波音展出新型高超声速飞机概念

作者：兰顺正

首发自：《国际航空》

在2022年1月5日，《航空周刊》高级编辑Guy Norris发表推文称，在最近举行的美国航空航天学会（AIAA）的年度科技论坛和博览会上，发现了波音公司推出的一种可重复使用的高超声速飞机的新模型，并在推特上发布了新模型的照片。据波音公司透露，这款高超声速飞机可能用来执行军事和商业任务，包括作为太空发射的载机。

波音在2022年AIAA展会上展出的高超声速飞机概念模型

“新版女武神”

——波音新型高超声速飞机

波音公司称，这款新型机是在波音“女武神Ⅱ”(ValkyrieⅡ)的基础上发展而来的。“女武神”(Valkyrie)这个名字源自于1960年代XB-70高速战略轰炸机方案，而“女武神Ⅱ”是波音在2010年后推出的高超声速察打一体无人机概念，为的是同洛马公司的SR-72展开竞争。

SR-72是洛马正在研发的一款高超声速侦察打击一体无人机，主要用于取代1970年代研制的SR-71“黑鸟”高空高速侦察机。据信，SR-72速度达6马赫，采用“大后掠梯形翼+边条翼”布局，单垂尾，双发动机位于机翼下方，最大航程4300千米，其技术验证机大小类似于一架战斗机。洛马公司于2013年首次透露了SR-72研制计划，2017年公开表示具备研制验证机的技术条件。

洛克希德·马丁 SR-72概念模型

在高超声速领域，波音率先研发出首款吸气式高超声速飞行器X-51。但是，X-51只是验证机，并未转化为高超声速飞行器型号。当然，波音后来获得资金为美国海军开发HyFly2高超声速导弹，但与竞争对手相比，仍处于劣势。因此，波音此时发布“女武神II”，颇有在高超声速项目领域展示实力之意。

此前，在AIAA 2018年度科技论坛和博览会上，波音公司首次公布了“女武神Ⅱ”高超声速察打一体无人机的概念。当时从模型上看，“女武神Ⅱ”细长楔形跟洛马公司的SR-72相同。波音公司负责高超声速的首席科学家凯文·波卡特告诉媒体，“女武神”II验证机大约将跟F-16战斗机的大小一样——即机长约15米，而真机要大得多，尺寸与SR-71“黑鸟”战略侦察机大致相同。

波音2018年展出的高超声速飞机概念设计

与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显著不同。如旧版本具有尖头、深脊和并排安装在机身下方的“二维”矩形进气口，新版本则显示出更多的“乘波体”外形，中央机身更为平坦，钝头，机翼和双尾翼更短，两台发动机被安置在两个不同的整流罩中，进气口呈圆形且分开。波音公司称，在过去几年中一直在推进热影响、材料、制导、导航和控制以及发动机/机身集成。

美国国防工业协会新兴技术研究所执行主任马克·J·刘易斯发表评论称，波音以前展出的只是“纸面功夫”，而这次展出的方案可能更接近他们当前的实际研究。

刘易斯表示，相比于方形进气口，新概念采用圆形进气口，能够使空气和进气口之间的接触更少，重量更轻，同时圆形进气口也能承载更大的空气流量。在动力方面，刘易斯表示该机采用了涡轮基冲压组合循环（TBCC）发动机，其设计借鉴了NASA的X-43飞行器的经验，双发动机采取分离式布置方案。不过分离布置的发动机优缺点都比较明显。其优点是提供了“更多的机内空间”，但缺点在于如果一台发动机未能及时启动，在高超声速条件下分离布置的发动机产生的偏航力矩会带来很大危险，而这也是三倍声速的SR-71时常遇到的问题，这会让飞行员相当头疼。

注:

对于TBCC发动机，美国空军此前向Hermeus提供了6000万美元资金，用于资助其高超声速“夸特马”（Quarterhorse）飞机的飞行测试，而“夸特马”（Quarterhorse）计划采用基于GE公司J85商用涡喷发动机研发的TBCC，并将成为第一架装配TBCC推进系统的飞机。

另外，为了应对高超声速时遇到的高温，波音公司可能采用了“热结构”，即结构材料本身可以抵抗高温，就像SR-71等飞机一样，这样也更适合维护。相比之下，诸如航天飞机等飞行器采用的是“冷结构”，其结构材料本身不能抵抗高温，需要用耐热材料进行防护。刘易斯对此表示，航天飞机的耐热陶瓷砖“是可怕的噩梦”。当然，设计良好的高超声飞行器只有前缘会产生高温，其他主体结构的温度并非“难以忍受”。

按照此次Guy Norris说法，波音的这款新型高超声速飞机采用的是“一种精密的、更现实的5马赫可重复使用的吸气式设计，旨在执行军事和太空发射任务”。综上，不难看出，随着高超声速飞机技术的不断成熟，未来此类飞行器大显身手的日子已不再遥远，而其军民两用的特性，也意味着将给两个领域的竞争者带来新的挑战。