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俄美歐陸續傳出研製六代戰機,中國第6代戰機,到底長什麼樣子?

美國六代機已經現身,中國六代機還會遠嗎?

中國六代機在哪裡?

前段時間,有美國網友在衛星圖上發現,在美國神秘的「51區」里出現了一架外形奇怪的飛機。

這架飛機和已知的任何一架飛機都不一樣,它有著科幻的三角形機身。許多人猜測,這可能就是傳聞已久的六代機。

(現身51區的神秘飛機)

現代戰爭中,空中力量有著無可替代的重要作用。如何確保己方空中力量的優勢地位,是各大軍事強國一直努力研究的方向。

美國在2005年服役了劃時代的隱身戰鬥機F22,隨後又推出三軍通用的多用途隱身戰鬥機F35,確保了自己戰鬥機領域的優勢地位。

(F22「猛禽」戰鬥機)

美國人沒有就此停下戰鬥機的研發工作。在2010年後,美國人就開始對六代機進行相關的研究。

隨後洛馬、波音、格魯曼等公司紛紛拿出自己的六代機設計方案圖。俄羅斯和歐洲也緊隨其後,推出了自己的六代機方案。

(波音公司的六代機方案)

中國在研發出殲20這款頂級五代戰鬥機以後,對未來的六代戰鬥機也沒有放慢研究的步伐。

中航工業旗下有一個著名的「雙總師」設計團隊,曾參與過殲10和殲20關鍵系統的研製工作。

(殲20「威龍」戰鬥機)

該團隊提出了8種六代機的設計方案,並對其中4種設計方案進行了低空飛行試驗,探索六代機的相關設計理念。

顯然,中國六代機的研發工作已經在進行中,在不久的將來,我們就可以看到中國六代機出現在世人面前。那麼,中國六代機會是什麼樣子呢?

一架戰鬥機主要有這麼幾個部分組成:機體、動力、航電、武器。我們可以通過這幾個方面,側面了解中國六代機可能的樣子。

六代機的骨架——機體設計

機體設計是一架飛機的根本,飛機的性能和發展潛力很大程度上取決于飛機的機體設計水平。

比如說梟龍戰鬥機,早期的梟龍戰鬥機性能並不出色,只不過勉強邁入三代戰鬥機的門檻。

但是得益於出色的機體設計,梟龍戰鬥機能夠進行不斷地升級,通過更換航電設備,升級動力系統,提升戰鬥力。

(JF-17Block3「梟龍」戰鬥機)

正是因為有這樣的改進,到了最新型的Block3型號,梟龍戰鬥機已經升級到三代半改進型的水平,性能和早期梟龍戰鬥機有天壤之別。

而且,自從五代機出現以後,隱身能力從五代機開始成為戰鬥機的標準配置。沒有優秀的隱身能力,在未來戰場上就難以和隱身戰鬥機相抗衡。

而在飛機隱身設計的幾大關鍵要素中,飛機的外形設計是重中之重,而飛機的外形設計又關係到了飛機的機體設計。

(稜角分明是隱身戰鬥機的典型特徵)

比如說,在普通的戰鬥機上,戰鬥機的尾翼是垂直的。而在隱身戰鬥機身上,為了減小雷達反射面積,達到隱身的效果,尾翼都要設計成傾斜的。

而我們知道,尾翼上面有用來控制飛機飛行的活動翼面,通過活動翼面的轉動來控制飛機的飛行姿態。

把尾翼放傾斜以後,如何有效地控制飛機,這就需要飛機的機體設計,能夠配合傾斜的尾翼發揮作用。

(殲20的傾斜尾翼)

再比如說,要達到比較好的隱身效果,就需要飛機表面儘可能光滑。一些突出飛機表面的設備就要想辦法隱藏起來。

像是用來測量飛機速度的空速管,隱身戰鬥機就不能像其他飛機那樣把空速管放在機頭,而是要在機身上設計一個速度感測器來代替機頭的空速管。

隱身設計有一個原則,就是飛機的翼面越少越好。每一個翼面都會增加飛機的雷達反射面,降低飛機的隱身效果。

六代機相比五代機有更強的隱身需求,所以目前各國披露的六代機設計方案普遍使用了無尾式布局。

(洛馬的六代機方案,採用無尾式布局)

