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完胜歼-20和F-22 未来战机长什么样?

凤凰网军事频道  · 公众号  · 军事  · 2017-04-04 12:51

正文

美国F-22战机揭开五代机序幕


自从美军率先研发成功划时代的F-22战机以来,五代机的4S(超音速巡航、隐身、超机动性、先进航电)概念就开始深入人心。随着歼-20的入役,按照标准装备一代、研制一代、预研一代的思路,现在也该是研制下一代战机的时候了。


相对于四代机时代的百花齐放,五代机就剩下中美两个大国能独立进行研发。俄罗斯这种把苏-27拍瘪了修修型,隐身一塌糊涂就拿出来忽悠人,只能算4.9代机的还不够格。而其他传统军工强国因为各种有原因无力自研五代机,他们纷纷瞄准了六代机准备来个弯道大超车。


未来战机啥样?会是无人机吗?


翻开战机发展史来看,超音速战机是如何从初代发展到五代的?这几代战机的设计无一不是由以往实战、演习的经验和工程技术条件所共同决定的。对于无力研发甚至无缘装备正规五代机的国家而言,想研发六代机只能拾人牙慧或者脑洞大开。拾人牙慧则无法实现全面超越,而脑洞大开则充满了未知风险,容易被对手以成熟体系全面碾压。


目前五代机的实战经验基本为零(F-22只扔过一次炸弹),只能在演习场上进行试验。而目前的演习更多见的则是四代机和五代机之间的对抗,以帮助四代机获取经验提升他们的生存能力。五代机之间的对抗经过和结果则很少被公布。其实不难想象,以目前的雷达技术,机载雷达对于隐身目标的发现距离都很短,往往都在目视范围之内。五代机之间往往很难发现彼此,更别谈什么对抗了。打击对方的关键作战节点才是最重要的事情。


波音公司的下一代战机方案


而作为更新一代的六代战机,将具备哪些能力,将通过怎样的技术条件实现?

战机更新换代的决定性条件,是机体性能。电子设备和作战软件可以通过后期升级不断完善,而机体性能则只能小修小补。F-15和苏-27这种典型的四代机无论如何修改都无法实现超巡和隐身,只能不断用4.XX代战机的称谓来安慰自己。


所以,全新的机体和性能才是新一代战机的基础。那么六代机需要什么样的机体呢? 让我们从战机的几项关键性指标来看看吧。

发动机


机体的先决条件在于发动机,这一点毫无疑问。下一代发动机技术路线已基本确定为变循环发动机。变循环发动机可大范围调节涵道比以适应宽广的工况范围,以一台发动机兼顾涡扇、涡喷和亚燃冲压发动机的性能优势区间。对未来战机而言,巨大的气流速度和高度(密度)适应范围比单纯的增加推重比更加有意义。使战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,而不是现在的2选1。


变循环发动机结构图


当然,下一代发动机的推力肯定也会进一步增加,其推重比有望提升至12或13级别。与之相应的,就是油耗、体积和复杂度的上升。不难想象,未来战机的个头不会比现在的五代机小,否则将出现内部空间不足,油箱减小作战半径缩短的问题。


变循环发动机的高适应性还有一个好处,就是对进气道的设计要求降低,同时尾喷口大小也可以固定以省去截面调节机构。这对机体外形的设计而言无疑是个福音。


速度和航程


速度和航程往往是矛盾的两面,高速往往意味着需要克服巨大的阻力和高昂的油耗,因此带来航程严重不足。


然而在优秀的发动机基础之上,下一代战机有望同时兼顾2马赫以上的超巡能力和省油的亚音速巡航能力。从而实现超越五代机的巨大作战半径,在理想状况下可超过2000公里。


特等人(CIA)专供的SR-71侦察机,可在24千米高空以3马赫飞行


为什么超巡能力只增加到2马赫?原因很简单,气动加热。即使是3万米高空的稀薄空气,以3马赫飞行时的启动加热将达到300°,而5马赫将达到900°的高温。在这种温度下机身材料难以保持刚度和可靠性。结构简单的导弹弹头可以靠牺牲烧蚀层和携带液氮来顶个一时半会儿,结构复杂且需要长期重复使用的战机则不可能承受。


曾经的3马赫飞机米格-25和SR-71通过选用钢材和全钛机身勉强应付高速需求,但也成为了机动性严重下降的“飞行火箭”。下代高机动战机还这么做就得不偿失了。


另外,气动加热将产生严重的红外信号。而现代机载红外传感器技术大幅升级,过高的速度将不利于红外隐身。


隐身、机动和结构


这三项是战机外形设计的限制条件,他们对战机外形的要求往往是矛盾的。以往战机总有不同程度的顾此失彼,难以完美兼顾。


美军未来航母舰载机想象图


隐身性能的进一步完善是下代战机的优化重点。由于发动机技术和气动控制技术的进步,机体外形设计可以做的进一步简洁。其中最大的亮点就是有可能完全取消垂直尾翼。垂直尾翼的主要作用是控制战机飞行的偏航并保持方向稳定性,但它也是一个巨大的侧向反射源。在五代机的时期通过垂尾倾斜的方式控制反射方向,而到了六代机时期,则可以通过更先进的布局来兼顾气动需求和隐身需求。







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