超音速巡航

超音速巡航是指飛機在不開啟後燃器的情況下能夠持續在1.5馬赫以上進行超過30分鐘的超音速飛行。超音速巡航的提出主要是基於快速突防的戰術思想，因此，該技術其在未來的超視距作戰中具有很大的優勢。超音速巡航是第五代戰鬥機的主要技術特徵之一。

基本介紹

• 中文名：超音速巡航
• 外文名：Supersonic cruise
• 意義：大幅度提高作戰性能
• 速度：1224km/h
• 相關戰鬥機：F-22戰鬥機

發展歷史

閃電戰鬥機

1943年，英國電氣設計了一種戰鬥機，該戰鬥機嚴格按面積律設計，採用內切式機翼，兩台發動機上下布置，外形很奇特，命名為閃電戰鬥機。1954年8月11日，搭配兩台“藍寶石”發動機的閃電戰鬥機原型機P1.0試飛，在不開後燃器的狀態下，速度超過了M1.0。這是最早的不開後燃器的超音速飛行記錄。

不過，由於閃電戰鬥機試飛時沒有作戰載荷，而且在增加了作戰載荷和腹部保性形油箱後，便不再具有這樣的能力，加上M1.0處於阻力發散區，因此，它不能算是一種具有實際意義上的超音速巡航飛機。閃電戰鬥機是英國60年代的主力戰機，後來因為政治因素和自身原因，被F-4和“狂風”戰鬥機替代。

SR-71偵察機

SR-71偵察機美國洛克希德公司的臭鼬工廠研製生產的噴氣式三倍音速長程高空高速戰略偵察機，配備兩台 “普-惠”J-58軸流式變循環發動機，單台加力推力為14.7噸，飛機正常起飛重量大於 50噸。SR-71能在26000米以上的高空用M3.0巡航，在其高空執行任務期間沒有任何戰鬥機對其進行過有效攔截，也沒有飛彈將其擊落。SR-71的這種能力目前在世界上是獨一無二的，這主要是得益於它優秀的氣動外形設計和獨特的變循環發動機與進氣道-尾噴口的綜合設計。

SR-71偵察機

SR-71的主要任務是高空偵察，必須以3馬赫的速度巡航才能擺脫所有攔截飛機和飛彈，所以其設計理念與戰鬥機不同。SR-71是通過大幅降低亞音速機動能力和起降性能來提高它的高空高速性能的。同時，為了減輕重量和提高抗熱能力，SR-71大量使用複合材料和鈦合金等輕合金，並做了特殊的結構處理。

SR-71強調的是M3.0的巡航能力，它是唯一可以在2小時內橫跨大西洋的飛機，創造了從紐約到倫敦飛行時間為1小時54分的速度記錄,，能更快、更安全的進行偵察並取得敵人防區的信息，指導後續攻擊部隊的行動。從SR-71的任務完成效果來看，無一被擊落，說明這是一種很成功的飛機。

米格-31戰鬥機

米格-31是由前蘇聯米高揚設計局設計的串列雙座全天侯重型截擊戰鬥機。米格-31是全世界起飛重量最大、飛行速度最快的作戰機型，由米格-25戰鬥機發展而來，因此米格-31氣動外形與米格-25很相近，採用上單翼、雙立尾、兩側進氣布局。根據俄羅斯官方資料，米格-31在發動機開小加力狀態下可以帶彈用M2.35巡航，但這並不屬於真正的超音速巡航。

米格-31戰鬥機

颱風戰鬥機

颱風戰鬥機是一款由歐洲戰機公司（英、德、意和西班牙4國合作）設計的雙發、三角翼、鴨式布局、高機動性的多用途第四代半戰鬥機。歐洲戰機公司聲稱颱風戰鬥機在典型空-空武器配置11000米高度的情況下，不開加力可以用M1.2左右的速度巡航，但是同時也聲明此狀態會縮短發動機壽命，不是一種正常的工作狀態，因此被認為是第四代半戰鬥機。

荷彈的颱風戰鬥機

F-22戰鬥機

F-22戰鬥機是由美國洛克希德·馬丁和波音聯合研製的單座雙發高隱身性第五代戰鬥機。F-22在典型空戰配置下能以大於M1.5的速度巡航，而且，對於F-22來說，超音速巡航已經不是簡單的一種獨立性能了，而變得與隱身能力、高機動性等密切相關。F-22是世界上第一種進入服役的第五代戰鬥機。

F-22戰鬥機

實戰意義

一般常規的使用單純渦噴發動機或者渦扇發動機的飛機必須要開加力才能達到超音速，而且持續時間不能太久，一般不超過30分鐘，否則會發生髮動機過熱導致燒壞發動機等不利情況，而且此時的耗油量增加1~3倍。而具有超音速巡航能力的飛機，克服了以上不足，作戰性能大幅提高。

更快抵達戰區

普通的戰鬥機只能以M0.9左右巡航抵達戰區，發生緊急情況時容易失去最佳時機，延誤戰機。而具有超音速巡航能力的飛機，有更高的速度機動性，反應能力快，能爭取更多的時間，甚至先發制人，變被動為主動，快速追擊敵機。對於國土廣袤、領海寬廣的國家，不可能密集地部署軍事基地，這就對軍用飛機的快速到達能力提出了很高的要求，因此超音速巡航的意義更大。

