神秘戰機現身美國“51區” 第六代戰機初露崢嶸？

　　原標題：講武談兵｜神秘戰機現身美國“51區”，六代機初露崢嶸？

　　美國空軍“下一代空空中主宰”戰鬥機（NGAD）概念圖。

　　近日，在一張美國“51區”的衛星圖片上，出現了一架神秘飛機的模糊身影。外界猜測，這架飛機很可能就是美國空軍第六代戰鬥機，也就是所謂“下一代空中主宰”（NGAD）的原型機或者技術驗證機。那麼，從這架飛機的外形特徵上，我們可以對美國空軍第六代戰鬥機發展獲得什麼新的認識呢？

　　衛星照片顯示，一架神秘戰機現身美國“51區”。

　　或為六代機技術驗證機

　　從衛星圖片上看，這架神秘飛機採用了翼身融合的一體化設計，已經無法具體區分機翼和機身，這也符合當今的高度隱身化以及升力體結構的要求。而且，該機的主機翼採用了大後掠角加拓展外翼段的雙三角翼設計。在美國航空史上，唯一採用類似設計的就是當年通用動力公司研發的F-16XL技術驗證機。

　　當時，通用動力公司在F-16基礎上進行大幅改進，研製了F-16XL技術驗證機，並以該機來競標美國空軍的雙重任務戰鬥機項目。但是，經過對比試飛後，美國空軍最終選擇了在F-15D基礎上改進而來的F-15E“攻擊鷹”。不過，F-16XL作為一款具有開創性意義的技術驗證機，不僅成為了美國航空史重要的技術儲備之一，其兩架原型機還被NASA用於超音速層流控制研究的試飛。事實上，在冷戰時期，美國各大航空企業以及NASA進行了大量氣動布局設計的探索性研究。這些研究成果時至今日，仍是美國航空工業的寶貴財富。

　　F-16XL技術驗證機的試飛結果表明，除了持續轉彎能力較差以外，橫側機動性和大迎角機動飛行能力都很出色，而且高空高速飛行性能也有所提高。那麼，“51區”這架神秘飛機採用了類似的氣動布局，應當是兼顧了隱身性能、高空高速飛行性能以及機動性能等幾個方面的需求。而且，翼身一體化設計也能夠為機身內布置彈艙提供很大的便利條件。

　　F-16XL技術驗證機。

　　此外，我們也可以注意到，這架神秘飛機很可能是一架真正意義上的無尾翼飛機，也就是既沒有水平尾翼，也沒有垂直尾翼。事實上，在常規的飛機結構設計中，水平尾翼主要負責飛機俯仰，而垂直尾翼主要負責控制航向。在一些飛翼布局的飛機設計中，比如B-2隱身戰略轟炸機以及X-47B無人機也完全取消了尾翼。不過，這些飛翼布局的飛機並不強調具備很高的機動性能，其俯仰和航向通過副翼、擾流板在飛控計算機的精密控制下來實現。B-2隱身戰略轟炸機在起降時，甚至要依靠主起落架艙門的配合來提升穩定性。

　　那麼，這架神秘飛機如果是作為美國空軍第六代戰鬥機的原型機或者技術驗證機，其機動性能要求必然會很高，至少要與第五代F-22A“猛禽”戰鬥機相當。所以，這架神秘飛機在完全取消尾翼的情況下，如果還能夠具備很高的機動性能，那麼很可能將採用依靠引流來實現飛行姿態改變的直接力控制技術。

　　激光武器或成為六代機的機載武器之一。

　　採用多項前沿航空技術

　　所謂直接力控制，就是依靠高速氣流的反作用力，而不是氣動翼面的氣動力來實現飛行姿態迅速改變的技術。這一技術之前在導彈的設計上應用很廣。比如強調高機動性能的防空導彈、空空導彈以及某些反坦克導彈等，都會在彈體的預定位置安裝大量的微型火箭發動機。在彈載計算機的控制下，這些微型火箭發動機適時點火，利用產生的高速氣流來快速改變導彈的飛行姿態。

　　不過，這些微型火箭發動機基本上都是一次性使用的，並不合適應用在飛機上。所以，在飛機上所應用的直接力控制技術，可以考慮從噴氣式發動機的壓氣機引出氣流，通過一系列複雜的控制系統，輸送到機身以及機翼各部分預定的噴嘴。那麼，在飛控計算機的精密控制下，具有一定轉動範圍的噴嘴噴出預定壓力和速度的氣流，其反作用力直接作用在機身和機翼上，再配合以主發動機的矢量噴口，將可以實現某些匪夷所思的機動動作，比如不改變機頭方向的水平和垂直位移，或者保持航向的同時迅速改變機頭方向。

