
美國《空軍時(shí)報(bào)》網(wǎng)站指出,美國空軍官員今年5月在談?wù)揊-22時(shí)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(jī)的標(biāo)準(zhǔn)
過去五代機(jī)由美軍制定的“4S”標(biāo)準(zhǔn):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(jī)動(dòng)(Super Maneuverability)、高整合航電(Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)。
至今六代機(jī)尚無一個(gè)放諸四海的標(biāo)準(zhǔn),主要是新型戰(zhàn)機(jī)研發(fā)水平擴(kuò)散,不再以美軍說的才算數(shù)。盡管如此,我們可以在五代機(jī)的基礎(chǔ)之上綜合出一些標(biāo)準(zhǔn):
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(dá)驚人的5馬赫。
第四, 翼身融合的大升阻比設(shè)計(jì),外形就像B-2一樣,不會(huì)有像殲-20的鴨翼(Canard Wing),能夠兼顧飛機(jī)在各種高度、以及各種姿態(tài)下的機(jī)動(dòng)性和隱身性。
第五, 基于物聯(lián)網(wǎng)操作的戰(zhàn)機(jī)。
基于物聯(lián)網(wǎng)操作的戰(zhàn)機(jī)
五代機(jī)是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作,那么六代機(jī)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(luò)等多維領(lǐng)域。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IoT)主要的定義是把所有作戰(zhàn)平臺(tái),通過感應(yīng)識(shí)別的設(shè)備(Sensors)連接起來,實(shí)現(xiàn)智慧識(shí)別與管理??梢赃@么說,凡是能將 “物”(作戰(zhàn)平臺(tái))與 “物”(作戰(zhàn)平臺(tái))聯(lián)結(jié)在一起,就是物聯(lián)網(wǎng)操作。
物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作架構(gòu)可分為感測、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用三個(gè)層次。感測層搜集各種戰(zhàn)場數(shù)據(jù),也就是Sensor。當(dāng)今傳感器裝置能夠依附于更細(xì)微的物品之上,例如雷達(dá)共形天線陣,就是附著貼合在戰(zhàn)機(jī)表面的數(shù)組天線,形成與戰(zhàn)機(jī)外形相同的天線陣,而且并不破壞戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)力學(xué)。
網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行傳遞、交換、分析與判讀,使其變成有用的情報(bào)。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速度不提的提升,原本分立的作戰(zhàn)與支持行動(dòng)開始交叉整合,使得更多的異質(zhì)性訊息可在不同的平臺(tái)中傳遞與呈現(xiàn)。
應(yīng)用層核心就是云端計(jì)算,云端計(jì)算技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)操作的最大助力,同時(shí)也促成物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)的應(yīng)用服務(wù)。
透過上述三個(gè)層次,六代戰(zhàn)機(jī)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(yùn)算和處理,然后再透過網(wǎng)絡(luò)將訊息延伸到更多的終端,形成一個(gè)具備自主行動(dòng)能力的云端物聯(lián)網(wǎng)。
因此,六代機(jī)不但可以是有人機(jī)、也可以是無人機(jī),可以指揮各式作戰(zhàn)平臺(tái)、也可以作為獨(dú)立的打擊平臺(tái)。
翼身融合
翼身融合(Blended Wing Body, BWB)將傳統(tǒng)的機(jī)身與機(jī)翼結(jié)構(gòu)融合在一起,變成類似飛行翼的外型,可提升飛機(jī)的升力以及燃油效率。由于沒有機(jī)翼與機(jī)身之分,產(chǎn)生升力與承載是同一結(jié)構(gòu),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(diǎn),也可降低重量和阻力,例如美軍B-2和B-21轟炸機(jī)。
有意思的是中國下一代戰(zhàn)機(jī)另辟蹊徑,采取了不同模式的尾翼布局。例如轟-20外形氣動(dòng)類似于菱形,采用變體尾翼,即在尾部配備兩片舵面。當(dāng)舵面放平時(shí),可充當(dāng)主翼的一部分,追求隱身最大化。當(dāng)舵面旋轉(zhuǎn),可充當(dāng)水平尾翼,追求升力的最大化。而當(dāng)舵面豎起,則又可充當(dāng)V型尾翼,追求飛機(jī)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(shí)無需考慮敵方的雷達(dá)探測。
變體尾翼還有第三種狀態(tài),即旋轉(zhuǎn)狀態(tài),充當(dāng)水平尾翼,以便在近距離纏斗。這個(gè)技術(shù)并不難,殲-20的尾翼就是全動(dòng)式,未來中國六代戰(zhàn)機(jī)把殲-20技術(shù)照搬過來即可。
六代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)
