使其发射速度超过 5 马赫。一旦进入敌方领空，Mayhem 可以在目标上部署廉价的常规炸弹和导弹，或进行侦察，在飞回家重新武装并再次完成这一切之前，就像布赖恩舒尔的 SR-71 在利比亚上空一样。

这在理论上很诱人，但从工程的角度来看却令人困惑甚至自相矛盾。涡轮机的压缩系统在设计上会阻碍气流，但超燃冲压发动机需要畅通无阻的气流才能运行。一个成功的引擎必须合并两个看似矛盾的设计。“很难制造可以从跑道起飞的高超音速巡航飞机，”Hermeus 的首席运营官 Skyler Shuford 说，该公司正在开发一种被称为 Quarterhorse 的可重复使用冲压喷气发动机飞机。（在冲压喷气发动机中，燃烧以亚音速发生。）“最适合起飞的方式与最适合打破音障的方式大不相同，两者都与在高超音速下的最佳方式大不相同。其中许多[因素]非常敏感，很难在实地预测。”

即使是开发普通的超燃冲压发动机也面临着巨大的挑战，尤其是在空气燃料混合物以超过音速的速度通过发动机时点燃空气燃料混合物时。（康姆斯称这一挑战为“火焰控制”。）迄今为止，没有一个国家能够在导弹中安装超燃冲压发动机推进系统，更不用说飞机了，尽管美国已经进行了一些令人鼓舞的测试。作为 DARPA 高超音速吸气武器概念 (HAWC) 计划的一部分，诺斯罗普·格鲁曼公司在 2021 年秋季成功试飞了一枚导弹大小的超燃冲压发动机，2022 年 3 月，洛克希德·马丁公司也效仿了这一计划。

为 Mayhem 提供动力的技术是目前在 HAWC 中发现的超燃冲压发动机系统的扩展，但用于 HAWC 的超燃冲压发动机仅提供了 Mayhem 或 SR-72 等平台所需的联合循环配方的一半。为了让 Mayhem 像飞机一样飞行，空军仍然需要开发一种方法，将传统的喷气发动机融入其中，而不会阻塞进入超燃冲压发动机的气流或使飞机太重而无法飞行。

高超音速军备竞赛与隐形飞机技术并行，但它仍然影响着军队开发和利用该技术的方式。美国显然是该领域的全球领导者。它拥有两架现役隐形战斗机，F-22 和 F-35，以及世界上唯一可作战的隐形轰炸机 B-2 Spirit。美国有两种正在研制的下一代隐形战斗机，以及 B-2 的继任者。但其他国家也开始部署有效的反制系统。

隐形技术在战斗机上使用时受到物理的限制。为了提供战斗机级所需的特技飞行，这些喷气式飞机需要垂直尾翼、活动控制表面（如襟翼和副翼），以及为机身内的喷气涡轮供油的开口。这些元素容易产生易于阅读的雷达回波。隐形喷气机实际上并不是雷达看不见的。它们只反映最小的能量。事实上，使用低频雷达波段可以很容易地发现许多。

精明的探测系统将这些低频阵列与其他仪器和地对空导弹（1999 年，这种组合用苏联时代的 SA-2 击落隐形 F-117 夜鹰）或可以读取回波的多基地雷达阵列配合使用来自多个区域，而不仅仅是从信号广播的地方。增加的复杂性让空军感到困扰。其专家评估，到 2030 年之后，即使是 F-22 也将无法在有争议的空域生存。

该渲染图由洛克希德·马丁公司于 2016 年发布，展示了该公司对 SR-72 的愿景。关于飞机能力的猜测比比皆是：有人声称原型机可以在 2025 年之前飞行，并且飞机可以发射高超音速导弹。SR-72 与 Project Mayhem 的关系尚不清楚。洛克希德马丁

这为 Project Mayhem 的速度优先方法留下了一个空缺和迫切的需求。多周期超燃冲压发动机推进将使飞机像高超音速导弹一样不可能停下来。Mayhem 生产的无人机可以飞入敌方领土，与目标交战或收集情报，然后再次飞出而不会被击落。正如空军部长弗兰克·肯德尔（Frank Kendall）就其他正在开发的无人机项目所解释的那样，机上没有飞行员可能会让飞机承担更大的风险。

