原创《波音飞行器中的黑科技》
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沈海军
“飞剪船”：从水上起飞
如果留意的话,你会发现,波音公司最早是以水上飞机起家的.
美国幅员辽阔,两面临洋,适于水上飞机的发展.鉴于波音公司此前在水上飞机方面的不俗表现,1936 年,泛美航空公司与波音公司签订了6 架远程水上旅客机的合同,旨在开辟横越大西洋与太平洋的国际航线.
1938 年6 月,37.5 吨的波音314 快速水上飞机首飞成功,成为当时最大、最豪华的远程飞机.飞机上有卧铺,有特设的餐厅,可搭载74名旅客,巡航时速300 千米.
波音314 的绰号为“飞剪船”,它采用典型的双翼水上机设计,下机翼兼作浮筒,双翼间的肋条完全被取消.为满足横越大西洋与太平洋的长航程需要,波音314 的体型设计得十分庞大,机长约32 米,翼展约46 米,安装了4 台大功率怀特GR-2600 双缸发动机.它的诞生为国际航空业的腾飞做出了巨大贡献.
“驭波者”与空天飞机
“鬼怪工厂”,又名“鬼怪工程部”,是波音公司的先进武器及防务技术研发部门,主要负责研发尖端武器产品,其中涉及许多高度机密项目.“鬼怪工厂”从来就不缺大手笔,近些年来出尽风头的X-51A“驭波者”高超音速飞行器与X-37B空天飞机就是它的杰作.
X-51A 高超音速试验飞行器的最大飞行速度超过5.1马赫,最大航程超过740千米.2013年5 月1 日,X-51A 首次试飞成功,达到了5.1 马赫高超音速速度,并持续飞行了210 秒.
和一般巡航导弹相比,X-51A 还有着三大优势：第一,反应速度快.亚音速巡航导弹打击1000 千米外目标需要一个小时,而X-51A 只需要十几分钟；第二,突防能力强.现有的巡航导弹主要依靠超低空飞行和隐身技术来突破敌方防御,由于速度慢,暴露后易被拦截,而对于在高空飞行的X-51A 来说,现有的防空武器对它基本无计可施； 第三, 破坏力大.X-51A 有着惊人的动能,即便是钢筋混凝土的打击目标,它也能钻进去十余米,特别适合打击深埋于地下的指挥中心等坚固目标.
X-51A 现已被美军列入“一小时打遍全球”的武器库当中,其研发团队也被美国航空航天协会授予国家奖章,获奖声明称：X-51A的试飞成功对美国的航空界有划时代的意义.
事实上,目前世界上第一种投入服役的军用空天飞机X-37B 也出自波音公司的“鬼怪工厂”.2010 年4 月22 日,花费10 年研制的全新“空天战机”X-37B 首次试飞.这种外形和功能都酷似小型航天飞机的战机通过火箭送入轨道环绕地球飞行,然后以滑翔方式返回地面.到目前为止,X-37B 已经先后试飞了4 次,曾创下现役空天飞机的最长在轨运行纪录：675 天.
作为一种可自主返回的航天器,X-37B 拥有类似机翼的结构,具有一定的大气层内飞行性能,这与传统的航天器有着本质的区别.X-37B 与航天飞机的外观有些近似,但整体规模要小得多；它的翼展为4.5 米,高度2.9 米、长8.9 米,几乎把运载火箭的整流罩挤得满满的.
X-37B 的活动范围极大,可从200 千米的近地轨道至接近1000 千米的轨道上,这也正是X-37B 任务的精华所在：它能在任何时间进入任意一条轨道,执行在轨侦察、反卫星、轨道轰炸、捕获敌方卫星等任务.
“掠食鸟”在空中隐身
美国有许多黑项目,而“掠食鸟”飞机便是其中之一.“掠食鸟”飞机仅建造了1 架,是波音公司和麦道公司研制的一种飞机,主要用来验证隐身技术.
“掠食鸟”飞机于1996 年9 月首飞,距今已整整20 年.其研制费用为6700 万美元,同其他项目相比,成本算是较低的.目前这架飞机收藏于美国空军国家博物馆内.
“掠食鸟”飞机配备有1 名试飞员,全长14.22 米,翼展6.91 米,高2.82 米,最大起飞重量3.3 吨,最大航速为482 千米/小时.
从外观上看,“掠食鸟”飞机的科幻值很高,会不由得让人想起影片《绝密飞行》里面的艾迪无人机.它的外翼有一部分是向下折的,机头看起来像一把巨大的宝剑.这架飞机先后总共进行了39 次飞行,当作为一架验证机的使命结束之后,于1999 年4 月退役.
