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美國六代機露出崢嶸,像一枚菱形飛鏢,全向隱身穿透中國防空網?

2024-01-27軍事

自從南韓、土耳其這些國家都在著手開始研發本國的五代機後,五代機這種原本代表航空工業最高技術水準的產品,正在呈現擴散的態勢,為了確保領先優勢,中美俄等大國開始投入資金和資源,研發第六代戰鬥機。在這方面,美國憑著基礎科學的深厚積累,有很大可能再次走到了前沿,比如美國國防部高等研究計劃署(DARPA)啟動,由波音下屬子公司極光飛行科學研發制造的「革命性新型效應操控航空器」,即X-65。

(X-65的設計方案之一,CG建模並不是很精細)

據英國【新科學家】報道,X-65驗證機取消了襟翼、副翼、升降舵和方向舵等機械控制面,全重3.2噸,翼展9公尺,速度為每秒240公尺,也就是時速864公裏,是一種典型的亞音速無人飛行器。為什麽說X-65和是六代機(NGAD)有關呢?這就要從X-65試圖驗證的飛控技術和隱身原理來說了。

飛行在本質上就是借助氣流的力量,同時需要襟翼、副翼這些機械控制面來操縱飛機的運動,這本身不是什麽問題,可在隱身的角度來看,會活動的外部元件就是問題。現代航空隱身技術的原理,是吸收以及散射雷達發射的電磁波,使其無法被雷達接收到,但即使是B-2這種全身上下都被隱身技術包裹的完美產品,外形上的任何改變都可能被雷達波捕捉,進而破壞隱身效果,這個改變就可能來自襟翼、副翼這些機械控制面。

(B-2的襟翼和舵面全部位於機身後半球,仍有不小的暴露風險)

在B-2研發的年代,這是個無解的問題,所以美軍只能盡量把B-2的控制舵面全部放在機身後緣,有了機身的阻擋,這些舵面就很難影響B-2的正面和側面的RCS。不過B-2畢竟是戰略轟炸機面對機動性、敏捷性要求比較低,戰鬥機不可能按照這個套路去設計,有鑒於此,DARPA與極光飛行科學公司計劃將X-65的機械控制面全部拿掉,代之以一種名為「主動射流控制」(AFC)的飛控技術。

從目前公開的訊息來看,AFC技術依然從航空發動機獲得氣流,但不再像以前那樣經過壓縮、噴油、燃燒再從發動機噴口噴出來獲取動力,而是將這些經過壓縮的高溫高壓瓦斯,從眾多布置在機體或兩翼特定位置的向量噴口陣列噴出,在這個過程中獲得力矩。至於改變飛行方向,不需要機體或兩翼的任何物理變化,只需要改變向量噴口的方向或氣流強弱即可。

(曾展出的X-65模型)

AFC的優點,在於不會改變機體的雷達特征,就可以實作飛行控制,而且在保持或增強隱身效能的同時,提高速度和機動性,也許還能在一定程度上增載入荷,攜帶更多的彈藥,更誘人的是還可能降低成本,這對每天都在為國防開支頭疼的美國參眾兩院高層來說,是個很有競爭力的選擇。

有利必有弊,主動射流控制技術缺點也是有的,例如散熱如何解決。遍布機體的向量噴口必然產生可怕的熱量,會不會對攜帶的燃油、彈藥和電子元器件造成安全威脅?如果敵方不用米波或公釐波雷達,而是用更先進的遠紅外雷達進行探測,這麽一大塊在天上燒得通紅的金屬物件,豈不是直接暴露了目標?不能采用更輕、散熱更快、強度更高的新材料制造的話,以眼下的材料技術和基礎理論,熱量這個問題,就足以讓AFC連成為儲備技術的可能都沒有。

(可能是風洞試驗模型,與CG影像有細微差別)

讓飛行員們擔憂的,則是如果發動機故障或受損停機,他們有什麽備用的辦法操控飛機迫降?針對這個問題,美國【國家利益】提出一個折中的辦法,那就是飛行員進入空戰時,切換到AFC來提升隱身和機動,脫離戰場或安全飛行環境,就用傳統的控制翼面來操縱飛機。不過一架飛機上整合兩種飛控系統,可能進一步增加飛機的重量,也增加發動機的負荷,靠AFC得來的部份優勢,可能會被抵消。

總的來看,這種技術對DARPA來說也不是新鮮東西,2020年就推出了技術驗證機計畫,相對成熟的概念理論應該更早。經過三年多的設計和風洞試驗,2023年2月極光飛行科學公司完成概念研發,設計審查也透過,照正常流程來看,現在原型機應該已開始設計。由此來看,也許以上提到的優點和缺點,DARPA和極光飛行科學公司都心裏有數,即使這個技術最終被證明不適合NGAD,至少也證明此路不通。

(這個風洞模型的進氣道非常暴露,對隱身很不利)

當然,就像X-65計畫總監所說,DARPA大概還是很希望可以改變航空設計的未來,換句話說就是這麽多錢和時間都扔進去了,最好還是能出點成績,不然DARPA下一個財年就不太好向國會伸手要錢了。

目前公開的設計方案,X-65采用大型三角翼設計,主機翼和水平尾翼為一體式結構,看起來像一個標準的菱形。好訊息是這應該是一架無人機,因此飛行員們不用太擔心自己的安全,壞訊息是它還有大約70°傾斜的垂直尾翼,而且發動機進氣道是最原始的形狀,隱身能力堪憂。當然現在只是用來風洞試驗的技術原型機,距離真正的成品還很遠,主動射流技術帶來的空戰優勢是實實在在看得見的,或許會在六代機上得到部份套用。