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日志

 
 

中美六代机思路显差异【图】  

2017-04-04 09:34:50|  分类: ◆军事天地◆ |  标签: |举报 |字号 订阅

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 近日,官方媒体报道了中航工业沈阳所苏亚东工程师的光荣事迹,他为我国高超音速飞行器研制的多项材料已经成功应用,此举在标志着我国在该领域取得了巨大突破,也表明继美国等航空工业先进国家开始大力研制六代机后,我国下一代战机的研发也开始初露端倪,并已经获得阶段性成果。


美国:追求极致隐身和感知优势

2010年11月3日,美国空军装备司令部(AFMC)向工业界发布了一份信息征询通告,要求工业界提供关于可在2030年左右形成初始作战能力的新战机计划草案。此举标志着美国官方在2010年就正式启动第六代战斗机的概念探索。

在此之后数年,美国军用航空巨头波音、洛马、诺格公司纷纷给出下一代战机的概念图和设计思想。其中,波音表现得尤为积极。毕竟,如果波音在下一代战斗机竞标中仍然颗粒无收的话,其战术战斗机部门将逐渐丧失与洛马竞争的能力。而波音一开始就瞄准了美国海军舰载机换代的需求,提出了F/A-XX六代舰载机方案。


中美六代机思路显差异【图】 - 云鹏润峰 - 云鹏潤峰

波音给出的六代战斗机概念图

研究新一代战斗机,理念先行、确立标准无疑是最为重要的。目前,美国业界人士已经对一些必需的性能基本达成了共识,其中有一些是全新的技术,有一些则可以通过F-35或其他平台进行必要的改进,而且用于下一代战斗机的部分子系统研发已经紧锣密鼓地展开了。

首先,美国的第六代战机仍然基于涡扇发动机,美军在战斗机的研发上一向秉承“发动机先行”原则,美国空军实验室于2012年与普惠和通用电气公司分别签订了“自适应发动机技术发展”(AETD)计划,如果不出现大的变故,美军的下一代战机将选用高推重比(大于12)的变循环发动机。考虑到F-35中期升级也将换装最大推力达21吨级别的变循环发动机,用于六代机发动机的技术可以获得大量的验证,减少其技术风险。

有了强劲的心脏,美国的军工巨头就能围绕发动机开展设计工作和功能拓展。一台高性能变循环发动机不仅能够以最省油的状态进行巡航以获得大航程,也能够在战斗时猛然加速以抢占好的发射阵位(美军认为六代机的速度至少应该是0-3马赫范围,这也几乎等同于要求飞机一定要使用变循环发动机),完成导弹发射后迅速逃离,来去自如。高性能发动机也能依靠强大推力加强机动性,客观上可以简化气动布局,有利于增强隐身性,而比五代机更强的隐身性能和超音速巡航能力,正是美军心目中六代机的最核心技术。

美军还计划将六代机(以及下一代轰炸机)上安装主动式激光防御系统,用于拦截来袭的空空导弹,甚至用于打击地面目标。达到击毁导弹级别的激光所需功率巨大,为了供应未来的激光防御系统和耗能更多的有源相控阵雷达及高性能传感器,美军和NASA开展了“一体化载具能量技术”(INVENT)计划,用于研究从发动机中提取兆瓦级别功率能量的技术。目前NASA正在一台F110发动机上进行相关实验。如果美国能够成功完成激光器的小型化,并为之提供足够的能量,那么从理论上讲,美国的六代机将几乎无法通过导弹击落。不过,从目前看来,做到这两点还有不小障碍。


中美六代机思路显差异【图】 - 云鹏润峰 - 云鹏潤峰

美国已经改装过一架波音747用于机载激光器研究,功率已达兆瓦级别。

另外,美国已经在F-35项目中构建了网格化作战的概念,类似的技术也肯定会用于美国未来的六代机中。美国空军未来的战机几乎都会具备链接卫星、与地面部队联网作战的能力,并能指挥与控制若干无人机。飞行员不再仅仅是一架战机的飞行员,而是一场小型战役的策划者。之前一个中队的F-16才能完成的对地攻击任务,也许在未来只需要一架六代机率领一队无人机就能解决。即使无人机被对方击落,也对整体作战能力无太大损害。换句话说,美军对六代机的要求是能够“单枪匹马”地“穿透”一个中等强国的防空体系,抵达该国核心区域,并解决掉在路上碰到的所有对手。


中美六代机思路显差异【图】 - 云鹏润峰 - 云鹏潤峰

网格化作战以及态势感知已经是F-35的最大优点,美军下一代战机毫无疑问将继续强化这些性能。

上述内容大致构成美国已基本确定的六代机技术重点,并已开始对重要子系统进行耗资巨大的研究,待技术较成熟后就会展开公开招标并进入详细设计的阶段。

做一个简单的对比,五代机所具备的“4S”标准为低可探测性、超音速巡航能力、超信息感知能力以及超机动能力,而六代机则要求加强前三者,并加装相当关键的主动激光防御系统。也许美军认为,只要摧毁导弹的激光器成熟了,在空战中就等于立于不败之地;隐身性能可以让较弱的对手根本发现不了飞机;而六代机的网格化作战能力又等于变相提升了载弹能力和探测范围。

可以说,美国的六代机会是“超级五代机”——“穿透”对手防空网的核心性能还是飞机的低可探测性,而其余手段的根本目标则是进一步提高打击效率。这一想法是美国军方以及军火巨头们的主流思想。

