金缕玉衣发现始末:SR-71黑鸟式侦察机

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SR-71“黑鸟”（英文：SR-71 Blackbird）是美国空军所使用的一款三倍音速音速长程战略侦察机，洛克希德以A-12牛车式为基础，同系列的另一款机型是YF-12截击机。SR-71是由传奇般的凯利·强生（Clarence Johnson）所领导的臭鼬鼠工厂（Skunk Works）操刀设计，该单位同样也设计了U-2侦察机等知名的军机作品。SR-71上使用了大量当时的先进技术，不但是第一架拥有隐形功能的飞机，更能以3马赫的高速躲避敌机与防空导弹。在实战记录上，没有任何一架SR-71曾被击落过。

目录

• 1 历史
• 2 次型
• 3 细节
  • 3.1 机身
  • 3.2 电脑
  • 3.3 热涨冷缩
  • 3.4 两侧脊线(chines)
  • 3.5 燃油
  • 3.6 引擎
• 4 传说
• 5 其他图片
• 6 相关条目
• 7 参考文献
• 8 外部链接

[编辑] 历史

SR-71在1964年12月22日首次试飞，并在1966年1月进入加州比尔（Beale）空军基地的第4200战略侦察联队（后改番号为第9战略侦察联队）服役。1990年1月26日，由于国防预算降低和操作费用高昂，美国空军将SR-71退役，但在1995年又编回部队，并于1997年展开飞行任务，1998年SR-71永久退役。

SR-71仍然是世界上有人驾驶的最快的飞机，并且保有两项纪录：1976年7月28日当天，一架SR-71创下时速2,193.167哩（3,529.56千米）的速度纪录，以及85,068.997呎（25,929米）的高度纪录，只有前苏联的MiG-25^[1]狐蝠式高空截击机曾经在1977年8月31日达到更高的37,650米。它可以在80,000呎（约24千米）的高空，以每小时100,000平方哩（约每秒72平方千米）的速度扫视地表。当SR-71在1990年退役时，其中一架从它出生的加州棕榈谷（Palmdale）的美国空军42号工厂（Plant 42），以平均时速2,124哩（3,418千米）飞到维吉尼亚州香蒂利（Chantilly）国家航太博物馆展示，全程只花了68分钟。SR-71也保有在1974年9月1日创下的从纽约到伦敦的纪录：1小时54分56.4秒。（协和飞机飞行同样的路程要3小时20分，而最快的亚音速客机波音747则需要7小时。）

1968年3月21日，Jerome F. O'Malley少校与Edward D. Payne少校驾驶序号64-17976的SR-71进行首次作战任务，这架飞机在服役生涯中累积了2,981个飞行小时与942次任务（多于其它任一架），包括257次分别从加州比尔空军基地、棕榈谷、日本嘉手纳（Kadena）基地、与英国皇家空军米登霍尔（Mildenhall）基地出发的作战任务。这架飞机在1990年3月飞到俄亥俄州德通市（Dayton）的国立美国空军博物馆。在冲绳，A-12与SR-71被取了另一个绰号：Habu，因为当地人认为它们长得像这种东南亚的毒蛇。

SR-71共建造了32架，其中12架在飞行事故中损失，侦察系统官Jim Zwayer是唯一身亡的机师，其他人都弹射逃生成功。

洛克希德臭鼬鼠工厂的Kelly Johnson为CIA设计的A-12牛车式是SR-71的前身。洛克希德称它为大天使（Archangel），但Johnson宁可用Article。在设计案的发展中，洛克希德的内部编号随着设计变更从A-1一直到A-11，A-11是第一个进行测试飞行的，装上了推力较低的J-75涡轮喷气发动机，因为原本要使用的普惠J-58引擎的开发延误了。当J-58终于抵达大牧场（51区），装上飞机成为第12个构型后，编号也随之变更为A-12，这个编号便持续使用到制造与运作。A-12共建造了18架，其中3架被转用为YF-12，也就是F-12截击机型的原型机。

空军用的侦察机型原本称为R-12。然而在1964年的总统大选，参议员Barry Goldwater持续抨击詹森（Lyndon B. Johnson）总统与新武器研发上落后于苏联，詹森总统决定以高度机密性的A-12计划，及存在的侦察型进行回击。

