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NGAD——下一代空中主宰(Part 1)

2023-07-21 10:26 作者:Soviet科罗廖夫  | 我要投稿

·美国空军(USAF)的第六代战斗机概念图

陆地,曾经是人类纵横征伐的主战场。从逐鹿之战到井陉背水,从封狼居胥到赤壁鏖兵,古陆军是决定战争走向的核心。然而,拿破仑兴兵远征,纵横欧陆,奥斯特里茨为他蓬荜生辉,耶拿战役剑指柏林,却以特拉法尔加一战之溃,丧于英国争雄之基:海权兴起;彼得大帝战卡尔十二世,亦为争彼。20世纪,随着飞机的出现和进化,制空权成为把握战场的关键。而随着人类社会整体的不断发展,现代战争已经成为了陆、海、空、天、电磁频谱、网络多领域的综合战争,而其中空战便是核心一环。 迄今为止,人类共发展了五代喷气式战斗机:即第一代亚音速战斗机、第二代超音速战斗机、第三代高空高速战斗机、第四代多任务多用途战斗机和第五代隐身战斗机。而时至今日,距离当年YF-22和YF-23的旷世之争已经飞逝30多年,人类下一代战斗机即第六代战斗机仍未出现。在如今五代机逐渐普及的情况下,可以说谁把握住了六代机,谁就拥有了一半制空权。

· BAE系统建造的英意日第六代战斗机GCAP

可能也正是为了抢占先机,多国都开展了对第六代战斗机的研制工作,目前已知的有美国空军NGAD项目、美国海军NGAD(F/A-XX)项目、俄罗斯苏-XX项目、中国歼-XX项目、英意日联合研制GCAP项目和法德西联合研制FCAS项目。而其中已知进展最快、最先进的,是美国空军的NGAD项目。 NGAD全称Next-Generation Air Dominance(下一代空中主宰),它其实是一个有人-无人作战体系,其核心包含NGAD战斗机和CCA(协同作战无人机)。NGAD是一款夺取空中优势并具有对地攻击能力的第六代战斗机。由于美国空军长期以来对NGAD采取了最严格的保密措施,外界对其掌握程度极浅,甚至大多数人都认为这是个美军常态的PPT。然而随着其不断发展完善,NGAD的真正面纱也正一点点被揭下。 据悉,NGAD的最初工作可追溯至2010年左右,也就是俄罗斯T-50(后来的苏-57)战斗机首飞之年。2014年,DARPA牵头启动了2030年代美国空军和美国海军空中优势系统概念的探索;2015年时任采购部长弗兰克·肯德尔,即现任美国空军部长,启动了航空航天创新计划(AII),以开发X-飞机为未来飞机展示技术的原型。后来肯德尔也多次提及对当年探索技术的应用。2016年,美国空军对DARPA的研究进行了跟进,制定了空中优势2030(AS2030)飞行计划,尽管该计划声明需要一系列系统,但仍将重点放在了该系列中的一种型号战机,即Penetrating Combat Aircraft(穿透性制空战机)。2018年,AS2030演变为NGAD,并将其重点从单一战机添加扩展到一个体系。2020年,时任美国空军采购部长威尔·罗珀宣布:“我们不只是在虚拟世界建造了一架数字飞机,这我们已经做过了。我们建造了一架全尺寸原型机,并且我们在真实世界飞行了它。”“它打破了很多纪录。”2021年5月美国国会代表参观NGAD原型机时表示“我们对NGAD做的多好而感到震惊”,并指出试飞NGAD的飞行员也给予其很高的评价。同年10月洛克希德·马丁公司的海伦代尔RCS测试场被发现一架从未见过的无垂尾低可探测战机;2022年1月51区被发现一架无垂尾神秘战机,该战机与苏-27差不多大小甚至更大,从外观来看十分符合诺斯罗普·格鲁曼公司的设计。

· 2021年10月海伦代尔RCS测试场神秘战机

·诺斯罗普·格鲁曼公司NGAD概念图

·2022年1月51区的神秘战机

·诺斯罗普·格鲁曼公司宣传片中的NGAD

2022年6月美空军部长肯德尔表示NGAD已进入EMD阶段,但9月份他又澄清“还没有达到这样的里程碑”。2023年5月18日,美国空军发布NGAD战斗机的秘密招标书,选出一家公司作为胜利者并将在2024年签订合同。这个时间与NGAD要求的2030年代初形成战斗力还是相对比较切合的。