“掠食鸟”隐身技术验证机属于美国国防部“黑色计划”绝密项目,该机甚至都没被授予X系列代号.这架飞机即便是退役之后,也在很久之后才被公开, 外界知道它的存在是2003 年.在该机上验证的隐身技术后来被大量应用于波音的X-45 系列无人战机.
“鬼怪鳐”杀人无形
X-45 是美国军方提出的一项先期概念演示计划,其主要任务是用来验证无人作战飞机的技术可行性,以便更快、更高效地应对21 世纪的全球突发性事件.波音公司承担了本次X-45无人作战飞机项目.
2002 年5 月,波音公司的第一架X-45A 无人机在美国爱德华兹空军基地完成了首次试飞.飞行总共持续了14 分钟,飞行速度达到了360 千米每小时,飞行高度2280 米.此次飞行不仅标志着美国无人战斗机（UC） 计划取得了初步的成功,也让波音公司上下兴奋不已.
X-45A 采用无尾翼设计,以一台霍尼维尔涡扇喷气发动机作为动力,具备自动驾驶能力.机身内部有两个武器弹舱,其中一个携带试验设备,另一个可挂载一枚450 千克的炸弹.
2003 年4 月,美国国防部要求波音公司改进正在研制的X-45B 验证机,以便同时满足美国空军和美国海军的作战需求.于是,接到指令的波音公司将新方案命名为X-45C 验证机,并终止了尚处于设计阶段的X-45B方案.
按照联合无人空战系统计划,波音公司从2004 年6 月开始组装首架X-45C 验证机.然而,美国空军和海军在无人战斗机作战需求方面产生了巨大差异,无人空战系统计划被终止.波音公司的X-45C无人机方案也随之搁浅.
不过,波音公司并未放弃这个项目.为了在今后的战术飞机市场中占据一席之地,波音公司从2007 年夏天开始酝酿一项名为“鬼怪鳐”的项目,决定重启处于冻结状态的X-45C验证机.直到2009 年5 月,公司才向外界初步透露了这一情况.
2011 年4 月,波音公司研制的“鬼怪鳐”验证机终于在爱德华兹空军基地秘密完成了首次飞行.“鬼怪鳐”以X-45C 验证机为原型,总体设计上非常简洁,外表极其光滑,从前方看,就如同深海中的鳐鱼,并因此而得名.
它采用飞翼式布局,不仅可以显著降低气动阻力,在所装燃油量一定的条件下可大大增加航程,而且省去了相关的结构材料和操纵机构,使结构重量明显减轻.“鬼怪鳐”机长约为11 米,翼展15.2 米,总重量16.5 吨.在性能方面, 其巡航速度为0.8 马赫, 设计使用高度12100 米.
“鬼怪鳐” 承袭了X-45C验证机的武器舱设计,尺寸上与F-35 战斗机的武器舱完全相同,可以携带8 枚“小直径炸弹”.在不进行空中加油的情况下, 它的往返航程超过1800 千米.
这款验证机可以被看作是美国海军舰载无人驾驶监视与打击系统计划的“起点”.同时,波音公司也希望以“鬼怪鳐”作为试验平台,用来研制未来的无人战机系统技术.
两万米高空中的“鬼眼”
长期以来,美国空军一直希望能设计出一款高空长航时的无人侦察机,能够飞到1.96 万米的高空,航时长达一周,并可携带一吨重的感应器和计算机.波音公司接受了这一挑战,重新审视一些过去的设计理念,并结合最新技术制造出了“鬼眼”高空长航时无人机.
2012 年6 月,“鬼眼”样机造好后在爱德华兹空军基地完成首飞.该侦察机三分之二缩比样机的建造和测试工作得到了美国国防部的资助.此后,“鬼眼”还进行了5 次试飞.按照波音公司的设计,新型“鬼眼”无人机可在空中停留数天,这对美国空军产生了极大吸引力.
目前,“鬼眼”是一种双引擎飞机,翼展46 米,有效载荷205 千克.发动机使用的燃料是液氢.该推进系统效率很高,并具备很好的燃油经济性,其唯一的副产品是水,所以它还是一架“绿色”飞机.
全尺寸“鬼眼”有望一次在1.9 万米的高空飞行10 天；在这一高度上,飞机不会受到天气影响,且能够全天候监视数千平方千米的土地.“鬼眼”既能商用也能军用,如果全尺寸“鬼眼”能够满足计划要求,它将能以更加低廉的成本提供“卫星式”覆盖,将在大范围自然灾害（地震、洪水、台风、龙卷风） 发生时为地面救援提供持久可靠的帮助.
【责任编辑】赵菲
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