2018年1月10日，美國波音公司在美國航空航天學(xué)會(huì)2018年度科技研討及展覽會(huì)（AIAA SciTech 2018）上，首次公開展出了高超聲速飛機(jī)模型，波音公司高超專業(yè)首席科學(xué)家和首席設(shè)計(jì)師等在展會(huì)現(xiàn)場披露了相關(guān)概念方案及研制計(jì)劃等信息。這是繼2013年美國洛克希德·馬丁公司（簡稱洛馬公司）公布其SR-72高超聲速飛機(jī)項(xiàng)目之后，美國第二家軍工企業(yè)高調(diào)公開披露其高超聲速飛機(jī)概念方案及研制計(jì)劃。這意味著美國兩大軍工巨頭在高超聲速飛機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)積累了相當(dāng)?shù)目蒲谐晒?，而且競爭態(tài)勢也上升到了“正面交鋒”的程度。不難預(yù)見，兩大巨頭的大力投入和相互競爭，必將助推美國高超聲速飛機(jī)進(jìn)入高速發(fā)展階段。

波音公司在AIAA SciTech 2018展會(huì)現(xiàn)場拍攝的高超聲速飛機(jī)方案模型（美國《航空周刊與空間技術(shù)》照片）

一、波音公司高超聲速飛機(jī)科研背景

1. 具有豐富的高超聲速飛行器及大型高速飛機(jī)的研制試飛經(jīng)驗(yàn)

波音公司是最早介入美國高超聲速技術(shù)研發(fā)的軍工企業(yè)之一，在上世紀(jì)就成功研制了X-15試驗(yàn)機(jī)（有人駕駛、火箭動(dòng)力、載機(jī)放飛、滑翔著陸，最大速度馬赫數(shù)6.7）、XB-70“女武神”轟炸機(jī)驗(yàn)證機(jī)（總重240噸，渦輪動(dòng)力，水平起降，最大速度馬赫數(shù)3.2）等高馬赫數(shù)飛機(jī)，并成功試飛了數(shù)百架次。進(jìn)入21世紀(jì)后，波音公司又成功完成了X-43A（2007年實(shí)現(xiàn)最大飛行馬赫數(shù)9.8）和X-51A（2013年實(shí)現(xiàn)最大飛行馬赫數(shù)5.1）等高超聲速飛行器的研制和試飛，分別成功驗(yàn)證了氫燃料和碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，獲取了大量寶貴的吸氣式高超聲速飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)。雖然這些都不是嚴(yán)格意義上的高超聲速飛機(jī)（水平起降、吸氣式動(dòng)力、最大速度馬赫數(shù)5以上），但無疑為波音公司研發(fā)高超聲速飛機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)深厚的技術(shù)和工程基礎(chǔ)。

波音公司1960年代研制的馬赫數(shù)3級XB-70轟炸機(jī)驗(yàn)證機(jī)（美空軍圖片）

2. 至少在2009年以前便已形成了一輪高超聲速飛機(jī)方案

此前，波音公司從未主動(dòng)公開披露過其開展高超聲速飛機(jī)研究的信息。但從美空軍2010年歸檔的一份公開研究報(bào)告成果中我們發(fā)現(xiàn)，波音公司至少在2009年以前便已經(jīng)完成了一輪高超聲速飛機(jī)概念方案，該方案被波音公司稱為Manta 2025方案。

波音公司Manta 2025高超聲速飛機(jī)概念方案三視圖（美國波音公司圖片）

Manta 2025方案充分體現(xiàn)飛發(fā)高度融合的設(shè)計(jì)理念和外形特征，采用了典型的大后掠三角翼乘波體布局，將飛機(jī)前體與進(jìn)氣道、后體與尾噴管合二為一，整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)與機(jī)身高度一體化。機(jī)身扁平，機(jī)翼后掠角極大，翼展及襟副翼尺寸都較小，垂尾內(nèi)傾且明顯截短。推進(jìn)系統(tǒng)采用并聯(lián)式渦輪基沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)（TBCC），并采用了獨(dú)特的左右并聯(lián)式緊密布置方式。該方案設(shè)計(jì)上明顯偏向高速性能，犧牲了低速性能，且飛控難度較大。該方案的關(guān)鍵指標(biāo)包括：最大速度馬赫數(shù)7，總重84噸，空重34噸，載荷2.3噸。

二、波音公司本次公布的概念方案及研制計(jì)劃

波音公司最初完全依靠自籌資金啟動(dòng)了高超聲速飛機(jī)概念方案研究項(xiàng)目，但在后續(xù)科研過程中獲得了2014年起美國防部國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）“先進(jìn)全狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)”（AFRE）項(xiàng)目和2016年起美空軍渦輪基沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)（TBCC）飛行驗(yàn)證機(jī)概念研究項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。本次公開披露的高超聲速飛機(jī)概念方案就是該項(xiàng)目的研究成果。

1. 概念方案

采用大后掠雙三角翼無尾加雙垂尾布局，機(jī)身有明顯的細(xì)長型突起脊背，機(jī)腹平坦，兩側(cè)有明顯的大后掠邊條。該設(shè)計(jì)既可以在高超聲速段獲得乘波升力，又可以在起飛降落等低速段依靠前部邊條產(chǎn)生的渦流獲得渦升力。機(jī)身背部高高隆起的脊背既平滑了跨聲速面積律，又大大提高了機(jī)身容量，為布置任務(wù)載荷、燃油等留下了充足空間。

波音公司在AIAA SciTech 2018展會(huì)現(xiàn)場拍攝的高超聲速飛機(jī)方案模型（《航空周刊與空間技術(shù)》照片）

飛機(jī)采用渦輪基沖壓組合（TBCC）發(fā)動(dòng)機(jī)，包含常規(guī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和雙模態(tài)亞燃／超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，二者共用進(jìn)氣道和尾噴管。兩臺(tái)TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)并排緊密布置在機(jī)腹中央，每臺(tái)TBCC內(nèi)部則采用了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)左右并聯(lián)的布置方式，而不是上下并聯(lián)。內(nèi)轉(zhuǎn)式進(jìn)氣道采用了突出的中間隔板設(shè)計(jì)，進(jìn)氣道的位置剛好可以捕獲前機(jī)身在機(jī)鼻處產(chǎn)生的激波，尾噴管也采用了突出的船尾型分隔尾椎設(shè)計(jì)。總體而言，新方案明顯借鑒了XB-70轟炸機(jī)的布局特征，顯示出兩者間密切的技術(shù)淵源。

此外，從模型外觀上看，該方案沒有座艙，應(yīng)該是一個(gè)無人駕駛方案，也未見起落架、載荷艙等細(xì)節(jié)。波音公司未披露該方案的任何指標(biāo)，只透露最大飛行速度達(dá)到馬赫數(shù)5以上，并特別強(qiáng)調(diào)了飛發(fā)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)在開展高超聲速飛機(jī)概念方案研究中的重要性。

2. 研制計(jì)劃

波音公司披露，該方案瞄準(zhǔn)的背景型號是未來高速打擊和偵察飛機(jī)。波音公司計(jì)劃以該方案為基礎(chǔ)，第一步先研制一型F-16戰(zhàn)斗機(jī)大小、采用單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的驗(yàn)證機(jī)，主要用于開展飛行試驗(yàn)；第二步再研制一型SR-71偵察機(jī)大小、采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的作戰(zhàn)飛機(jī)。波音計(jì)劃在2020年代末完成型號研制，打造出一型SR-71“黑鳥”偵察機(jī)的后繼機(jī)。

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