［“黑燕”项目］鸡肋过多的烤鸡

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2008年10月13日，美国国防部先进研究项目局(DARPA)宣布，由于2009财年防务预算大幅削减了HTV－3X验证机的经费。迫不得已决定取消“黑燕”项目。“黑燕”项目浮出水面仅仅半年时间。尚未正式启动就胎死腹中，令外界出乎意料，这在DARPA创新历程中十分罕见。究其原因，DARPA在高超音速项目发展上忽视了技术现状和作战需求之间存在的差距，急于求成的做法引发了国会的强烈质疑，最终结果是欲速则不达。

并非空穴来风

“黑燕”项目的起源可以追溯到9·11恐怖袭击后的几个月内。当时，布什政府重新调整了美国的安全战略，决定将各种快速打击手段提升为一项国家安全政策的重要措施。美国国防部经过评估认为，恐怖分子和其他潜在敌人正在退入山谷或者沙漠中，以躲避美国各种高科技武器。分析结论认为，如果美国的情报系统已经发现了敌人正在将一枚导弹安装到发射架上，或者得知恐怖分子们正在聚集到一个秘密地点开会，现役武器的射程和速度无法完成快速打击目标的任务。

为此，五角大楼的联合需求委员会提出发展“全球敏捷打击”能力，目的是能够在一个小时内打击世界上的任何一个目标。2003年初，DARPA召集了航空航天承包商和政府研究人员，着手启动一项新的研究计划。几个月后。“从美国本土发射和实施武力”计划在6月17日正式出台，简称“猎鹰”(FALCON)计划。

这项雄心勃勃的计划曾经考虑从两个途径着手，分别研制一种无动力的“通用飞行器”(CAV)和一种有动力的“高超音速巡航飞行器”(HCV)。前者是一种无人驾驶的高超音速滑翔器，由新型火箭发射升空，重新进入大气层后实施打击：后者可以从跑道起飞、沿着空间边际以M10速度飞行，攻击世界上的任何一个目标。

然而，政治上和技术上的各种问题迫使国防部官员们必须更加务实地折衷考虑各个方面。2005年，国会禁止国防部从事有关在CAV上安装各种武器载荷的研究，原因是滑翔器的飞行弹道可能被看作为一种空间武器。政府部门的工程师们也质疑制造一种M10飞机的可行性。DARPA和美国空军迫不得已将关注点集中到一种有动力的高超音速飞机上。

正是在这一背景下，“黑燕”项目应运而生。DARPA与美国空军合作，酝酿发展一种HCV概念的缩小型。这种方案不能达到HCV的飞行速度和飞行高度，也不会像CAV那样沿弹道轨迹飞行，只会根据作战需要驻扎在美国位于海外的空军基地。

早在2005年8月初，国外网站上曾经出现过SR－72飞机的说法。颇有意思的是，SR－72的英文名称为DarkBird，与SR－71的英文名称BlackBird仅一字之差。这条消息由于无法得到进一步证实，在引发了一些喧嚣之后就自生自灭了。然而，时隔近两年后，美国的《防务新闻》网站2007年6月12日首先刊登了一条消息，第一次提到了洛马公司正在研制一种SR－72飞机。

今天看来，SR－72并非空穴来风，有可能来自于臭鼬工厂设计人员在“黑燕”项目酝酿阶段灵机一动，将其作为SR－71“黑鸟”的后继机而相提并论，私下成为了一个非正式名称。

突然公之于众

正当外界对刚刚出现的SR－72和存在已久的“极光”等传说迷惑不解之际，“黑燕”高超音速飞机的设计方案突然公之于众，顿时引发了航空界的高度关注。2008年3月初，DARPA举办了一次内部科技展。在高超音速技术研究项目的展台上，首次公开了一种酷似X－33空天飞机的模型，并对外透露了有关“黑燕”项目的来龙去脉。