　　直接力控制技術如果能夠達到工程應用的成熟度，則完全可以代替尾翼的作用，甚至實現飛機機動性能的成倍提高。但是，這一技術的研發難度，尤其是控制系統的研製難度也是相當高的。至少從目前看，還沒有美國某一公司或者研究機構研發成功這一技術的報道。

　　另外，從“51區”這架神秘飛機的弧形主機翼前緣、後緣以及同樣採用弧形的外翼段翼尖，筆者猜測該機很可能還應用了另一項當今世界頂尖的飛行控制技術，這就是可變彎度機翼。

　　為了進一步提升隱身性能，無尾翼布局很可能是六代機的重要技術特徵。

　　所謂可變彎度機翼，又稱為自適應機翼。這種先進機翼的主翼面連續、光滑、沒有任何開縫或者附加機構，而機翼的前後緣又是柔性的。在飛行過程中，通過飛控計算機的控制，可變彎度機翼的外形和彎度能夠根據不同飛行高度、馬赫數、迎角和升力變化，進行連續的調整，使得機翼在任何飛行先狀態下都能夠獲得儘可能最優的升阻比和升力係數。

　　可變彎度機翼對於飛機飛行性能的提升是全面的，包括大幅提高機動性能、增加航程、降低結構重量、延長疲勞壽命等。而且，由於可變彎度機翼本身就是光滑一體的結構，取消了傳統的襟翼和副翼，事實上也進一步增強了隱身性能。當然，可變彎度機翼技術的實現難度也是很大的。

　　目前，先進的第五代以及第四代戰鬥機已經採用的空戰機動襟翼已經應用了部分可變彎度機翼的原理，但是距離真正的可變彎度機翼還差得很遠。在幾大技術難關攻克之前，可變彎度機翼技術還只能是設想，包括：一體化柔性蒙皮技術、多級調節的作動機構（體積足夠下、重量足夠輕）以及控制技術等。如果美國航空企業在直接力控制技術和可變彎度機翼技術上獲得了實質性的突破，那麼無疑將是世界航空技術發展新的里程碑。

　　美國第六代戰鬥機很可能採用變循環發動機，圖為YF120變循環發動機。

　　變循環發動機走向成熟

　　從衛星圖片上，我們很難看得出這架神秘飛機的進氣道及發動機設計。不過，筆者傾向於該機有可能採用機背進氣設計。而飛機中線的脊背設計表明，其採用的應該是單台發動機設計。

　　機背進氣設計的飛機其實很早就出現了，首開先河者就是二戰時期德國研製的HE162“火蜥蜴”噴氣式戰鬥機。冷戰中，美國也研發過幾款機背進氣戰鬥機，比如F2Y“海標槍”、F-107A等。不過，在實際飛行中人們發現，機背進氣戰鬥機由於存在機身遮蔽作用，進行大迎角飛行時，發動機的進氣效率會大幅下降，極易發生飛行事故。所以，各國在有人戰鬥機上便不再採用機背進氣設計。

　　近年來，新一代噴氣式無人機紛紛採用機背進氣設計，這其中除了有隱身方面的考慮，還有利於保障維護和便於在機身中前部布置任務載荷、彈艙。所以，這架神秘飛機如果採用機背進氣設計，也就意味着該機應當是一架無人機。那麼，作為一架要進行高強度空戰的無人機，必然要面對大迎角機動的情況。美國航空技術人員很可能會採用機腹輔助進氣道的辦法，來保證發動機的進氣效率。

　　至於該機所裝備的發動機，筆者認為很可能是美國正在研發中的最先進的變循環噴氣式發動機。在這一技術上，美國一直走在世界各國的前列。早在上世紀70年代，GE公司就研製出了世界上第一種變循環噴氣式發動機YJ101，以及世界上第一種經過實機飛行試驗的變循環噴氣式發動機YF120。所以，在變循環噴氣式發動機技術上，美國航空企業有着長期的積累和雄厚的儲備。

　　目前，美國國防部已經計劃在未來生產的F-35 Blcok4批次上換裝最先進的變循環噴氣式發動機，以替換現有的F135發動機。GE公司和普惠公司正在全力研製自己的變循環噴氣式發動機，以競標這一項目。所以，美國空軍第六代戰鬥機採用變循環噴氣式發動機也是水到渠成的事情。