逼近技术边界，六代机能否实现马赫数3的巡航速度？

近年来，欧美等国已经陆续公开了一些六代机概念方案和项目编号，如美国的F-47等。但目前，各型六代机的详细定义、技术特征、性能指标等具体信息依然处于不透明状态。这引发了很多来自媒体和航空爱好者的猜测。

一些文章推测，目前在研的六代机飞行速度将远高于现有战斗机，可以实现速度在马赫数3甚至以上的长时间巡航飞行。但从人类现有的工业能力来看，该推断或许过于乐观。

全球首款能够以马赫数3以上速度巡航的飞机是美国SR-71“黑鸟”系列，该机最大巡航速度可达到马赫数3.2左右。尽管距离“黑鸟”首飞已经过去了60余年，但如果目前人类要设计、制造一款能够以这样的速度进行高速巡航的全新战机，并同时实现在隐身性能、作战高度、机动性等方面的大幅跨越，难度依然相当大。

进一步来说，如果盲目以高巡航速度为首要性能要求，大概率将导致该战机不得不牺牲其最重要的能力——战场生存和任务执行能力。

从飞行器设计原理来说，飞机飞行中，机体与气流的高速摩擦会产生大量热量，使机身结构处于高温之中。在马赫数3以上的巡航速度下，该问题会尤为严重。根据试飞员的回忆，在SR-71的早期试飞试验中，试飞员甚至在戴着阻燃手套的情况下，都无法长时间握持滚烫的操纵杆，不得不频繁换手操作。

SR-71操纵杆

米格-25是与SR-71同时代的战斗机，其巡航速度可达马赫数2.35以上。也因为摩擦产生的机体高温，米格-25放弃使用铝合金这样的轻金属作为主要结构材料——因为铝合金在高温下强度下降，可能导致机体解体、散架。

米格-25RB，其在正常任务模式下仅允许以马赫数2.35的速度进行巡航。受温度限制，马赫数2.65以下，飞行员可巡航15分钟，马赫数2.83以下，飞行员可飞行5分钟。

“黑鸟”能够以马赫数3.2的速度进行长时间巡航，但在15000米高度，其最大允许速度只有马赫数1.5，弱于同时代的第二代战斗机。

SR-71和米格-25分别使用了中、高密度的钛合金和高镍合金钢作为主要结构材料，以实现高速巡航。但另一方面来看，由于这两种材料质量较大，两种飞机的结构都设计得较为单薄，强度不高：SR-71的最大过载为2.2G，低于大多数客机/运输机。而米格-25的设计指标仅允许其在15000米以上高度进行超声速飞行。

类似这样的限制，对于新一代需要执行制空和攻击的多用途战斗机来说是不可接受的。

尽管现代航空材料对比半个多世纪前已有巨大进步，但是在轻质、耐高温材料方面，科研进展都比较有限。

碳纤维复合材料

以碳纤维材料为例，20世纪70年代之后，人类发明了树脂基碳纤维强化复合材料。尽管碳纤维本身耐高温能力非常强，但将其黏合成型所使用的热塑/热固树脂塑料，在耐高温能力上并不比铝合金更强。也就是说，今天，我们可以使用钛合金等作为飞机结构主材料做出强度和刚度更好，维护检修更容易，巡航速度可达马赫数3以上的飞机，但依然难以完全克服SR-71和米格-25身上所固有的性能缺陷。

飞行包线的狭窄使SR-71在马赫数3的速度下巡航时几乎没有应变能力。瑞典JA-37曾多次以返航的SR-71为假想拦截目标，成功实施截击演练。

瑞典JA-37战机，最大速度为马赫数2.1。

此外，高速巡航状态下的飞机还难以解决被红外探测器发现的问题。

通常情况下，针对常规雷达，新一代隐身战斗机一般会通过多种手段实现隐身。比如保持电磁静默，不对外主动发射信号，或是以最小的功率发射信号并将其伪装为无线电噪声。即使对方发起了主动探测，还能通过外形与吸波材料的结合，将其吸收衰减并反射到安全方向。