早在2004年，洛马公司战胜了波音公司，赢得了五角大楼的“猎鹰”计划合同，由臭鼬工厂制造一系列高超音速技术飞行器(HTV)，旨在验证和试飞可重复使用的高超音速飞机的相关技术。其中，HTV－1验证机是一种采用乘波构型的空间再入飞行器，采用双锥形的构型，机身轮廓比较圆钝，飞行速度预计达到M19；HTV－2验证机则采用了更加扁平的机身和尖削的前缘，在滑翔过程中可以达到M22的飞行速度：HTV－3验证机进一步增加了多个控制面，以便能够遥控回收，达到重复使用的目的，最大飞行速度达到M10。

由于面临诸多技术难题，“猎鹰”计划的进度有所推迟，研制经费也捉襟见肘。为此，DARPA决定不再实施HTV－3的试飞工作，转而提出直接设计和研制一架有动力的HTV－3X验证机。承担起气动性能、热防护系统和组合循环发动机的验证任务。于是，工程师们草拟了HTV－3X的一些概念方案，大致的设计特点开始初露端倪。

为了获得更加充分的投资和相对宽裕的时间，DARPA将HTV－3X变为一项独立计划，重新命名为“黑燕”项目。最初，国防部官员们讨论了放弃竞争的可行性，顺理成章地将这项合同授予了臭鼬工厂。但是不知何故，国防部在2008年3月又邀请了一些公司，提交参与“黑燕”项目的设计方案。于是，DARPA原定在HTV－3X模型公开亮相后，接下来几个星期发布“黑燕”高超音速飞机的招标要求，为高超音速飞机的发展铺平道路。

美国国防部设想，“黑燕”的主要任务是在美国总统下达命令后4小时内，实施情报、监视和侦察或攻击等任务，而且要确保不会被发现。就目前的防御技术来看，该机借助于飞行速度和高度的绝对优势，在作战使用中令对手难以匹敌。

据美国空军首席科学家马克－刘易斯介绍，“黑燕”实际上是一种在大气层内飞行的高超音速飞机，并不具备全球航程，将只能在接近战区或者在战区内的基地起飞，或许还需要空中加油。HTV－3X验证机将比一架战斗机小一些，或者大约相当于D－21无人侦察机的尺寸。至于作战型“黑燕”，尽管尚未确定载荷能力、外形尺寸和飞行速度，但是刘易斯胸有成竹地表示，目前已经有一个基本的参数设计。

值得注意的是，DARPA有关人士在4月28日举行的AIAA第15届空间飞机、高超音速系统与技术国际会议上介绍，HTV－3X将不会采用纯粹的乘波机外形，而是一种更加细长的构型，以改善其在跨音速飞行时的性能。这一最新信息与外界普遍认为的设计方案有所不同，进一步证实了DARPA近期公开的想像图，与一段视频内容基本吻合。

与传说中的“极光”概念相比较。HTV－3X在总体构型上几乎是一脉相承，这似乎印证了近20年来一直传闻的“极光”项目的真实存在。二者之间的细微差异主要是超燃冲压发动机在截面形状和燃料方面的不同所决定，充分体现了美国在高超音速技术领域的技术积累。

组合循环技术

近年来，X－43A验证机的试飞成功和X－51A验证机的蓄势待发，充分表明

了美国在双模态超燃冲压发动机技术领域已经取得了前所未有的突破，这也为“黑燕”在高空实现极速狂飙奠定了基础。然而，就型号技术而言，目前能够将“黑燕”推进到同温层的发动机尚未问世，因此，“黑燕”顺利实现起飞的前提是必须完全掌握较为成熟的组合循环发动机技术。

此前，“猎鹰”计划的智囊团对组合循环推进系统进行了反复论证，多次评估了燃气涡轮发动机与火箭发动机的优劣，目的是以最佳方式将飞机推进到超燃冲压发动机能够起动的最小速度M4－4.5范围内。从工程研制来看，获得高超音速的最好方法是利用火箭发动机助推，但存在无法重复利用的问题。因此，根据美国国防部的投资要求，吸气式、高超音速、基于涡轮的组合循环推进系统明确无误地成为了一架可重复使用的高超音速飞机必备的关键技术。

为了能够依靠自身的动力实现起飞和着陆，“黑燕”将采用可以在高马赫数下工作的涡喷发动机。于是，DARPA分别授予了罗罗公司和威廉姆斯国际公司一项合同，用于研制两种不同的小型涡喷发动机。在项目终止前，两家公司已经按照直径33厘米的尺寸要求，开始发展各自的型号。

