| 什麼才是六代機? |
| 送交者: 2025年10月01日05:03:29 於 [世界軍事論壇] 發送悄悄話 |
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什麼才是六代機?自從第五代戰鬥機問世,第六代戰鬥機應該什麼樣就成為話題。第五代戰鬥機以4S為基本特徵:隱身(Stealth)、超巡(Supercruise)、超機動(Super Maneuverability)、傳感器融合(Sensor Fusion),傳感器融合有時也換成信息優勢、超級態勢感知、網絡中心戰能力等說法。 在很長時間裡,人們對第六代戰鬥機的想象大體從4S延伸,但第六代戰鬥機的跨越性特徵可能在於全向隱身和超大航程,這些並非4S的簡單延伸。 第五代戰鬥機首先將隱身引入戰鬥機世界,但不管是F-22、F-35還是殲-20、殲-35,重點都是前向隱身,蘇-57則能不能算隱身戰鬥機都有爭議。 前向本來就是雷達特徵相對較小的方向,有短板也相對容易控制。尖銳的機頭、大後掠角的機翼都是有利於將入射的電磁波向側後散射的。座艙容易導致空腔反射,但可通過導電金屬鍍膜降低影響。雷達天線是強反射源,可以通過天線適當上仰和選擇性透波雷達罩降低影響。進氣口不僅是空腔,也有壓氣機葉片轉動的強烈閃爍反射的影響,但可以通過彎曲進氣道、內壁吸波塗料降低影響。機翼後緣也有爬行波折返的問題,可以通過前掠、後掠和邊緣對齊降低影響。 這些其實就是前向隱身為主的隱身戰鬥機的主要設計特點。但對於側向入射的電磁波來說,側面投影面積造成的反射面積本來就大,可用的降低雷達特徵的措施也有限。雙垂尾降低側向的投影面積,適當外傾進一步降低投影面積,還有利於將入射的電磁波向側下方散射,但依然高大的垂尾還是繞不過去的反射面積。鴨翼和平尾在側向是一樣的突出物,是同樣的“壞影響”。 後向是不同的問題。如果隱身戰鬥機被敵機摸到背後近處了,這也太失敗了。固定的地面雷達沒有辦法,深入敵後之後必然有暴露後背的問題,好在迅速離去本身就是迅速縮小威脅窗口的過程。 前向隱身不完美,但依然是戰鬥機發展歷史上的突破。先敵發現、先敵開火,機動擺脫攻擊,快速轉移陣地,這些從來就是戰鬥機致勝的不二法寶。隱身就是不讓敵機做到先敵發現。 在接近戰線時和在淺近縱深內,前向隱身可以有效地阻止敵人空中和地面探測手段的先敵發現,為奪取戰場空中優勢創造條件。 F-22在“先進戰術戰鬥機”(ATF)階段其實是要求深入敵後的。按照美國空軍的設想,ATF和“先進技術轟炸機”(ATB)是同步發展的。ATB後來發展成B-2轟炸機,要求能依賴全向的高度隱身,無護航地深入到幾千公里的蘇聯縱深,打擊戰略指揮通信節點,獵殲機動發射的洲際導彈。 為了搜尋機動發射的洲際導彈,美國還計劃研製超長航時、超高空的無人機,用於為B-2指引目標。這種無人機採用超大直徑、超低轉速螺旋槳推進。槳葉太長,所以只能雙葉,在起飛和着陸時停止轉動、鎖定在水平位置,由獨立的小型噴氣發動機推進,升入高空後才啟動更加省油的螺旋槳推進。不過後來計劃下馬了。 ATF的作用則是以超巡速度深入戰線後方800公里以上,獵殲蘇聯的預警機和其他空中指揮飛機(如空中戰略指揮中心)。ATF打掉預警機後,防空壓制(SEAD)飛機可以進一步打掉地面防空雷達和指揮中心,然後“鷹牆”就可以發威了。 