
美國《空軍時報》網(wǎng)站指出,美國空軍官員今年5月在談論F-22時表示,大約到2030年,F(xiàn)-22已有40歲,已經(jīng)老去,美國空軍開始考慮逐步淘汰F-22。
六代機的標準
過去五代機由美軍制定的“4S”標準:低可探測性(Stealth,俗稱隱身匿蹤)、不開加力超音速巡航(Super Sonic Cruise)、超機動(Super Maneuverability)、高整合航電(Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)。
至今六代機尚無一個放諸四海的標準,主要是新型戰(zhàn)機研發(fā)水平擴散,不再以美軍說的才算數(shù)。盡管如此,我們可以在五代機的基礎之上綜合出一些標準:
第一, 攜帶雷射武器。
第二, 基于人工智能。
第三, 噴氣式超高音速,至少可達驚人的5馬赫。
第四, 翼身融合的大升阻比設計,外形就像B-2一樣,不會有像殲-20的鴨翼(Canard Wing),能夠兼顧飛機在各種高度、以及各種姿態(tài)下的機動性和隱身性。
第五, 基于物聯(lián)網(wǎng)操作的戰(zhàn)機。
基于物聯(lián)網(wǎng)操作的戰(zhàn)機
五代機是基于網(wǎng)絡系統(tǒng)操作,那么六代機就是透過物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的操作,可以充分整合陸、海、空、太空、電磁、網(wǎng)絡等多維領域。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IoT)主要的定義是把所有作戰(zhàn)平臺,通過感應識別的設備(Sensors)連接起來,實現(xiàn)智慧識別與管理??梢赃@么說,凡是能將 “物”(作戰(zhàn)平臺)與 “物”(作戰(zhàn)平臺)聯(lián)結在一起,就是物聯(lián)網(wǎng)操作。
物聯(lián)網(wǎng)的運作架構可分為感測、網(wǎng)絡與應用三個層次。感測層搜集各種戰(zhàn)場數(shù)據(jù),也就是Sensor。當今傳感器裝置能夠依附于更細微的物品之上,例如雷達共形天線陣,就是附著貼合在戰(zhàn)機表面的數(shù)組天線,形成與戰(zhàn)機外形相同的天線陣,而且并不破壞戰(zhàn)機結構及空氣動力學。
網(wǎng)絡層主要是把搜集來的數(shù)據(jù),透過各種通訊協(xié)議,讓數(shù)據(jù)進行傳遞、交換、分析與判讀,使其變成有用的情報。隨著網(wǎng)絡傳輸速度不提的提升,原本分立的作戰(zhàn)與支持行動開始交叉整合,使得更多的異質性訊息可在不同的平臺中傳遞與呈現(xiàn)。
應用層核心就是云端計算,云端計算技術是物聯(lián)網(wǎng)操作的最大助力,同時也促成物聯(lián)網(wǎng)各個的應用服務。
透過上述三個層次,六代戰(zhàn)機最重要的精神在于藉由傳感器所收集的數(shù)據(jù),傳送到云端運算和處理,然后再透過網(wǎng)絡將訊息延伸到更多的終端,形成一個具備自主行動能力的云端物聯(lián)網(wǎng)。
因此,六代機不但可以是有人機、也可以是無人機,可以指揮各式作戰(zhàn)平臺、也可以作為獨立的打擊平臺。
翼身融合
翼身融合(Blended Wing Body, BWB)將傳統(tǒng)的機身與機翼結構融合在一起,變成類似飛行翼的外型,可提升飛機的升力以及燃油效率。由于沒有機翼與機身之分,產(chǎn)生升力與承載是同一結構,大大提高受力效率。
飛翼可以有垂直尾翼,也可以取消垂尾。無垂尾飛翼不僅具有隱身匿蹤的優(yōu)點,也可降低重量和阻力,例如美軍B-2和B-21轟炸機。
有意思的是中國下一代戰(zhàn)機另辟蹊徑,采取了不同模式的尾翼布局。例如轟-20外形氣動類似于菱形,采用變體尾翼,即在尾部配備兩片舵面。當舵面放平時,可充當主翼的一部分,追求隱身最大化。當舵面旋轉,可充當水平尾翼,追求升力的最大化。而當舵面豎起,則又可充當V型尾翼,追求飛機操控和航向穩(wěn)定的最大化。
轟-20在大部分飛行階段變體尾翼都是放平的,以保持最低的RCS反射值。真正需要變體尾翼豎起,是在起降或在近距離纏斗階段,此時無需考慮敵方的雷達探測。
變體尾翼還有第三種狀態(tài),即旋轉狀態(tài),充當水平尾翼,以便在近距離纏斗。這個技術并不難,殲-20的尾翼就是全動式,未來中國六代戰(zhàn)機把殲-20技術照搬過來即可。
六代機發(fā)動機
