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神秘战机现身美国“51区” 第六代战机初露峥嵘? zt
送交者:  2022年02月09日15:04:37 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

神秘战机现身美国“51区” 第六代战机初露峥嵘?

2022年02月09日 12:25 澎湃新闻



  原标题:讲武谈兵|神秘战机现身美国“51区”,六代机初露峥嵘?

  美国空军“下一代空空中主宰”战斗机(NGAD)概念图。

  近日,在一张美国“51区”的卫星图片上,出现了一架神秘飞机的模糊身影。外界猜测,这架飞机很可能就是美国空军第六代战斗机,也就是所谓“下一代空中主宰”(NGAD)的原型机或者技术验证机。那么,从这架飞机的外形特征上,我们可以对美国空军第六代战斗机发展获得什么新的认识呢?

  卫星照片显示,一架神秘战机现身美国“51区”。

  或为六代机技术验证机

  从卫星图片上看,这架神秘飞机采用了翼身融合的一体化设计,已经无法具体区分机翼和机身,这也符合当今的高度隐身化以及升力体结构的要求。而且,该机的主机翼采用了大后掠角加拓展外翼段的双三角翼设计。在美国航空史上,唯一采用类似设计的就是当年通用动力公司研发的F-16XL技术验证机。

  当时,通用动力公司在F-16基础上进行大幅改进,研制了F-16XL技术验证机,并以该机来竞标美国空军的双重任务战斗机项目。但是,经过对比试飞后,美国空军最终选择了在F-15D基础上改进而来的F-15E“攻击鹰”。不过,F-16XL作为一款具有开创性意义的技术验证机,不仅成为了美国航空史重要的技术储备之一,其两架原型机还被NASA用于超音速层流控制研究的试飞。事实上,在冷战时期,美国各大航空企业以及NASA进行了大量气动布局设计的探索性研究。这些研究成果时至今日,仍是美国航空工业的宝贵财富。

  F-16XL技术验证机的试飞结果表明,除了持续转弯能力较差以外,横侧机动性和大迎角机动飞行能力都很出色,而且高空高速飞行性能也有所提高。那么,“51区”这架神秘飞机采用了类似的气动布局,应当是兼顾了隐身性能、高空高速飞行性能以及机动性能等几个方面的需求。而且,翼身一体化设计也能够为机身内布置弹舱提供很大的便利条件。

  F-16XL技术验证机。

  此外,我们也可以注意到,这架神秘飞机很可能是一架真正意义上的无尾翼飞机,也就是既没有水平尾翼,也没有垂直尾翼。事实上,在常规的飞机结构设计中,水平尾翼主要负责飞机俯仰,而垂直尾翼主要负责控制航向。在一些飞翼布局的飞机设计中,比如B-2隐身战略轰炸机以及X-47B无人机也完全取消了尾翼。不过,这些飞翼布局的飞机并不强调具备很高的机动性能,其俯仰和航向通过副翼、扰流板在飞控计算机的精密控制下来实现。B-2隐身战略轰炸机在起降时,甚至要依靠主起落架舱门的配合来提升稳定性。

  那么,这架神秘飞机如果是作为美国空军第六代战斗机的原型机或者技术验证机,其机动性能要求必然会很高,至少要与第五代F-22A“猛禽”战斗机相当。所以,这架神秘飞机在完全取消尾翼的情况下,如果还能够具备很高的机动性能,那么很可能将采用依靠引流来实现飞行姿态改变的直接力控制技术。

  激光武器或成为六代机的机载武器之一。

  采用多项前沿航空技术

  所谓直接力控制,就是依靠高速气流的反作用力,而不是气动翼面的气动力来实现飞行姿态迅速改变的技术。这一技术之前在导弹的设计上应用很广。比如强调高机动性能的防空导弹、空空导弹以及某些反坦克导弹等,都会在弹体的预定位置安装大量的微型火箭发动机。在弹载计算机的控制下,这些微型火箭发动机适时点火,利用产生的高速气流来快速改变导弹的飞行姿态。

  不过,这些微型火箭发动机基本上都是一次性使用的,并不合适应用在飞机上。所以,在飞机上所应用的直接力控制技术,可以考虑从喷气式发动机的压气机引出气流,通过一系列复杂的控制系统,输送到机身以及机翼各部分预定的喷嘴。那么,在飞控计算机的精密控制下,具有一定转动范围的喷嘴喷出预定压力和速度的气流,其反作用力直接作用在机身和机翼上,再配合以主发动机的矢量喷口,将可以实现某些匪夷所思的机动动作,比如不改变机头方向的水平和垂直位移,或者保持航向的同时迅速改变机头方向。

  直接力控制技术如果能够达到工程应用的成熟度,则完全可以代替尾翼的作用,甚至实现飞机机动性能的成倍提高。但是,这一技术的研发难度,尤其是控制系统的研制难度也是相当高的。至少从目前看,还没有美国某一公司或者研究机构研发成功这一技术的报道。

