美國CP-140高超音速偵察機
CP-140“曙光女神”高超音速偵察機,又名“極光”是美國繼SR-71“黑鳥”戰略偵察機之後新一代戰略偵察機。盡管美國官方一再否認該機的存在,但有越來越多的證據表明該機已存在多年。
20世紀80年代中期,美國空軍和太空總署已經開始了曙光女神的一些研究計劃,盡管這些研究並沒有產生實際的結果,但是他們為曙光女神提供了一種有潛力的外形和能力。
1985年2月,美國向國會提出的1986年預算報告中,包含了一份非機密的武器采購文件。其中“戰略偵察”分類中,正好在U-2偵察機改良型:TR-1的項目之下,有一個名為“曙光女神”的項目引起外界的興趣。
資料表明,曙光女神計劃1987年開始進行,1989年首飛,1995年開始投入使用。
據現有的資料表明,“曙光女神”高超音速偵察機平麵是一個有著75度後掠角的巨大三角形升力體。側麵則是形似一鷹喙的巨大流線體。兩具組合循環發動機在機腹部沿飛機長度方向一直向後延伸和三角翼緊密融為一體,在機體前下方形成一個龐大的“斜曲麵”。這種設計主要是為組合循環發動機的進氣所設計的,雖然這樣設計無疑會產生相當巨大的阻力,但是卻有利於氣體在進入進氣道前的壓縮,並能引導廢氣膨脹。
而且,因為氣體在飛機底部受壓還可使飛機獲得最大的升力。這是傳統的飛機所沒有的。而且其獨特的翼身融合可以儲放大量的燃料及降低摩擦阻力。
“曙光女神”所獨特的三角體本身就是一個升力麵,對亞音速、跨音速及高超音速的飛行都比較有利。而且,其尖銳後掠的前緣,也能像邊條翼一樣使飛機增加渦升力。在三角體的後緣,有兩個麵積較小的全動式的的雙垂尾,起到穩定及操縱飛機的作用。據推測,“曙光女神”偵察機全機長為32米,高為7米,全載重為83噸,其中三分之二以上是燃料。
“繩結凝結尾”的出現表示飛行具的噴氣並不是持續不變的,而是間歇排出的。在二次大戰中,納粹德國的複仇武器V-1就采用了脈衝引擎。該引擎會周期性壓縮與排氣,故造成特別的嗡嗡聲,而被稱之為“宋彈”。這種推進方式如果在凝結尾以上高度運作,那就有可能產生“繩結凝結尾”。
近年來的航天界為極音速飛行研究一種神奇的推進方式:“脈衝爆炸引擎”這種引擎的優點在於沒有任何風扇葉片、轉軸之類的活動零件,故節省了20%以上的成本。故航天界希望能做為導彈、無人飛機、或是有人飛機的廉價推進器。然而,這種推進方式有可能成為極音速推進的解決方式。
據推測,“曙光女神”偵察機的設計最高巡航速度為6馬赫左右,而如采用普通的發動機是無法達到這樣高的速度的。隻能用衝壓噴氣發動機。
在飛行速度達到3馬赫以上時,空氣的衝壓比可達到37,在這種情況下,發動機再用壓縮機顯然毫無意義,直接噴注燃料即可。所以衝壓噴氣發動機的結構異常簡潔,僅由進氣道、燃燒室及噴管組成。衝壓噴氣發動機雖然有著推力大、結構簡單成本較低等優勢,但現實中限製其使用的一個根本前提是,除非飛行體在做超過3馬赫的高飛運動,否則衝壓噴氣發動機不起作用。
為了解決在低速飛行時的問題。設計師們利用了美國空天飛機X-30的動力研究成果,結合火箭推進等技術,設計出組合循環發動機。
組合循環發動機的工作原理類似活塞引擎,差別在於活塞引擎利用活塞吸收氣體膨脹的動能來驅動轉軸,而脈衝爆炸引擎利用震波來推動。然而脈衝爆炸引擎既沒有傳統噴射引擎的壓縮葉片,也沒有活塞引擎的活塞組,這表示脈衝爆炸引擎沒有複雜的活動零件,沒有額外的零件重量,因此可以得到極高的推重比。
曙光女神所使用的燃料為液態甲烷。作為F-111戰鬥轟炸機專門塗成黑色以密集隊形進行起降和飛行,來迷惑民用雷達以掩蓋曙光女神的蹤跡。