空军计划将R-12重新编号为RS-71（代表Reconnaissance-Strike，侦察—打击），接续在已有两次试飞的RS-70（XB-70女武神式轰炸机的衍生型）之后。然而，空军参谋长（Air Force Chief of Staff）柯蒂斯·勒迈更喜欢SR的编号，也想将RS-70改编号为SR-70，这时给予媒体的新闻稿仍然写着RS-71，造成总统误读飞机编号的传闻。 ^{[2] [3]}

计划的公开与新编号使臭鼬鼠工厂与空军中参与计划的人员受到震撼；所有印刷了的维修手册、飞行员手册、训练vufoil、机座和材料都已印上了R-12（The 18 June, 1965 Certificate of Completion issued by the Skunkworks to the first Air Force Flight Crews and their Wing Commander are labeled: "R-12 Flight Crew Systems Indoctrination, Course VIII" and signed by Jim Kaiser, Training Supervisor and Clinton P. Street, Manager, Flight Crew Training Department）。依照詹森总统的演说，编号依据指挥官命令变更为SR-71，并立即重新印制29,000份蓝图。

[编辑] 次型

依据基本的A-12发展出来的M-21是一个重要的次型。这是以A-12改装成D-21无人侦察机的发射平台。

当D-21未装上时称为M-21，装上时称为MD-21。D-21是全自动的无人高空侦察机，发射后飞越目标区，并在指定地点投出资料包，由C-130回收，而D-21则自爆销毁。在一次测试中，发射后不久的D-21撞上母机并导致发射控制官身亡的测试意外后，这个计划在1966年被取消。

唯一保留下来的M-21与D-21B，在华盛顿州西雅图的飞行博物馆（Museum of Flight）陈列展览。

[编辑] 细节

[编辑] 机身

SR-71的机身大部份都是钛，而这些钛还是在冷战高峰期从苏联方面得到的，洛克希德用各种可行的伪装方法防止被苏联政府得知这些钛的用途。为了降低成本，他们使用的是可在较低温度软化而较易加工的钛合金，完成的飞机会涂上暗蓝色（趋近黑色），以加强热辐射冷却与高空的伪装效果。

钛制蒙皮的研究显示，在逐次像是退火一般的剧烈加热中，材质会逐渐强化。

主翼内侧蒙皮的主要部份其实是皱纹状的。热膨胀会使平滑的蒙皮撕裂或卷曲，而将蒙皮做出皱折让它能向垂直方向伸展，避免应力过强，同时也增强纵向强度。不过空气动力专家指责工程师是试图让一架20年代的福特三引擎飞机（因其皱纹状的铝制蒙皮而闻名）飞到三马赫。部份SR-71在机身中心附近有红色的警示条，以防止维修人员不慎破坏蒙皮，因为这里的蒙皮薄而易破，很大一块区域的下方都没有结构梁提供额外支撑。^[4]

SR-71被设计为具有非常小的雷达反射截面（radar cross-section，RCS），这是早期的隐身设计。然而，这并没有包括高温引擎排气，而那也能反射雷达讯号^{[来源请求]}。所以讽刺的是，SR-71在联邦航空署（Federal Aviation Administration，FAA）的长程雷达上是最大的目标之一，在几百哩外就能追踪。即使采用了大量的隐身技术，但是因为其在高速飞行时候巨大的红外特征，因此他实际上不具备隐形功能，但是依赖他的高速，SR-71成功的摆脱了上千次针对她的攻击，其中绝大部分都来自前苏联的飞机和对空导弹。

[编辑] 电脑

计划早期的类比式进气电脑并不总是能跟得上立即的飞行变化，若内压力过高，且进气锥处在不正确的位置，激波会突然在进气口前中断，称为“进气未启动”（inlet unstart）。这会使进入压气机的气流立即停止，推力下降且排气温度开始上升。由于突然失去一半动力造成两边推力大幅度的不对称，进气未启动会造成向一边的狂暴的偏航。SAS、自动飞控和手动控制得与不预期的偏航格斗，但经常造成另一边引擎气流的减少，并造成共振失速（sympathetic stalls），结果是立即地反向偏航，常常也发出巨大的爆声。飞行员与侦察系统官偶尔会经历到他们的压力服头盔撞上座舱罩，直到未启动平息下来的状况。

