中美高超音速飞机领域的较量，我国已从望尘莫及到暂时领先

　　前言
　　目前，同处尖端军事科技前沿的第一梯队的是中美两国，之所以有如此论断，一个重要依据就是二者在高超音速飞机领域展开的激烈竞争。高超音速飞机是指飞行速度大于5倍音速，即5马赫的飞机。但另一种说法是，5马赫是对导弹而言的，对飞机来说，达到3马赫已经算得上是高超音速了，这更合理一些，毕竟飞机的重量、尺寸和阻力普遍大于导弹。但即使如此，高超音速飞机的研制难度仍然要比高超音速导弹大得多，目前只有中美两国（米格25是苏联研制的）有实用型号面世。我国高超音速飞机的早期探索三号任务机
　　早在1959年，洛克希德公司就为美国中央情报局研制了A12高速侦察机，代号牛车，其速度高达3。29马赫，于1962年率先服役。而SR71，即著名的黑鸟高超音速侦察机就是由A12按比例放大演化而来的双座型号，1966年黑鸟开始装备。它可在24000米的高度侦察飞行，最大飞行速度可达3。2马赫，更重要的是，得益于超前的J58涡喷冲压变循环发动机，黑鸟可用3马赫的速度持续飞行。正因为如此，黑鸟在执行实际侦察任务时没有被击落的记录。
　　除了A12和黑鸟，北美航空公司还研制了另一款高超音速飞机，那就是XB70女武神，它于1964年9月首飞。虽然女武神像米格25一样装备的是常规的涡轮喷气发动机，却采用了超前的乘波体气动设计。同样的，女武神的机体材料也跟米格25一样是不锈钢，但为了减重却用了蜂窝夹层结构，这种投机取巧的做法导致飞机强度不足，再加上随着雷达导弹技术的发展，即使以3马赫进行高空突防也不再安全，而女武神的超薄三角翼又让它不适合低空突防，最终不得不黯然下马。
　　XB70女武神高超音速飞机
　　为对付黑鸟和苏联专为侦察中国核试验改装的米格25RR，我国于1968年开始研发三号任务机，它采用了比米格25更轻且阻力更小的无尾三角翼布局，外倾双垂尾和双腹鳍可确保高速飞行时的方向安定性，动力装置为两台911涡扇发动机，其设计指标达到了双三标准，即最大飞行速度3马赫，升限30000米。
　　昙花一现的三号任务机
　　但仅仅过了不到两年，三号任务机的研发便于1970年基本停止了，原因也很简单，就是双三指标完全脱离了我国当时的航空技术水平和经济承受能力，别的不说，单是材料就就远远无法满足要求，结果就是少一对平尾的三号任务机达到了48吨的最大起飞重量，不仅远超米格25，也超过了后来的米格31，对三号任务机的研制根本不具备现实可行性，后来指标降为双2。6的歼9都被迫下马就充分证明了这一点，可以说当时我国在高超音速飞机领域对美国是望尘莫及的。但通过三号任务机的研发，我国对3马赫飞行器的气动性能进行了早期探索，特别是对类似米格25的二元斜切式进气道进行了充分研究。关键时刻，美军送的大礼D21从天而降
　　在当时基础薄弱而又引进无门的情况下，我国要在短期内研制成功高超音速飞机可以说根本无望，更不要说在这个领域同美国竞争了。但就在此时，美军送的一件大礼悄然而至，1971年3月20日，一架神秘飞机因故障坠入西双版纳森林，很快就被我军缴获。由于热带雨林的缓冲作用，飞机保存相对完好，事后证明，这架编号527的飞行器竟是美国冷战时期高度保密的高空高速无人侦察机D21，对我国来说可是价值极高的战利品。D21于1964年首飞，1969年装备部队，但在1971年就匆匆退役，与在其我国上空失踪有很大关系。
　　在小汤山博物馆展示的D21无人机残骸
　　D21全长约12。8米，翼展5。79米，高2。14米，起飞重量约5吨，虽然与黑鸟一样采用三角翼布局，但翼身融合程度更高，也没有采用黑鸟复杂笨重的变循环发动机，仅装备一台RJ43MA20S4冲压发动机，因此，当时D21创造了3。2倍音速、2。9万米升限的无人机最高飞行纪录。另外，D21还大量应用了A12SR71的现成技术，全机采用钛合金制造，还喷有当时罕见的铁球漆隐身涂层，该涂层拥有悬浮在环氧涂料中的、特定尺寸的电绝缘羰基铁球，能形成特定磁场，可吸收一部分雷达波能量，以达到减小飞机雷达反射信号的目的。
　　D21高超音速侦察机
　　需要强调的是，仅装备一台冲压发动机的D21在低速下无法工作，得依靠母机挂载，达到一定速度后投射。至于D21的母机，先是由A12发展而来的M21充当，但因为M21必须在高速飞行时才能进行投射，还涉及D21尾喷口和进气口整流罩的分离，但在高速下完成这样的动作是非常困难而危险的。后来改由B52投射，但因母机速度太低，D21不得不加装了长达13。5米，重达6吨的助推火箭。
