為什麼上世紀60年代美國就能造出3.3馬赫的戰機,但現代戰機F-22等僅有2馬赫左右?

子衿與薔


題主所指的應該是SR-71“黑鳥”高速偵查機。它最大速度超過三馬赫,並且能在三萬米高空飛行,從高空高速方面來說,黑鳥是一款具有里程碑意義的戰機,它創下的某些記錄至今沒有被打破。至於F-22,最大速度約2.2馬赫,在純速度上表現確實不如黑鳥,以至於很多人不理解為什麼現代戰機還比不上幾十年的老古董。

當今世界主流戰機速度一覽圖

其實這裡面存在一個誤區,即戰機並不是單純速度越快就越優秀。筆者認為,優秀戰機的評價標準應該是性能全面均衡沒有短板的,而不是過於追求某一方面(而忽略其他方面)。SR-71“黑鳥”偵察機高空高速性能確實突出,但這一“突出”是以犧牲其他方面的性能為代價的。
SR-71“黑鳥”高速偵察機


黑鳥有很多的缺陷,譬如成本非常高昂,單價超過十億美元,得知道這可是上個世紀的價格,哪怕是今天的f22單價也才一億多美元,由此可以看出黑鳥造價之恐怖。


再者黑鳥漏油問題嚴重,據說哪怕停在地面上都會漏油。究其原因,是因為黑鳥的飛行速度太快,跟空氣摩擦產生很高的溫度,導致表面的蒙皮膨脹,對機身易產生災難性的後果,所以設計師設計黑鳥時在每塊蒙皮間留下一點空隙,為熱脹預留空間。但這帶來的直接後果,就是停在地面上會漏油。


黑鳥漏油問題嚴重

F-22雖然在速度比拼上比不上黑鳥,但在其他方面基本是碾壓般的存在。作為當今最先進和最成熟的隱形戰機,F-22擁有劃時代的4s能力(即超音速巡航、超機動性、雷達隱形以及超強態勢感知能力),配合先進的空空導彈,一旦被F-22鎖定即使是黑鳥也難逃被擊落的命運。
F-22是當今最致命的戰機之一


兵者詭道也


美國那個3.3馬赫的是SR-71 黑鳥偵察機,並不能用來作戰。這款飛機能飛到3.3馬赫,主要歸功於優秀的減阻設計和那個極為複雜的J-58變循環的渦輪衝壓發動機,美國人60年代就能搞定這麼複雜的發動機,不得不說的確是黑科技,先進程度比簡單粗暴的米格-25高到不知道哪裡去了。想想最近幾年美國說要給F-135改成變循環發動機,實際上黑鳥早就實現了。但這款飛機在高速時只能飛直線,做不了任何機動動作。


剛剛啟動、0.5馬赫、1.5馬赫、2.5馬赫、3.2馬赫情況下,發動機的循環模式均不同。發動機結構和控制極其複雜。

無法做機動的飛機根本不能成為戰鬥機。這款飛機從誕生起的用途就是高空、高速偵察機。其設計思路就是可以持續開啟加力直線加速逃逸,甩開敵方的截擊機和導彈。由於使用的J-58變循環渦輪衝壓發動機要在24000米的高空才能讓黑鳥發揮出其最大的速度——3.3馬赫,飛行員甚至要穿上和宇航員穿著類似的S1030增壓飛行服才能保證正常的氧氣供應,並對宇宙高能粒子輻射進行屏蔽。

而F-22這樣的第五代隱形戰鬥機,設計思路是在超機動能力和超音速巡航能力中找一個平衡點,不可能為了極速性能做出這麼多的犧牲。因此那個變循環的渦輪衝壓發動機就沒辦法裝到F-22上,因為體積不可能做的那麼小。另外F-22的超音速大過載只能在1~1.8馬赫這個範圍內才能做出,為的是能夠以高速+大過載實現佔位或者壓縮中距彈或地對空導彈的不可逃逸區。

F-22和F-15 5g飛行包線對比,差距巨大

如果要設計成能飛3倍甚至更快音速的飛機,氣動設計會拖累0-2馬赫以內的速機動性,更高速時做機動動作會因為機體強度問題空中解體。SR 71一共墜毀12架,佔32架製造總數的37.5%,其中就有空中解體的惡性事故。

此外,由於高速狀態時與空氣摩擦,SR 71表面溫度會達到230度,因此SR 71機身鈦金屬佔了93%,價格十分昂貴。而且因為高溫下的熱脹冷縮會導致油箱封閉不嚴,為了解決這個問題,美國人反其道而行之,在常溫下讓油箱留有一定空隙,也就是讓它漏油!到了高速狀態時因為高溫油箱形變,此時才變為密封狀態。因此這樣的飛機除了飛高速根本幹不了別的活。戰鬥機是不可能用這樣設計的。

