自从美军率先成功研制出划时代的F-22战斗机以来,第五代飞机的4S概念(超音速巡航、隐身、超机动性、先进的航空电子设备)已经深入人心。随着歼20的投入使用,是时候按照标准装备、研制、预研的思路开发下一代战斗机了。
与第四代机时代相比,第五代机留下了中国和美国两大国家自主研发。打败苏-27平修的俄罗斯只能算4.9代飞机,不合格。虽然其他传统军事大国由于各种原因无法开发自己的第五代机器,但他们已经瞄准第六代机器,为弯道大超车做准备。
未来的战斗机会是什么样的?会不会是无人机?
纵观战斗机发展史,超音速战斗机是如何从第一代发展到第五代的?这几代战斗机的设计是由实战和演习的经验以及工程技术条件决定的。对于不能开发甚至装备正规五代机的国家,要想开发六代机,只能捡人的智慧或者开人的脑子。拾人之智无法实现全面超越,而开脑则充满未知风险,在成熟的体系中很容易被对手碾压。
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第五代机器
目前五代机实战经验基本为零(F-22只投过一次铁弹),只能在演习场上测试。目前演习中四代机和五代机对抗比较常见,以帮助四代机获得经验,增强生存能力。
第五代飞机对抗的过程和结果很少发表。其实不难想象,以目前的雷达技术,机载雷达对隐身目标的探测距离很短,往往在可视范围内。五代机之间往往很难找到对方,更谈不上对抗。攻击对方的关键战斗节点才是最重要的。
作为新一代六代战机,他们将具备什么样的能力,达到什么样的技术条件?
飞机升级的决定性条件是飞机的性能。电子设备和作战软件可以通过后期升级不断改进,而机体的性能只能做小修。F-15和苏-27这两种典型的第四代飞机无论如何改装都无法实现超级巡逻和隐身。他们只能用4的标题安慰自己。XX代战斗机。
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因此,新的机体和性能是新一代战斗机的基础。那么第六代机需要什么样的机体呢?我们来看看战斗机的几个关键指标。
毫无疑问,发动机是机体的先决条件。下一代发动机的技术路线已经基本确定为可变循环发动机。变循环发动机可以在较大范围内调节涵道比以适应较大范围的工况,并兼顾涡扇、涡喷和亚燃冲压发动机的一台发动机性能优势范围。
对于未来的战斗机来说,适应巨大的气流速度和高度(密度)比单纯增加推重比更有意义。使战斗机可以同时兼顾低油耗的亚音速巡航和高战术价值的超音速巡航,而不是目前从两者中选择其一。
当然,下一代发动机的推力肯定会进一步加大,推重比有望上升到12、13级。相应地,燃料消耗、体积和复杂性增加。不难想象未来战斗机的体积不会比现在的五代机小,否则会出现内部空不足、油箱减少、作战半径缩短等问题。
可变循环发动机的高适应性的另一个优点是降低了对进气道的设计要求,并且尾喷管的尺寸可以固定以节省横截面调节机构。这对体型的设计无疑是一个福音。
速度和航程往往是矛盾的。高速往往意味着克服阻力大,油耗高,导致航次严重不足。
然而,在优秀发动机的基础上,下一代战斗机有望同时具备2马赫以上的超级巡航能力和省油的亚音速巡航能力。从而达到超越第五代飞机的巨大作战半径,在理想条件下可以超过2000公里。
SR-71侦察机
中情局专门设计的SR-71侦察机,可以在24 km 空的高度以3马赫的速度飞行
为什么超级巡逻能力只增加到2马赫?原因很简单,气动加热。即使是3万米高空稀薄空气体,在3马赫飞行时启动加热达到300,在5马赫时高温达到900。在这个温度下,机身材料很难保持刚性和可靠性。结构简单的导弹弹头,牺牲烧蚀层,携带液氮,可以撑起一段时间,但结构复杂,长期重复使用的战斗机,承受不了。
米格25和SR-71,曾经的3马赫飞机,通过选择钢铁和全钛机身勉强满足了高速需求,但也成为机动性严重下降的“飞行火箭”。如果下一代高机动战士还这么干,得不偿失。
另外,气动加热会产生严重的红外信号。但是现代机载红外传感器技术已经有了很大的升级,速度过快也不利于红外隐身。
F-22战斗机的隐身、机动和结构
这三项是战斗机外形设计的限制条件,它们对战斗机外形的要求往往是矛盾的。在过去,战斗机总是有不同程度的相互关注,这使得很难兼顾完美和完美。
未来美国航母的想象
隐身性能的进一步提高是下一代战斗机的优化重点。随着发动机技术和气动控制技术的发展,发动机缸体的形状设计可以进一步简化。最大的亮点之一就是完全消除垂尾的可能性。垂尾的主要作用是控制偏航,保持方向稳定,但也是一个巨大的侧向反射源。在第五代飞机时期,通过倾斜垂尾来控制反射方向,而在第六代飞机时期,可以通过更先进的布局来考虑气动需求和隐身需求。
中国面向出口的YJ-26雷达工作在超高频波段,其自己的版本已经探测到驻扎在朝鲜的F-22战斗机