然而,“隐身为上”的观点也受到了一些美国业内人士的质疑,一名在洛?马工作过的不愿具名的美军官员表示:“从物理上来说,一个玩意儿在大气中飞行,肯定会产生热量,这是无法避免的。”如今,针对隐身飞机的探测手段已经越来越多,仅仅依靠几何隐身的隐身战机也无法避免自身在与大气摩擦中生成的热量(并且速度越高,热特征越明显),一旦被探测与锁定,任何先进防空导弹都有机会击落“极致隐身”的战机。

除了热量因素以外,一架隐身飞机(诸如B-2、F-22)目前还无法对多个波段实现隐身,而是只能选择加强某一个波段。以B-2、F-22和米波雷达为例,虽然米波雷达无法提供武器引导级别的信号,但是它依然可以给战机提供一个大致的区域,这个区域小到足以让飞行员目视发现目标,之后的拦截完全可以依靠飞行员的主观能动性完成。只要守方掌握了某种机型的具体特征,找到针对性的方法,攻方也许就要耗费几倍的代价来重新发展进攻能力。


中国:天下武功,唯快不破

根据中国航空新闻网2015年9月报道,我国某试飞基地成功试飞了一种“任务剖面特殊、飞行方式独特,飞行速度和高度更是远超试飞中心成立以来所有其他试飞机型”的飞行器。根据该报道以及卫星图分析,该机型是一种新型高超音速(大于6马赫)可返回式无人飞行器,应该是某种技术验证机。它由中航工业成都所研制,外形如同一柄匕首,被外界称为“大黑龙”,考虑到该飞行器的飞行速度和高度,我国应该已经攻克了亚燃和超燃冲压的组合式发动机技术。


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英国《简氏防务周刊》披露的我国试飞中心的高超音速飞行器图片(左上为歼20,另有数架歼10)。

而近日官方媒体发布的中航工业沈阳所结构部新型功能结构实验室主任、高级工程师苏亚东的优秀事迹,尤其是苏亚东工程师在热防护材料上所作出的突出贡献,无疑是另一个重大利好。报告中提到了“该机性能特殊”,因此“该机”最可能的就是高超音速飞行器。这不仅意味着中国拿出了自己的第二款高超音速验证机,更表示我国已经掌握了高超音速飞行器的组合发动机、隔热材料以及远程控制等关键技术,上述两种技术验证机就是我国在该领域的阶段性成果。


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网友绘制的沈阳所高超音速飞行器想象图

飞得更高、更快永远是飞行器最大的梦想,更是军用飞行器的核心价值之一。苏联在米格-25/31系列中做到了截击机高空高速的极致,在实战中曾经直接开加力甩开对方发射的空空导弹,而其飞行的最大高度甚至让当时的大部分空空/防空导弹难以够到;做得更极致的美国SR-71“黑鸟”战略侦察机也正是凭借着自己无人可及的高空高速性能,从未被击落。如果飞行器能在高空高速这条路上“发扬光大”,也能获得非常高的生存性,如果在此基础上再适当考虑几何隐身,那就又减低了被击落的概率,两大设计所均采取了“高空高速为主,隐身为辅”的思路。


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依靠超强高空高速性能,“黑鸟”从未被击落

我国的高超音速飞行器研制计划已经进入了快速发展阶段。与不可回收的高超音速滑翔弹头(美方称为WU-14)和“神龙”亚轨道飞行器不同,这两款已经或即将参与试飞的高超音速飞行器,虽然在绝对速度上不及上述两者,但可回收的特性却让其能够参与更多的科研试飞,未来也有极大的发展潜力。这两型飞行器上所试验的技术,完全可以服务于我国未来的高超音速战斗机、轰炸机、侦察机研制。

而且,与技术积累较为薄弱的涡扇发动机方面不同,我国高马赫数发动机领域的技术处于国际先进水平,如果这两型验证机最终能完成平台的大型化,它们就有可能成为中国下一代战机计划的最有力竞争者。

此外,我国近年来在隔热材料上也不断取得了突破。去年,某航天部门就成功研制了用于10马赫速度下的耐用陶瓷基隔热材料,为我国在高超音速飞行器领域的继续进步扫清了最大的障碍。

六代机的黎明已经到来

高超音速飞行器所带来的“一小时打击全球”能力会极大提升我军的威慑力,进一步拓展的飞行包线以及适当的隐身措施,将让对方“能发现的难以拦截,能拦截的难以发现”。

与隐身战机时代美国独领风骚的情况不同,由于我国很早就开始了下一代战机的预研工作,我国近乎与美国站在了同一起跑线上。针对下一代战机和未来空战、打击的概念,两国根据自己的国情和技术储备,分别提出了不同的思路。最近数年来,两国研制的成果开始逐渐浮现。

不过,中美两国在下一代战机的研发上有一点是共通的——生存性,一款飞机首先要能“穿透”防空体系,才能去谈如何击落敌方的飞机或是打击敌方的重要目标。为了达到加强“生存性”的目标,美国在已有强劲发动机的基础上,更加注重隐身性能,并试图开发主动激光防御系统;而中国的飞行平台高度加强了高空高速性能以居高临下地打击对手,并适当增加隐身性,而与美国类似的网格化、指挥作战的能力也值得期待。

总的来说,中美双方目前所披露的产品都是基于自己对于第六代战斗机的不同理解,双方都致力于构筑自己的体系。

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