但是红外特征则难以被掩饰，尤其是高速巡航下机身温度很高的战机。任何温度高于绝对零度的物体都会时刻不停地主动发出红外辐射，飞机也不例外。与外界空气的温差越大，飞机的红外特征就越明显。要实现红外隐身，唯一的手段就是竭力缩小飞机与外界空气的温差。

为了避免热量与压力摧毁飞机结构，要实现马赫数3速度巡航，飞机至少要爬升到1.8万米以上高空。这也意味着其将处于一个毫无掩蔽的暴露环境中——机体多个区域超过200℃，局部区域超过300℃，甚至400℃，而环境温度仅为-20℃，甚至-50℃。温差达数百摄氏度。这必然会被敌方的红外探测器等光电类传感设施发现。

装甲车辆的红外隐身主要依靠隔绝内部热源（比如发动机）与车辆外表之间的热传递，对外表实施主动强制降温等手段来实现，但这样的思路在高速巡航的飞机上是不可行的。

在SR-71首飞的时代，受当时技术水平的限制，光电类探测系统难以对其形成威胁，SR-71的热管理系统甚至还专门涂有散热涂料，让热量转化为红外辐射散发出去，协助机体实现30℃左右的降温效果。但近年来，随着全球光电探测技术的飞跃式发展和火控数据的信息化，像SR-71这样以马赫数3以及更高速度进行任务活动的飞机已经无法躲开现代光电系统的探测了。也就是说，如果要设计新一代的高巡航速度战机，不仅不能通过红外辐射来进行降温，反而要竭尽全力降低红外信号，否则就意味着在现代战场上毫无生存能力。

例如，美国五代机F-35的一个重要能力就是通过机载EOTS/DAS系统中的红外传感器被动捕获目标的方位信息，并通过数据链传递给包括远程防空反导系统在内的友军单位。

对于红外信号强烈的高空目标，F-35的探测距离相当远。2010年6月，DAS的研制商诺斯洛普·格鲁门公司曾在“猎鹰”9火箭发射时，在美国北卡罗来纳州上空对该火箭实施了1300千米外的观测跟踪，并有效跟踪到了一二级分离与发动机状态变化。

F-35的EOTS光电系统。

F-35的DAS系统在1300千米外监视到“猎鹰”火箭2级发动机燃尽。

F-35跟踪RIM-2“小猎犬”探空火箭（不含工作载荷重量1.3吨）。画面中，火箭的一二级已经分离，黄框代表AN/APG-81雷达跟踪，洋红色圆圈标志代表DAS跟踪。跟踪距离未公开。

只有很少的云层高度能达到15000米以上。

现代的红外传感器温度分辨率已经可以达到0.02℃左右，因此，以马赫数3速度巡航的飞机很难通过常规手段实现红外隐身。而在11000—15000米的高度范围，以马赫数1.4至1.7的速度进行超声速巡航，机身表面的大部分区域温度可以控制在较为温和的70℃左右水平，红外特征要弱很多，而且能借助云层的掩护，实现红外隐蔽。

总体而言，对现在的军用飞机来说，保持马赫数3的速度进行巡航是一种得不偿失的性能要求。参考SR-71的性能特征，并综合近年来全球航空科技领域的主要突破，可以发现，追求单一的高巡航速度，对战机设计、制造和应用来说，都意味着巨大的经济成本和性能代价。战机的任务灵活性将大幅牺牲，战场生存能力也会降低。而且，这样的高速优势也难以消除来自现代传感通信和导弹动力性能进步所造成的战场威胁。因此，在六代机身上，我们或许依然难以看到其选择在高速方向产生跨越式的进展。

文案：候知健

排版：蓝风

编审 | 监制：武晨、王兰

看航空融媒体工作室出品

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