高速擺脫威脅

超音速巡航飛機一般具有一定的隱身能力，以超音速M1.5以上巡航時，直接抵達戰區時間短、不容易被發現。即使被敵人的雷達發現了，敵人也只有很短的準備時間，而在這段時間內可能已經抵達作戰區域或者衝出其警戒範圍並遠離，而敵方的防空武器也因為尾追困難，成為強弩之末而失去作用。研究結果表明，M0.8突防時敵人飛彈的瞄準射擊時間100%，而M1.5突防時則降低為14.3%。

擴大攔截範圍

普通戰鬥機因受機內燃油和巡航速度等限制，即使知道敵方轟炸機和攻擊機已經在入侵的途中，也不可能快速地占據有利的攔截位置，並且現在遠程戰略轟炸機可以在防區外發射攻擊武器後安全返航，更使普通戰鬥機失去作用。雖然普通戰機在亞音速狀態下可能比超音速巡航狀態的飛機具有更大的作戰半徑，但是卻沒有超音速巡航的快速反應能力，當飛到預定空域時，敵機可能已經完成任務返航了。而具有超音速巡航能力的戰鬥機就可以解決這一難題，通過其快速抵達能力，加上武器初始動能更大，可以在敵機進入目標區域之前，將敵人攔截在其攻擊範圍之外。

擴大武器攻擊範圍

戰場上，普通戰鬥機大多處於亞音速狀態下，超音速巡航戰鬥機則有更多的攻擊機會，它可以在超音速巡航狀態下緊急發射攻擊武器，此時武器的初速度很大，能在更短的時間內和更大的範圍內攻擊目標。

有利於紅外隱身

具有超音速巡航的戰鬥機不需要開加力，可以減小紅外特徵。F-14的紅外探測系統能在140km外發現開加力的目標，而不加力的則只有40~50km的範圍。雖然現在紅外探測技術在進步，但不開加力的方式依然可以有效地降低紅外特徵。

關鍵技術

超音速巡航會給飛機設計和研究帶來一系列技術難題。首先是飛行阻力問題，飛機在超音速飛行時會產生波阻，使飛機的阻力相對亞音速時成倍增加，而且還會使進氣道附加阻力和總壓損失成倍增長。其次是由於長時間超音速飛行，飛機處於很高的氣動力熱加溫中，使飛機的結構材料性能下降。第三是超音速巡航的動力提供問題，超音速巡航需要小涵道比、大推重比的渦扇發動機。第四是為提高超音速巡航戰機的綜合作戰效能，飛機應該有很高的生存能力和良好的隱身性能，超音速巡航的戰機在藉助優良操穩特性或推力矢量技術的情況下具有過失速機動能力，在先進的綜合航電配置下，飛機呈現第五代戰機的優越性能。

降低波阻的外形設計

超音速巡航的飛機應該按照預定的巡航馬赫數修形，以取得設計M數時最好的全機面積律分布，可以藉助先進的計算機輔助設計軟體進行CFD計算或者風洞實驗。未來的飛機還要考慮修改外形以達到雷達隱身目的，要使飛機能比較容易地達到超音速巡航的速度，需要對外形做很細緻的修改，儘量降低飛機的波阻。除此以外，摩擦阻力、形阻等阻力都要儘量減小，應該使用更合適的翼型，更小的浸潤面積，避免過多鼓包等修形。超音速巡航狀態一般是在中、高空，這就需要飛機在中高空飛行時具有良好的阻力特性和良好的升阻比。

隱身技術

未來的戰鬥機既有隱身的需求又要有優良的氣動性能，而通過修改飛機外形實現雷達隱身和紅外隱身是目前比較常用的手段，但是很難解決隱身外形的同時獲取超音速巡航的氣動特性，最後只能是氣動與隱身這兩者按照作戰需求綜合考慮的結果。

適合超音速巡航的動力系統

首先，發動機的飛行包線必須要能很好的適應設計的超音速巡航速度。在相同的靜推力要求下，推重比高的發動機耗油率低，可以提供更多的剩餘能量，使超音速巡航變得相對容易實現；並且能保證在超音速巡航狀態下仍然具有合適的機動能力。因此，超音速巡航應儘量採用推重比10級的發動機。

武器內置與發射

武器內置不只是隱身的需求，也是超音速巡航降低飛機阻力的要求，否則外掛本身表面積大，亞音速狀態下摩擦阻力增量也大，跨音速時會產生很大的激波干擾阻力，有些戰鬥機在帶外掛後甚至達不到超音速。即使達到了超音速巡航狀態，也會因過大的阻力導致作戰半徑急劇下降。

高溫與材料

長時間的超音速巡航，尤其是M2.5之後，會使飛機表面溫度急劇升高並超過250℃，飛機的金屬結構因為高溫而變軟，很多複合材料也到了溫度極限，各種結構件熱脹冷縮不均勻，導致結構損壞或者連線處出現過大縫隙而破壞表面流場，甚至導致飛機解體。現在鋁合金已經不能使用，需要採用更加耐熱的材料。同時，高溫條件也對燃油、滑油、液壓油等性能提出了要求。