“六代機”已經成為目前社交媒體的“火熱詞匯”,隨著中國境內被曝光的最新戰斗機亮相,全世界都在討論六代機。然而截至目前,第六代戰斗機的設計應該具有哪些特征,仍然沒有公論。
公認的第六代戰斗機的技術特性,包括比第五代戰斗機更好的隱身能力和更強的超音速巡航能力、配備主動防御系統、能作為網絡化作戰體系中的重要節點并與網絡內其他平臺進行信息交換、可作為空中指揮平臺并同時控制多個無人機作戰。而根據目前較為典型的第六代戰斗機項目美國的“下一代空中優勢(Next Generation Air Dominance,簡稱NGAD)”來看,其使用上要與“協同戰斗機(Collaborative Combat Aircraft,簡稱CCA,即此前所稱的“忠誠僚機”)”配合使用,這證明第六代戰斗機除了博人眼球的各種飛行性能和單機作戰能力方面的指標以外,最主要也是最能與之前的戰斗機相區別的特征在于其更突出作為作戰體系中的核心,而非單一的戰斗系統使用。
從上述設計特性來看,第六代戰斗機可以說著實是個“怪胎”,因為這幾項設計特征事實上存在相當程度的互相矛盾——更好的超音速巡航能力就要求飛得更快,因此裸露在機體外部、破壞飛機氣動的突出物應該盡可能少;而作為網絡化作戰體系中信息節點使用、以及至少不次于第五代戰斗機的信息態勢感知能力,就不可避免要求在機身上設置更多的傳感器,如果以傳統方式布置就難免暴露在機體外部。
更全面的隱身能力要求機體濕面積要低、尤其是第五代戰斗機上相對較弱的機體側面信號特征要降低,所以最好不要尾翼,但這顯然不符合傳統航空器設計上需要用更多的控制面來控制飛行機動性的要求,換句話說就是要用更“奇怪”的設計來實現比第五代戰斗機更好的機動性。
因此,繼續在第五代戰斗機的設計概念上小修小補并不能實現質的飛躍,第六代戰斗機必須采用完全不同于之前戰斗機設計概念的全新設計理念。
在談第六代戰斗機的設計之前,我們先來回顧一下之前的戰斗機的設計發展狀況。自進入噴氣式時代以來,戰斗機的起飛重量越來越大,但機體尺寸卻出現了一種在長達半個世紀的時間內沒什么變化的奇怪局面。以中、美、俄/蘇這三個主要戰斗機生產國的戰斗機典型型號為例:第三代戰斗機(美標,下同):
殲-8B:機身長21.38米、翼展9.34米、高5.41米、最大起飛重量約20噸;
F-4:機身長19.2米、翼展11.7米、高5.0米、最大起飛重量28噸;
米格-23:機身長16.70米,翼展13.97米(最小后掠角時),高4.82米,最大起飛重量 18噸;
第四代戰斗機:
殲轟-7A:機身長22.32米、翼展12.80米、高6.22米、最大起飛重量28.5噸(注:由于殲-11基于蘇-27設計,其機體規格與蘇-27基本持平,在此采用不屬于第四代戰斗機但與美俄兩國四代機同時期的殲轟-7A作為對比)
F-15C:機身長19.44米、翼展13.03米、高5.68米、最大起飛重量30.8噸;
蘇-27:機身長21.9米、翼展14.70米、高5.93米、最大起飛重量33噸;
第五代戰斗機:
殲-20:機身長21.2米、翼展13.01米、高4.69米、最大起飛重量37噸;
F-22:機身長18.92米、翼展13.56米、高5.08米、最大起飛重量38噸;
蘇-57:機身長20.1米、翼展14.1米、高4.74米、最大起飛重量35噸。
由上述數據對比不難看出,從20世紀60年代到21世紀的重型戰斗機設計,其最大起飛重量從20噸級一路狂飆到35到40噸級,但其機體規格的變化卻非常小,機身長度幾乎一直維持在20米級別。
很明顯,即便考慮到因為材料學、結構設計的進步能使得相同的機體尺寸空間容納下更多的武器、設備和燃油,同時光學和電子技術的進步又能實現以更小的尺寸實現設備更好的性能,這種提升也有個限度。因此,到第六代戰斗機時,即便不要求其他方面的能力、僅僅是要求具備更遠的航程(需要更多的機內燃油)、更大的載彈量(需要更大的機身彈艙)和更多的傳感器(需要更復雜的機身),20米級別的機身尺寸也肯定不夠用了,這是導致當前已經首飛的第六代戰斗機原型機(或技術驗證機)據推測機身長度達到26米的重要原因。
而之所以無論是NGAD的概念圖還是目前已經首飛的六代機原型機都采用了無尾式布局,除了隱身方面和高速飛行方面的指標提升要求飛機的外形要盡量“歸整”以外,一個重要的原因可能是傳統上依賴尾翼進行姿態控制的辦法,到第六代戰斗機上已經行不通了。
老圖對飛行器設計和控制方面的技術和原理沒什么了解,但從上世紀90年代的各類驗證機到目前的六代機原型機來看,避免尾翼對飛行器飛行造成的影響幾乎成為了航空強國在新概念飛機上的共識,這一點早在YF-23那個看起來相當奇怪的可以調節角度、最低角度幾乎與機翼平行的尾翼就能看出點端倪。
而在第六代戰斗機上,完全取消尾翼說明在飛控和機身控制面設計上已經能夠實現比尾翼更好的控制效果,這樣的設計到底能給戰斗機的概念帶來多大程度的顛覆,只能在六代機的飛行性能有比較明確的展現之后才能明確了。
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