这将大大节省超过 1 亿美元的高超音速导弹成本。美国的大多数空射导弹和炸弹的成本从几万到几百万美元不等。这些武器不会被视为过时的，如果从飞机的炸弹舱内以高超音速交付给目标，它们可以保持同样的效力。像洛克希德马丁公司的 SR-72 这样的联合循环超燃冲压喷气式飞机可以让美国超越俄罗斯和中国正在部署的高马赫能力，它可以携带美国现有的许多弹药进入高超音速时代。

将不同的有效载荷放在高超音速飞机上需要更多的技巧，而不是像将露营装备绑在小型货车上那样简单地将它们绑在机翼上。洛克希德·马丁公司导弹和火控公司高超音速和打击系统副总裁戴夫·贝加尼尼说：“5 马赫或更快的速度会产生极高的热量，推动了对创新材料、传感器和电子设备的需求，以在整个旅程中承受这样的速度。” . “这些系统必须能够保持一致的通信连接，以执行精确的机动技术并克服一系列防御系统和极端环境。” 换句话说，您需要在以每小时 3,800 英里的速度行驶时将行李放在小型货车的顶部，同时绕过坑洼并避开迎面而来的车辆。

虽然官方信息很少，但一些线索正在出现，表明美国空军及其“混乱计划”合作伙伴可能比许多人最初认为的——甚至认为可能的更进一步。2018 年 1 月，大约在普京开始高超音速导弹竞赛的一个月前，洛克希德·马丁公司负责先进开发项目战略和客户需求的副总裁杰克·奥班尼 (Jack O'Banion) 在一次会议上公开讨论了 SR-72，就好像它已经存在。他似乎暗示这架飞机的超燃冲压发动机推进系统已经过测试，当他身后的屏幕上出现艺术家对 SR-72 的渲染时，O'Banion 告诉人群，这架飞机只能通过“数字转型。”

“如果我们在五年前尝试生产[发动机]，它就会熔化成渣，”O'Banion 说。“但现在我们可以通过集成到发动机本身材料中的复杂冷却系统对发动机进行数字打印，并让该发动机能够在多次点火后进行常规操作。” 后来，O'Banion 告诉媒体，“飞机在高超音速下也很灵活，发动机启动可靠。”

尽管几个月后洛克希德·马丁公司从其网站上删除了对SR-72的任何提及，但美国此后暗示“混乱计划”可能与传闻已久的飞机有一些交集，或者至少是一架高超音速喷气式飞机。一般的。2021 年 12 月，负责开发新作战技术的空军研究实验室发布了一份更新的 Mayhem 合同文件，从描述中删除了“消耗品”和“演示者”等关键术语。它还表示，“混乱”飞行器将需要使用吸气式高超音速系统执行“多项任务”。

SR-72的开发与“混乱计划”飞机之间的关系尚不清楚：这些项目可能相互借鉴，或者根本不相关。当洛克希德马丁公司将 SR-72 从其面向公众的项目列表中删除时，它可能正在放弃努力。具有高超音速能力的俄罗斯和中国的高风险背景也有可能将 SR-72 推到了空军机密项目库的秘密深处。

洛克希德·马丁公司不愿透露，但在 6 月 2 日，该承包商发布了一份关于名为 Darkstar 的虚构、联合循环、超燃冲压发动机动力飞机的声明，该飞机出现在今年夏天的航空大片《壮志凌云：小牛》中。洛克希德·马丁公司的臭鼬工厂不仅帮助设计和建造了用于拍摄的高超音速飞机的全尺寸模型，而且还在一份声明中暗示飞机的性能可能超越电影魔术：“暗星的能力可能不仅仅是小说。它们可能是现实。”

无论 Mayhem 最终生产的是 SR-72 还是其他高超音速平台，该计划的多循环超燃冲压发动机技术似乎是“何时”而非“是否”的问题。但随着美国的隐身优势缩小，其潜在的近邻对手获得技术实力，“何时”的问题变得比以往任何时候都更加重要。

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