『每日軍事武器鑑賞』－ SR-71『黑鳥式』偵察機

克里斯Chris

細節

SR-71的座艙及飛行裝置SR-71的機身大部份都是鈦，而這些鈦還是在冷戰高峰期從蘇聯方面得到的，洛克希德用各種可行的偽裝方法防止被蘇聯政府得知這些鈦的用途。為了降低成本，他們使用的是可在較低溫度軟化而較易加工的鈦合金，完成的飛機會塗上暗藍色（趨近黑色），以加強熱輻射冷卻與高空的偽裝效果。

SR-71被設計為具有非常小的雷達反射截面（radar cross-section，RCS），這是早期的匿蹤設計。然而，這並沒有包括高溫引擎排氣，而那也能反射雷達訊號。諷刺的是，SR-71在聯邦航空署（Federal Aviation Administration，FAA）的長程雷達上是最大的目標之一，在幾百哩外就能追蹤。

能夠讓飛機達到三馬赫，又必須提供次音速的氣流給引擎，對進氣道設計而言是必要的。在兩個進氣口前端各有一個圓錐形、可移動的進氣錐，在地面上或次音速飛行下鎖定在最前方的位置。自1.6馬赫開始，進氣錐會逐漸向後移動，最大到26吋。原始的進氣電腦是類比式的設計，依據皮托管靜壓測量、俯仰、滾轉、偏航、攻角等等的輸入資料，算出進氣錐所需要的前後移動距離。這麼做可以將進氣錐尖端產生的震波維持在進氣口，使氣流減速到1.0馬赫的震波為止，之後的次音速氣流就可以讓引擎使用。這個在進氣道內進行震波的捕獲稱為「啟動進氣」（starting the inlet）。壓縮機前方會因而產生巨大的壓力。洩氣孔和旁通門設置在進氣道和引擎艙內，以維持進氣壓力，使進氣道能持續地「啟動」。在3.2馬赫巡航下，進氣壓力的增加估計提供了58%的可用推力，壓縮機提供了17%，而後燃器提供了25%，這時幾乎就是SR-71的最佳設計點。臭鼬鼠工廠的進氣系設計師Ben Rich常說壓縮機「使進氣活躍著」（pumps to keep the inlets alive）。

計劃早期的類比式進氣電腦並不總是能跟得上立即的飛行變化，若內壓力過高，且進氣錐處在不正確的位置，震波會突然在進氣口前中斷，稱為「進氣未啟動」（inlet unstart）。這會使進入壓縮機的氣流立即停止，推力下降且排氣溫度開始上昇。由於突然失去一半動力造成兩邊推力大幅度的不對稱，進氣未啟動會造成向一邊的狂暴的偏航。SAS、自動飛控和手動控制得與不預期的偏航格鬥，但經常造成另一邊引擎氣流的減少，並造成共振失速（sympathetic stalls），結果是立即地反向偏航，常常也發出巨大的爆聲。飛行員與偵察系統官偶爾會經歷到他們的壓力服頭盔撞上座艙罩，直到未啟動平息下來的狀況。




SR-71的座艙及飛行裝置

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一種標準的反制之道是讓另一邊的進氣錐移動而造成刻意的未啟動，以停止偏航狀況，讓飛行員能進行再啟動，完成後就可以重新加速並爬昇到計劃的巡航高度。

後來黑鳥換上了新的數位進氣電腦，洛克希德的工程師們發展的引擎進氣控制軟體，能重新捕獲漏失的震波，在飛行員感覺到未啟動的發生之前就重新點燃引擎。SR-71的機工們有責任精確地調整數以百計的前部空氣旁通門，這對控制震波、防止未啟動與增強性能有一定的幫助。

由於飛行中的高溫與空氣阻力，機身鑲板可能會掉落，機身也會熱膨脹到好幾吋，機身的校準必須以高速狀態為準。加上缺少能承受高溫的燃油密封，專用的JP-7燃油會在跑道上起飛前，以及進行空中加油時發生洩漏。黑鳥得先衝刺以加熱機體，然後在起程執行任務前進行空中加油。飛機降落後會有好一段時間沒有人能靠近，座艙罩會高達攝氏300度以上。為了承受高溫，石棉也被使用在如煞車等處。

背脊是一個獨特而有趣的特徵。早期的雷達匿蹤研究認為，平滑且漸縮的外形能將最多的雷達束反射至其它方向。原先的黑鳥並沒有背脊，看起來就像個放大版的F-104，但雷達工程師說服了空氣動力學專家，增加了一些風洞測試。他們發現背脊可以產生強力的渦流，在接近機身前段會產生大幅度的額外昇力，於是就可以減少三角翼的裝置角，以獲得較高的安定性與較低的高速阻力，還能增加載油量以獲得更遠的航程。由於強力渦流製造的紊流在高攻角時流過主翼延緩失速，落地速度也可以減低，還可進行高G迴轉直到引擎熄火。背脊的作用類似近代戰鬥機用以提昇機動力的翼前緣延伸，在風洞測試發現這點後，原本許多早期設計構型中都具有的前翼就不再需要了，這樣的設計仍然出現在許多最新型的匿蹤無人機上，例如黑暗之星、掠食鳥、X-45和X-47等，讓它們允許無尾翼設計而兼具安定性與匿蹤性。

