文|空军之翼1
上周在美国佛罗里达州奥兰多举办的2018航空航天科学技术论坛（2018 AIAA SciTech）上，波音公司首次公布了一款5马赫高超音速打击和侦察无人飞行器概念模型。该飞行器的最大特点就是围绕涡轮基联合循环发动机（Turbine-Based Combined Cycle,TBCC）展开设计，这种发动机把涡轮喷气发动机和冲压/超燃双模冲压发动机有机结合起来，在不同速度范围内使用不同的循环模式。
SR-72
很明显，波音高超音速无人飞行器针对的是洛克希德·马丁公司研制中的SR-72“黑鸟之子”，想要竞争SR-71“黑鸟”战略侦察机后继机项目。波音无人机在气动布局上与SR-72有诸多雷同之处，同是小展弦比高度后掠的无尾三角翼，同样是机腹进气，只是把SR-72的单垂尾改为了外倾双垂尾。
波音打算分两步研制该机，第一步先制造一个F-16大小的单发动机缩比验证机，用于验证高超音速气动布局和TBCC发动机的可行性。第二部制造全一架尺寸原型机，将采用双发动机构型，长度达33米，和SR-71差不多。
波音公司在研究超燃冲压发动机上已经积累了丰富经验，研制过X-43和X-51“乘波者”无人高超音速验证机。其中X-51打破了吸气式飞行器的速度记录，2013年5月1日该机在超燃冲压发动机的推进下以5.1马赫飞行了三分半钟，耗尽燃料后坠入太平洋。
但是X-51只是一种小型验证机，距离实用化相去甚远。该机的超然冲压发动机需要在火箭助推器的推进下达到4.8马赫后才能启动，然后抛掉助推器，启动超燃冲压发动机加速到5马赫。而且X-51需要有B-52挂载升空发射，这种寄生概念显然无法用于SR-71后继机，因为该机需要具备自主起降能力，还需要自行加速到超音速再启动冲压发动机进入5马赫巡航，最后在返航中减速自主降落。
唯一的解决方案就是涡轮基联合循环（TBCC）发动机，波音公司和洛克希德·马丁公司分别与航天大拿轨道ATK公司和Aerojet Rocketdyne公司合作研究这种先进发动机。
TBCC发动机是波音高超音速无人机和洛马SR-72的技术核心，被称为黑科技一点也不为过。TBCC发动机是指由燃气涡轮发动机（涡喷/涡扇）与其它类型发动机（如冲压发动机）组合而成的动力装置，是高超声速飞行器实现自加速、带动力水平着陆及重复使用的关键动力系统。TBCC发动机的联合循环可实现变循环工作过程，使飞行器在不同的飞行条件(亚音速、超音速、高超音速)下都能得到良好的推进性能。
TBCC发动机的涡轮发动机和双模冲压发动机共用进气口和尾喷管，具有各自独立的进气道。在起飞状态下，进气道内隔板（尾喷管内也有类似隔板）会封住双模冲压发动机进气道，飞机在涡轮发动机的推进下起飞并加速到3马赫。此时进气口隔板开放双模冲压发动机的进气道，开启冲压发动机把飞机推进到5马赫。这个进气道其实也就是一根直通的管子，内部没有任何旋转部件。
冲压发动机是双模的，在冲压模式下，超音速进气被减速到亚音速，再增压，燃烧膨胀做工；超音速燃烧冲压模式不再对超音速进气进行减速增压，而是直接燃烧膨胀进入扩张喷管加速喷出。这种特殊设计的双模式冲压发动机速度适应范围更广，在高超音速下推进效率更高。
返航时，飞机会减速到3马赫以下，再次切换回涡轮发动机，像普通喷气式飞机那样减速和降落。
无论是波音的高超音速无人机还是洛马的“黑鸟之子”，目前都还处于研究初期阶段，由NASA和美国空军研究实验室资助的TBCC发动机项目，以及类似的由DARPA资助的先进全程发动机（AFRE）项目也都处于初级研究阶段，要想实用化至少还需10年。