所謂的無尾式布局,就是飛機取消了水平尾翼和垂直尾翼,全機機身只有兩塊主翼。這樣的設計能夠減少雷達反射面,提高飛機的隱身水平。

中國的六代機會不會採用無尾式布局呢?比較可能的答案是會。在幾個空氣動力研究所披露的論文中,都出現有幾種無尾式飛機的設計方案。

這些無尾式飛機方案有著典型的戰鬥機設計特點,比如為了高速飛行所設計的大後掠角機翼等,很可能是我國對於六代機的一些先期研究方案。

六代機的核心——動力裝置

當一架飛機從我們頭頂飛過的時候,除了飛機輕盈矯健的身影以外,讓人印象最深刻的就是飛機發動機巨大的轟鳴聲。

動力裝置或者說發動機,是一架飛機的核心。只有發動機源源不斷地提供動力,才能讓飛機不斷地在天上飛行。

(WS10「太行」渦扇發動機)

尤其是對於戰鬥機來說,發動機的性能更是至關重要。戰鬥機主要的任務便是和敵軍戰機搶佔制空權。

性能優秀的發動機能夠讓戰鬥機有更高的推重比,相應的在機動和速度上就會更優秀,面對敵機時就能快速搶佔優勢位置發起攻擊。

五代機普遍裝備了新一代渦扇發動機,比如美國的F119、F135發動機,俄羅斯的Project40發動機,中國的WS15發動機。

(F135渦扇發動機)

這些發動機都有一些共同的特點,首先就是發動機的推力都很大,比如F135最大推力達到了18噸,未來還有進一步增加到22噸。

其次就是推重比很高。推重比顧名思義就是發動機推力和重量的比值,推重比越高說明發動機的性能越好。

這幾款五代機的渦扇發動機普遍都做到了10左右的推重比,能夠給戰鬥機提供充足的動力。

那六代機的發動機會是這些發動機進一步發展的型號嗎?有可能不是。

為什麼這麼說?因為這一代渦扇發動機的技術已經碰到了一些難以攻克的瓶頸,性能很難再有更大的突破。

舉個例子,F135發動機是目前世界上最優秀的戰鬥機發動機。它的燃燒室渦輪葉片溫度已經做到了極致,距離材料熔點只有幾十度,沒有進一步提高的空間。

新材料的開發是一項漫長而艱難的工作,短時間內新一代戰鬥機發動機的研發還要依託現有的材料技術。

(變循環發動機)

在材料技術沒有突破的前提下,要想在發動機性能上有比較大的突破,就要使用一些新的發動機構型,比如變循環發動機和脈衝爆震發動機。

美國正在研究XA101變循環發動機,它比起F135更省油,推力更大,據說能夠做到15的推重比。

與美國人研究變循環發動機不同,中國則在另一條路線,脈衝爆震發動機上進行研究。

中國曾經將一台WS9渦扇發動機的燃燒室,改造成脈衝爆震發動機的燃燒室,並放在試車台上進行試車。

試驗結果表明,這一改造極大地提升了發動機的推力。改造前的WS9發動機最大推力只有9噸多,改造後發動機最大推力超過了17噸。

(WS9「秦嶺」渦扇發動機)

所謂的脈衝爆震,就是通過可控的超音速燃燒脈衝,代替傳統的亞音速燃燒。

傳統的燃燒室裡面,燃燒只能在亞音速狀態下進行,不然就會出現燃燒不穩定的現象。

所以渦扇發動機里的壓氣機一個重要工作,就是把進氣道進來的超音速氣流變成亞音速氣流。

而脈衝爆震發動機的燃燒室,通過特殊設計的燃燒室形狀和燃料噴注裝置,使得燃燒可以在超音速下進行,提高了燃燒效率,從而大大提高發動機的推力。

對於未來的中國六代機來說,脈衝爆震發動機將是一個不錯的動力裝置,可以為中國六代機提供充足的動力。

六代機的靈魂——航電系統

對於現代戰鬥機來說,一套先進的航電系統必不可少。只有擁有一套先進的航電系統,戰鬥機才能避免在現代戰場上成為「無耳機」、「瞎子」、「啞巴」。

現代戰鬥機的航電系統主要有這麼幾個方面,一個是探測系統,一個是通訊系統,還有就是戰鬥機自身的控制系統。

最為人熟知的戰鬥機探測系統就是雷達,這種有著上百年歷史的裝備直到今天依舊是搜索探測的中堅力量。

(相控陣雷達)

從五代機開始,有源相控陣雷達(AESA)逐漸成為戰鬥機的標準配置。AESA雷達性能強大,除了有比傳統雷達更強的探測能力以外,還有一定的電子戰能力。

不過隨著六代機的出現,現有的AESA雷達可能對六代機沒法做到有效探測。

六代機除了前文提到的機體設計比起五代機更有利於隱身以外,還有許多新的隱身技術可能會應用在六代機身上。

比如可以做到全頻譜隱身的塗料,能夠吸收不同波段的雷達波。還有等離子隱身技術也可能在六代機上實現應用。

所以中國六代機勢必要裝備新型雷達,才能在未來六代機之前的對抗中佔有優勢。

好消息是,在這方面中國已經取得不小的成果。早在2018年的珠海航展上,中國電科14所就推出了全新的光量子雷達。

(電科14所的光量子雷達)