JP-7原本是為了A-12而發展，擁有極高的閃點以避免高溫下自燃。JP-7含有碳氟化合物以增加潤滑性，氧化劑以使其容易燃燒，甚至還有銫的配方，以對排氣的雷達訊號做偽裝。這也使得JP-7比蘇格蘭威士忌還貴，操作SR-71一小時的油費就要24,000到27,000美元，U-2只需要它的三分之一，不過U-2只有四分之一的速度，而且也帶不了那麼多的偵察設備。

鈦製蒙皮的研究顯示，在逐次像是退火一般的劇烈加熱中，材質會逐漸強化。

主翼內側蒙皮的主要部份其實是皺紋狀的。熱膨脹會使平滑的蒙皮撕裂或捲曲，而將蒙皮做出皺摺讓它能向垂直方向伸展，避免應力過強，同時也增強縱向強度。不過空氣動力專家指責工程師是試圖讓一架20年代的福特三引擎飛機（因其皺紋狀的鋁製蒙皮而聞名）飛到三馬赫。

黑鳥使用的J-58發動機是唯一可以持續使用後燃器的軍用發動機，當飛行速度愈高的時候，發動機的效率也隨之提升。每一具J-58能夠產生32,500磅（145 千牛頓）的靜推力。一般噴射發動機無法持續使用後燃器，而且效率在高速時會下降。

J-58另外一項特點就是他可以算是混合噴射發動機：他是在一具衝壓發動機內部再加上一具渦輪噴射發動機。進入發動機的空氣先是被震波錐壓縮（同時氣流溫度也會上升），接下來氣流被分成兩道： 一部分進入壓縮風扇（核心氣流），其餘的經由旁通管直接進入後燃器（旁通氣流）。通過壓縮風扇的氣流會進一部的壓縮（同時溫度也進一步的上升），燃料與壓縮器留在燃燒室混合燃燒，這時候氣體溫度達到整個階段的最高溫，僅僅略低於渦輪葉片開始軟化的溫度。在通過渦輪段之後（溫度稍微下降），核心與旁通氣流在此會合一同進入後燃器。但是當黑鳥於高速飛行時，通過震波錐壓縮的核心氣流溫度會高出許多，而這時候氣流尚未經過壓縮和燃燒段，過高的溫度使得噴入燃燒室的燃料量必須減小，以免接在後面的渦輪葉片會因為高溫而溶化。當速度接近3馬赫的範圍時，通過震波錐與壓縮段的氣流具有的溫度已經非常高，這時候沒有任何燃料會與核心氣流混合，這意味著通過壓縮、燃燒和渦輪段的核心氣流實際並未提供任何推力，黑鳥僅僅依靠後燃器產生的推力來飛行。利用震波錐的壓縮效果，這時候發動機轉變成為衝壓發動機的型態。沒有其他飛機是以這樣的方式來運作。通常可以想像這是一具衝壓發動機內部還有一具噴射發動機。低速時，噴射發動機（核心部分）與衝壓發動機（旁通氣流與後燃器混合）共同作用，飛行速度提高時，噴射發動機雖然還是位於衝壓發動機的進氣通道內，可是已經形同停止工作（這也同時顯示渦輪葉片的高溫忍耐程度是以多少燃料可以燃燒來決定，同時這也決定這一具發動機最大輸出推力有多少）。

原先黑鳥的引擎是以輔助的外啟動車進行啟動，啟動車停在飛機下後，以兩具別克（Buick）V-8引擎驅動連接到J-58的一支垂直的驅動軸以啟動引擎，啟動一具後再駛到另一側啟動另一具引擎，過程震耳欲聾。後期J-58就改用傳統的啟動車了。

