系列文章：sr-71“黑鸟”的冷战轶事

　　舒尔和后座通过计算得出，他们“仅仅”飞越利比亚就能拍到目标照片，但前提是速度够快才不会被击落。于是舒尔对“黑鸟”此次任务的速度、高速和载油量计划进行了一些调整，决心以3.2马赫的极限速度飞越目标以策安全。

　　随着马赫表读数指针逐渐指向3.2，利比亚人开始发射更多导弹，舒尔干脆将油门杆一路推到底。SR-71在以每分钟150米的速度爬升中飞快加速，同时发动机保持“相对凉爽”。

　　经过数秒钟的加速，SR-71终于稳定下来，沃尔特此时建议将速度降低一些，舒尔这才注意到油门已被全开，飞机正以每秒钟1公里速度飞行（3600公里/小时），远超3.2马赫极限，成为“黑鸟”诞生以来最快的一次飞行。他们对目标进行了拍摄，然后转弯脱离。当蓝色地中海出现在风挡前方时，舒尔才开始收油门。在这次任务中，舒尔的最大速度超过了3.5马赫。

　　“黑鸟”能飞到3.5马赫全亏了该机了的两台J58变循环涡喷发动机，该发动机在这种速度下就与精心设计的进气锥和进气道系统融合为冲压发动机，并且飞行速度越快，运行效率越高。在这种模式下，进气锥缩进66厘米，产生超音速激波压缩进气，此时发动机每秒要吞入2830立方米空气，除主进气门和排气门外，进气道其他所有进气门都被关闭。气流经过压气机后，绝大部分通过旁通管道直接进入加力燃烧室燃烧膨胀喷射产生推力。

　　此时的关键是必须严密监控进气道进气和排气温度，使其保持在发动机设计极限之内，这也是“黑鸟”飞到3.5马赫而发动机没有爆炸的原因。

“牛车”的等离子体隐身

　　上世纪90年代末，关于等离子体隐身的神话就开始流传，说是俄罗斯科学家已经研制出安装在战斗机上的一种隐身装置，能使空气电离形成等离子体，吸收入射雷达波，从而在无需改变气动外形的情况下使飞机RCS缩小到之前的百分之一，这就是俄罗斯当时为啥不研制隐身战斗机的原因之一。

　　当然现在看来，这只是以讹传讹的谣言，当时俄罗斯在离子体隐身的研究远未达到实用化的地步，否则就不会去研制苏-57隐身战斗机了。

　　那么世界上究竟有实用化的机载等离子体隐身技术呢？有，并且还被首先应用在了SR-71“黑鸟”3马赫侦察机的前身——A-12“牛车”上。

　　在U-2于1956年开始服役之前，中央情报局（CIA）就已开始探索该机的后继机了。为了提高生存能力，除高空高速之外，后继机的雷达隐身也被放在了非常重要的位置。

　　最终洛克希德公司为中情局研制出了A-12“牛车”（Oxcart）间谍飞机，也就是SR-71的前身。这种单座型侦察机能在高空进行三倍音速的巡航，同时也融入了当时最先进的雷达隐身技术，铁氧体吸波涂层、隐身融合、机翼与边条边缘的雷达吸波结构，都能显著降低RCS。


A-12的隐身设计

　　但限于当时的隐身技术，A-12在隐身设计上再努力也无法弥补直径1.52米巨大尾喷管给后半球隐身造成的破坏，入射雷达波能轻易后进入尾喷管加力燃烧室，在遭遇高速旋转的涡轮部件后引发强烈反射，因此需要一种办法来“封住”尾喷管。

　　“臭鼬工厂”最初尝试使用各种金属网，但根本无法承受高温的加力燃气，很快就放弃了这些努力。最终设计师们想出了在燃料中加入铯添加剂的办法，于是拯救了整个A-12项目。

　　其背后的基本原理就是“等离子体隐身”，通过在燃料加入铯，这种碱金属在灼热的尾流中就会被转化为电离气体吸收电磁辐射，避免雷达波直视发动机尾喷管。洛克希德也曾测试过钠和钾添加剂，最后发现铯是首选材料，因为在气态下最容易被电离。


J58强大的加力尾焰

　　铯添加剂于1965年在51区完成了飞行试验，随后被定型为A-50添加剂，由于铯含有毒性，因此只有在获得特定任务授权的情况下该添加剂才能被注入到JP-7喷气燃料中。

　　A-12于1967年开始执行侦察任务，该机在1967-1968年参加了“黑盾行动”，在越南北部上空飞行了26架次，在朝鲜上空飞行了3架次。虽然具体情况至今被严格保密，但相信为了提高生存能力，A-12在这些作战飞行中应该使用了A-50添加剂，这也是等离子体隐身技术的首次作战应用。

黑鸟之心的秘密

　　众所周知，SR-71“黑鸟”战略侦察机安装了两台奇特的普惠J58发动机，这种14500千克加力推力的涡喷发动机是航空史上第一种实用化的变循环发动机，在上世纪50年代创造了一个航空发动机奇迹。

　　洛克希德“臭鼬工厂”研制的SR-71“黑鸟”直到2019年仍保持着吸气式飞行器的最快速度纪录，这个纪录还是1976年创立的。不过很少有人知道，光凭J58的独特变循环设计，“黑鸟”还是飞不到三倍音速的，该机的发动机短舱在3.2马赫巡航中贡献了大部分推力。

　　普惠J58发动机在亚音速和跨音速下是一台标准的加力涡喷发动机，当速度达到2马赫左右时，J58就变成了一台冲压发动机。J58大量使用耐高温镍基超级合金制造，其中包括Inconel和Waspaloy合金，进气口可承受430°C温度，加力燃烧室则要承受1760°C的高温。


J58涡喷发动机

　　J58具有九级压气机，压缩比8.8：1。当速度达到约2马赫时，六根旁通导管就将大部分进气从第四级压气机直接引至加力燃烧室，使发动机像冲压发动机一样工作，以更高效率运行。但即使此时J58的工作效率有所提高，“黑鸟”在3.2马赫的巡航速度下，发动机也只能提供20％的推力。其余80％则由发动机舱产生。

　　SR-71的发动机舱系统具有可变几何形状进气口，可前后调整的激波锥用于控制超音速气流的激波位置，对超音速进气进行减速压缩，防止发动机压气机直接吸入超音速气流。亚音速时激波锥完全向前，到高度高于9100米且速度达到1.6马赫时开始向后移动，确保进气激波始终处于进气喉道内的最佳位置。此后飞机速度每提高0.1马赫，激波锥就向后移动4.1275厘米，总行程为66.04厘米。