并非巧合的是，这一尺寸数据与美国海军RATTLRS项目所采用的YJ102R涡喷发动机完全相同。由此推测，臭鼬工厂正在利用快速原型技术发展高超音速验证平台。目前，罗罗公司下属的自由工厂已经基本掌握了高推重比弹用涡喷发动机的关键技术，然而弹用涡喷发动机难以满足“黑燕”可重复使用的苛刻要求，估计会通过降低部分设计参数、采用加力燃烧室等改进措施，进一步发展出一种衍生型号。

相比之下，普惠－罗克达因公司在双模态超燃冲压发动机的研制和试验中已经达到了应用水准。自从首台GDE－1发动机在2003年试车成功以来，采用闭环燃油系统的GDE－2发动机也顺利点火，验证了可以采用铬镍铁合金625来制造发动机，而且高闪点的JP一7燃油吸收热量后，能够裂解成为容易点燃的碳氢燃料，有利于在超音速气流中更加可靠地燃烧。

最为关键的是，该公司已经完全掌握了超燃冲压发动机的燃油喷射控制技术，可以根据飞行速度逐渐增加所导致的激波强度、位置的变化，有效地控制燃油喷射的位置，从而实现发动机内持续、稳定的燃烧。目前，该公司已经借助于X－51A，通过4台发动机完成了161次试验，模拟速度在M4.5－6.5之间，特别是SJX61－2发动机已经完成了累计超过12分钟的高马赫数试验，实现了非常可靠的点火燃烧。

在“猎鹰”计划中，洛马公司还专门实施了一项“猎鹰组合循环发动机技术”(FaCET)子计划，目的是通过地面试验来验证组合循环推进系统之间的匹配工作，主要包括两种发动机工作状态转换、进气道与超燃冲压发动机之间的匹配、共用喷管及喷气对飞行器气动性能的影响等试验。

这项计划的一个重要内容是验证三元进气道的性能。与X－51A采用二元楔形进气道来捕获和压缩进入发动机的气流不同，“黑燕”的三元流线型进气道，将气流转向推进系统的轴线，其优点是具有较低的重量、较小的迎风面积和较高的压力恢复，并能够实现飞行器与发动机的一体化，从而获得更有效的较高升阻比。

解决棘手问题

如果组合循环发动机的设计与试验达到预期目标。“黑燕”展翅升空似乎就指日可待，当初预计在2012年首飞。根据设想，“黑燕”投入作战使用时，将从一个空军基地起飞，朝着一个预定的作战空域或情报、监视和侦察目标的方向飞行，达到最大速度和高度后，通过机动飞行，利用下降轨道实施侦察或者攻击。随后，它将在常规跑道上着陆，为下一次任务做好准备。

然而。“黑燕”在真正实现高超音速飞行之前，还必须解决另一个非常棘手问题——高超音速飞行过程中产生的高温。因此，对于机体结构中温度最高的地方，必须在金属结构的外面覆盖一层陶瓷复合材料，以提供必要的热防护。

从想像图中还可以看出，“黑燕”通体黑亮，全身上下紧裹了一身“外衣”。这身披挂是由碳基复合材料制成的一种多层绝缘材料，用于防止金属结构在高温、高压环境下出现变形或烧毁，以便实现长时间续航。然而，臭鼬工厂在研制HTV－1验证机时。遇到了碳基复合材料在曲面壳体的前缘出现剥离的巨大挑战，发现高超音速飞机的外部形状对于热防护材料的使用会产生明显的影响，无法起到应有的保护作用。

当时，负责制造“猎鹰”壳体的碳基航空技术公司曾经在一小块材料上敷设碳基试验材料，为空气动力试验和高温试验提供样品。每块样品都由6－7层复合材料组成。当研制人员对每层材料施加载荷时，发现复合材料会相应地伸展和牵拉相邻的另一层，由此产生出一些空隙和气泡，特别是在曲线部位尤为严重。模拟试验表明，飞机在高超音速飞行时，剧烈的高温有可能引发气泡爆炸，从而破坏机身结构。