　　外挂两架D21的B52轰炸机
　　通过坠落后保存比较完整的D21，我国对其冲压发动机、钛合金耐高温材料、铁球漆隐身涂层、JP7耐高温燃油都展开了深入研究，它们在当时无一不是世界顶级的黑科技，更重要的是，得到它们的是学习能力超强的中国人。无侦8的跨代反超
　　进入21世纪以来，随着卫星侦察技术的发展，传统侦察机的很多功能得以被取代，但侦察卫星缺乏对目标的连续监视能力，尤其欠缺对时间敏感目标的大范围快速连续定位能力，且轨道相对固定，容易遭到反卫星武器的打击，因此，高速侦察机还是大有用武之地的。
　　但此时双三的指标已经不够了，很多防空导弹和空空导弹已经达到了6马赫的速度，它们完全有能力击落黑鸟之类的传统高速侦察机，高超音速飞机只有达到5马赫以上的速度才能恢复以往的优势，但研制难度也有了数量级的增加，因为速度超过5马赫后，飞行器的实际气动特性颠覆了人类的传统气动飞行理论，呈现出全新的特性。高超音速侦察机之所以在黑鸟和米格25退役之后陷入沉寂，并不是被卫星取代了，而是因为它们的发展遭遇了瓶颈。
　　此时，我国后来居上，一鸣惊人，率先打破了这个沉寂，在国庆70周年大阅兵中推出了无侦8，它采用与D21类似的大后掠无尾三角翼，长11。5米，高2。2米，宽6。7米，通过两台液体火箭发动机，其速度可以达到56马赫，最大飞行高度可以达到50000米的临近空间，已经远远超过了上一代的黑鸟和D21，当代没有任何防空武器可以对它构成威胁，即使侦察美国本土，也将如入无人之境。
　　无侦8高超音速无人机
　　无侦8最大的创新就是采用了液体火箭发动机。超5马赫高超音速飞机之所以长期无法实用化，主要的瓶颈就出在超燃冲压发动机上，超音速燃烧状态下，无论燃料还是进气的控制调节难度都超高。曾被吹得神乎其神的曙光女神高超音速侦察机，用的就是超燃冲压发动机，据称速度超过6马赫，但从美国高超音速飞行器放弃超燃冲压发动机转向助推滑翔路线，已经从侧面证明了曙光女神的失败。
　　有鉴于此，我国另辟蹊径，走了液体火箭发动机路线，通过精确控制推力和多次交替点火，无侦8可实现连续助推滑翔飞行。采用液体火箭也使无侦8省去了助推发动机，以致无侦8的尺寸比D21的助推火箭还小，可由轰6挂载。还规避了结构复杂、控制难度大的进气道，提高了整个系统的可靠性，机动性也不再受进气效率的约束，使无侦8获得了堪比东风17的横向机动距离。
　　无侦8解决的另一个大问题气动加热。三倍音速时，空气在飞行器上的驻点温度理论上可达335，发动机尾喷管周围区域的温度更是高达510度，而当航速达到6马赫以上时，飞行器表面温度将达到500至1000摄氏度，而钛合金只能在550以下工作，得用耐更高温度的碳纤维复合材料，此外还需要比JP7冷却效率更高的燃料为飞机降温。
　　公开展示的无侦8头锥
　　且与一次性使用的D21不同，无侦8设有起落架，表明它是一种可重复使用的高超音速无人侦察机，完成任务后可在机场降落，这就为进化为一种无人高超音速轰炸机提供了可行性，这种轰炸机能够解决轰20可能存在的造价高昂，产量稀少的问题，且其速度和升限也是前者难以企及的。
　　反观此时的美国，其高超音速飞机的研发很大程度上已经失去了冷战时期尊重科学，勇于开拓创新的精神支持，且缺乏总体规划，各部门和各军种蜂拥而上，光是叫就得上名字的高超音速项目就有10种之多，关键指标又定得过高，动不动就十几马赫，还没学会走就想跑，看上去百花齐放，实际却是低水平重复建设，至今还是没有任何一款超高音速飞行器装备服役，这就给了我国后来居上的反超机会。
　　繁杂的美国高超音速项目结语
　　总之，经过长期的不懈努力和持续投入，我国高超音速飞机终于实现了逆袭，率先推出了速度5马赫以上的实用型号无侦8，且可重复使用的无侦8还是一种非常理想的试验平台，其关键技术的验证效果非美国的半拉子平台可比。但也要看到，我国只是暂时在应用领域取得领先地位，而在基础科研方面仍与美国有不小差距，毕竟后者研发过A12、黑鸟这样的实用型号，以及X43A、X51等诸多验证型号，技术储备非常雄厚。但好在我国已经站到了一个非常理想的起点上，希望再接再厉，创造新的辉煌。