一种标准的反制之道是让另一边的进气锥移动而造成刻意的未启动，以停止偏航状况，让飞行员能进行再启动，完成后就可以重新加速并爬升到计划的巡航高度。

后来黑鸟换上了新的数码进气电脑，洛克希德的工程师们发展的引擎进气控制软件，能重新捕获漏失的激波，在飞行员感觉到未启动的发生之前就重新点燃引擎。SR-71的机工们有责任精确地调整数以百计的前部空气旁通门，这对控制激波、防止未启动与增强性能有一定的帮助。

[编辑] 热涨冷缩

由于飞行中的高温与空气阻力，机身镶板可能会掉落，机身也会热膨胀到好几吋，机身的校准必须以高速状态为准。加上缺少能承受高温的燃油密封，专用的JP-7燃油会在跑道上起飞前，以及进行空中加油时发生泄漏。黑鸟得先冲刺以加热机体，然后在起程执行任务前进行空中加油。飞机降落后会有好一段时间没有人能靠近，座舱罩会高达摄氏300度以上。为了承受高温，石棉也被使用在如制动等处。

[编辑] 两侧脊线(chines)

两侧脊线是一个独特而有趣的特征。早期的雷达隐身研究认为，平滑且渐缩的外形能将最多的雷达束反射至其它方向。原先的黑鸟并没有两侧脊线，看起来就像个放大版的F-104，但雷达工程师说服了空气动力学专家，增加了一些风洞测试。他们发现两侧脊线可以产生强力的涡流，在接近机身前段会产生大幅度的额外升力，于是就可以减少三角翼的装置角，以获得较高的安定性与较低的高速阻力，还能增加载油量以获得更远的航程。由于强力涡流制造的涡流在高迎角时流过主翼延缓失速，落地速度也可以减低，还可进行高G回转直到引擎熄火。两侧脊线的作用类似近代战斗机用以提升机动力的翼前缘延伸，在风洞测试发现这点后，原本许多早期设计构型中都具有的前翼就不再需要了，这样的设计仍然出现在许多最新型的隐身无人机上，例如黑暗之星、掠食鸟、X-45和X-47等，让它们允许无尾翼设计而兼具安定性与隐身性。

[编辑] 燃油

JP-7原本是为了A-12而发展，拥有极高的闪燃点以避免高温下自燃。JP-7含有碳氟化合物以增加润滑性，氧化剂以使其容易燃烧，甚至还有铯的配方，以对排气的雷达讯号做伪装。这也使得JP-7比苏格兰威士忌还贵，操作SR-71一小时的油费就要24,000到27,000美元。相对之下U-2只需要它的三分之一，但除了飞行速度只有SR-71约四分之一之外，可携带的侦察设备也少了许多。

[编辑] 引擎

黑鸟使用的J-58发动机是唯一可以持续使用加力燃烧室的军用发动机，当飞行速度愈高的时候，发动机的效率也随之提升。每一具J-58能够产生32,500磅（145 千牛顿）的静推力。一般喷气发动机无法持续使用加力燃烧室，而且效率在高速时会下降。

能够让飞机达到三马赫，又必须提供亚音速的气流给引擎，对涵道设计而言是必要的。在两个进气口前端各有一个圆锥形、可移动的进气锥，在地面上或亚音速飞行下锁定在最前方的位置。自1.6马赫开始，进气锥会逐渐向后移动，最大到26吋。原始的进气电脑是类比式的设计，依据皮托管静压测量、俯仰、滚转、偏航、迎角等等的输入资料，算出进气锥所需要的前后移动距离。这么做可以将进气锥尖端产生的激波维持在进气口，使气流减速到1.0马赫的激波为止，之后的亚音速气流就可以让引擎使用。这个在涵道内进行激波的捕获称为“启动进气”（starting the inlet）。压气机前方会因而产生巨大的压力。泄气孔和旁通门设置在涵道和引擎舱内，以维持进气压力，使涵道能持续地“启动”。在3.2马赫巡航下，进气压力的增加估计提供了58%的可用推力，压气机提供了17%，而加力燃烧室提供了25%，这时几乎就是SR-71的最佳设计点。臭鼬鼠工厂的进气系设计师Ben Rich常说压气机“使进气活跃着”（pumps to keep the inlets alive）。

