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一架能变三架?国产后掠翼六代机,尾部翼身融合两架无人僚机

作者:马妍

#头条首发大赛#

从歼-20首次亮相开始算,已经差不多过去了13年,如果从歼-20正式服役开始计算,也已经差不多过去了7个年头。按照武器研发“生产一代、研发一代、预研一代”这个模式来看,中国的第六代战斗机研发时间少说也有7个年头了,在周边国家陆续装备第五代战斗机的情况下,歼-20已经无法令解放军保持绝对的空中优势,中国对第六代战斗机的需求越来越迫切。

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而在最近,《南华早报》报道称,在西北宁夏毛乌素沙漠南缘的一个机场,中国的工程师与科学家顺利试飞了下一代战斗机的有人/无人“新概念”设计。与以往战斗机的不同之处在于,概念机的机翼设计更为复杂,具备空中变形能力,正常状态是高速战斗机特有的后掠三角翼,后缘呈类似W形状的布局。而需要变形的时候,机翼的一部分后缘脱落,变成了2个类似飞翼式布局的无人机,此时主翼后缘变为大V字形状。这样一来,一架战斗机就能够变成三架使用,实现了多架具有不同功能的飞机集成协同飞行。

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其实关于中国下一代战斗机具备变形能力这一点,之前官方早就暗示过。2020年,歼-20总设计师杨伟就曾表示:未来的飞机可能就像科幻电影中的变形金刚。2022年,杨伟又表示:在不久的将来,人们会看到歼-30和歼-40。

而这种大飞机带小飞机的设计,在冷战时期就出现过。在喷气式战斗机问世后,虽然战斗机的速度与爬升性能得到了加强,但是早期喷气式战斗机面临着一个严峻的问题,那就是涡轮喷气式发动机的高油耗率,导致喷气式战斗机的滞空时间受到较大限制,已经很难像当年的P-51螺旋桨式战斗机那样,为轰炸机提供长时间的护航。

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而当年美国的战略轰炸机想要对苏联的大城市进行轰炸,动辄需要飞行几千公里,让美国的护航战斗机鞭长莫及。而苏联战斗机当时普遍装备了大口径机炮,对皮糙肉厚的战略轰炸机也有极强的毁伤能力,如果没有战斗机护航,美国的轰炸机部队将损失惨重。于是美国的设计师们突发奇想,想要研制一款能够由轰炸机携带的“寄生机”。设计思路是研发一款体积小巧的战斗机,在轰炸机执行任务时,这种战斗机就挂在轰炸机的机腹待命,遇到苏联战斗机,轰炸机就将战斗机放出来,让这些寄生战斗机对付苏联战斗机,等到任务完成后,再由轰炸机对战斗机进行回收。这样一来,就解决了战斗机无法长时间为轰炸机护航的问题。

后来,美国就造出了名为XF85“小鬼”的袖珍战斗机,长度只有4.53米,高度3.35米,翼展6.43米,颜值只能用又短又粗又挫来形容。并且后来的试飞也证明这种想法很不靠谱,首先就是袖珍战斗机的性能非常有限,从外形就能看出来机动性非常一般,遇到苏联战斗机的时候别说护航了,连保护自己都做不到。其次,袖珍战斗机的滞空时间只能维持半小时,哪怕能够在激烈的空战中存活下来,剩余的油量恐怕也坚持不到成功回收,因为当时的控制技术并不成熟,袖珍战斗机一旦放出去,回收装置的使用成功率就非常低。

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后来,随着地对空导弹的性能不断加强,高空轰炸机的头号敌人从截击机变成了地对空导弹,继续配备袖珍战斗机的意义已经不大,XF85项目最终也被废弃。

而中国的六代概念机将机翼的一部分设计成具有独立飞行能力的无人机,避免了安装在其他位置会额外增加阻力的问题,当挂载无人机的时候,也相当于增加了翼面积,提高了飞机的总体升力。

战斗机要额外配备无人机,肯定不会为了给自己护航,而是大大扩展了战斗机的灵活性,比如在六代机的指挥下,无人机可以充当前哨机,在前方为六代机提前探路。在隐身战机的时代,战机之间彼此互相发现的距离越来越短,谁先暴露目标谁就会处于劣势,而无人机就相当于在前方帮己方六代机插眼,拓展己方六代机的探测范围,同时也能帮助自己战机吸引火力,在敌方先开火暴露目标的情况下,做到后发制人。

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另外,俄乌冲突已经证明,现代化的防空武器已经对战斗机造成严重威胁,战斗机仅凭机动性与有限的电子干扰能力,很难逃脱高性能防空导弹的打击。而无人机则成为了对付防空导弹的利器,一方面无人机可以前方引诱敌方防空导弹开火,为己方战机标定高危区域,另一方面,无人机也可以携带弹药或者化身为巡飞弹,直接对敌方防空阵地发动攻击。远程防空导弹的备弹量相对有限,一部发射车通常只有4-8枚备弹,乌军在攻击俄罗斯S400防空系统的时候,通常就是利用无人机与巡航导弹先消耗俄军的防空导弹,战术弹道导弹最后抵达战场,完成对俄军防空系统的绝杀。而1架中国六代机可以携带2架无人机,4架中国六代机就可以使用无人机对敌方防空系统形成压制了。

