洛克希德·馬丁公司官方推特的一條推文非常值得關(guān)注，其是這樣寫的：

An Enduring Legacy | A Disruptive Future

不朽的遺產(chǎn) |顛覆性的未來

A need for speed connects the SR-71 and conceptual Darkstar aircraft that our Skunk Works? team developed for the big screen.

對速度的需求將SR-71和我們Skunk Works ?（臭鼬工廠）為熒幕開發(fā)的概念性Darkstar飛機聯(lián)系起來。

似乎以一種非常隱晦的方式在告知大家，出現(xiàn)在《壯志凌云2》中的“暗星”高超音速戰(zhàn)斗機或可能真的存在，并且是“臭鼬工廠”設(shè)計的，它的性能究竟如何？10倍音速又是如何實現(xiàn)的？

《壯志凌云2》中的“暗星”戰(zhàn)斗機：情節(jié)合乎邏輯嗎？

對《壯志凌云2》中以F/A-18和F-14連續(xù)干掉SU-57的情節(jié)我們就不評價了，這個大家心里都有數(shù)，不過在開頭阿湯哥飾演的彼得·米歇爾上校駕駛的“Dark Star”卻非常感興趣，盡管只有短短的幾分鐘，但卻讓大家看得十分過癮。

暗星：從起飛到10馬赫，再到解體，邏輯上是否行得通？

影片開始沒多久，暗星就出場了，這架小展弦比的飛行器有一個非常尖銳機頭，兩側(cè)機翼各中置一臺發(fā)動機，米歇爾上校啟動發(fā)動機后直接將節(jié)流閥推到底，發(fā)動機應(yīng)該是處在了加力燃燒狀態(tài)，尾噴口噴出長長的尾焰，在臭鼬工廠的基地的跑道上滑行了很長距離才起飛。

從跑道盡頭小角度起飛時，差點將跑道盡頭的一個值班室房頂掀飛，軍少將切斯特·肯恩的司機被嚇得抱頭躲在車旁，這是致敬《壯志凌云1》中的鏡頭！

米歇爾上校駕駛飛機以一個比較大的迎角爬升，這表示這架飛機的剩余動力比較充足，然后逐漸將速度拉到3.5馬赫以上，這表示是音速的3.5倍。從渦輪引擎轉(zhuǎn)向超燃沖壓引擎時影片沒交代轉(zhuǎn)換速度，但前文有個3.5馬赫，可能就是這個速度。

升起進氣道隔板，氣流從渦輪引擎轉(zhuǎn)到了超燃沖壓發(fā)動機部分，這個引擎啟動后暗星的速度刷刷地往上提，很快速度就上升到了7.1馬赫，機體前部也開始發(fā)紅，這是高超音速下激波加熱的結(jié)果。

最終暗星飛行器的速度穩(wěn)定在10馬赫，控制室內(nèi)一片歡呼，但很快大家的笑容凝固了，因為米歇爾上校還在操作超燃沖壓發(fā)動機的節(jié)流閥，速度10.1、10.2、10.3.......突然暗星飛行器機身振動起來，然后很快就失去了監(jiān)控信號，夜空中開出了一片美麗的火花，暗星機體無法承受如此高速下帶來的振動，解體了。

鏡頭切換到了地面，米歇爾上校穿著飛行服跌跌撞撞地站在路邊，回了回神，搖搖晃晃走進了酒吧，這表示他彈射成功了！

邏輯上基本正確，但彈射跳傘有問題

剛開的滑行距離很長，有人認為這飛機動力這么強勁，應(yīng)該早就起飛了，還有朋友認為是為了安排跑道盡頭的那一下沖擊才那么長，事實上這個情節(jié)還基本算合理的。

因為這架飛機打算是10馬赫速度，在這個速度下產(chǎn)生升力的不是常見的機翼升力為主，而是產(chǎn)生的激波，也就是美軍此前曾有過的“馭波者”，騎在激波上飛行，這種以激波升力為主的飛行器在低速下空氣動力的升力是很差的，因此需要長長的跑道加速到足夠速度才起飛也是可以理解。

另一個問題是中途切換高超音速方式是切換發(fā)動機隔板，這表示裝了兩種類型的發(fā)動機，分別應(yīng)對低音速和高音速，啟動到低音速是渦輪引擎（可能是渦噴引擎，也可能是變循環(huán)引擎），然后是超燃沖壓發(fā)動機，因為能作為高超音速動力的，超燃沖壓發(fā)動機是位數(shù)不多的其中一種。

