如何评价SR-71“黑鸟”高空高速战略侦察机？

大部分回答都老生常谈了这货的很多技术成就，作为一个高空高速邪教徒和截击机厨，我从一个相对刁钻的角度来评价一下吧。

简要评价：特等人CIA不计成本搞出来的技术奇迹，凯利约翰逊一贯极度剑走偏锋不按常理出牌的设计，充满冷战的偏执与疯狂。

但也因此对于后来的飞机设计缺乏参考意义，或许负面的有。

没错我是高空高速邪教徒，但是空战中高空高速的意义不仅仅是从人家的雷达屏幕上非常嚣张潇洒地拖着火箭发动机一样的尾焰飙过去，身后留下一大片来不及追上的导弹爆炸的火球。被动来说，高空高速的意义在于极大压缩敌方的反应时间和打击范围；主动来说，则是有利于占位获得战术主动权，而这意味着飞机不能简单地飞直线，而是需要有起码够用的机动性，不然就会重蹈上世纪60年代导弹万能论的覆辙——毕竟比直线速度没人比得过导弹。

A-12/SR-71在前一项上表现完美，而作为侦察机这已经足够了。但要真正发挥出三马赫飞行的意义，后一项能力也不可或缺，不幸的是黑鸟在这方面的能力基本上等于零。

SR-71气动设计上针对隐身和超声速飞行极端特化，在1960s实现了10平方米RCS半隐身和2.5万米/3.2马赫持续超巡的恐怖性能，应该也是目前唯一一型服役过的无加力巡航速度超过2马赫的军用飞机。

但是除此之外SR-71在其他方面的性能其实惨不忍睹。这是设计上各种综合因素造成的。

SR-71的全钛结构单从工程上说无疑是奇迹，但是说实话，综合考虑，这玩意带来的劣势和给设计工作增加的麻烦绝对比优势多。

首先钛合金本身是比不锈钢密度小，但是相应的在强度方面其实要略低一些，尤其是在高温情况下（不锈钢到马赫数4甚至5都还能用，钛合金基本上就止步3马赫了），再加上前面有回答提到的由于工艺不合格需要采用全铆接结构，结果就是SR-71的结构强度实在是惨不忍睹，不仅仅是最大过载限制2.2G（民航客机过载限制2.5G，自行感受一下），还有其他一堆包线限制，如最大滚转率不能超过120度/秒，另外俯仰速率、爬升率等等也都有限制。至于加工的各种麻烦，比如氢脆、热膨胀率等问题，其他答案都说过了（好像没有人提及钛火，即钛合金在高温下与空气高速摩擦氧化时可能发生的起火问题。这个在航空发动机中比较常见，因为发动机中最容易出现高温+氧化+剧烈摩擦的情况，但涂层可以解决）。顺带一提，米格25和女武神没有浑身是缝或者cos容克大婶的原因，就是因为合金钢比钛合金热膨胀率低的多，完全不需要留缝隙。另外其实女武神项目研发了高温密封圈可以解决黑鸟的漏油问题，不过不知道为什么洛克希德没有用。

除此之外黑鸟的地面操作也是个问题，不仅仅是老生常谈的漏油问题。事实上在正常情况下的维护保养黑鸟还不算特别麻烦（如果忽略强度让人绝望的钛合金机身半个机背都用红线画出来写上了NO STEP等等小问题的话），麻烦的是起降前后的操作。黑鸟的液压油是特别研制的，能耐受三马赫下的高温，代价则是这货在常温下几乎是凝固的…于是每次出动之前，地勤都要用专用加热车把整个液压油系统加热到30℃让液压油融化，不然飞机根本就动不了。而加热车每小时才能升温10度，因此黑鸟每次起飞前都要花费相当长的时间来预热。除此之外，由于黑鸟在整个飞行过程中为了隐蔽不能依靠无线电导航，需要高精度的惯性导航和天文导航，因此在起飞前需要相当长的时间来准备和校对导航数据，这个时间比机载设备的预热还长，甚至可能需要一天。此外黑鸟的发动机地面起动也离不开启动车，必须依靠启动车的高压空气将发动机吹转（当然在空中就不需要了，超声速下的迎面气流完全能够把发动机吹起来），然后用三乙基硼烷点火。对，就是运载火箭用的那种会闪绿光的点火药。而一台发动机从冷车到完全运转驱动整个系统需要两分钟，然后才能起动第二台发动机…这一切都与制造一架三马赫飞机的初衷——快速反应完全背道而驰。如果毛子的米格25也是这种尿性那别连科根本连叛逃的机会都没有，飞机连飞都别想飞起来了。