部份SR-71在機身中心附近有紅色的警示條，以防止維修人員不慎破壞蒙皮，因為這裡的蒙皮薄而易破，很大一塊區域的下方都沒有結構樑提供額外支撐。

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傳說
由於先進的設計、性能、與其高度機密性，吸引了不少狂熱者的喜好，某些陰謀論者認為它真正的能力並沒有顯現出來。大多數航空迷依結構與空氣動力的承受度，推測它最大可以飛到3.3馬赫以上，不會超過3.44馬赫。特別是他們引證壓縮器最大進氣溫度是427°C（800.6°F），這已經超過3.3馬赫，而3.44馬赫則是引擎會產生「未啟動」的速度。部份推測認為這可以靠壓縮器設計和安裝減緩。
要注意的是J58在非機密的測試中從未測出超過3.6馬赫以上的測試台數值。縱觀SR-71的歷史，先進與機密的本質，加上沒有正適航的SR-71，除非實際飛行中曾經達到，否則真正的設計限度可能永遠無法得知，這些條件無疑地使SR-71始終被謠言與謬誤環繞著。
SR-71是第一個以匿蹤外形和材料設計的作戰飛機，最明顯的低RCS特徵就是內傾的垂直安定面，它的大小看起來像是個會飛的穀倉，但雷達訊號只相當於一扇門。但是它仍然易於偵測，因為高溫排氣讓它有了獨有的雷達訊號，相較之下，F-117的RCS不過是個小珠子。




美國空軍SR-71教練機型，注意第二個座艙罩。機背上的液體痕跡是空中加油後加油管離開加油口時灑出來的燃油，機翼上的則是在非巡航空速下，從油箱的數十個裂縫洩露出來的。

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博物館的SR-71
可以看到黑鳥式偵察機的博物館（不完全）:

Air Force Flight test Center Museum at Edwards Air Force Base, 加利福尼亞
Air Force Plant 42 Production Flight Test Installation, Palmdale, 加利福尼亞
American Air Museum in Britain at the Imperial War Museum, Duxford, 劍橋郡, 英國
Battleship Memorial Park, Mobile, 阿拉巴馬州 (actually an A-12)
Beale Air Force Base, Marysville, 加利福尼亞
California Science Center in 洛杉磯 (Two-canopied trainer model)
Castle Air Museum, Atwater, 加利福尼亞
Eglin AFB in 佛羅里達
Evergreen Aviation Museum, McMinnville, Oregon
Hill Air Force Base Museum, Ogden, Utah
Intrepid Sea-Air-Space Museum, New York, New York (actually an A-12)
Kalamazoo Aviation History Museum, Kalamazoo, Michigan
Kansas Cosmosphere and Space Center in Hutchinson, Kansas
Lackland AFB, San Antonio, Texas
March Field Air Museum, Riverside, 加利福尼亞
Museum of Aviation,Warner Robins, Georgia
Museum of Flight in 西雅圖 (the only surviving MD-21)
National Museum of the United States Air Force at Wright-Patterson AFB, near Dayton, Ohio (an SR-71 and a YF-12A)
Pima Air & Space Museum, Tucson, Arizona
San Diego Aerospace Museum in San Diego, 加利福尼亞 (actually an A-12)
Steven F. Udvar-Hazy Center, at Washington Dulles International Airport in Chantilly, Virginia
Strategic Air and Space Museum in Ashland, Nebraska
U.S. Space & Rocket Center, Huntsville, Alabama (actually an A-12)
Virginia Aviation Museum in Richmond, Virginia

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諸元
Image:SR-71 3-view.jpg
基本資料
機員：1或2名
全長：107呎5吋（32.74公尺）
翼展：55呎7吋（16.94公尺）
全高：18呎6吋（5.64公尺）
翼面積：1,800平方呎（170平方公尺）
空重：67,500磅（30,600公斤）
載重：170,000磅（77,000公斤）
最大起飛重量：172,000磅（78,000公斤）
發動機：2具可持續以後燃器運作之普惠J58-1渦輪噴射引擎，推力32,500磅（144.57千牛噸）
Wheel track: 16 ft 8 in (5.08 m)
Wheel base: 37 ft 10 in (11.53 m)

性能
極速：Mach 3.35於80,000呎（24,285公尺）高度，相當於2,193節（或時速2,522哩或4,062公里）
作戰半徑：2,900浬（5,400公里）
轉場航程：3,200浬（5,926.4公里）
實用昇限：85,000呎（25,900公尺）
最大昇限：100,000呎（30,500公尺）
最大爬昇率：大於60 m/s
翼負荷：94磅/平方呎（460公斤/平方公尺）
推重比：0.382:1

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補充:

1964年出產，服役24年生產32架，目前已經停役。

SR小歷史：


1967年6月17日，中國大陸西北上空一聲巨響，蘑菇雲冉冉升起，中共研製的第一顆氫彈試爆成功。當大陸人民還沉浸在勝利的歡呼聲中時，遠在半個地球外的美國總統詹森和他的智囊團正愁眉苦臉，放在白宮辦公桌上的照片清楚地呈現中國已成功研製了氫彈。這些絕密資料的照片就是由當時剛服役不久的SR-71偵察機所獲得。這架在冷戰時期為維護世界和平居功厥偉的隱形偵察機，現在正在新的國家航太展覽館展出，值得大華府地區華人僑胞前來一窺究竟！



