領跑世界的中國六代機,將採用哪些顛覆性技術

2020-12-06 東方新觀察

在講六代機之前,先說一下中國戰機劃代的問題。因為每次在講中國戰鬥機的時候,尤其是在講殲-20四代機的時候,總得在後面備註一下,說是按照俄羅斯劃代方法,應該是五代機。如果哪一次忘了,就會有人冷不丁來一句,中國五代機都還沒出來,哪來的六代機?

其實,本來我國的戰鬥機劃代標準挺清晰的,殲-10一直被官方稱之為中國自主研製的第三代戰鬥機,而殲-20自然就是中國第四代戰鬥機。

但是,自從俄羅斯將其研製中的隱身戰鬥機(早期稱呼較多,現在叫蘇-57)率先稱之為五代機之後,這個世界的戰鬥機劃代標準都亂了。美國F-22隱身戰鬥機剛出來的時候,就是稱之為四代機,而且還提出了四代機的4S標準。可是當俄羅斯將其蘇-57稱之為五代機之後,美國不淡定了,如果繼續將F-22稱之為四代機,那不比俄羅斯落後一代?這個太沒面子,尤其是在外貿市場上太被動,人家俄羅斯的蘇-35都叫四代機了,你F-15、F-16還叫三代機不合適吧?於是,美國改口了,劃代標準與俄羅斯相同,F-22開始叫五代機,F-15、F-16也改稱四代機。歐洲其他國家也跟風,「陣風」、「颱風」、「鷹獅」紛紛改稱四代機,進一步的改進型則稱之為4++。

回頭看我國的情況,官方一直沒有改稱呼,殲-10系列、殲-11系列仍叫三代機,殲-20仍叫四代機。

記得在一次會議上,很多年前了,「飛豹」總設計師陳一堅院士曾呼籲,我國也應該改口了,殲-20應該稱之為五代機,仍叫四代機顯得落後外國一代。

雖然官方一直沒有改稱呼,但是我國的軍迷朋友們早已跟上了潮流,稱殲-20為五代機。所以,本文所說的六代機,指的是殲-20之後的新一代戰鬥機,按照我國官方的說法,應該是第五代戰鬥機。

言歸正傳。我國的六代機會採用哪些新技術呢?

對於這個問題,其實成都所的楊偉和王海峰在不同場合都曾透露過一些。尤其是王海峰,本身就是六代機的研製者,這個有官宣為證。

去年的時候,成都所的官微上曾發布過一篇關於王海峰的專訪文章,當時在其個人簡介中明確說到了這一點。

王海峰,航空工業首席技術專家。航空工業成都飛機設計研究所總設計師。工學博士,自然科學研究員,從事國家重點型號殲20 飛機、殲10 系列飛機、梟龍系列飛機、多型無人機研製工作,主持推力矢量技術飛行驗證項目、TBCC組合動力飛行驗證項目、下一代戰鬥機研製等多項「十三五」未來發展重點預先研究項目,涉及飛機設計、試驗技術、信息技術、系統工程和計算機軟體等多學科的綜合和交叉,在飛機總體、氣動、飛行控制、試飛、售後技術支持、飛機全壽命技術狀態管理、四性、綜合保障、故障預測與健康管理、自主保障系統等方面做出了突出貢獻。

以上是完整的個人簡介,注意其中「下一代戰鬥機研製」的字眼,這就是官宣,王海峰是六代機的研製人員。

這篇專訪文章中,記者問:「為適應新形勢下的型號研製和技術發展需要,您和團隊做了哪些工作?目前研製中有哪些技術需求?」

對此,王海峰的回答是:

「美國發布了未來的2030 空中優勢飛行計劃,歐洲也公布了未來戰鬥機作戰概念和方案,有一些技術方向是普遍認可、比較明朗的,比如說有人/ 無人協同技術、人工智慧技術、極高隱身技術、全向探測全向攻擊技術等,也有一些不太確定的創新顛覆性技術,像雷射武器技術、自適應發動機、高超音速武器、蜂群作戰,這些技術可能會改變未來的戰爭模式。

我們根據自己設計的戰爭,選取、補充了一些技術方向,根據其特點和成熟度的不同採取不一樣的組織模式開展預研攻關,相信在2035 年或者更近的未來,會看到,現在的努力正轉化成守護海天的利器。」

在王海峰的眼中,被大家一直炒得比較熱的有人/ 無人協同技術、人工智慧技術、極高隱身技術、全向探測全向攻擊技術等,都是普遍認可、比較明朗的,真正的創新顛覆性技術,則是雷射武器技術、自適應發動機、高超音速武器、蜂群作戰等。

大家都知道,機載雷射武器方面美國一直走在前面,最初是計劃用於攔截助推段的彈道飛彈,後來由於雷射武器的儲能裝置實在太大了,小型化問題解決不了,最後不了了之。現在的所謂雷射武器,大多是小功率的車載型,用於攔截小型的無人機等低空目標。當然,美國也在研製艦載的高功率雷射武器,目前已經逐步實用化了。但是,機載的雷射武器,還聽說哪個國家開始實用化了,大多仍處於預製中。