《战区》同时报道:有三架NGAD原型机已经完成了试飞。这三架原型机可能分别对应着参与竞标的三家公司:洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼和波音公司。但不久前,参与NGAD竞标的三家公司减少为两家进入总决赛,有一家退出。外界普遍认为是波音公司,因为波音公司在该领域相对二者比较薄弱。但是波音公司也研发了十多年的六代机了,招标书下达仅仅不到两个月便被淘汰出局,可见此次NGAD竞标的激烈程度。 看到这里,你还能说它是PPT吗? 那么说了这么多发展历程,NGAD会拥有哪些能力呢?由于该机型高度机密,我们很难对其具体能力有一个精准无误的把握。但随着其技术的不断成熟并披露,NGAD的能力并非无迹可寻。我们不妨先来回顾一下定义第五代战机的F-22“猛禽”的4S标准: 超音速巡航

超信息化

超隐身化

超机动性

唯有超音速巡航,才能快速反应、奔赴战场;唯有超隐身化,才能深入敌境、一剑封喉;唯有超机动性,才能在空战中立于不败之地。结合目前公开信息,我认为六代机会有一下七点特征: 极致隐身化

超高速巡航

极致信息化

定向能武器

智能化

其他软件和硬件现代化

数字孪生与开放式架构

(Ⅰ.)极致隐身化 随着近几年中美俄在空天领域的不断探索,很多人都认为第六代战斗机应该是空天战机/高超音速飞机,而非隐身战机。那么隐身和空天/高超音速究竟谁才是下一代突防手段呢?首先,现在的科技还未能达到全无人化战争,第六代战斗机还是有人或者有人-无人模式切换的。那么既然有人,机型设计必须人性化。那么在高超音速状态甚至空天飞机的数十马赫状态之下,人类飞行员要想长时间完美地操控战机,需要多大的能力?众所周知米格-25/31仅仅3马赫左右增压飞行服,更何况是二三十马赫的空天飞机呢?第二,高超音速就是所当者破、所击者服的吗?这是典型的高超音速无敌论。只要是向敌方阵地前进的飞行器,无论飞得多快,防空导弹都能够拦截,二者相向而行并不存在慢不能击中快的情况。那有人说:我提前探测到他的防空导弹,然后掉头就是了?毕竟防空导弹追不上空天飞机(高超音速飞机不一定)。那么问题是,如何准确地确定敌方防空导弹来袭?单单依靠卫星肯定是不行的。那么这就引出来第三个问题:成本问题。我们知道仅仅是战术高超音速导弹的价格就高达千万美元以上,更何况是高超音速飞机/空天飞机呢?既然这样,此类飞行器又不可能规模化列装、集体化行动,单凭几架此类战机怎么可能准确无误地判断敌方信息呢?此外,飞行员的培训成本更是一个问题。所有这些就已经判定空天飞机/高超音速飞机是无法成为第六代战斗机的,不然美帝为什么不着重发展X-37B空天飞机?要知道X-37B可是2010年代初就开始在空天游弋,最长的在轨时间长达两年半。然而X-37B却只是美军无数项目中比较“有趣”的一个而已。关于高超音速和隐身之争,我想可以结束了。

· X-37B空天飞机

第六代战斗机的极致隐身化主要体现在全频谱隐身和光学隐身能力。传统的五代机只是在个别波段实现雷达隐身,而全频谱隐身能力能够使一大批反隐身雷达“报废”。迄今为止,NGAD的剩余两家竞争公司洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁曼的NGAD概念图全部是无垂尾设计飞翼式布局,这对NGAD实现全方位隐身有着不可取代的贡献。传统的五代机由于高机动性的需要都保留了垂尾(YF-23除外),但事实上这对无论是正面RCS还是侧面RCS都有很大的损害。同时NGAD的超扁平化机身也功不可没。我们知道F-35A的RCS(雷达散射截面积)仅仅有0.005平方米,而一只苍蝇是0.001平方米,一只鸟是0.01平方米,NGAD将拥有比F-35A强大得多的隐身能力,其RCS会比F-35再低一个甚至多个数量级。从进气道方面来讲,目前NGAD的概念图表明其将采用背负式进气道或腹部进气道,两者都极为有效地降低了RCS。其中诺斯罗普·格鲁曼设计是B-2A/B-21式的背负式进气道,该设计可谓将进气道RCS降到了极致。据悉进气道的RCS甚至能高达机身整体RCS的40%,可见其重要性。而洛克希德·马丁公司的NGAD设计目前并不确定是腹部进气道还是背负式进气道,毕竟现在的信息还只是效果图。但是我认为洛马应该是腹部进气道设计,这很大原因在于洛马的多张效果图都是俯视图,但机身上部却没有任何进气道的痕迹。