對於戰鬥機來說,隱身是用來保障在第一時間全面開花的,超巡則是安全進出的剛需,也減少航渡時間帶來的夜長夢多。ATF最初要求任務包線內60%的時間按照超巡飛行,F-22實際上沒有達到ATF的原定目標,超巡時間在30-60分鐘範圍,隱身也不足以支持深度突防,但相比於四代機,還是革命性的。 戰鬥機隱身和超巡突防是美國空軍攻勢制空思維的延續,而攻勢制空是空中戰爭的轉折點。 直到二戰初期,戰鬥機的使命主要是驅逐敵機、保護自己的城市和部隊,所以也稱驅逐機。在實質上,這是增廣的防空平台,可以看做空中機動的高炮。 對於轟炸機來說,在西班牙內戰時代還能依靠高速強行突防,二戰中後期就必須用戰鬥機護航了。但緊密編隊的戰鬥機護航要到敵機打到眼前才能開始反應,太被動了,尤其是敵機採用對沖戰術時,相對速度太快,根本來不及反應。 隨着P-47、P-51等航程較大的戰鬥機投入使用,美國空軍(當時還叫陸軍航空隊)開始派戰鬥機前出掃蕩,確保轟炸機群的安全。進一步發展,就是攻勢制空了。 這是從被動的護航改為主動控制空中戰場。戰鬥機不再以轟炸機的出動來組織戰鬥,而是以掃清區域內的敵人空中力量為目標,確保轟炸機在任何時候都能安全出動。這對支援地面作戰也特別有用,轟炸機的目標和出動時機只需要考慮地面作戰的需要,不需要組織戰鬥機護航和事先前出掃蕩。 “鷹牆”是攻勢制空思維的頂點。大量F-15“鷹”式戰鬥機一線平推,在優勢態勢感知和超視距空空導彈的支持下,把敵機硬推出空中戰場。 但防空導彈的發展使得攻勢制空複雜化了,戰鬥機不光要應對敵機,還要應對防空導彈。SEAD成為攻勢制空時代的前出掃蕩,二戰時代的攻防螺旋形升級再現。 隱身就是用來打破這種螺旋形升級的,將原本線性作戰的“鷹牆”擴大到戰線後的網格作戰。用地面戰爭來比照,這是從正面強攻改為突破前沿、迂迴側後、以點帶面、摧枯拉朽。 在4S中,只有隱身是質變,超巡、超機動、信息融合都是量變。也就是說,在四代機的基礎上深度改進,也同樣可以達到一定程度的超巡、超機動、信息融合。一些四代半戰鬥機也確實在不同程度上達到了這些能力。 但隱身是什麼四代機也做不到的,這是五代機的跨越之所在。也因為如此,達到隱身但在超巡、超機動方面尚有短板的話,依然是作為五代機對待的,如F-35。當然,五代機還是前向隱身。信息融合則是時代的紅利,在五代機時代研發或者深度改進的戰鬥機都在不同程度上做到信息融合。 對於六代機來說,超巡、超機動、信息融合都有進一步的量變,還需要有AI和有人-無人組隊作戰(MUM-T)能力,但跨越的質變在於全向隱身和超大航程。 超巡的意義不僅在於快速進入和退出戰鬥,還在於快速轉移戰場。兵貴神速,貴就貴在速度可以在一定程度上等效於兵力。在不同方向上對同一目標迅速發動接連的進攻,或者在不同戰場上迅速發動接連的進攻,都可以等效為更大的可用兵力。 超巡的主要技術在於高推重比和高熱工效率的發動機,次要技術在於氣動減阻。“不開加力就能達到超音速”實際上是ATF時代從“60%任務包線為超巡飛行”降低後的要求,六代機需要恢復到“真正的超巡”,主要巡航時間裡都以超音速飛行,而且達到M1.5以上才有意義,M1.2那樣勉強超過音速是不夠的。 超機動不僅包括過失速機動,還包括超音速機動。在F-22之前,戰鬥機在超音速狀態下基本上只能直線衝刺。