美軍已發(fā)展出六代戰(zhàn)機發(fā)動機:自適應變循環(huán)發(fā)動機(Adaptive Variable Cycle Jet Engine, AVET),最高航速達到驚人的5馬赫。
現(xiàn)代戰(zhàn)機重量急劇攀升,但發(fā)動機卻只能奮戰(zhàn)在推力和航程之間,導致現(xiàn)代噴射飛機航程甚至比不上二戰(zhàn)時代飛機。為了彌補這個差距,就需要進行變循環(huán)設計,讓飛機能夠在不同狀態(tài)下工作。
飛機發(fā)動機核心技術在于提高燃油使用效率。噴射發(fā)動機原理是將空氣吸入發(fā)動機后和燃油混合加熱,后高溫高壓氣體向后噴出產(chǎn)生推力。
然而,這個高溫高壓氣體本身就擁有巨大能量,卻在噴射的過程中被浪費掉了;而當飛機在航行過程中,很多航程是無需使用這種高油耗率的工作方式。于是變循環(huán)發(fā)動機結合了多種工作模式,并合理規(guī)劃發(fā)動機工作,達到了最佳使用效果。
一般噴射發(fā)動機工作原理:進氣→壓縮→燃燒→帶動渦輪→噴射。變循環(huán)發(fā)動機則將氣流分在三個涵道(Ducts),這3個涵道可以計算機控制變換大小口徑,組合搭配之后就是最佳的工作模式,可以進行經(jīng)濟巡航、超音速機動與超音速巡航。
使用變循環(huán)技術后,在相同燃油的情況之下,飛機的滯空時間可以提高50%,航程增加33%,減少25%的燃油消耗率,達到60%的燃油熱吸收率。這種發(fā)動機將首先在F-35進行測試,原來攜帶兩枚1000磅JDAM的F-35C作戰(zhàn)半徑為1440公里,使用變循環(huán)發(fā)動機之后,作戰(zhàn)半徑可達到2160公里。
基于人工智能的六代機
人工智能可以分為 “人工”和 “智慧”。 “人工”的爭議性不大,可是 “智慧”的問題就大了,這涉及了例如意識(Conciousness)、自我(Ego)、思維(Mind)、無意識思維(Unconcious Mind)等問題。 軍事來講,就是判定一個武器平臺例如無人機艦自主性工作的能力。
我們對于自身智慧的理解都非常有限,更難去定義 “人工”制造的 “智能”。然而人工智能在機器人、指揮決策、控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)中得到廣泛應用。
通常機器學習的基礎是統(tǒng)計學、信息論、控制論以及其他非數(shù)學學門。機器學習對于經(jīng)驗的依賴性很強。計算機需要不斷從問題與解決的經(jīng)驗中獲取知識、并學習策略,以后在遇到類似問題時,運用經(jīng)驗知識解決問題并積累新的經(jīng)驗。
最困難的是創(chuàng)造,也就是 “跳躍型學習”,某些情形被稱為 “靈感”或 “頓悟”。事實上計算機最難學會的就是頓悟,只有 “人”才有這種能力。
例如二戰(zhàn)日軍零式戰(zhàn)機讓美軍大吃苦頭,后來美軍捕獲1架失事的零式戰(zhàn)機,經(jīng)過好幾次測試,終于找到零式的缺陷。若交給計算機操作,可能經(jīng)過數(shù)萬次的測試也不會結果,如果 “人”不介入的話。
目前人工智能的成就還是有限,特別是在空戰(zhàn)需要飛行員極大的靈感與頓悟,未來人工智能還有非常寬廣的空間。
攜帶雷射武器
近年雷射武器開始小型化,過去以化學燃料提供動力的激光器的體積過于龐大,且耗能很高,目前正利用固態(tài)激光器,也就是使用電力而不是化學燃料來提供動力。
目前小型化機載雷射武器即將突破技術瓶頸,系統(tǒng)重量可降至幾百公斤,功率提高到兆瓦級,體積更小的固態(tài)激光器達到200千瓦至300千瓦級。當然,小型機載雷射武器的工作距離也較短。裝載于五代戰(zhàn)機上的雷射武器有效射程,能達到20到30公里就不錯了。
除了雷射武器,六代機還可能裝載微波武器,也就是俗稱的電磁脈沖武器,主要是靠高能量的電磁輻射攻擊和毀傷目標。
微波武器基本工作原理與雷達差不太多,只是其發(fā)射的能量更高、更集中。微波武器可以是單獨的機載武器系統(tǒng),也可與機載雷達結合在一起,形成雷達射頻武器;只是雷達射頻武器發(fā)送的是連續(xù)的電磁波,功率要比較低。
電磁輻射波束必須在目標停留一段時間,其軟殺傷作用較好,硬殺傷能力不足,更適合用于長時間的電子干擾。裝置在轟炸機里面還可以,但要作為戰(zhàn)斗機的武器之一,可能還需要時日。
小結
軍事科技的快速進步逐漸向資源多的大國靠攏,次之于后的中型國家例如日本、英國、法國、德國等,只能以聯(lián)合方式開發(fā),降低成本與風險。
臺灣地區(qū)無外援且明顯的跟不上大部隊腳步。在沒有外銷市場支持的情形之下,自造的成本怕是遠超過效益。
華夏經(jīng)緯網(wǎng)


