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選擇比努力更重要,第六代戰機會是無人機嗎?

原標題:選擇比努力更重要,第六代戰機會是無人機嗎?


出品:科普中國


製作:寒木釣萌


監製:中國科學院計算機網路信息中心


F-35C在航母上的起降。


美國海軍部長Ray Mabus說:「F-35C艦載隱身戰鬥機將是,並且幾乎肯定是海軍將要購買或使用的最後一型有人攻擊戰鬥機。」


在國際上,諸如美國的F-22、F-35以及中國的殲-20被公認為第五代戰機。那麼顯然,下一代戰機,肯定就是第六代了。


而關於第六代到底是有人機還是無人機,爭論一直都很大。


如果我們這個世界從未出現無人機,那麼六代機就沒什麼可爭議的,它當然還是有人駕駛戰機。


但現實是,無人作戰飛機紛紛出現,人工智慧技術又如火如荼,這讓六代機在「到底該往哪走的問題」上,產生了嚴重的撕裂。


無疑,這是一個巨大的岔路口,走左邊還是右邊,意義重大。


因為有時候,選擇比努力更重要。


為時過早嗎?


有人可能會認為,中國的殲-20,還有美國的F-35這才剛服役不久,現在就來討論下一代戰機,這是不是太操之過急且不切實際?

絕非如此。


以F-35戰機為例,它主要是由美國洛克希德·馬丁公司研製和製造的,難道美國國防部能這樣說:「洛克希德公司,既然F-35剛服役,那麼你們留下一小撮人員維護它就行了,而下一代戰機目測也要2030年才服役,所以你們大可以讓90%的研發人員去休10年的長假,為節約成本,你們甚至可以裁掉大部分人員,到時再招聘,重組隊伍。」


顯然,美國國防部不會這麼說。但問題來了,既然F-35已服役,那麼空出的大量研發人員該幹嘛?當然是投入到下一代戰機的各種前期設計中。


還有,早在2005年12月15日,F-22就已服役,難道,研製F-22的核心技術人員也是休長假至今?當然不是。


實際上,在六代機的研製上,各大國早就進入賽道,開始競爭了。俄羅斯「航空港」雜誌主編帕捷列耶夫認為,法國已放棄第五代戰機,轉向第六代無人戰機的研發。


法國的選擇也許是明智的,因為等他們的五代機研發出來並服役時,別國的六代機也差不多出來了。一步慢,步步慢。


看得見的誘惑


之所以在六代機的選擇上,會有大量無人機的呼聲,這是因為,無人機有太多太多一眼就能看穿的好處。



F-22

上圖的F-22,一眼看去,你會驚訝於它內部空間的使用率是如此之高,其前面是兩個發動機進氣道,尾部是發動機噴口,問題來了,它8.2噸的燃油藏在哪兒?武器又是掛在哪裡?


燃油和武器當然還是在機身某處,但這是不是可以說明,F-22的內部,根本不可能再有一絲一毫的無用空間?


「當你為一架戰鬥機安排內部設備時,如果還剩下多餘空間,就說明你的工作沒做好。」


這是美國某飛機設計師的話,其形象地說明了,戰鬥機的內部空間,真的是寸土寸金。


再舉個例子,假如你是某10萬噸級航空母艦的總設計師,當你設計好以後,有一天上級卻告訴你,未來需要增加女兵在航母上的數量,所以你得在合適的地方再增加5個女廁所……


這很難辦到嗎?不難,因為這可是一艘10萬噸級的航空母艦,在某個地方塞入5個廁所,完全不存在技術障礙。


但對於戰鬥機來說,卻根本不是這樣。如果美國國防部找到F-22的總設計師,說F-22挺好的,不好的地方是它只有一個駕駛員,你把F-22改成雙座戰鬥機吧。


F-22總設計師驚掉大牙後,接著會怎麼說?我猜他會這樣說:F-22是最先進的第五代戰鬥機,如果再增加一個駕駛艙的空間和一個飛行員的重量,也不是不可以,只是,F-22會從第五代戰機淪落到第四代,甚至第三代戰機,這真是你想要的嗎?


好了,既然F-22增加一個飛行員就會讓其變成落後一兩代的戰機,那麼我們是不是可以說,如果我們想把F-22從五代機升級到六代機,那麼,去掉其唯一的駕駛艙和飛行員,再重新設計一下,是不是就更容易實現?