由於超音速續航時間很短,超音速機動的需求並不迫切。在長時間超巡的時代,超音速機動成為剛需。超音速機動的主要技術在於矢量推力,先進氣動控制也有貢獻。 信息融合將各種信息匯總,“融合、提煉”出目標的有用信息,最後呈現單一、明確的目標信息,來源則是透明。現代戰鬥機除了雷達(包括前視雷達和側視雷達)之外,有多種信息來源,包括本機的紅外光電、空中的預警機、地面的雷達、電磁偵察手段甚至衛星。飛行員需要知道的是目標在哪裡、什麼性質,是雷達、紅外光電還是預警機、地面傳送過來的並不重要。 AI必定有大用,但到底什麼用、如何用,現在還有很多不確定。 這些都可以在五代機及其改進型上實現,不足以成為六代機的跨越性特徵,但全向隱身和超大航程就難以做到。 全向隱身不是前向隱身的簡單延伸,在技術上需要無垂尾,這更是戰鬥機從戰術平台向戰略平台演變的轉折點。 在一戰前夜的1914年,英國人弗雷德里克·蘭切斯特對戰鬥過程用微分方程描述,第一種情況是平均施加火力,最後得到線性律,第二種情況是集中兵力火力,最後得到平方律。 線性律表明,平均施加火力的結果是拼消耗,兵力和火力優勢的一方獲勝。兵家追求的是在兵力相當甚至弱勢情況下的制勝之道,拼消耗是低效的戰鬥。線性律的優點是便於遠距離發揚火力。 平方律表明,集中兵力火力的話,優勢一方在全殲對手後,損失反而更小。這是與戰爭實踐相符合的。但平方律需要接近敵人,包圍敵人,才能集中兵力火力。 平方律還可以靈活運用。比如在遠距離開始交戰時不計代價拼消耗、衝上去,接近敵人後轉入集中火力,發揮平方律的優勢。還可以將優勢敵人首先分割,然後利用局部優勢一塊一塊吃掉。 這是戰術的作用,但也都有各自的局限。比如說,在拼消耗接近敵人的過程中,如果自己實力消耗太大,接近後依然不能形成局部優勢,反而會被對方集中火力吃掉。或者說在分割敵人成功後,阻擊部隊頂不住增援之敵的集中火力,主力反而遭到合圍。 水無常形,兵無常勢。技術的作用就是幫助“兵”更有常勢,尤其是通過隱蔽穿插,達成分割圍殲敵人。 前向隱身幫助在淺近縱深形成優勢兵力,全向隱身則有利於深入縱深分割敵人,奪取更大的勝利。這不只是小分隊突擊,還是大部隊突擊。精銳小分隊摸到敵後古已有之,但志願軍首創了大部隊隱蔽潛入敵前、擇機發動突襲、發揚近戰優勢的先例。全向隱身可以在空中戰場上達到同樣的目的,這是革命性的。 在任何時候,戰鬥可能小型化、狙擊化,但戰役的勝利還是要靠大部隊大量消滅敵人的有生力量才能取得。沒有戰爭是靠狙擊手贏得的。這對空中戰場也是一樣。當然,時代不同了,近戰未必是刺刀對刺刀,進入到幾十公里距離內發射導彈可能對21世紀就是近戰。縮短交戰距離也在壓縮敵機反應窗口和確保導彈機動能量兩方面確保敵機處於必殺區內。 小機群的深遠隱身突防依然有用,可用來打掉敵人在縱深的關鍵節點,撼動敵人的整個作戰體系,真正達到“震撼戰術”。 但這也要求很大的航程,否則無法達到有用的深度,發揮全向隱身的優點。 進一步提高航程意味着更大的燃油係數。燃油係數定義為正常起飛重量里燃油重量的百分比,正常起飛重量一般指機內滿油加基本作戰載荷後的起飛重量。 英意日聯合研製的“暴風”(日本可能改稱“烈風”)戰鬥機要求用機內燃油達到跨大西洋航程,以倫敦到紐約為例,這就是5500公里的航程。現代戰鬥機的航渡航程達到4500公里的很多,但那都是掛滿副油箱的結果。