【架空设定】【EVE宇宙航母预研计划】统一战线级星际航天母舰(7) 舰船航天能力

舰船航天能力总述-----------------------------------------
重视传承是人类这个物种的天性,怀抱数百万年的历史,人类总是能从中学到太多经验和教训。正如同当今统一全人类的政权的正式名称:“人类命运共同体”一样,它是数千年前新冷战时代出现的一缕曙光,经历了三战、共同体成立、太阳系开发、外星系殖民、超光速时代,全人类是休戚与共的命运共同体概念随着政权的名字一路传承至今。类似的例子不胜枚举,例如人们把在大海中航行的,以舰载机作为主战武器的大型水面舰艇叫做航空母舰。而这一命名也同样深深地影响了今日共同体星联舰队的舰船分类和命名,统一战线级“星际航天母舰”(简称星航母舰)命名的来源正是来自前星际时代的航空母舰。即便二者的外形、结构、作战职能完全不一样,但它们都有着相同的内核:通过引入灵活的小型独立作战单元使得交战选择多样化、并与其他既有领域配合形成多领域复合的打击能力。对于航空母舰来说,其配置的舰载机不仅能灵活执行多种任务,同时也拓展了交战维度,使得战争形式不再拘泥于主力舰之间在海面上的平面对抗,而是由舰载机、导弹、鱼雷、舰炮从水下、水面、天空所共同发起的“立体战争”。而对于星航母舰而言同样如此,它配备的舰载机不仅提高了任务灵活性,同时也由于自身强大的超光速机动能力再一次拓展了交战维度。曲速引擎的问世标志着星际战争不再局限于在亚光速三维环境中发起的对抗,而是跨越遥远时间和三维空间的“四维战争”。藉由FTL带来的超强机动能力,具备FTL飞行能力的文明可以借此建立起对SBL文明的“超光速霸权”。其武力能在极短时间内跨越超长距离进行投射。对于这些没能掌握超光速飞行技术的文明来说,这些能无视光速壁垒,能极短时间内跨越一整个星域来发起攻击的星舰无疑掌握了时间上的绝对优势:当自己的舰队还在以亚光速飞行到半途时,敌方舰队已经完成了对目标星系的打击,甚至已经在前往下一个星系的路上了。等到抵达了目的地,留给自己的恐怕只有遍地的断壁残垣和以光速传播的一个个星系接连受到袭击的消息。
纵观人类探索太空的整个过程,我们可以总结出一条跟地球海军类似的太空武装力量发展路线:在整个亚光速时代,舰载机跟导弹相比由于需要预留返程的燃料,在那个工质携带量决定续航的年代,这意味着相同的任务,舰载机需要导弹两倍以上的体积才能满足作战需求,这造就了同体积下舰载机相较于导弹的巨大劣势。因此,在亚光速时代的绝大部分时间里,占据共同体武装力量主流的是“大舰巨炮”流派,航母则只作为辅助性舰种而存在。
曲速引擎的问世改变了一切,随着超光速时代的来临,曲速场包裹技术的大量应用,相比体积更小的导弹,舰载机率先配置了使其能够超光速飞行的曲速引擎,这使得舰载机在这场新军事技术革命中拔得头筹。场包裹技术带来的亚光速环境下喷气速度激增使得舰载机的Δv得到空前的提升,同期尚未问世的超光速通讯也使得共同体作战群在进行超光速飞行后最好能得到人类的指挥,这使得载人舰载机的重要性激增。诸多原因最终导致了在超光速时代初期,大量战列舰、导弹武库舰等依托导弹或舰炮打击目标的舰船被正规的舰队航母所取代。而即便通过技术升级和设备小型化改进使得导弹、舰炮等武器也逐渐具备了超光速飞行的诸多优势,使得它们可以重回舞台的中央。然而通过(曲速)场包裹技术解决了工质携带问题这一最大技术短板的舰载机如今也可以和导弹、舰炮这些老前辈们分庭抗礼,在舞台中央尽情展现自己的能力。
舰载机和航母的重新崛起带来了超光速环境下星航母舰的井喷式设计,在新技术背景下,航母的结构设计是否该做出修改?以及修改多少?配套设施应该如何布局?如何在载机量和出动率之间达成平衡?这些都是超光速时代星航母舰需要解决的问题。本节主要通过分析统一战线级的航天作业能力,包括执行航天打击任务的主体:种类繁多的舰载机和用于保障打击任务能够顺利进行的各类保障设施。以此来判断共同体在新时代超光速环境下对星航母舰做出的一系列改进和优化设计是否达到了预期的价值。通过这些设计,我们可以看到人们为提高统一战线级航母的航天作业能力而进行的所有尝试和努力。