答案是肯定的。

五代機的一個重要指標是:在不開加力的情況下可進行超音速巡航。


而現在國際公認的六代機標準之一是:更好的超音速巡航。


問題是,怎麼實現?很難,這需要航空發動機百尺竿頭更上一層樓,但在材料技術沒有大幅進步的情況下,航空發動機似乎已經發展到了極限。


假設F-22的超音速巡航速度為1.5馬赫,你想要六代機的巡航速度超過它,比如達到1.7馬赫,則,減去駕駛艙和各種生命保障系統的重量,再減去飛行員自身體重後,就會更加容易實現。



戰機上的逃生彈射座椅



彈射座椅測試


更快的超音速巡航是六代機的標準之一,從這點來說,還在試飛中的美國X-47B亞音速無人機,以及未來的X-47C就不配稱為是六代機。雖然其隱身能力可能更好。


X-47B空中加油



X-47B航母起降


更好的超機動性和隱身性


當電梯加速上升時,我們會感覺自身體重增加了。這種現象可以用來理解航空上的「過載」。


顯然,從電梯加速上升體驗到的「過載」遠遠無法跟戰鬥機上的相比。



正常狀態下,人體能承受的最大極限為正9G過載,當過載很大時,血液會從頭部向下流向腿部,這必然導致腦部血液大幅減少,從而缺氧。很多飛行事故都是因為飛行員承受了超過人體極限的過載引起的。



在蘇-37上首次完成的Kulbit機動

然而,為追求戰機超強的機動性,迫切需要飛行員能承受的過載越大越好,只可惜,臣妾做不到呀。


可如果是無人戰機,其自身飛出一個20G的過載是輕輕鬆鬆的。


同樣,六代機的標準之一是更好的隱身性,然而……


有人戰機的隱身性也是無法與無人機相比,因為戰機上的座艙蓋是透明的,雖然採取了鍍膜處理,但其依然是雷達波較為容易射入的地方之一。



F-22上的座艙


戰機座艙是一個空腔結構,雷達波射入座艙後,會發生多次反射,形成腔體反射效應,這會在一定程度上減弱隱身性。


但無人機卻沒有這樣的弊端。


六代機就一定是無人機?


沒有這麼絕對,事物的發展總是有一個過程。

就好比移動支付,當其剛興起時,若我們就預言2020年全是移動支付,這是不對的。我們只能說,移動支付的份額會越來越大,但傳統支付還會存在。


最重要的是,現在的無人機,其人工智慧程度依然很低,在很多方面其無法與有人戰機相比,這是事實。


舉個例子,和平時期,俄美戰機在某空域互相挑釁,俄戰機突然打開火控雷達,但美戰機飛行員知道,這只是更進一步的挑釁而已,並不代表對方就敢發射導彈或使用機炮掃射。但如果美戰機是無人機,它該如何做?當它發現對方已打開火控雷達的瞬間,有可能,只要0.01秒的時間,它自己的空空導彈就先發射出去了。


所以,更大的可能是,六代機將是一個有人與無人共存的狀態。實際上,美國也是這麼做的,他們的六代機方案不是只有一個,而是兩個。這也是為什麼,波音公司在提交自己的設計方案時,是一起上的。



波音公司六代機F/A-XX 設計概念圖,有人(上)無人(下)


美國2019年國防預算高達7160億美元,相當於其後9國軍費總和。所以,在六代機的研製上,土豪大可以有人無人一起研製,未來一起共存,這是最保險的方案。無論未來怎麼走,他們都不會輸在起跑線上。


但對於國防經費有限的國家,比如法國、俄羅斯等,如果還是有人無人一起折騰,把有限的經費平均分成兩半,那麼研製出來的戰機恐怕就會失去競爭力,一步慢,步步都慢。


有人還是無人,歸根到底,這還是取決於各國對人工智慧和其他相關技術的未來判斷。若法國判斷出,即使到2090年,人工智慧也無法代替飛行員,有人戰機一定能打敗無人戰機,則,恐怕他們不會在六代機上選擇無人模式。


反之,若俄羅斯判斷出,2030年六代機服役,而那時人工智慧將會很成熟,則俄羅斯估計會把更多經費放在無人模式上。

這不是第一次,也不是最後一次,人工智慧與軍事相連。

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