极速传说——康维尔的高超音速飞机计划

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第二阶段：无人驾驶与自主加速
　　第二阶段从 1964 年 1 月 13 日持续到 3 月 13 日，扩大了设计的涵盖范围，增加了包括无人寄生飞机在内的新构型。尽管该阶段的研究没有涉及“石首鱼”，却出现了一种被称为自主加速者的非寄生设计。
　　234B 构型在保留基本设计的同时进行了更严格的结构分析，进化为 FWF（固定翼之意）构型。FWF-2 进化成 FWF-2C，该机总重 24,720 千克，区内航程 7,200 千米，区后航程 4,740 千米。巡航速度 4.3 马赫。由于研制成本和涡扇冲压发动机的重量问题，该构型没有进一步的发展。

FWF-2 进化成 FWF-2C，该机总重 24,720 千克，区内航程 7,200 千米，区后航程 4,740 千米.巡航速度 4.3 马赫。由于研制成本和涡扇冲压发动机的重量问题，该构型没有进一步的发展

　　HV-1 构型进化成 HV-2，这是一种总重 24,780 千克的6马赫设计，区内航程 6,890 千米，区后航程 3,100 千米，但因丙烷燃气发动机和燃料储存技术研制时间过长，所以该构型也被放弃。

HV-1 构型进化成 HV-2，这是一种总重 24,780 千克的 6 马赫设计，区内航程 6,890 千米，区后航程 3,100 千米，但因丙烷燃气发动机和燃料储存技术研制时间过长，所以该构型也被放弃

　　第一种无人寄生机构型被称为 UMP-1。该机无起落架，总重 7,400 千克，区内航程 9,260 千米，区后航程为零。该构型可在未经改装的 B-58 上发射，作战时可把信息传回地面站并最终坠入海中自毁。

第一种无人寄生机构型被称为 UMP-1。该机无起落架，总重 7,400 千克，区内航程 9,260 千米，区后航程为零。该构型可在未经改装的 B-58 上发射，作战时可把信息传回地面站并最终坠入海中自毁

　　4 马赫的可变翼构型 VSF-1 进化成 5 马赫的 VSF-4。该机总重 21,300 千克，区内航程 7,400 千米，区后航程 4,300 千米，区内高度 29,000 米。该机在座舱后安装有 3 台可在降落时伸出的涡喷发动机。

VSF-4 总重 21,300 千克，区内航程 7,400 千米，区后航程 4,300 千米，区内高度 29,000 米。该机在座舱后安装有 3 台可在降落时伸出的涡喷发动机

　　该阶段康维尔还研究了一种自主加速构型，被称为 SA-1。该机总重 40,300 千克，区前航程 6,260 千米，区内航程 7,450 千米，区后航程 7,950 千米。该机安装两台 TF30 涡扇冲压发动机，发动机的研制成本是该构型的一大缺点，但还是进入了第三阶段供进一步细化。

SA-1 总重 40,300 千克，区前航程 6,260 千米，区内航程 7,450 千米，区后航程 7,950 千米。该机安装两台 TF30 涡扇冲压发动机，发动机的研制成本是该构型的一大缺点，但还是进入了第三阶段供进一步细化

　　第二阶段还进行了四项探索性研究。首项研究就是使用 X-15 作为 B-58A 的寄生机，第二项研究探索了在 0.5 到 2 马赫的速度下进行寄生拖曳的概念，第三项研究是带固体火箭发动机助推的冲压发动机，第四项是使用更高能量密度的烃燃料来增加航程。

正文中没有提到的 GAS-L 构型，该机是 8 马赫的丁烷燃料寄生机，在第二阶段由格鲁恩实验室提出

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第三阶段：康维尔的建议
　　VSF-4 构型寄生机成为第三阶段的焦点。此外康维尔设计师还研究了具有很小雷达截面积的构型。
　　第三阶段的研究始于无需 B-58 载机的 VSF-4 构型。第一种方案是把“侦察兵”火箭的第二级发动机安装在 VSF-4 机腹下，寄生机/火箭组合体从 B-52 载机上发射，这也是后来洛克希德 D-21 无人机的发射方式。“侦察兵”（SCOUT）是“固体控制轨道效用试验”的缩写，是美国制造的第一种能把卫星发射入 800 千米轨道的固体燃料火箭。第二种方案是把 VSF-4 安装在 LGM-30“民兵”I 导弹的第一级发动机顶部从地面发射。“民兵”I是一种具有三级固体火箭发动机的洲际弹道导弹。
　　最终出现的 VSF-4 自主加速型被称为 SA-2S 构型，该构型在 VSF-4 基础上进行了放大，安装两台用于起飞和巡航的普惠 J52 涡喷发动机。机身内的一台“侦察兵”火箭发动机负责把飞机加速到超音速以启动两台马夸特冲压发动机。