仔細看SR 71的機翼紅圈中有很多條痕跡,這個就是漏出來的油跡,是機翼油箱預設的幾十條縫隙中漏出來的。高速下因為熱脹冷縮原理,這些縫隙會閉合嚴實。


紙上的宣仔


美國洛希德馬丁公司的SR-71“黑鳥”偵察機毫無疑問是一個傳奇,在它服役期間“總是被追趕,從未被擊落”,雖然在使用中有百分之四十都因意外事故而損毀,但黑鳥偵察機從未在執行任務中被擊落。由於黑鳥的卓越表現,美軍曾經考慮過讓黑鳥成為一款戰鬥機的基礎機型,但後來因為經費等原因放棄了。

黑鳥的飛行速度很快,最高可以達到3.2馬赫,是有史以來飛得最快的飛機。

同樣是洛克希德·馬丁公司的F-22“猛禽”,則是美國第一型單座雙發高隱身的第五代戰鬥機,也是世界上第一種進入服役的第五代戰鬥機,其最大飛行馬赫數達到2.2。

F-22戰鬥機的隱身性能、靈敏性、精確度和態勢感知能力結合,組合其空對空和空對地作戰能力,使得它成為當今世界綜合性能最佳的戰鬥機。

很顯然,比較兩款飛行器的性能不能採用雞同鴨講的方式,SR71是一款性能卓越的偵察機,追求高速,希望可以像幽靈一樣在敵方的天空中略過,從而逃避敵方的追蹤和攻擊,而F22作為戰鬥機,則追求優異的綜合性能,追求所謂五代機的4S標準:隱身,超音速巡航,超機動性能和超級態勢感知能力。追求隱身則必須限制發動機的噴流外溢和氣動佈局限制,不可能像SR71那樣追求速度的極致。





艾克思武備


戰機的速度其早晚還會提速高的。

只不過,現在各個國家在2馬赫-2.8馬赫的速度上運營戰機是比較經濟的行為。

這裡主要的問題就在於熱障的問題了。

熱障是什麼概念呢?當一個物體高速在空氣中運動的時候,由於和空氣之間摩擦就會產生熱量,熱量積累起來就會使這個物體融化。


但要注意的一點是——所謂的熱障其實並不是一個定值。如果我們用鎢製作一個飛行器,那麼這個飛行器在空氣中飛行的時候速度達到20馬赫都遠遠沒有達到熱障。但如果我們用錫或者鉛來製造一個飛行器,那麼這個飛行器飛行速度在1馬赫不到的時候就已經遇到了熱障。——結論:熱障是加熱機體材料到失去結構強度的速度(溫度)


目前大部分飛行器都是以鋁鎂合金為主要結構材料製造的,鋁鎂合金的熔點也就是270度-320度之間,如果飛機在飛行的時候大氣摩擦達到了這個溫度,那麼鋁鎂合金就會失去了結構強度從而這架飛機就解體了。這個速度大約是2.5馬赫-2.8馬赫。


威力達到更高的速度,蘇聯用不鏽鋼材料做了米格-25戰機,

原因也很簡單,這種不鏽鋼蒙皮不會被飛行所產生的高溫所融化。相對於而言美國的SR-71黑鳥則使用了更昂貴的鈦合金蒙皮。因此也飛到了3.3馬赫的速度。

並且速度提高還會帶來一個操控和油耗的問題。


但關鍵問題在於,用昂貴或者更重的材料就會導致飛機成本過高以及性能下降,這就給飛機設計者出了一個難題——如何均衡速度、性能和成本。


最後均衡來均衡去的結果就是在2.5馬赫左右戰機飛機的經濟性是最高的。


所以目前我們所看到的戰機基本上的速度也就是這個速度了。

但目前,可變循環發動機、更輕更耐熱的複合材料都已經相對成熟了,在這個大前提下,下一代戰機的速度會有顯著提升。


軍武數據庫


你說的那是黑鳥偵察機。之前是U2,U2飛得高,但是航速很慢,機動性也很差,所以後來隨著防空系統的發展就退役淘汰了後來為了戰略偵查機的安全。技術要求:黑鳥既飛得高又要飛得快。這樣防空導彈和截擊機就那拿它沒辦法。黑鳥是不考慮機動性的,那種速度再做機動不要攔截自己就解體了。 黑鳥你可以把它理解成有人駕駛的火箭!

F-22是純空優的制空戰鬥機,不僅僅要快還要有足夠的機動性。現有的技術還造不了三馬赫還能高機動的戰鬥機。F-22能不開加力超巡已經很厲害了。兩者的用途和需求不同。不要僅僅看航速!











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