最后的跳傘基本是不合理的，但也不能算是BUG，因為這次跳傘沒有畫蛇添足設(shè)置鏡頭，在如此高音速下跳傘，必須連整體座艙脫離后，減速到低音速或者亞音速后再二次彈射開傘，而且必須要有足夠的強度，否則在10馬赫的速度下絕大部分結(jié)構(gòu)都可能解體。

假如人體直接跳傘暴露在10馬赫的氣流中，無疑和10層樓往下跳也差了不大，人體是斷然無法承受如此沖擊的，但《壯志凌云2》沒有交代這個情節(jié)，盡管不合理但也不算大的BUG。

“暗星”戰(zhàn)斗機：10倍音速究竟如何實現(xiàn)？

盡管《壯志凌云2》中“暗星”飛行器基本符合邏輯，但并不表示符合科學(xué)，因為使用常規(guī)燃料的超燃沖壓發(fā)動機速度基本在6~7倍音速，達到10倍以上根本就不可能！

暗星飛行器：現(xiàn)實中對應(yīng)的是SR-72？

在WIKI《壯志凌云2》頁面中的“暗星”飛行器連接直接指向到了SR-72的頁面上，這是洛克希德再2013提出的高超音速無人機概念，不過據(jù)網(wǎng)傳的消息2007年前就開始了，其用途是情報、監(jiān)視和偵察(ISR)，未來服役時間可能是2025年。

SR71與J58發(fā)動機：變循環(huán)發(fā)動機工作原理

SR-72的前身是1964年12月22日試飛成功的SR-71，這架在當(dāng)時看來絕對屬于變態(tài)的飛機，其最高速度可達3.32馬赫，最高升限為25.9千米，最大航程為5400千米，這個速度，當(dāng)時的防空導(dǎo)彈都要快追不上了，所以SR-71曾經(jīng)猶如無人之境一樣出入前蘇聯(lián)領(lǐng)空。

SR-71裝備的就是普惠公司開發(fā)的J-58第一代變循環(huán)發(fā)動機，這款發(fā)動機識別度非常高，各位看到過的應(yīng)該是如下印象深刻的照片：

這兩張圖片都是J58變循環(huán)發(fā)動機打開加力時的狀態(tài)，尾噴管已經(jīng)被燒紅，大家也經(jīng)常用它來作為SR-71澎湃動力的標(biāo)志，但其實SR-71的整機推重比很差，大概只有0.382左右，能達到如此高音速只是氣動設(shè)計結(jié)果和發(fā)動機的原因。

SR-71的機身就不用說了，大家都能看到，如此修長且反常識的氣動外形，臭鼬工廠的工程師腦袋真是開掛了，然而除了氣動外形外，普惠的J-58變循環(huán)發(fā)動機自然要算最大的功臣，各位看到這臺發(fā)動機時一定不明白這幾根管子是干嘛的：

這幾根管子的作用是將第四級渦輪的高壓氣流引出送入加力燃燒室，它的工作過程是這樣的：在2.2馬赫以下時與常規(guī)的渦噴發(fā)動機沒有兩樣，但到了2.2馬赫以上時渦輪成為了阻礙發(fā)動機推向更高速度的障礙，因此直接將部分氣流通過6根旁通管注入加力燃燒室，避免加力燃燒室在高溫下融化，改善了極速下的發(fā)動機工況。

有人將這種工況理解為沖壓模式，其實根本不是，它也無法突破渦噴的極限速度，之所以叫做變循環(huán)是因為在它可以在局部改善發(fā)動機的涵道比，但并非徹底改變工況，它仍然是一臺渦輪機帶動的引擎，包括目前最新的發(fā)動機比如通用的GE XA100和惠公司XA101。

這兩種發(fā)動機比J-58更徹底，通過在不同壓氣級位置引出氣流，流向冷卻發(fā)動機的外涵道（渦扇狀態(tài)），或者進入加力燃燒室，可以在低速時工作在比較大涵道比的渦扇發(fā)動機狀態(tài)，此時發(fā)動機工況是大推力省油，而在隨著速度提高，則慢慢切換成小涵道比的渦扇直至0涵道比的渦噴狀態(tài)，此時發(fā)動機的工況是極速。