  另外,从“51区”这架神秘飞机的弧形主机翼前缘、后缘以及同样采用弧形的外翼段翼尖,笔者猜测该机很可能还应用了另一项当今世界顶尖的飞行控制技术,这就是可变弯度机翼。

  为了进一步提升隐身性能,无尾翼布局很可能是六代机的重要技术特征。

  所谓可变弯度机翼,又称为自适应机翼。这种先进机翼的主翼面连续、光滑、没有任何开缝或者附加机构,而机翼的前后缘又是柔性的。在飞行过程中,通过飞控计算机的控制,可变弯度机翼的外形和弯度能够根据不同飞行高度、马赫数、迎角和升力变化,进行连续的调整,使得机翼在任何飞行先状态下都能够获得尽可能最优的升阻比和升力系数。

  可变弯度机翼对于飞机飞行性能的提升是全面的,包括大幅提高机动性能、增加航程、降低结构重量、延长疲劳寿命等。而且,由于可变弯度机翼本身就是光滑一体的结构,取消了传统的襟翼和副翼,事实上也进一步增强了隐身性能。当然,可变弯度机翼技术的实现难度也是很大的。

  目前,先进的第五代以及第四代战斗机已经采用的空战机动襟翼已经应用了部分可变弯度机翼的原理,但是距离真正的可变弯度机翼还差得很远。在几大技术难关攻克之前,可变弯度机翼技术还只能是设想,包括:一体化柔性蒙皮技术、多级调节的作动机构(体积足够下、重量足够轻)以及控制技术等。如果美国航空企业在直接力控制技术和可变弯度机翼技术上获得了实质性的突破,那么无疑将是世界航空技术发展新的里程碑。

  美国第六代战斗机很可能采用变循环发动机,图为YF120变循环发动机。

  变循环发动机走向成熟

  从卫星图片上,我们很难看得出这架神秘飞机的进气道及发动机设计。不过,笔者倾向于该机有可能采用机背进气设计。而飞机中线的脊背设计表明,其采用的应该是单台发动机设计。

  机背进气设计的飞机其实很早就出现了,首开先河者就是二战时期德国研制的HE162“火蜥蜴”喷气式战斗机。冷战中,美国也研发过几款机背进气战斗机,比如F2Y“海标枪”、F-107A等。不过,在实际飞行中人们发现,机背进气战斗机由于存在机身遮蔽作用,进行大迎角飞行时,发动机的进气效率会大幅下降,极易发生飞行事故。所以,各国在有人战斗机上便不再采用机背进气设计。

  近年来,新一代喷气式无人机纷纷采用机背进气设计,这其中除了有隐身方面的考虑,还有利于保障维护和便于在机身中前部布置任务载荷、弹舱。所以,这架神秘飞机如果采用机背进气设计,也就意味着该机应当是一架无人机。那么,作为一架要进行高强度空战的无人机,必然要面对大迎角机动的情况。美国航空技术人员很可能会采用机腹辅助进气道的办法,来保证发动机的进气效率。

  至于该机所装备的发动机,笔者认为很可能是美国正在研发中的最先进的变循环喷气式发动机。在这一技术上,美国一直走在世界各国的前列。早在上世纪70年代,GE公司就研制出了世界上第一种变循环喷气式发动机YJ101,以及世界上第一种经过实机飞行试验的变循环喷气式发动机YF120。所以,在变循环喷气式发动机技术上,美国航空企业有着长期的积累和雄厚的储备。

  目前,美国国防部已经计划在未来生产的F-35 Blcok4批次上换装最先进的变循环喷气式发动机,以替换现有的F135发动机。GE公司和普惠公司正在全力研制自己的变循环喷气式发动机,以竞标这一项目。所以,美国空军第六代战斗机采用变循环喷气式发动机也是水到渠成的事情。



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  传说中的量子雷达突破后 - eastwest 02/09/22 (370)
    落后国家搞的到量子雷达吗?  /无内容 - armin 02/09/22 (143)
      落后但有小钱钱的可以  /无内容 - kman 02/09/22 (164)
          技术升级迭代后可以做一些猴版的出售,这样才能进入健康研发循环  /无内容 - kman 02/09/22 (146)
            这都是空的不能再空的假大空套话,有些东西是永远不能外销的,除 - armin 02/09/22 (212)
              F-35  /无内容 - kman 02/09/22 (136)
                F-22  /无内容 - armin 02/09/22 (137)
                  所以猴版外销了,不但外销,自己也用  /无内容 - kman 02/09/22 (182)
                    最后给你个例子,当年中国研制核潜艇时有人从美国百货商店买了一 - armin 02/09/22 (223)
                    你这人脑子有点轴,掰开了揉碎了也听不明白,隐形战机现在已不是 - armin 02/09/22 (206)
                      你这人眼界太窄太短,隐形探测雷达必会发展到卖猴版的那一天。  /无内容 - kman 02/10/22 (145)
                        是啊,我还相信世界大同,全世界人民亲如兄弟,要什么武器呀。  /无内容 - armin 02/10/22 (144)
                          世界大同不太可能,世界毁灭是确定的,上限是五十亿年,下限没准  /无内容 - kman 02/10/22 (141)
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