J-58另外一项特点就是他可以算是混合喷气发动机：他是在一具冲压发动机内部再加上一具涡轮喷气发动机。进入发动机的空气先是被激波锥压缩（同时气流温度也会上升），接下来气流被分成两道： 一部分进入压缩风扇（核心气流），其余的经由旁通管直接进入加力燃烧室（旁通气流）。通过压缩风扇的气流会进一部的压缩（同时温度也进一步的上升），燃料与压缩气流在燃烧室混合燃烧，这时候气体温度达到整个阶段的最高温，仅仅略低于涡轮叶片开始软化的温度。在通过涡轮段之后（温度稍微下降），核心与旁通气流在此会合一同进入加力燃烧室。但是当黑鸟于高速飞行时，通过激波锥压缩的核心气流温度会高出许多，而这时候气流尚未经过压缩和燃烧段，过高的温度使得喷入燃烧室的燃料量必须减小，以免接在后面的涡轮叶片会因为高温而溶化。

当速度接近3马赫的范围时，通过激波锥与压缩段的气流具有的温度已经非常高，这时候没有任何燃料会与核心气流混合，这意味着通过压缩、燃烧和涡轮段的核心气流实际并未提供任何推力，黑鸟仅仅依靠加力燃烧室产生的推力来飞行。利用激波锥的压缩效果，这时候发动机转变成为冲压发动机的型态。没有其他飞机是以这样的方式来运作。通常可以想像这是一具冲压发动机内部还有一具喷气发动机。低速时，喷气发动机（核心部分）与冲压发动机（旁通气流与加力燃烧室混合）共同作用，飞行速度提高时，喷气发动机虽然还是位于冲压发动机的进气通道内，可是已经形同停止工作（这也同时显示涡轮叶片的高温忍耐程度是以多少燃料可以燃烧来决定，同时这也决定这一具发动机最大输出推力有多少）。

原先黑鸟的引擎是以辅助的外启动车进行启动，启动车停在飞机下后，以两具别克（Buick）V-8引擎驱动连接到J-58的一支垂直的驱动轴以启动引擎，启动一具后再驶到另一侧启动另一具引擎，过程震耳欲聋。后期J-58就改用传统的启动车了。

[编辑] 传说

由于先进的设计、性能、与其高度机密性，吸引了不少狂热者的喜好，某些阴谋论者认为它真正的能力并没有显现出来。大多数航空迷依结构与空气动力的承受度，推测它最大可以飞到3.3马赫以上，不会超过3.44马赫。特别是他们引证压缩器最大进气温度是427 °C（800.6 °F），这已经超过3.3马赫，而3.44马赫则是引擎会产生“未启动”的速度。部份推测认为这可以靠压缩器设计和安装减缓。

要注意的是J-58在非机密的测试中从未测出超过3.6马赫以上的测试台数值。纵观SR-71的历史，先进与机密的本质，加上没有正适航的SR-71，除非实际飞行中曾经达到，否则真正的设计限度可能永远无法得知，这些条件无疑地使SR-71始终被谣言与谬误环绕着。

SR-71是第一个以隐身外形和材料设计的作战飞机，最明显的低RCS特征就是内倾的垂直安定面，它的大小看起来像是个会飞的谷仓，但雷达讯号只相当于一扇门。但是它仍然易于侦测，因为高温排气让它有了独有的雷达讯号，相较之下，F-117的RCS不过是个小珠子。

[编辑] 其他图片

• 

  收藏于西雅图飞行博物馆（Museum of Flight）的MD-21黑鸟

• 

  收藏于内布拉斯加州战略航空与太空博物馆（Strategic Air and Space Museum）的SR-71

[编辑] 相关条目

• 曙光女神
• 侦察机
• U-2侦察机
• YF-12战斗机
• XB-70战神侍婢式轰炸机
• 米格-25战斗机
• 协和号客机
• M-50

[编辑] 参考文献

1. ^ http://www.spaceadventures.com/media/info/vehicles/mig25
2. ^ [1]
3. ^ [2]
4. ^ [3]

[编辑] 外部链接

SR-71黑鸟式侦察机

• SR-71 Online
• SR-71 Online - Blackbird Image Gallery
• Blackbird Spotting maps the location of every existing Blackbird, with aerial photos from Google Maps
• SR-71 Blackbird Wallpaper
• The heart of the SR-71 : the J-58 engine
• The Online Blackbird Museum
• Crash site of SR-71 #953 - Crashed on December 19, 1969
• Blackbirds.net page on the A-12 family
• SR-71 Blackbird Links to 72 Internet Sites
• First-hand account of SR-71 maintenance