在听取了专家的建议后，研制队伍不得不做出决定，放弃外形过于曲线化的HTV－1方案，直接研制机身相对扁平、前缘更加尖削、比较容易制造的HTV－2。因此，HTV－1验证机未能在原定的2007年9月投入试飞，而HTV－2验证机能否如期投入试飞，并达到预期目标，对于验证热防护系统来说至关重要。

此外，“黑燕”项目所面临的技术问题还涉及到“黑燕”的情报信息作战。与目前的飞机相类似，这些作战行动很大程度上将依赖于GPS的卫星数据，以发现目标或者将有关位置报告给美国国防部正在发展的军用情报网络。因此，情报传感器和通信系统是否可以在高超音速飞行所产生的高温条件下正常工作，成为“黑燕”能否投入作战使用的一个关键。

目前，美国空军已经意识到所需解决的一些问题。比如当飞机持续穿越太空时，外部产生的等离子层是否会影响到GPS信号的接收?如何发送遥感信息?如果高速飞行，怎样迅速抓拍一幅图像并将数据传回地面?这些问题并不会轻而易举地解决。

面临各方质疑

面对上述诸多棘手问题，就连倡议者们也承认，“黑燕”项目从研制、试飞到制造、维护所需投资极其高昂，这可能会有碍于其在战场上广泛使用。因此，DARPA与美国空军在2007年9月签署了谅解备忘录，计划在5－6年时间里共同承担大约8亿美元的研制经费。然而，DARPA极力推动高超音速项目发展的“良苦用心”似乎有些时过境迁，遭到来自各方的强烈质疑，面临着无果而终的风险。

目前，五角大楼在武器采购预算上已经感到捉襟见肘，因此有关方面对于“黑燕”项目的发展应用表示难以理解。美国国防信息中心的分析人员认为，当前对于如何使用“黑燕”、是否可能会有更加有效的替代选择方案等一系列问题仍不清楚，质疑花费上亿美元经费来制造一种高超音速飞机的理由，如果只是打击恐怖分子首领这种特殊目标，未免有些得不偿失，这种意图似乎有些匪夷所思。从发现可疑目标到完成敏捷打击，短短的一个小时之内。现有的情报系统似乎难以完成潜在目标的评估和决策。

来自美国国会的消息则更加不利。2008年5月，参议院武装部队委员会通过表决投票，就将DARPA提出的7000万美元“黑燕”项目经费削减到3000万美元。议员们质疑防务承包商们是否能够在短期内克服“黑燕”项目面临的各种技术障碍，同时认为，与研制高超音速导弹的可行性相比。“黑燕”可能无法提供一种独一无二的性能和作战效能。因此，国会最后得出的结论是。当前美国在高超音速领域的技术研究尚未成熟，DARPA急于在2009年启动“黑燕”项目并不是一个合适的时间。

对此，“黑燕”项目的支持者们则表示不解，他们怀疑目前建议的削减和推迟完全出于国防经费的激烈竞争，不只是在战略层面上存在的不同意见。刘易斯希望批评家们认真地考虑一下，并表示，如果只是针对本·拉登，投入巨资发展“黑燕”可能是会浪费有限的国防经费，但这种飞机是专门为打击高价值目标而发展的，而这些目标在战略和战术方面的作用是难以用金钱衡量的。

然而，令刘易斯等人极其失望的是，美国国会将DARPA提出的2009财年预算申请从7000万美元削减到1000万美元。并取消了美国空军申请的5000万美元。结果，“黑燕”项目的预算从原计划的1.2亿美元骤然削减到1000万美元，这对于HTV－3X的发展工作来说简直就是杯水车薪。万般无奈之下，DARPA宣布取消“黑燕”项目。

由此可见，DARPA在高超音速技术的发展道路上，尚未学会走稳就尝试奔向目标，未免操之过急。目前，尽管“黑燕”项目戛然止步，但X－51A验证机和“猎鹰”HTV－2验证机的研制工作仍在稳步推进，近来美国海军陆战队又提出了雄心勃勃的“热鹰”计划，继续推动着各种关键技术不断成熟。高超音速技术已经逐渐走出实验室，全新的敏捷打击武器和平台正在呼之欲出。

编辑/秦蓁

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