世界上飛得最快的噴射機，是洛克希德出品的SR-71隱形偵察機，因為SR-71的外表烏黑光澤，所以又有「黑鳥」的別稱。


黑鳥是由美國洛克希德公司研製的高空高速遠程戰略偵察機，於1964年首飛，1966年開始服役。該機全長107呎，機高18呎，翼展55呎，機翼面積1,795平方呎。機上有空中加油裝置，可以長時間不著陸飛行。它是世界上第一架成功突破熱障的實用型噴氣式飛機。由於其高空高速特性，所以駕駛黑鳥的飛行員不僅技術要好，還要經過類似太空人的訓練，並且飛行時要穿宇航服而不是一般的飛行服。黑鳥隱形偵察機的機載設備主要有：天文導航裝備、鐳射測距裝置、電子對抗裝置、大氣數據計算機、自動飛行控制系統、光學記錄等。


在黑鳥服役的24年歲月裡，它的蹤影幾乎飛遍了地球。許多國家的導彈發射地牢與雷達陣地都牢牢地記在黑鳥的「心裡」。同時，它遭遇過上百枚地對空導彈和空對空飛彈的攻擊，但它安然無恙。這主要是得益於其優異的性能：一是飛行高度高。黑鳥巡航高度85,000呎，最高可飛到90,000呎的高空，一般防空武器根本打不著。蘇聯的薩姆二型只能攻擊高度80,000呎的目標，對黑鳥只能是「望機興嘆」；二是飛行速度快。黑鳥最大時速為三馬赫，這是一般戰鬥機和空對空導彈無法達到的。1975年，一架米格-23向黑鳥發射一枚空對空導彈，黑鳥得到告警信號後，掉頭加大油門就跑，空對空導彈越追距離黑鳥越遠，最後引爆自盡；三是有一定的隱形能力和電子對抗能力。黑鳥飛機在布局上採用翼身融合技術和內傾式雙垂尾，減少了雷達波的反射，機體表面還塗有可吸收雷達波的超黑色涂料，這使得偌大的飛機，雷達反射截面積僅約10平方呎，再加上機上的電子干擾裝置，使其很少被探測到。在冷戰時期，黑鳥平均兩天出動一次，對許多國家實施過偵察活動。



自1962年4月起，黑鳥秘密進行試飛工作，而真正首度公開的時間為1964年七月由美國總統詹森宣稱為實驗新偵察機。僅了解此機為超高性能的「超級軍機」。確實性能當時尚無進一步之資料。三倍以上的超音速飛行，一般金屬機體外殼根本無法承受所產生的表面溫度，此機特以最高級的貴重「鈦合金」構成，使用之經費可以機體等重之黃金計算，耗資之鉅亦為空前之舉。機上乘員為前後縱列雙座，前座飛行員與後座偵察員，全部穿著與太空人相似之全壓式宇航服。



黑鳥偵察機自1964年露面後，隨即粉碎了世界9項飛行紀錄，以時速2,200哩的高速飛行，創下噴射戰鬥機之最高飛行紀錄。黑鳥對隱形機頗具影響。因其時代背景其活動狀況極為保密，1959年底，也就是第一架U-2被擊毀之前的六個月，中情局要求洛克希德公司設計黑烏式時要具備下述特點：機身修長，機身和引擎很巧妙地隱在機翼底下，兩具尾翼內傾，以使機身的其餘部分將雷達波反彈掉，機腹渾圓無需安定翼和天線，這些特性都是為清除雷達的「熱區」而設計的。對日後的隱形飛機有相當淵源與影響。



黑鳥的主要任務是以高速飛至敵軍領空，拍攝敵軍的軍事基地。黑鳥一趟任務能偵察涵蓋一萬平方哩的遼闊區域，在25公里高的高空中，黑鳥所配備的高性能攝影機，連地面上汽車的車牌都可以清楚地拍攝下來。黑鳥是U-2偵察機的後續機種，飛行高度更是超越所有的飛機。黑鳥的速度甚至比高速來福槍射出的子彈還要來得快，但是機身因為高速的飛行摩擦，其所產生的溫度也非常的高，熱膨脹的效應居然能夠使機身的長度增加10吋之多。



黑鳥偵察機一共生產了32架。1991年，美國空軍宣布黑鳥全部退役，除少數被封存外，其餘都永久退役。主要原因是其高昂的使用費用，一架黑鳥偵察機每個月需要花費四千萬美元，實在是有點高。有些軍事專家認為，美國空軍可能正在研究一種更高速的「曙光」噴射機，它預計可以昇至離地面30公里的高空，時速是黑鳥的兩倍。

李狂傲

以前報紙新聞有登過北韓發射防空飛彈獵殺SR-71，結果飛彈追不上SR-71，當時就覺得這架偵察機好厲害，能和飛彈跑百米競賽，現在才知道它的特殊外型原來是各項科技結晶的成果，長見識了．:微笑