航天设施
千万年的传承是人类宝贵的财富,但任何事物总不是一成不变。人类的历史总是呈现螺旋上升的状态,旧有的概念在不断的发展中被赋予新的内涵、新的意义,亦或者是和其他概念之间的边界逐渐模糊乃至深度融合。统一战线级的航天作业设施设计正是这样一个绝好的例子。
如果从数学角度对航空母舰的航空作业展开评判,我们会发现一个有趣的事实:航空母舰通过(二维平面的)飞行甲板将舰载机送往(三维立体的)天空中执行任务。事实上,这一事实适用于所有的“大气层内载机母舰”。原因其实也很简单,人类赖以生存的地壳和大气层,对于直径达12742 km的地球来说不过是表面薄薄的一层,正如同包裹着巧克力球的金箔那样。在星球表面进行的战争实际上跟二维的平面没有太多的差别。从这一角度来看,前星际时代的军队实际上都或多或少地呈现出“平面军队”的特征,即便陆军可以上高山下裂谷、海军可以潜入水中,空军更是可以在广阔的空中肆意飞行。然而这些“高度的变化”在地球母亲庞大的体积面前基本上都不值得一提。
通过这样的分析,我们就可以发现,只有当人类飞往星际空间,摆脱地球引力束缚的时候,他们才能体会到什么是真正意义上的“三维战争”。因为只有在宇宙空间中,在远比地球大气层要宽广、辽阔的宇宙空间中,战场才在真正意义上不受任何长、宽、高的限制。
藉由已经确定的数学观点,我们可以展开推论:星航母舰通过(三维立体的)飞行甲板将舰载机送往(四维时空的)宇宙空间中执行任务。
而这一个多出来的维度(即高度),正是星航母舰和航空母舰的最大不同:飞行甲板。
在地球引力的束缚下,航母一般仅采用单层飞行甲板设计,这也不是人类不想为其增加第二层、第三层飞行甲板以提高载机量和出动率,而是在经过了早期赤城、光荣等双层乃至三层飞行甲板航母的实践后对此得出了否定的结论。事实上,配备多层飞行甲板的航母,一般会出现重心过高、影响舰载机调度效率、下层甲板无法有效利用甲板风增加升力、增加舰体承重部分的负担等一大堆问题。这也是为何双层乃至多层飞行甲板的航母在航母发展史上仅是昙花一现的最重要原因:“实践证明这是低效的”。
然而在太空中,情况又不一样了,由于太空的微重力环境,使得舰载机的停靠和起飞方式都发生了巨大的变化。在这样的环境下,舰载机无需长长的跑道积攒速度用于产生对抗地球重力的升力将自己“推”上天空,仅需通过RCS或主发动机给予机体一个微小的推力,机体就能离开舰体进入宇宙空间中。同时,舰载机的停放也可以不再遵循“一定要放在地面上”这条在地球环境下屡试不爽的铁律,因为在太空微重力环境下,谁能说天花板不是地面呢?
微重力环境使得旧有航母上长长的二维飞行甲板变得效率低下了,对于存放战机的单层机库也是同样。因此,在用于太空作战的星航母舰上,为提高效率,很自然的想法是将飞行甲板由二维平面升格为三维立体结构,加之用于停放机体的机库本来就是三维结构,因此两者的结合产生了太空航母相较于海上航母的最重要改变。
那就是将飞行甲板和机库融为一体,作为形式上统一的“综合航天作业区”而存在。
以统一战线级的菱形航天作业区(机库兼三维飞行甲板)为例,由于不再有重力的束缚,舰载机可以四处叠放,甚至漂浮在空中拿根绳索和舰体表面拴住,这样也算完成了停靠(事实上许多共同体星航母舰在紧急接收了返回的受损舰载机后都直接让其悬浮在机库空中而不是贸然和地面固定设施连接,防止其发生事故波及停靠在周围的机体和人员)。别说在地面上堆放了,在统一战线级机库的“天花板”上同样可以通过倒置悬挂的方式来停放机体。实际上,统一战线级菱形机库的四条边均可以用来停靠舰载机,这相当于统一战线级同时配备了四个机库,极大地提高了空间利用率。同时,在太空环境下起降战机也变得简单了起来。在无重力环境下,舰载机之所以能够停靠在航母上的原因跟前星际时代载人飞船能和空间站对接的原因在本质上是一样的,都是通过不断减小相对速度接近并对接/进入飞船,从而连成一个整体。无重力环境使得舰载机仅需RCS或主引擎提供一个微小的推力便能改变与母舰的相对速度,进而实现离舰/着舰的效果。