單靠機內燃油,大多不超過2500-3000公里,蘇-27是個例外,靠機內燃油就達到4000公里,燃油係數也高達40%,基本型蘇-27甚至不具備外掛副油箱的能力。F-18E的燃油系數只有31.3%。 簡單放大的話,5500公里航程或許意味着“暴風”的燃油係數要高達50%。即使正常起飛重量不變,燃油重量也將高達11750公斤。實際上,增加的2350公斤燃油意味着更大更重的機體,發動機的推力和重量需要相應增加,為了維持燃油係數,正常起飛重量進一步增加。也就是說,超大航程決定了六代機的起飛重量將大大超過四代機時代的重型機。 另一個辦法是由隱身加油機延長航程。這可以顯著降低戰鬥機的機內燃油量要求和尺寸、重量,降低成本。但成本壓力轉移到隱身加油機去了。 加油機需要在目標機的作戰半徑遠端具有至少不低於目標機機內燃油量的可轉移燃油量,美國海軍MQ-25“黃貂魚”可以在在800公里半徑上可轉移燃油量不低於6800公斤,這正是針對F-18E/F攜帶實際作戰載荷時的實用作戰半徑和機內燃油量。但這樣的一帶一加油效率還是低,最好加油機能一帶多。 比照伊爾78,基本型在3000公里上可轉移燃油量為15噸,可以為兩架F-18E/F級的戰鬥機加油。在同樣距離上,增加起飛重量、只加油不運貨的改進型伊爾78M的可轉移燃油量則達40噸,加油能力更大。但這是最大起飛重量達到210噸的龐然大物,而B-2的最大起飛重量只有170噸,B-21隻有81噸。在深遠敵後生存不是MQ-25這樣的半隱身飛機能做到的,如此重型的全向隱身飛機的成本則可想而知。 空中加油還有作業時間問題。比如說,按照MQ-25的燃油轉移速率,給一架F-18E/F加油只需要1.5分鐘。但實際操作需要“干對接”、“濕對接”、“濕脫離”、“干脫離”等步驟,耗時10多分鐘。這對兩架飛機都是束手就擒的10多分鐘。對於受油機,這是難熬的10多分鐘,尤其在敵後;對於加油機,這才是多個難熬的10多分鐘中的一個。 無人機和有人-無人組隊作戰(MUM-T)是另一個一言難盡的問題。長航時無人機的航程超大,MQ-9的留空時間高達27小時,以313公里/小時推算,理論航程可達8000公里以上。問題是這樣的中空低速有限隱身的無人機連胡賽武裝都可以在一個月裡干下來7、8架,在高烈度戰場上毫無生存力可言。 速度、機動性、隱身、成本都達標的無人機則航程受到很大限制。為了適當控制技術風險,還有將無人機上的高端機載算力集中到有人機上的趨勢,通過作戰雲實現AI化。“暴風”號稱“飛行的算力中心”,就是幹這個用的。但這也限制了無人機可以遠離有人機的距離。 MUM-T是有人戰鬥機的有用延伸,但還是圍繞有人戰鬥機作戰的,只能以有人戰鬥機為中心有限前出,不能作為航程不足的替代。 但是像五代機未必都4S俱全一樣,六代機也未必在全向隱身和超大航程方面俱全。根據目前的有限信息,F-47強調全向隱身,但較小的機體意味着航程不一定比四代機、五代機有顯著的提高。“暴風”強調超大航程,但在全向隱身方面不超過五代半的水平。 不過最先跨代的反而常常是最具備齊全的跨越性特徵的,如F-22就是齊集4S的五代機。最完整的六代機或許還要看中國了。 |
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