等到飞机飞起来了，飞行员面对的问题更是只多不少。黑鸟的总体布局上有很多点是纯粹为了三马赫巡航却没怎么考虑实用性的部分，比如说极其复杂的燃油配平系统能让重心在大概20%-50%之间变换，但是这是被气动布局给逼的——黑鸟的无尾布局配平能力不够，没有燃油配平的话配平阻力会让飞机根本飞不到3马赫。而且这套系统还不是很可靠，飞行员经常要手动调节配平… 还有就是问题一直很大的进气道，两边进气锥在三台DAFEC计算机的控制下不断调整位置控制进气道波系，这也对误差要求极高，哪怕进气锥位置差了半英寸（1.27厘米，也就是相当于人尽皆知的.50口径子弹的直径）都会导致发动机不在最优工况增加油耗，最终可能导致任务失败。除此之外进气道不起动问题引发的进气畸变一直没有完全解决，这会导致发动机偶尔会在巡航时动不动突然失速喘振，而且大部分时候是单边失速，想象一下以三马赫飞行时突然单发停车有多酸爽…这实际上导致SR-71/A-12家族虽然性能优秀但除了战略侦察基本上没有其他的实用性，毕竟一个光是巡航保持平飞就能让飞行员情绪紧张交叉检查忙到死，而且还要时刻做好被单发突然停车产生的偏航力矩砸到座舱边上的心理准备的飞机，你也不能指望她除了飞直线之外再干些别的什么。

种种因素加起来，SR-71其实是比米格25更加纯粹的“直线飞机”，超声速下转弯能力基本为零——不幸的是米格25是因为气动布局和飞机太重气动力不够带动飞机，而SR-71纯粹是因为结构太脆和设计不允许。黑鸟配备有一套非常复杂的八通道三余度控制增稳系统（相当于在机械助力操作系统上附加的电传飞控），而这套系统存在的理由很简单：没有它的话，哪怕是非常轻微的意外操作（比如突然的俯仰/偏航输入）都会让飞机几乎失控——如果加上控制增稳系统都只能勉强保证飞机做机动不失控，那就更不用指望这架飞机除了飞直线和轻微转弯之外还能做更多的事情了。曾经有个段子是米格25“转弯需要转一个叙利亚那么大”，然而SR-71如果在三马赫下转弯，那可是真的得转一个叙利亚——转弯半径86英里（138千米），而叙利亚整个海岸线长度也就183千米而已。这当然极大地限制了她除了战略侦察之外的其他用途，毕竟在目标上空以令人绝望的速度画直线这种事，导弹和卫星更擅长一些，而飞机与这两者最大的区别偏偏就是它还可以拐弯，还可以飞回去降落…至于空军的YF-12A截击机，则纯粹是依靠高空高速为导弹能量的加成，以及ASG-18火控系统和AIM-47导弹的出色性能承担长程导弹发射平台，只不过由于导弹性能的出色让其缺乏机动性的问题变得可以接受。

这一切当然不能改变黑鸟是个技术奇迹的事实，但她同时也是一个工业产品，而工业产品光是堆砌先进技术是不够的，还要有足够出色的效费比和可操作性。这正是我说黑鸟对后来者缺乏重大参考意义的原因——在耐高温复合材料、超燃冲压、变循环发动机、钛合金电子束焊接等等技术已经相对接近成熟的今天，没人会再去为了实现三马赫或是更高速度的目标而像当年的臭鼬工厂那样极尽那个年代一切尖端技术，以与正常设计思路几乎完全相悖的方式去研制一架飞机。黑鸟是技术奇迹，是科幻的工艺品，而从工程上说她也确实是个科幻产物——一种以成熟工业观点来看近乎于不切实际，比起真正实用的型号更像是原型机或研究机的产品，这是她在技术上的无可取代之处，但也是她在操作上如今被取代的原因。