美軍已發(fā)展出六代戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī):自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(Adaptive Variable Cycle Jet Engine, AVET),最高航速達(dá)到驚人的5馬赫。
現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)重量急劇攀升,但發(fā)動(dòng)機(jī)卻只能奮戰(zhàn)在推力和航程之間,導(dǎo)致現(xiàn)代噴射飛機(jī)航程甚至比不上二戰(zhàn)時(shí)代飛機(jī)。為了彌補(bǔ)這個(gè)差距,就需要進(jìn)行變循環(huán)設(shè)計(jì),讓飛機(jī)能夠在不同狀態(tài)下工作。
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)在于提高燃油使用效率。噴射發(fā)動(dòng)機(jī)原理是將空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)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(fèi)掉了;而當(dāng)飛機(jī)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(dòng)機(jī)結(jié)合了多種工作模式,并合理規(guī)劃發(fā)動(dòng)機(jī)工作,達(dá)到了最佳使用效果。
一般噴射發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理:進(jìn)氣→壓縮→燃燒→帶動(dòng)渦輪→噴射。變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)則將氣流分在三個(gè)涵道(Ducts),這3個(gè)涵道可以計(jì)算機(jī)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)巡航、超音速機(jī)動(dòng)與超音速巡航。
使用變循環(huán)技術(shù)后,在相同燃油的情況之下,飛機(jī)的滯空時(shí)間可以提高50%,航程增加33%,減少25%的燃油消耗率,達(dá)到60%的燃油熱吸收率。這種發(fā)動(dòng)機(jī)將首先在F-35進(jìn)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(dòng)機(jī)之后,作戰(zhàn)半徑可達(dá)到2160公里。
基于人工智能的六代機(jī)
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(shí)(Conciousness)、自我(Ego)、思維(Mind)、無意識(shí)思維(Unconcious Mind)等問題。 軍事來講,就是判定一個(gè)武器平臺(tái)例如無人機(jī)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(jī)器人、指揮決策、控制系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
通常機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息論、控制論以及其他非數(shù)學(xué)學(xué)門。機(jī)器學(xué)習(xí)對于經(jīng)驗(yàn)的依賴性很強(qiáng)。計(jì)算機(jī)需要不斷從問題與解決的經(jīng)驗(yàn)中獲取知識(shí)、并學(xué)習(xí)策略,以后在遇到類似問題時(shí),運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)解決問題并積累新的經(jīng)驗(yàn)。
最困難的是創(chuàng)造,也就是 “跳躍型學(xué)習(xí)”,某些情形被稱為 “靈感”或 “頓悟”。事實(shí)上計(jì)算機(jī)最難學(xué)會(huì)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(jī)讓美軍大吃苦頭,后來美軍捕獲1架失事的零式戰(zhàn)機(jī),經(jīng)過好幾次測試,終于找到零式的缺陷。若交給計(jì)算機(jī)操作,可能經(jīng)過數(shù)萬次的測試也不會(huì)結(jié)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(xué)燃料提供動(dòng)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(xué)燃料來提供動(dòng)力。
目前小型化機(jī)載雷射武器即將突破技術(shù)瓶頸,系統(tǒng)重量可降至幾百公斤,功率提高到兆瓦級(jí),體積更小的固態(tài)激光器達(dá)到200千瓦至300千瓦級(jí)。當(dāng)然,小型機(jī)載雷射武器的工作距離也較短。裝載于五代戰(zhàn)機(jī)上的雷射武器有效射程,能達(dá)到20到30公里就不錯(cuò)了。
除了雷射武器,六代機(jī)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(biāo)。
微波武器基本工作原理與雷達(dá)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(dú)的機(jī)載武器系統(tǒng),也可與機(jī)載雷達(dá)結(jié)合在一起,形成雷達(dá)射頻武器;只是雷達(dá)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(biāo)停留一段時(shí)間,其軟殺傷作用較好,硬殺傷能力不足,更適合用于長時(shí)間的電子干擾。裝置在轟炸機(jī)里面還可以,但要作為戰(zhàn)斗機(jī)的武器之一,可能還需要時(shí)日。
小結(jié)
軍事科技的快速進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。
臺(tái)灣地區(qū)無外援且明顯的跟不上大部隊(duì)腳步。在沒有外銷市場支持的情形之下,自造的成本怕是遠(yuǎn)超過效益。
華夏經(jīng)緯網(wǎng)


