此前,“獵鷹”計劃的智囊團對組合循環推進系統進行了反復論證,多次評估了燃氣渦輪發動機與火箭發動機的優劣,目的是以最佳方式將飛機推進到超燃沖壓發動能夠起動的最小速度馬赫數4~4.5范圍內。從工程研制角度來看,獲得高超聲速的最好方法是利用火箭發動機助推,但存在無法重復利用的問題。因此,根據美國國防部的投資要求,吸氣式、高超聲速、渦輪基組合循環(TBCC)推進系統明確地成為了發展一種可重復使用的高超聲速飛機必備的關鍵技術之一。
為了能夠依靠自身的動力實現起飛和著陸,“黑燕”將采用可以在高馬赫數下工作的渦輪噴氣發動機。于是,DARPA分別授予了羅羅公司和威廉姆斯國際公司一項合同,用于研制兩種不同的小型渦噴發動機,以滿足組合循環推進系統的要求。兩家公司已經按照進口直徑33厘米的尺寸要求,開始發展各自的型號。并非巧合的是,這一尺寸數據與美國海軍“時敏目標遠程打擊創新方法”(RATTLRS)項目所采用的YJ102R渦噴發動機完全相同,由此推測,臭鼬工廠正在利用快速原型技術發展高超聲速驗證平臺。目前,羅羅公司下屬的自由工廠已經基本掌握了高推重比彈用渦噴發動機的關鍵技術,然而彈用渦噴發動機的使用特點難以滿足“黑燕”飛機可重復使用的苛刻要求,估計會通過降低部分設計參數,進一步發展出一種衍生型號。
相比之下,普惠•羅克達因公司在雙模態超燃沖壓發動機的研制和試驗中已經達到了應用水準,為“黑燕”項目的發展奠定了技術基礎。自從首臺CDE-1發動機在2003年試車成功以來。采用閉環燃油系統的GDE-2發動機也順利點火,驗證了可以采用鉻鎳鐵合金625來制造發動機,而且高閃點的JP-7燃油吸收熱量后,能夠裂解成為容易點燃的碳氫燃料,有利于在超聲速氣流中更加可靠地燃燒。最為關鍵的是,該公司已經完全掌握了超燃沖壓發動機的燃油噴射控制技術,可以根據飛行速度逐漸增加所導致的激波強度、位置的變化,有效地控制燃油噴射的位置,從而實現發動機內持續、穩定地燃燒。
在“獵鷹”計劃中,洛克希德•馬丁公司還專門實施了一項“獵鷹組合循環發動機技術”(FaCET)子計劃,通過地面試驗來驗證組合循環推進系統之間的匹配工作,主要包括兩種發動機工作狀態轉換、進氣道與超燃沖壓發動機之間的匹配、共享噴管及噴氣對飛行器氣動性能的影響等試驗。
這項計劃的一個重要內容是驗證三元進氣道的性能。與X51A驗證機采用二元楔形進氣道來捕獲和壓縮進入發動機的氣流不同。“黑燕”將采用三元流線型進氣道,將氣流轉向推進系統的軸線,其優點是具有較低的重量、較小的迎風面積和較高的壓力恢復性能,并能夠實現飛行器與發動機的一體化,從而獲得更有效的較高升阻比。
然而,“黑燕”項目生不逢時,不到一年時間就因難以獲得足夠的研制經費而被迫中止,也使得原本準備突破高速渦輪噴氣發動機技術的美好設想化為泡影。
2007年9月,ADRPA與美國空軍簽署了諒解備忘錄,計劃在5~5年時間里共同承擔研制“黑燕”所需要大約8億美元經費。2008年10月初,美國國會將DARPA為該項目提出的2009財年預算申請從7000萬美元削減到1000萬美元,并取消了美國空軍申請的5000萬美元。結果,“黑燕”項目的預算從原計劃的1.3億美元驟然削減到1000萬美元,這對于HTV-3X驗證機的發展工作來說簡直就是杯水車薪。萬般無奈之下,DARPA發表了一份聲明,宣布取消“黑燕”項目。
“黑燕”項目浮出水面僅僅半年時間,尚未正式啟動就胎死腹中,這在DARPA創新歷程中十分罕見。但是,隨著美國全球軍事戰略的調整,美國國防部對于高超聲速平臺的作戰需求卻與日俱增。
因為許多國家都部署了更加嚴密的防空系統,掌握了有關衛星在軌道上運轉規律的關鍵技術,使目前美國廣泛采用的偵察衛星、亞聲速偵察機和無人駕駛偵察機等多種措施,在拒止區域或對抗空域內面臨的潛在危險日益增加,因此,美國國防部的防務規劃人員逐漸意識到當前快速反應情報領域已經暴露出許多問題。毫無疑問,美國空軍對于高速ISR能力存在著迫切的軍事需求,為此出臺了著眼長遠的《高超聲速路線圖》,直接推動了洛克希德﹒馬丁公司自行投入巨額資金,力求攻克高超聲速平臺一直面臨的技術瓶頸。預計,SR-72項目主要用于填補當前美國國防部在情報偵察方面暴露出的空白,同時,武裝型高速ISR平臺還有能力在敵對目標躲藏起來之前,對其發起迅雷不及掩耳地攻擊 。從作戰使用來看,在高空能以馬赫數6突破防御的飛行器具備更強的生存能力,甚至超過了隱身的作用,現役的超聲速飛行和亞聲速無人機可能都無法做到這一點。雖然曾經有證據表明,美國國防部一直試圖秘密發展SR-71偵察機的繼任者,但是沒有任何跡象顯示出取得了實質性進展,高昂的研制成本已經使這一概念似乎無法變成現實。
盡管“黑燕”項目無果而終,但臭鼬工廠在相關的概念設計工作中還是取得了幾項關鍵技術成就,只是一直秘而不宣。研制人員通過大量風洞試驗,優化出一種飛機總體構型,能夠有效地實現起飛、加速,從亞聲速、超聲速、跨聲速到高超聲速整個過程的完全可控飛行,并保持穩定的飛行狀態。更為重要的是,臭鼬工廠通過與航空噴氣羅克達因公司(Aerojet Rocketdvne)長期合作,尋找到將渦輪噴氣發動機與超燃沖壓發動機整合為一體的方法,可以推動飛行器從靜止狀態加速到馬赫數6。無人機。