而每次谈起黑鸟言必提及（反之亦然）的米格25在这方面就相对出色很多，后者维护和操作不仅不麻烦甚至在某些方面比同时期的其他战斗机还要好些（毕竟不锈钢简单可靠耐艹），受到地勤和飞行员很大欢迎（当然另一部分原因还包括机上那200升乙醇冷却液）。生产就更过分了，比起臭鼬工厂专门为A-12/SR-71建立的大量专用工装和生产线，生产米格25的高尔基飞机厂以前生产的是一些相对老旧的型号，以至于厂房的门小到没办法让放下起落架装上尾翼的完整米格25从门口滑出去。整个服役期间米格25的事故率和故障率也很低，机队出勤率极高，一直保持在90%以上，这对于黑鸟而言是难以想象的，更别提1000多架的庞大产量了。虽然米格25不能像黑鸟那样长时间以三马赫巡航，但仍然可以在2.2-2.5马赫的速度上超巡，在战术侦察和截击任务中已经够用。而比黑鸟更好的是，她在这个速度下仍然有着一定的机动性，而不是纯粹的直线飞机。事实上，海湾战争第一夜那架单骑突进美军机群击落AA403号F/A-18C的米格25依托的就是其出色的超声速机动性，甚至能在1.4马赫的速度上与F/A-18C拼占位能力。不知道为什么超声速下持续过载2-4G、瞬时过载5.5G的米格25相比结构过载极限只有2.2G的SR-71却是每次言必提及都被贬成直线飞机，或许这就是西方宣传机器的力量？

（补充一下超巡的定义。一般认为战斗机超巡是指不开加力长时间以超声速飞行，但这是建立在涡扇发动机普遍加力油耗较高，同时空优战斗机超声速阻力普遍较大的前提上的。而对于专门为高速特化的机型，比如黑鸟、女武神，还有米格25来说，她们往往超声速阻力反而比亚声速还小，气动效率更高，无论是不是开加力，超声速飞行时的状态都比亚声速飞行更像是在“巡航”。更何况对于J58这样的涡轮冲压发动机来说，冲压模态下本来就是依靠加力燃烧室作为冲压发动机在工作，相当于一直在开加力。所以个人认为，判断是否超巡的标准并不是需不需要开加力，而是在超声速飞行时的气动效率是否足够高到能支持相对经济且长时间的飞行。从这一点上说将打开小加力以2.2马赫飞行的米格25称为“超巡”是没有问题的，米格-25PD截击机在亚声速下的内油航程为1370千米，超声速时则是1250千米，二者几乎相差无几，这难道不能称之为“超巡”么？）

SR-71同冷战时期“土星五号”、“协和”等一样，是令人着迷的“偏科生”。其虽然没有做到全面领先，但将主要设计指标做到了极致，在航空领域立下了高度和速度的标杆。这些复杂又先进的巨大工程让我感叹，人类竟可以造出如此性能的机械，要是真为了移民外太空而团结一致发展先进技术，那番景象定是我想象力所不能及的。

在U2刚开始投入使用时，美国已经开始着手准备他的继任者。那肯定要说著名飞机设计师凯利·约翰逊，请记住这个名字，他是臭鼬工厂创建者，设计了量产万架的P38、美国第一架喷气飞机F80、美国第一架2倍音速飞机F104、U2高空侦查机。他设计的飞机用途各异，各种型号性能指标跨度极大，其不拘一格、博学多才、亲力亲为的优点值得每一个飞机设计师列为标杆放在心里。凯利·约翰逊及其团队在完成了美国第一架喷气飞机（F80）、2倍音速（F104）的突破后，开始向3倍音速进发。显然3倍音速还是比之前的所有型号都要难一些。。。

研发项目组认为，U2继任者应具有以下能力：

• 可以在80000至85000英尺（约24000米到26000米）以上飞行（飞得越高，看的越远，在别人国境线外就可以看到里面，对小国如朝鲜、越南就是几乎全境一览无余）
• 速度应大于三倍音速（只要飞得够快，就够安全。天下武功，唯快不破）
• 可以通过机动能力躲避苏联可能研制出的任何导弹（如SA-2）（这条“黑鸟”应该没有做到，也很难做到）
• 拥有足够的稳定性以便在90000英尺（约27400米）进行摄影，具有和U2一样强大的拍摄能力
• 通过空中加油可实现全球飞行
• 雷达反射面积小，很难侦测到（前半句做到了，后半句咱就忘了它吧）

