黑鳥三倍音速發動機難度遠低太行 但中國無仿製必要

SR-71「黑鳥」家族能夠實現3倍音速巡航，除了針對高速巡航優化的超音速升力體氣動布局以外，發動機可以說是一個更加關鍵的因素。黑鳥系列採用的J58發動機設計始於1956年，在當年的設計極其超前，堪稱逆天級別的神物。

但是技術始終在不斷發展，J58發動機上的大量設計、材料、工藝在今天都已經完全落伍，除開特殊的雙工作模式發動機所帶來的超越3倍音速的巡航能力以外，它的其餘性能指標並不突出。比如它的推力雖然高達14.7噸，但這是在2.95噸的體重下獲得的，發動機推比只有5.23。

J58進行地面測試

事實上J58發動機的結構複雜程度、部件工作的苛刻程度都遠低於F100和F110這的第三代高推比（7-8）大推力渦扇發動機——美國在60年代中期都完全造不出F110這個級別的發動機，從以下幾個方面都能很容易的看出來。

J58發動機的主要結構，是一台單轉子的渦輪噴氣發動機，採用9級壓氣機和2級渦輪。它的衝壓工作模式，是在2.3倍音速以後，打開第四級壓氣機後的6根粗管道，讓氣流越過後面的5級壓氣機和燃燒室渦輪，直接進入加力燃燒室。而對於F110這樣的發動機來說，複雜的放氣調節系統並不缺乏；而顯著提高性能和燃油效率的雙轉子結構，則在設計製造難度上比J58的單轉子結構要高得多。

圖片：渦噴模式下工作的J58發動機，空氣在燃燒室燃燒，推動渦輪旋轉，驅動壓氣機壓縮空氣

圖片：當需要以2.3倍音速以上速度飛行時，J58發動機會利用6根大的引氣管，把氣流從第四級壓氣機就向外引出，直接越過中間的部分，在加力燃燒室內與燃油混合，並以衝壓方式工作，減小推力損失。

雙轉子的支撐和潤滑設計都比單轉子複雜的多

單轉子發動機的壓氣機和渦輪是一根軸上裝死了的，燃燒室里的燃氣推動渦輪怎麼轉，壓氣機就怎麼轉；而雙轉子發動機要內外大軸套小軸，高壓渦輪轉動只帶動高壓壓氣機，低壓渦輪轉動只帶動低壓壓氣機。由於要多套一層軸，雙轉子發動機的支撐和潤滑設計複雜性、難度遠比單轉子發動機要高。

其次從材料和工藝上說，J58發動機的工作條件放的很寬鬆（代價是燃油、推力效率低），其渦輪前溫度只有1093度，而F110達到1371攝氏度。這意味著F110發動機的渦輪必須採用J58時代尚未能實用化、甚至是根本沒有誕生的材料（比如高性能的定向凝固合金，或者單晶高溫金屬），以及當時工藝水平無法實現的冷卻設計（需要在葉片內作出極為複雜的形狀，以通過冷卻氣流）。

圖片：F110的9級壓氣機。發動機設計製造難度和水平的高低，和最大工作速度並沒有直接的關係。

而國內現在的太行發動機，說的難聽一點，就是在F110發動機的民用改型基礎上，倒推仿製F110發動機的型號；在設計和製造難度上，基本與F110發動機處於同一級別。雖然國內現在做太行發動機還磕磕絆絆，但要仿製J58卻不存在技術上的難度；最關鍵的問題是，3馬赫級別的高速飛機現在相當尷尬，搞出來沒有意義。

以黑鳥為例，雖然它在設計時做了一定的低可探測性考慮，但實際上黑鳥從來沒能隱身過。這一方面是上世紀50年代根本沒有任何計算能力、也沒有成熟的理論去指導外形和塗料上的雷達隱身設計；另一方面也和發動機有關——黑鳥以3馬赫或更高速度巡航時，持續性的高溫高速噴流中產生大量的等離子體（低溫等離子體最低只要727攝氏度就能形成），會形成明顯的雷達信號特徵。

圖片：未來具備強大突防能力的高超音速飛機，其發動機必須具備超音速燃燒能力，而這是J58發動機構架下不可能做到的事情

沒有隱身能力的同時，現有的氣動技術、材料結構技術並不足以支持3倍音速下還能進行高機動的設計。這些問題使3倍音速級別的高速飛機在現代防空系統的面前非常脆弱——彈道導彈的末端速度可比3倍音速要高。黑鳥實際上就是因為這個原因而退役的。

因此對於高速發動機來說，必須要將性能提升到5-6倍甚至更高的高超音速水平，才能對現代防空系統形成來不及防禦攔截的致命威脅。而J58發動機的結構形式、設計、材料工藝上的潛力，都已經完全不可能滿足這一要求。這也是中國有能力，但卻不會去仿製J58的最大理由。