·洛克希德·马丁公司的NGAD效果图之一

目前出现过的腹部进气道的隐身战机有YF-23和苏-57,其中苏-57依靠可动边条翼遮蔽进气道降低RCS,但YF-23的隐身性却比YF-22更强大。洛马敢于采用这个设计,毫无疑问是已经将该设计对于隐身的损失降到了极致,不然这对追求全频谱隐身的NGAD是绝对不可接受的。 2022年12月2日,美国空军B-21突袭者的发布会上,美防长奥斯汀三世表示“B-21采用了下一代隐身技术以致于即使是世界上最先进的防空系统也无法发现它”。《战区》认为,所谓的“下一代隐身技术”可能包括新型隐身涂漆。近几年来F-22、F-35甚至F-117被多次发现配有神秘涂漆,这可能是新型复合吸波材料,用以达成全频谱隐身能力,以及光学隐身能力。

· F-22在测试新型隐身涂漆。此前美国空军曾宣布在F-22上测试一部分NGAD的能力。

有人会说:“现代战争雷达探测距离远比肉眼观察距离远的多,因此光学隐身是不必要的。”这种观点忽略了现代战争中“天”的作用。此前我国吉林一号卫星曾发布一段实时追踪F-22战机的视频,也几乎说明:除了在深夜行动的B-2,包括F-22、F-35、歼-20等绝大多数战机都能够被此类卫星发现。这可能正是F-22、F-35频频以镜面涂装亮相、B-21采用AMS36375浅灰/白灰色涂装的原因之一。即使在实战中此类卫星并不能发挥如此“神威”,但是毕竟有备无患。此外光学隐身还能降低被肉眼观察的概率,从而减少“毒刺”类的便携式单兵防空导弹带来的威胁,不可谓不重要。

此外,自适应变循环发动机的应用带来的巨大的热处理能力,也在理论上降低了NGAD整机红外特征。不过耐人寻味的一点是,洛克希德·马丁公司的NGAD效果图全部都突出了NGAD的菱形尾喷口,看起来和F-22的二元矢量喷口和歼-20的三元矢量喷口都大不相同,不知是何意。《战区》认为,这种设计降低了红外特征和雷达特征。

· 洛克希德马丁的NGAD效果图,可以观察到明显的菱形尾喷口

上面所说的是“硬件隐身”。但是众所周知,无论战机再隐身,总是会在一定距离上被探测到,这时就需要运用电战手段干扰敌军以达到“软件隐身”效果。NGAD的电子战设备我们目前尚未得知,但我们也许能从F-35上窥探一二:2023年1月,BAE系统宣布为F-35提供block4升级所需的AN/ASQ-239电子战套件(BAE系统同时负责为F-15E/EX提供EPAWSS系统);同月F-35 TR-3首飞,TR-3升级是F-35计算机等多个系统的重大升级,是F-35block4升级的基石,其中包括一个比原版本F-35强25倍的ICP(核心集成处理器);6月29日米切尔航空航天研究所指出F-35的新型AN/APG-85AESA雷达比现有的AN/APG-81AESA雷达强2倍……NGAD的大小与F-111战斗轰炸机相当,比F-35大出一大截,有极其充裕的空间来搭载更多更强大的电子设备;再加以变循环发动机无比强大的热管理效率加持,NGAD的电子战能力也是极其强大的。但是NGAD同样很依赖体系电子战。2010年代中期美军发展了两种新战机,PCA穿透性制空战机和PEA穿透性电子战机。其中PCA发展为现在的NGAD战斗机,而PEA却“名不见经传”。2017年美军前空战司令部司令Herbert J. Carlisle表示“PEA是自动/半自动的战机”。随着PCA成为NGAD,PEA很可能成为CCA的一种型号。马克·凯利将军称CCA的首要任务是电子战,这将为NGAD带来强大的支持。

总之,NGAD采用了多种设计以尽可能地增强隐身能力。NGAD和B-21一样都具有全频谱隐身能力和光学隐身能力,二者结合使NGAD具有F-22无可比拟的作战能力,以满足美军反中俄区域拒止战略的需求。

(未完待续……)

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