1958年，开始研制这种速度超过3倍音速的新型飞机，设计团队一共做了12种设计，依次称为A-1,A-2...A-12。1959年8月29日，第12个方案A-12在众多竞争者中脱颖而出。4个月后，已经做了模型试验并制造了一架全尺寸样机（臭鼬工厂惊为天人的效率）。飞机皆有外号，A-12也不例外。因为A-12飞得很快，所以故意称其为“牛车”，有“老牛拉破车”的含义，暗示这架飞机又老又破又慢。A-12作为基础型，后来根据其技术方案发展了SR-71（高空高速侦查机）、YF-12A（高空高速有人战斗机）、D-21（高空高速无人机）等。

回来说SR-71，原本名称是RS-71,RS指“侦查攻击”，后来总统林登·约翰逊宣布这个飞机首飞时，把两个字母弄颠倒了，于是就改称为SR-71，并把SR（强行）解释为“战略侦察”，为此修改了3.3万份各类图纸上的名字，对2.9万份蓝图进行重新印刷。总统一张嘴，底下跑断腿。

飞机设计向来超1倍音速是一个坎，超2.5倍音速又是一个坎。超过1倍音速要突破音障，超过2.5倍音速要突破热障。当飞行速度超过2.5马赫后，空气因为在飞机表面被快速压缩和摩擦，产生的热量已经相当可观，在零下四五十度的高空仍然能在飞机表面形成300℃的高温。通常使用的铝合金在这个温度变得脆弱，飞机结构强度堪忧，而且热胀冷缩也十分明显。飞机蒙皮犹如夏天暴晒下的巧乐兹巧克力外壳，随时可能破坏。

接下来依次聊一聊SR-71的各大系统设计

气动外形设计

原始SR-71的气动外形并没有现在看起来那么科幻。作为一架侦察机，并没有携带大体积大重量物体的需求，所以整个飞机是简洁的细长机身+三角翼+发动机+垂直尾翼，原始SR-71看起来仿佛一个大号版的F106

机头边条由雷达工程师提出，他认为在机头两侧加装一直延续到机翼的边条可以降低雷达反射面积。气动设计师不同意，因为觉得这会带来很多问题，比如两侧气流未同时分离导致机头摇摆等问题。在雷达工程师一再坚持下，加了机头边条做了实验，发现边条不仅减小雷达反射面积，还能提供不少的升力，气动设计师最终发出了“真香”的感叹。

在超音速飞行时，机头产生斜激波，其余机体部分都包含在斜激波后，可以降低不少阻力，这也是常规操作了。

对于SR-71的外形，设计师凯利·约翰逊坦言“从前方看起来像一条吞了3只老鼠的蛇”

结构设计

热障的存在给结构设计带来了前所未有的麻烦

首先是机体结构材料的选择，常规的铝合金已经不可能在这样的温度下持续工作。当时可选的材料基本只有2种，一是不锈钢，二是钛合金。实际上凯利脑子里第一选择是不锈钢，当时超音速轰炸机B-70也正在制造不锈钢零件，他就去围观了一下。看到制造高强度不锈钢零件需要严格的净化措施，每个人都穿着白色净化服，他说：看了你们的不锈钢，我决定使用钛合金，毕竟我们臭鼬工厂的理念是“简单点（不差钱），越复杂的东西越容易出错”。（当时美国成立了很多皮包公司购买了大量苏联钛金属。。。看来有钱真能使鬼推磨）

研发团队拿到钛合金后开始造机翼，造完之后把机翼放进高温环境试验。加热出来发现整个机翼皱的跟抹布一样，解决办法是在设计之初就把这块做成皱皱的波纹板形式，当他受热膨胀伸长时，无非就是皱的更深一些，还可以增加机翼强度。

当时有人批评凯利，说这波纹板是开历史的倒车，你们是企图让一个福特飞机飞到3马赫。

SR-71在高速飞行时，不止翼面会因受热而伸长，结构也会因为热胀冷缩而伸长30多厘米，所以只能将其设计为常温时结构间隙大，高温时结构因伸长变得紧密。因此SR-71停在地面上时，常常会漏油，只有到天上才不漏油。

动力系统设计

动力系统是SR-71的重头戏，毕竟要飞到3马赫，没有优秀的发动机是肯定做不到的。可以从以下几点来看看SR-71的动力系统。

• 进气口设计

首先是进气口设计，进气口的作用是调节气流进入发动机时的速度和压力，太大或太小都会导致发动机效率降低。由于SR-71的主要设计点是高空高速状态，所以进气口采用了带调节锥的超音速进气口，在不同速度下，调节锥可以前后移动以调节气流状态到最佳值，移动距离可达66厘米。这是很常见的进气口，跟米格21上装的也差不多。