中國電科14所是中國雷達研發領域的領頭羊,像殲20上的雷達就是中國電科14所的產品。

這個光量子雷達使用全新的信號處理機制,能夠對一些特殊信號進行處理,大大增強了對於隱身飛機的發現能力。

在六代機的通訊系統方面,中國也有相當深厚的技術基礎。

戰鬥機在戰場上進行通訊,有兩個要求。首先就是要安全,不能讓敵人截取通訊信號,泄露通訊里的機密情報。

其次是要傳輸效率高。現代戰場上,各種感測器提供的數據越來越多,這要求通訊線路能夠在短時間內傳輸大量的數據,才能滿足信息化作戰的需求。

而在這兩方面,中國都有不錯的技術成果。在通訊安全方面,我們有走在世界前列的量子通訊技術,量子通訊從原理上就根除了被竊聽的可能性。

(量子通訊實驗衛星「墨子號」)

在傳輸效率方面,我們有先進的5G技術。通過相關技術的研究,應用到戰鬥機通訊上,提高戰鬥機通訊系統的傳輸效率不是問題。

這些技術很大概率將會用到中國六代機上,極大地提高中國六代機的通訊系統性能。

中國在殲20戰鬥機上,裝備了世界上少有的光傳操作系統。光傳操作系統就是用光纖作為飛機操作系統的傳輸方式。

光傳操作系統比起電傳操作系統,響應速度更快,數據傳輸效率更高,這使得飛機更加智能化,甚至可以配合人工智慧實現飛機的自主飛行。

這樣的操作系統在中國六代機上將會得到進一步應用,讓中國六代機在智能化上遠勝五代機。

六代機的力量——武器裝備

對於戰鬥機來說,各種性能先進的武器裝備,是戰鬥機完成各種作戰任務的關鍵。

中國六代機未來最重要的作戰任務,就是在和敵軍戰鬥機的對抗中佔據優勢,奪下戰區的制空權。

要遂行制空任務,先進的空對空導彈必不可少。

中國已經列裝了PL15中距空空導彈,這是現役最先進的空空導彈之一。

(PL15中距空空導彈)

PL15彈徑203毫米,比起美國的AIM120D不到180毫米的彈徑要粗一圈,這雖然讓PL15的適裝性有所下降,但是更粗的彈體可以容納更大的火箭發動機,給導彈提供更強的動力。

根據2021年珠海航展上公開的消息,PL15的有效射程達到了150公里之遠。同時更大的彈徑讓PL15能夠裝備口徑更大的雷達,提高了對隱身戰鬥機的鎖定能力。

不過PL15性能雖然優異,但是其偏大的尺寸限制了它實際使用的效果。PL15為了獲得較強的機動能力,安裝有翼展比較大的尾翼。

因為這些尾翼實在是太大了,導致殲20雖然彈倉尺寸很大,但是也只能夠攜帶4枚PL15導彈。

(掛載PL15的殲20戰鬥機)

所以對於中國六代機將要使用的導彈來說,要在做大比PL15更優秀的性能的同時,還要把尺寸縮小。

一個很可能的解決方案就是使用動能戰鬥部。空空導彈為了確保對高速戰鬥機的殺傷效果,都有一個重量不小的破片戰鬥部。

如果能夠通過使用新型的制導系統,讓導彈直接撞擊目標而不是通過破片戰鬥部的破片殺傷,就可以把戰鬥部做的很小,甚至不需要戰鬥部。

這樣就能節省出幾十千克的重量,相應的導彈發動機也可以進一步縮小。

(使用動能戰鬥部的「游隼導彈」,體型小巧)

同時可以使用比沖更高的固體推進劑和重量更輕的發動機殼體,進一步減小發動機的重量。

發動機還可以增加矢量噴口,替代尾翼的作用,縮小尾翼的尺寸甚至取消尾翼。

這樣一來,新型導彈的尺寸可以縮小到PL15的一半,而性能卻差不多甚至有所提升。對於中國六代機來說,這樣的空空導彈才是最順手的神兵利器。

當前國際局勢風雲變幻,各國都加快了武器裝備的研究速度,作為空中力量重要裝備的戰鬥機也是如此。

中國航空工業已經站在了世界的一流水平,在中國軍工科研人員的努力下,中國六代機問世的那一天很快就要到來了。

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