此外,鉴于第五代飞机的隐身频段较窄,以及新型甚高频/超高频雷达令人担忧的隐身性能,第六代飞机很可能通过增大机身尺寸和优化细节来达到平衡。随之而来的是机身内部空的增加,油弹设备等载荷的增加,以及良好的后续可升级性。但也带来了一些副作用,如结构重量增加、推重比降低等。
第六代飞机的机动性将更加不可思议,必将成为新一代的航展明星
随着发动机喷气喷射技术的逐渐成熟,战斗机有了全新高效的舵面外气动控制方式,可以实现过去难以实现的超强机动性。想象一下,直接在机头位置喷气来调整机头指向,在一个航展上转三圈是多么的刺激。如果这项技术取代传统的气动舵面,可以进一步减少战斗机表面的运动部件,大大减少VHF波段信号源,进一步增强战斗机的隐身能力。
超机动的另一个限制问题是机体和驾驶员的G值承受能力。在高马赫数下推动机头转弯所带来的巨大加速压力,很可能直接将飞机碾压解体。想象一下,如果一辆在高速公路上奔驰的汽车猛撞方向盘,会发生什么。如果不考虑人体的局限性,必然会导致结构重量激增,更容易得不偿失。
诺斯罗普·格鲁曼公司的B-2精神
第六代飞机的超机动性将在亚音速下得到充分展示,在高马赫数下,可以避免舵面传统控制效率严重降低的问题,从而实现所有速度范围内的9G机动。足以碾压现有战机。
结合这些先进技术,六代机将同时具备四代机和五代机的机动特性。并在滚转、悬停、机头指向速度等技术指标上达到新的高度。在移动空战争中,占据绝对优势。
信息感知和整合
现代机载雷达技术在不断进步,但也受到物理规律的限制。在技术水平相近的情况下,雷达的天线尺寸、收发单元数量和功率仍然是雷达性能的绝对基准。
诺斯罗普·格鲁曼公司的B-2精神
分布式雷达有可能在第六代飞机上得到广泛应用,但由于飞机的尺寸和隐身要求,全向雷达监控仍然难以实现。战斗机的主要探测跟踪能力还是靠机头雷达,而后半球方向仅限于预警和辅助观察。
所以如果机头尺寸相差不大,同步升级机头,五代机和六代机的正面雷达性能差别不会太大。第六代机器侧面和后面方向的传感器可以提供更全面的保证。
红外探测器视野中的B-2轰炸机
随着光电技术的发展,红外与可见光的观测距离有了很大的提高。很大程度上可以作为雷达技术的一个补充:在高空的背景下,高速飞行的机会出现明显的气动加热现象,即使具有优异的隐身能力,也难以避免被高灵敏度的红外探测器发现。在美国军方的未来场景中,有报道称无人机网络使用红外定位来对抗中国隐形战斗机。
除了战场信息的探测和收集,集成和分发也是下一代战斗机不可或缺的能力。同时,这也是五代机不断强化的方向。依靠隐身和高机动平台进行临近探测和观察,承担部分指挥控制功能,是未来战斗机信息系统的发展方向。随着微电子技术的飞速发展,未来的战斗机平台也将具备与现代预警指挥飞机相当的信息处理能力。指挥小型无人机群进行探测和诱敌前进也将是第六代飞机的任务范围。
为了照顾驾驶员的精力问题,第六代飞机也很可能配备两名飞行员,以兼顾驾驶作战和指挥控制。而且长时间轮流休息,可以长时间保持效果。
武器系统
美国军方未来的3T导弹计划希望同时对付三个目标
六代战斗机
与下一代战斗机相匹配的武器系统也必须升级。现役空空导弹系统多为第四代飞机设计,面对第五代飞机性能已经捉襟见肘。而且地面防御空武器的现代化也对未来地面武器提出了更高的要求。
采用双速发动机,增加载油量,可以兼顾远程和高突防能力,为反隐身设计的大型导引头也要求下一代导弹更大。这些重型导弹的尺寸和重量将达到早期导弹如不死鸟和猎鹰导弹的水平。因此,面对高威胁目标,第六代飞机还必须有巨大的内部弹匣来容纳这些武器。
YAL-1A机载激光武器系统是以波音747为基础的,它配备了6个超功率激光器,载重量为3吨。技术成本还是太高,2011年项目拆除。
六代战斗机
至于能量武器,最接近实战的激光武器也可能装备六代机。但是由于大气干扰的限制,激光武器的能量衰减很快,因此功率有限的战术机载激光系统很可能只用于针对视距内目标的近战武器。
无论是近距离作战还是对抗来袭导弹,都能起到很好的作用。当然,激光武器系统能否集成到第六代飞机的机体中,仍然受到技术发展的限制。显然,现有的激光武器实验平台不能直接使用,激光平台的高功耗和高散热要求可能比第六代机器更难克服。
电影《绝密飞行》中的未来战斗机
至此,我们可以勾勒出未来六代机器的整体风格。与现有战斗机相比,下一代战斗机的规模将显著扩大至30吨,拥有双飞行员、完善的宽带隐身能力、全面的超机动能力,兼顾2马赫超级巡逻和2000 km作战半径、先进的航电系统和大容量弹匣。无论是面对现役的第五代飞机,还是现代新型反[/k0/]系统,都将具有巨大的技术优势,成为未来的主人空。
金陵邵帅/写作
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