但渦輪是渦扇還是渦噴，都有一個高速的障礙：作為壓縮空氣用的渦輪，因此渦噴的極速達到3馬赫后也很難往上走了，要更高的速度，必須拿掉渦輪，這就是沖壓發(fā)動機或者另一種爆震發(fā)動機的時代了。

SR72與發(fā)動機：超燃沖壓還是爆震發(fā)動機？

2006年開始，洛克希德就和Aerojet Rocketdyne在HTV -3X的基礎(chǔ)上開發(fā)吸氣式超燃沖壓發(fā)動機，SR-72的使用的是TBCC系統(tǒng)，這是渦輪發(fā)動機+沖壓發(fā)動機的結(jié)構(gòu)縮寫，它的工作過程是這樣的，零速度下渦輪發(fā)動機啟動（可能是渦噴發(fā)動機，也可能是變循環(huán)發(fā)動機），等到2~3倍音速后切換成亞燃沖壓直至超燃沖壓發(fā)動機（亞燃和超燃的區(qū)別是燃燒室的氣流速度）。

兩臺發(fā)動機使用同一個進氣道和尾噴管，只是在不同速度的時候自動切換進氣道和尾噴管，因此在《壯志凌云2》中的隔板切換也基本符合邏輯，但就如前文所述，超燃沖壓發(fā)動機有一個毛病，當(dāng)速度越來越高時吸氣時超燃沖壓發(fā)動機燃燒室前的空氣溫度過高，與排氣溫度差距太小，造成推力不足，要達到更高速度，預(yù)冷超燃沖壓發(fā)動機出現(xiàn)了。

發(fā)動機理想的燃料是碳氫燃料，比如航空煤油，因為成本低加油方便，但預(yù)冷超燃沖壓發(fā)動機的理想燃料是液氫，它的預(yù)冷超級牛逼，因此從液氫的超燃沖壓發(fā)動機最高速度可達12馬赫，但碳氫燃料的超燃發(fā)動機只能達到6~7倍左右。

氫燃料和碳氫燃料配合不同發(fā)動機的速度范圍

SR-72的設(shè)計指標(biāo)是6倍音速，因此我們有理由相信這是使用碳氫燃料的發(fā)動機，也有可能用的和SR-71這種特殊配置的碳氫燃料，假如要實現(xiàn)更高的速度，只能使用氫燃料，但這種燃料實在有點麻煩，因為要低溫保存，而且還存在泄漏問題。

爆震發(fā)動機也存在局限性

無論是渦噴還是渦扇，又或者變循環(huán)與亞燃沖壓發(fā)動機，燃燒的方式都是爆燃，是等壓燃燒，也就是說這是一個半封閉的開放空間，壓力太高就會泄壓，這種類型叫做等壓燃燒，燃燒速度極限低于音速，這兩個問題都會導(dǎo)致速度難以進一步提高。

而爆震發(fā)動機是在空氣與燃料混合后的“爆炸”，爆轟波傳播速度可以輕易超過音速，比如隨便混合的天然氣爆轟波速度就會超過1400米/秒，在超音速氣流通過燃燒室內(nèi)支撐燃燒并沒有問題，而且瞬間的高壓遠超等壓燃燒的發(fā)動機，這種工況可以近似為等容燃燒，排氣速度更高，也支持更高的氣流通過燃燒室。

因此爆震發(fā)動機也是適合高超音速下工作的，不過使用碳氫燃料的爆震發(fā)動機同樣會受到高超音速的局限，使用氫燃料速度可以更高，目前比較可能成功的有兩類，一類是旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，其各國突破的并接近實用程度的更高一些。

還有一類是斜激波爆震發(fā)動機，這個和超燃沖壓發(fā)動機工作的工況有些相似，超燃沖壓發(fā)動機的燃燒室，據(jù)稱也處在等容燃燒狀態(tài)，否則這個還沒燒就被排出燃燒室了。

從SR-72的參數(shù)來看，大概率是超燃沖壓發(fā)動機，不過美國在吸氣式高超音速發(fā)動機在近幾年才有寫突破，想要在2025年前裝備SR-72似乎還有些困難，但美國的變循環(huán)發(fā)動機確實突破了，據(jù)坊間傳聞，我國的超燃沖壓發(fā)動機要強于美國，但變循環(huán)發(fā)動機落后于美國。（完）

參考：

https:///en-us/news/features/2022/lockheed-martin-movies.html