王海峰既然提到了雷射武器將作為創新顛覆性技術用於第六代戰鬥機,筆者推測,中國可能已經在研製中,只是沒有對外披露而已。由於受戰鬥機體積的限制,不可能攜帶太大的儲能裝置,故筆者推測六代機的雷射武器,很可能作為近距空戰的利器,用於取代近距空空飛彈和機炮。畢竟未來的空戰是隱身機的空戰,隱身機之間有可能從中遠距一直打到近距,這時雷射武器就可發揮作用。由於雷射速度快,發射即命中,不需要空空飛彈那樣的制導裝置,不過要想燒穿敵方的機體,雷射仍需要照射一定的時間,除非雷射武器功率足夠高。相比之下,近距空空飛彈由於自身攜帶有導引頭,發射後載機就可脫離,飛彈自己追著敵機打。所以說,雷射武器與近距空空飛彈各有優缺點,就看作戰時怎麼用。

王海峰提到的第二個顛覆性技術是自適應發動機,這個其實指的應該是自適應變循環發動機。

何謂自適應變循環發動機?

我們知道,目前航空發動機主要類型有渦槳、渦噴和渦扇等,它們的技術性能各有長短。渦槳發動機依靠螺旋槳風扇的推力做功,飛行效率高,省油,但推力較小。渦噴發動機依靠向噴管外噴射氣流做功,可以達到很大的推力,但耗油率高。渦扇發動機則將二者結合起來,設置內外兩個涵道,將來自渦扇的推力和來自噴口的推力疊加,取得適中的性能。為了進一步滿足空戰需求,需要推力更大的發動機以實現高機動,而為了加大航程,又需要省油。自適應變循環發動機的概念就是這樣應運而生的。

上世紀90年代參與F-22選型的F120發動機,被認為是世界上第一種接近實用化的渦噴渦扇變循環發動機,因技術過於超前而敗選於F119

迄今,除部分型號的噴管可以調整方向和改變形狀外,其餘所有部分都是固定不變的,其熱力循環的參數也是不可變的。如能找到一種技術路徑,使發動機隨著飛行模態的變化,自動地做出結構形式的調整,如改變發動機的一些部件的幾何形狀、尺寸或者位置,從而改變熱力循環參數,就能達到上述不同的追求目標。這就是自適應變循環發動機。

目前,變循環的主要技術途徑是改變涵道比。涵道比是渦扇發動機外涵道與內涵道的空氣流量之比,也稱流量比。渦扇發動機的涵道比在0~25範圍,民用客機和運輸類軍機多用高涵道比(一般為4~10)發動機,戰鬥機用發動機為低涵道比(小於1,甚至小到0.2~0.3)。涵道比為零(即無外涵道)時則成為渦噴。涵道比如能改變,就成為變循環發動機。如在爬升、加速和超聲速飛行時減小涵道比,以增大推力;而在起飛和亞聲速飛行時,加大涵道比,以降低耗油率和噪聲。

如果發動機採用了先進傳感器和全權限數字電子控制系統,具有任務自動規劃和態勢自動感知能力,則可實現自適應,即自動調整發動機工作方式,使發動機的模態變換和適應性調節更簡便更及時,對發動機工作點與狀態的動態控制更平穩更連續,從而達到綜合性能最佳,這時就可稱其為自適應變循環了。

其實,美國早在十幾年就開始展開自適應發動機的預研了,而且目標明確,將發展用於美國六代機的200千牛級自適應發動機,預計2021年完成整臺發動機的試車。至於我國在這方面的預研製情況,目前還沒有官方披露的消息,不過相信我國肯定是在研製中。

王海峰提到的第三個顛覆性技術,是高超聲速武器,估計是指高超聲速飛彈,因為近年來我國在高超聲速飛彈領域取得了突破性進展,在2019年的國慶閱兵上首次對外公開展示了東風-17高超聲速飛彈。不過六代機掛載不了這種高超聲速飛彈,因為這是彈道飛彈級別的,體積太大了,只能轟炸機這種大型飛機才能掛載。

那麼,王海峰指的高超聲速武器具體指啥呢?筆者推測應該是高超聲速巡航飛彈,這種飛彈體積要小得多,發射後,一直在大氣層內高速飛行,甚至可以到臨近空間這個高度,由於速度太快,現有的防空系統很難攔截。

在高超聲速巡航飛彈方面,美國早就展開了預研,但是由於亞燃/超燃衝壓發動機一直沒有解決技術難題,故停止不前。但是,中國有可能在這方面超前,因為我們在這方面已經取得了突破性的進展。而王海峰本人就是這方面的專家,上面關於他的個人簡介中,就明確提到了他主持的「TBCC組合動力飛行驗證項目」,這個主要就是給高超聲速飛彈提供動力的。

王海峰提到的第四個顛覆性技術,是蜂群作戰,這個近年來炒得比較熱,大家都聽說過,這裡就不細講了。

以上介紹的這種六代機可能採用的顛覆性技術,只是王海峰公開提到的,那麼還有哪些顛覆性技術沒有提到呢?這個謎,有待官媒的進一步披露。也許中國六代機亮相的那一天,一定會讓我們刮目相看。

筆者堅信楊偉曾說過的那句話,在六代機方面,我們中國一定會實現領跑。

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