
多數戰鬥機能超過音速,但往往需要開啟後燃器,短時間衝刺。超音速巡航(supercruise)指不使用後燃器,仍能持續超音速飛行的能力;航空史上只有少數機型達成。
後燃器有什麼代價?
後燃器又稱再熱裝置,會把燃油噴入發動機高溫排氣中燃燒,大幅增加推力,增幅常達 50% 以上,但代價也很高:
- 開啟後燃器時,耗油量可能增加至三倍或以上。
- 航程大幅縮短,因為燃油以極快速度消耗。
- 紅外線特徵大幅增加,高溫明亮尾焰更容易被熱尋標飛彈偵測。
- 發動機磨耗也可能明顯增加。
這意味著,許多「超音速」戰鬥機只能維持幾分鐘的高速,就必須減速以免耗盡燃油;在作戰中,這會限制戰術選擇。
超音速巡航如何達成?
具有超音速巡航能力的飛機,只靠發動機的乾推力,也就是不開後燃器的軍用推力,就能持續以 Mach 1 以上飛行。這需要幾項條件配合:
- 高效率發動機,具有高推重比。
- 低空氣阻力,採用適合超音速飛行的流線機體。
- 適合的高度,通常在 40,000 英尺以上、空氣密度較低的環境較有利。
哪些飛機能超音速巡航?
| 機型 | 超音速巡航速度 | 說明 |
|---|---|---|
| Concorde 協和式 | Mach 2.04 | 橫越大西洋時可連續超音速巡航數小時;原文稱其保持西方飛機最多累積超音速飛行時間紀錄。 |
| F-22 Raptor 猛禽 | Mach 1.5+ | 軍用超音速巡航的代表機型,在攜帶武器的作戰構型下可持續維持 Mach 1.5 以上。 |
| Eurofighter Typhoon 歐洲颱風 | Mach 1.2–1.5 | 可在高空、淨空構型下超音速巡航。 |
| Dassault Rafale 飆風 | Mach 1.2+ | 在淨空構型下具有有限的超音速巡航能力。 |
| Gripen E 獅鷲 | Mach 1.1+ | 宣稱採用 F414G 發動機時可超音速巡航。 |
| English Electric Lightning 閃電 | Mach 1.0+ | 最早在不開後燃器的平飛中超過 Mach 1 的飛機之一(1954 年)。 |
超音速巡航在作戰中為什麼重要?
超音速巡航能帶來重要的戰術優勢:
- 持續高速:原文形容可讓任務維持超音速,而不僅靠短時間衝刺;實際可持續時間仍受任務與燃油限制。
- 延長高速航程:不必以後燃器的大量耗油,換取超音速飛行距離。
- 降低可偵測性:沒有後燃尾焰,有助降低紅外線特徵。
- 飛彈運動性能:從超音速飛行的飛機發射,能給飛彈較高初始速度,提高有效射程。
- 能量優勢:保有較多速度與能量,能改善機動選擇與掌握交戰節奏的能力。
因此,超音速巡航是 F-22 Raptor 的必要設計要求,也被預期會成為 F-47 等第六代戰鬥機的重要特色。
可在本站 速度比較圖表比較具備超音速巡航能力的機型。
參考資料
- Heiser, W. H. 與 Mattingly, J. D.(2010)。〈超音速巡航飛機航程〉(Supercruise Aircraft Range)。Journal of Aircraft,47(3)。DOI:10.2514/1.46129
- Heiser, W. H. 與 Pratt, D. T.(1994)。〈高超音速吸氣式推進〉(Hypersonic Airbreathing Propulsion)。AIAA Education Series。DOI:10.2514/4.470356
- Fry, R. S.(2004)。〈衝壓推進技術百年演進〉(A Century of Ramjet Propulsion Technology Evolution)。Journal of Propulsion and Power,20(1),27–58。DOI:10.2514/1.9178
Frequently Asked Questions
什麼是超音速巡航?
超音速巡航是只使用乾推力,也就是不開後燃器的軍用推力,仍能持續在 Mach 1 以上飛行。通常需要高發動機推重比、低阻力淨空機體,以及空氣密度較低的高空巡航環境。
哪些飛機能超音速巡航?
F-22 Raptor 能在作戰構型下以 Mach 1.5 以上巡航,是軍用代表機型。協和式可用 Mach 2.04 橫越大西洋數小時。Eurofighter Typhoon、Dassault Rafale、Saab Gripen E 與歷史上的 English Electric Lightning,也各有不同程度的能力,主要取決於高空與淨空構型等條件。
超音速巡航為什麼具有戰術價值?
它能減少後燃器的燃油代價,讓飛行員持續維持超音速、延長高速航程並降低紅外線特徵,也能提高發射飛彈的初始速度,有助掌握交戰節奏。
後燃器為什麼帶來限制?
原文概估其耗油量約增加至三倍,同時縮短航程,並產生易被熱尋標系統偵測的強烈紅外線特徵。許多戰鬥機一次只能持續使用後燃器幾分鐘,因而限制長時間交戰的戰術選擇。
第六代戰鬥機都會具備超音速巡航嗎?
原文將這項能力視為第六代戰鬥機的基本期待。美國 F-47 NGAD、英國/義大利/日本 GCAP/Tempest,以及中國 J-36,都被預期以不開後燃器的超音速飛行支持遠程與低紅外線特徵任務;這是研發期待,不代表所有機型均已實證。