• 适应马赫数变化的“换挡装置”

“换挡装置”可以使发动机在速度0到3马赫以内都可以较有效率的工作。当气流进入发动机后，开始正常的涡轮喷气发动机的工作流程：空气经加压（温度会升高）、燃烧（温度继续升高）、排出等过程提供推力。这套流程在一般飞机上完全没问题，在SR-71以较低速度飞行时也没问题。但是当飞行速度接近3马赫时，由于气流本身能量就很高，经过进气口到达发动机时温度已经够高了，要是再经过加压、燃烧这一过程，温度会高到把叶片融化！所以普惠（不是卖电脑的）给SR-71的发动机J-58增加了“换挡装置”，当速度接近3马赫时，打开旁路通道，让气流从外侧流通，形成一个冲压发动机，飞机飞得越快，发动机就推得越猛，这时燃油效率最高，也就是SR-71飞得最快的时候最省油。

• 燃油

速度超过2.5马赫之后热障明显，如何防止燃油自燃也是一个大问题。最开始研发团队考虑过高能燃料，如液氢、煤或硼悬浮燃料，后来发现液氢不能装进奇形怪状的容器并且要在表面温度300℃的飞机做到对液氢严密绝热实在太难。煤悬浮燃料可能会损坏涡轮叶片，硼悬浮燃料常常会堵塞燃烧室喷嘴。最终还是决定使用液态石油作为燃油，凯利找到了老朋友杜立德（后来成为壳牌石油最高领导），要求燃油在-68℃（空中加油时不能冻结）到343℃（全速飞行时不能自燃）都能正常使用，最终研制出燃油JP-7。JP-7常温很难点燃，不过漏油的时候在场人员还是会有些担心。

• 发动机可靠性

想想气流以3马赫左右的速度通过进气口，变成亚音速气流进入发动机，燃烧后以超过3马赫的速度喷出去，整个过程气流走了16米，用时大概0.02秒（估计的），0.02秒完成减速、加压、燃烧，而且还不能让火灭了，像极了比喻“台风中点火柴”。实际上SR-71也是经常会熄火，熄火成为常态导致在一些困难任务中没有熄火反而让设计人员怀疑是不是哪里出了问题。

隐身设计

SR-71在外形隐身上是下了功夫的，先是加机头边条和内倾垂尾减小雷达反射面积，又是研发新型漆使表面辐射热量减小10℃到25℃（就是这层深蓝黑的表面漆使SR-71获得了“黑鸟”的外号，在高空高速飞行时，随着速度增加，“黑鸟”会变成蓝色）。实际飞行时，设计师们发现减小的10℃到25℃在机体三四百摄氏度面前不值一提，全机的高温、耀眼的尾喷口、无法掩盖的超音速噪音，使得SR-71毫无隐身性可言，每次出去飞一圈，都仿佛在嘲讽别人：

我来啦！

我又走啦！

你看看，你看看，这是一个侦察机该有的样子吗？

实际使用情况

SR-71从服役到退役从未被击落过，也是大家都在说的“一直被追赶，从未被超越”。当时的导弹虽然无法从后方追击SR-71，但防不住从前方或侧方攻击啊，而且SR-71并不是一直保持极限高空高速飞行。如此明显的目标，只要准备充分，还是可能打下来的，朝鲜就通过埋伏击伤过SR-71，使得美国一度放缓了SR-71对朝鲜的侦查。如果SR-71去到苏联等防空火力更猛的地方，能不能完成不被击落神话就不好说了。

SR-71共制造了32架，因各类故障坠毁12架，说明其可靠性真的堪忧。后来其侦查任务由卫星和更先进的高空侦查机执行，SR-71也随之退役。

SR-71虽有不少缺点，但不妨碍它突出的性能使其成为人类先进科技代表作之一。凯利·约翰逊利用当时仅有的技术条件实现了3马赫飞行，将工程学的魅力体现得淋漓尽致。

在持续思索与实践的加持下，我们能做的事总能超出想象。

（本文参考自凯利·约翰逊自传《我怎样设计飞机》）

（图片来源于网络）

这个问题提出已经有五年了，在这五年所有回答甚至整个中文互联网上黑鸟最本质的问题似乎始终无人提及——