SA-2S 起飞重量 41,730 千克，区前航程 3,890 千米，区内航程 7,400 千米，区后航程 5,000 千米。该机的巡航速度和高度分别是 5 马赫和 28,900 米，载油量 17,050 千克，机长 26.67 米，高 5.09 米，高速飞行时翼展 10.67 米，低速飞行机翼最小后掠时翼展 18.38 米。康维尔还研究了使用其他涡喷和火箭发动机（其中一些发动机还在研制中）作为助推发动机以提高性能的可行性

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　　SA-2S 起飞重量 41,730 千克，区前航程 3,890 千米，区内航程 7,400 千米，区后航程 5,000 千米。该机的巡航速度和高度分别是 5 马赫和 28,900 米，载油量 17,050 千克，机长 26.67 米，高 5.09 米，高速飞行时翼展 10.67 米，低速飞行机翼最小后掠时翼展 18.38 米。康维尔还研究了使用其他涡喷和火箭发动机（其中一些发动机还在研制中）作为助推发动机以提高性能的可行性。
　　在康维尔的初步项目时间表中该机的首飞日期被定在项目启动后的第四年。康维尔还提出了 SA-2S 构型的一个为期 7 个月成本 160 万美元（当年币值）的后续研究项目，涵盖构型发展、风动测试、结构测试、以及雷达截面积测试。另外还提供了几种非火箭助推发动机的备选方案。
　　LCS-1 和 SUB-6 构型的侧重点在尽可能降低雷达截面积上，为此放宽了对航程、速度和高度的要求。LCS-1 是 3 马赫的固定翼双垂尾平底设计，单进气口安装在机身上方，分岔进气道绕过中线座舱通向两台寇蒂斯-莱特 TJ70 涡喷发动机。

LCS-1 长 26.21 米，翼展 21.34 米，翼面积 253.63 平方米，大量采用雷达吸波材料来达到隐身目的。该机总重 34,250 千克，区前航程 6,950 千米，区内航程 6,950 千米，区后航程 7,000 千米，该构型被推荐进一步研究

　　LCS-1 长 26.21 米，翼展 21.34 米，翼面积 253.63 平方米，大量采用雷达吸波材料来达到隐身目的。该机总重 34,250 千克，区前航程 6,950 千米，区内航程 6,950 千米，区后航程 7,000 千米，该构型被推荐进一步研究。
　　SUB-6 是一种亚音速设计（0.77 马赫），看起来就像 U-2 的隐身型。该机翼展 59.44 米。与 LCS-1 一样SUB-6的分岔进气道也在机背上，安装两台 TJ70 涡喷发动机，这点也与 LCS-1 相同。该机总重 27,200 千克，区前、区内、区后航程都是 4,000 千米。由于该机的低速和低巡航高速（24,380 米），易受潜在威胁的攻击，所以没有进行后续研究。

SUB-6 是一种亚音速设计（0.77 马赫），看起来就像 U-2 的隐身型。该机翼展 59.44 米。与 LCS-1 一样 SUB-6 的分岔进气道也在机背上，安装两台 TJ70 涡喷发动机，这点也与 LCS-1 相同。该机总重 27,200 千克，区前、区内、区后航程都是 4,000 千米。由于该机的低速和低巡航高速（24,380 米），易受潜在威胁的攻击，所以没有进行后续研究

　　在进行上述研究的同时，康维尔在第三阶段也进行了一些探索性研究，对能增加航程的高能烃燃料进行了测试验证，进一步完善了照相窗口的温度测试，还研究了带翼梢小翼的可变翼面积帆翼构型。

康维尔在第三阶段还研究了带翼梢小翼的可变翼面积帆翼构型

　　康维尔的第三阶段报告末尾有一张预算图表，上面显示 540 号工作订单将贯穿整个 1965 年 7 月，总预算 165,000 美元，在头三个阶段花去了近 11,000 美元。但是笔者在完成本文时还没有发现康维尔第三阶段之后的研究报告，之间的空白被 1964 年 8 月开始的下一项研究掩盖。1965 年 3 月康维尔向空军系统司令部提交了该项研究的报告，标题是“有人高超音速载具研究”。

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有人高超音速载具研究
　　康维尔在有人高超音速载具研究中总结了前几个阶段已经完成的设计，推出了两种级别的 6~12 马赫的氢动力设计。第一种采用现有技术，是安装了传统推进系统的高超音速载具，动力装置包括现有的涡喷发动机和亚音速燃烧冲压发动机。第二种采用发展中的先进技术，是安装了先进推进系统的载具，动力装置包括先进涡喷发动机和超音速燃烧的冲压发动机。
　　其中没有一种设计以 B-58 为载机，这并不奇怪，因为国防部长罗伯特•麦克纳马拉在 1965 年正式宣布了 B-58 的退役计划。
　　康维尔在现有技术级别中提出了三种设计。该机的典型侦察任务剖面是 3,700 千米亚音速和中高度的区前段，7,400 千米超音速或高超音速和最大作战高度的区内段，最后是以亚音速返回起飞基地或其他安全基地的区后段。
　　针对此任务的首个设计是一种助推滑翔载具。该设计被称为R-3构型，最高飞行速度 9 马赫，最大飞行高度 39,600 米。该载具依靠一个推力 86,200 千克的液氢/液氧火箭发动机达到最高速度和最大高度，然后在区内段的剩余时间里进行滑翔侦察。而区前和区后的亚音速飞行由一台布里斯托•西德利 100/8 涡喷发动机提供动力。