而且从无人机的飞翼式造型来看,其本身也拥有不俗的隐身性能,将来甚至可以携带空对空导弹,穿透敌方的空中防御网,在六代机的引导下对敌方的预警机、加油机展开猎杀,哪怕作战失败被击落了,对于我方来说也只是损失了几架无人机,万一成功了就是血赚。

不过目前这种设计还存在一定的技术风险,美国在冷战时期研发的XF85袖珍无人机,是挂在机身中轴线上,再加上轰炸机平时都是四平八稳的飞行,因此收放无人机对飞行状态影响不大。

而如今高性能的战斗机,采用的都是静不稳定设计,机翼上的无人机突然分离,会导致战机气动焦点出现剧烈变化,再加上分离过程中出现的气流扰动,很容易导致战机失控甚至是坠毁。上世纪50年代,美国空军尝试将两架战斗机固定在一架轰炸机的左右翼尖上,然而在实际测试过程中,出现了强烈的翼尖涡流,导致战斗机与轰炸机一同坠毁。

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想要安全的投放无人机,这就要求载机在气动外形与飞控算法上下功夫。更极端的情况是,如果投放装置出现故障,导致一边机翼将无人机投放了出去,另一边机翼却依旧维持原状,战机的飞控系统必须能够保证飞机在两边升力不平衡的情况下,顺利返航并完成着陆。

因此想要实现上述概念,就要求研发国在气动设计、飞控编写方面有极为深厚的功底,刚好这两方面恰恰是中国的强项,你可以质疑中国的发动机技术或者材料技术,但是要比气动设计与飞控编写,中国人在蓝星上还没服过谁,歼-20就是最好的证明。

据《南华早报》透露,这次试飞的六代概念机,使用了西北工业大学开发的FCC-100飞行控制计算机,该计算机可以在短时间内完成复杂的计算,然后向控制系统下达高度可靠的控制指令,再配合具备快速反应能力的方向舵,足够确保无人机分离过程中的飞行安全。正是因为西北工业大学如今在国防领域有非常高的造诣,美国情报机构才在最近几年多次试图渗透该校的计算机网络,想要获取中国绝密的科技信息。

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从有限的公开资料来看,中国六代机的总体布局要比歼-20精简的多,没有鸭翼和水平尾翼,使用一对大角度倾斜的V形垂尾负责机身稳定,进气道疑似设计在机身上方。从这些资料可以看出,中国的六代机将不再追求机动性,而是更看重飞机的隐身性能与超音速飞行能力,并利用随身携带的无人机拓展多用途性能这既是一架战斗机,又是一架“领航机”,同时也是一架指挥机。

歼-20总设计师杨伟曾在2023年10月份的一场大学演讲时表示:现在打仗不是追求“机动为王”的时代,而是“信息为王、智能为王”。这表明中国的下一代战斗机,可能没有复杂的气动外形,但却拥有更强的隐身性能以及综合化、智能化控制系统,飞行员从过去操控飞机为主,变成了坐在飞机上操控无人机以及其他系统,飞机的控制交给智能化的飞机自己完成。

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目前的战斗机在机动性方面已经进入了瓶颈,因为人体的承受能力有限,导致战斗机最大过载通常被限制在10个G以内,持续过载能力维持在7G就算很不错了,能够承受10G以上过载的飞行员可谓凤毛麟角。而无人机则没有这方面的限制,无人机所能承受的最大过载,取决于机体强度,未来空战将逐渐演变为无人化,有人战机则在后方充当决策者与指挥官。现在中国的六代概念机也开始重视与无人机的搭配,证明中国已经在这方面处于领先地位。

虽然目前不少第五代战斗机也有与无人机进行搭配作战的计划,比如俄罗斯的苏-57与“猎人”大型无人机。然而五代机与无人机之间的关系,更像是长机与僚机的关系,受制于无人机的航程与速度,在执行任务时受到的限制非常大。

而中国的六代概念机,将无人机与战斗机融为一个作战系统,无人机就相当于战斗机的一个模块,这样就大大减低了无人机对于燃料的携带要求,在无人机体型有限的情况下,将更多的空间用于增强性能。而且无人机与战斗机融为一体,也大大降低了被敌方雷达探测到的距离,哪怕暴露了,原本1个目标也会突然变成3个目标,打对手一个措手不及。

当然,目前全世界对于第六代战斗机依然没有一个统一的概念,过去中国可以摸着美国与俄罗斯过河,无论是歼7、歼-10还是歼-20,在设计的时候都会参考其他国家的先进战斗机,但是到了研发第六代战斗机的时候,已经没有样板供中国科研人员来借鉴了,这就对中国科研人员的创新能力提出了很高的要求,至少从目前的情况来看,中国科研人员已经想到了不少好点子。

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