R-3 构型最高飞行速度 9 马赫，最大飞行高度 39,600 米。该载具依靠一个推力 86,200 千克的液氢液氧火箭发动机达到最高速度和最大高度，然后在区内段的剩余时间里进行滑翔侦察。而区前和区后的亚音速飞行由一台布里斯托•西德利涡喷发动机提供动力

　　R-3 总重 66,200 千克，区内航程 2,000 千米，可变后掠翼在展开时翼展 24.38 米，飞机全长 43.22 米，机翼全后掠时前缘后掠角为 82 度。
　　第二个设计被称为 B-2 构型，是一种高超音速运输载具，通过发射机腹的火箭推进吊舱把一个卫星载荷发射入轨来完成侦察。运输载具的最大速度 8 马赫，安装有四台 GE J93 涡喷发动机和一台液氧/JP 燃油的火箭发动机，火箭发动机推力 113,400 千克。该机长 41.06 米，固定翼翼展 23.71 米，后掠角 60 度，不挂吊舱时重量为 135,600 千克。

B-2 构型是一种高超音速运输载具，通过发射机腹的火箭推进吊舱把一个卫星载荷发射入轨来完成侦察。运输载具的最大速度 8 马赫，安装有四台 GE J93 涡喷发动机和一台液氧/JP 燃油的火箭发动机，火箭发动机推力 113,400 千克。该机长 41.06 米，固定翼翼展 23.71 米，后掠角 60 度，不挂吊舱时重量为 135,600 千克

　　B-2 的卫星吊舱安装有两台火箭发动机，第一台是两级火箭发动机，来自 UGM-27“北极星”A2 潜射弹道导弹。第二台是直径 1.02 米的聚硫固体火箭发动机。卫星吊舱重 11,340 千克。
　　第三个设计通过一个巡航载具来完成任务，被称为 C-3 构型。该载具的最高速度 8 马赫，区内飞行高度 35,000 米。这种双垂尾固定翼飞机安装四台普惠 TF30 涡扇发动机和一台马夸特双燃料冲压发动机。

C-3 构型。该载具的最高速度 8 马赫，区内飞行高度 35,000 米。这种双垂尾固定翼飞机安装四台普惠 TF30 涡扇发动机和一台马夸特双燃料冲压发动机。涡扇发动机负责把飞机加速至 3 马赫，然后冲压发动机点火，此时使用与涡扇相同的 JP-4 燃油。一旦飞机爬升至 35,000 米并加速至 8 马赫后，冲压发动机切换至液氢燃料开始了区内飞行

　　涡扇发动机负责把飞机加速至 3 马赫，然后冲压发动机点火，此时使用与涡扇相同的 JP-4 燃油。一旦飞机爬升至 35,000 米并加速至 8 马赫后，冲压发动机切换至液氢燃料开始了区内飞行。双燃料设计使飞机的尺寸小于单燃料设计，也能使用现有的 KC-135 进行空中加油。

C3 还有一个后备构型，在双垂尾之间布置了四台涡喷发动机，机长 45.08 米，翼展 20.88 米

　　C-3 总重 77,100 千克，机长 48.28 米，翼展 20.85 米。该机还有一个后备构型，在双垂尾之间布置了四台涡喷发动机，机长 45.08 米，翼展 20.88 米。
　　先进技术载具是采用发动机和结构最新技术的 C-3 构型，这些先进技术包括超音速燃烧的冲压发动机和先进涡喷发动机，但找不到详细资料，该机也没有进行后续研究，据肯特说该机能够达到轨道速度。
设计遗产
　　上述康维尔的超音速和高超音速设计为什么从未离开过绘图板呢？这与历史背景有关，一方面是洛克希德 A-12 和 SR-71 项目的成功已经无需研制后继机，另一方面沃斯堡的工程师也需要把注意力转向 F-111 项目和轻型战斗机（LWF，最终发展成 F-16）的早期设计，此外美国成功地发射侦察卫星也降低了对吸气飞行式侦察平台的需求。
　　80 年代中期到末期，美国国家空天飞机计划（NASP）重拾了对高超音速的热情，该机强调高速运输、吸气燃烧、单级入轨。此时“鱼”和“石首鱼”的原始文档才得以解密，以便被 NASP 借鉴使用。尽管 NASP 在 1993 年被取消，洛克希德的“臭鼬”工厂的高超音速的研究和探索却持续到今日，他们不断参与 NASA、ONR 和 DARPA 的高超音速项目，并继续研究能应用在未来高超音速系统上的高速空气动力学、超音速和高超音速推进、机体材料技术。