时至今日,共同体对于太空航母舰载机在机库/飞行甲板的停放和放飞区域划分已经有了一套成熟的方式。

由图可见,这是统一战线级机库的正视图截面。其中,实线代表机库外墙,外墙和虚线之间的空间为停靠区,舰载机在这里进行停靠、补给乃至维护。被虚线包裹的空间为起降区,舰载机在这里进行起飞和降落作业。在统一战线级的全通式三维飞行甲板兼机库区域内不设任何诸如闸门、分隔墙、电梯等结构上的分割,而是通过模糊化停泊区和起降区之间的分界线来划分舰载机作业的不同区域,虚线代表的仅仅是一个大概的位置。



由图可知,在实际运用中,停泊区和起降区的位置实际上并非泾渭分明,而是会随着情况在局部乃至整体发生变化。这主要取决于甲板地勤人员乃至航天作业管理计算机的分配,管理主机将会综合舰载主机的态势状况数据、现有的舰载机出动状况、机库内剩余机体的状况等多方数据来自主预测未来一段时间内舰载机的出勤和停靠状态,进而以此为依据对停泊区和起降区进行精确划分,并将结果实时反馈给飞行管理官、地勤人员、飞行员和机载AI。此举不仅仅是为了机库和飞行甲板间可以不受阻碍地互通有无,并以更高的效率进行物质、能量的转移,提高航天作业效率;也是为了在特定情况下进行停泊/发射功能的灵活切换和变通,进而在“出动-返航-补给/维护-出动”的整个流程中实现效率的最大化。
为进一步提高航天作业效率,统一战线级沿袭了自“福特”级航母以来的“一站式保障”概念,在其停泊区设置了共85个“一站式保障区”,每个保障区均可进行加油、挂弹、维修等作业,着舰的舰载机可在停泊区完成全部保障作业,随后依靠自身动力前往位于船艏的弹射器处升空作战。
每个“一站式保障区”都设置有两个带舱口盖的“保障模块”:电源保障和加油保障模块,通过可塑性纳米机械臂和舰船主机的共同作用,可以实现舰载机燃料补充、弹药挂载、应急维修等工作的全自动化,且效能是过去人类地勤介入时的几倍不止。
“一站式保障”采用系统工程设计方法,将飞行甲板上的多个模块进行集成管理,以实现工作效率最大化和系统结构最优化。减少舰载机进出机务站位时对牵引无人机的依赖(在战机受损时,机库内会有牵引无人机将受损机体送入停泊区),同时不移动舰载机即可完成所有出动准备作业。不仅可以减少舰载机在多个区域移动所需的时间,大幅提高保障效率,而且舰面燃料接口更接近战机机身接口,减小了对其他保障作业的影响。
通过来自舰载主机的算力补偿,统一战线级得以采用可塑性纳米机械臂取代了过去复杂的用于舰载机补给和维护的各种设备。实现了舰载机运维设施的高度系统集成。这些任劳任怨的可变形机械臂们能够有效应对舰载机运维场景中的各种情况,不仅包括寻常的油料、弹药补给,甚至还能对战机本身进行日常维护以及在战机轻度受损的情况下对其进行维修。
统一战线级的机库支撑墙实际上是中空的,内部设置有直通纳米虫巢的通道。纳米蜂群可迅速通过这些仅有手指粗细的通道抵达航天作业区,并可在舰载主机附加运算模块的指导下根据当前任务迅速进行分化和组装,一般而言仅需短短两分钟就能够转化为所需的结构,并立刻开始工作。
当然了,考虑到作业区支撑墙作为舰船装甲系统的最后一层衬底,在战时可能会遭到敌方打击,因此只要往反方向(舰船生活区)打通几条与舰船自修复装甲系统连接的通道,源源不断的纳米机器人便会从纳米虫巢改道一路涌入舰船装甲系统,此举还能在一定程度上增强侧舷装甲系统的修复能力,可谓是一举两得。
当然了,基于同样的抗打击考虑,舰载机的燃料和弹药不能通过侧舷作业区承重墙通道抵达机库,必须得通过舰内设置的以额外装甲包裹的油泵设施及弹药升降机来运送,尽管这会挤占一定的作业区空间。
值得一提的是,专门为控制纳米蜂群而增设的附属运算模块实际上并不直接从属于舰载主机,其位置也不在主机室内,而是纳米机器人们通过脱分化-再分化进程而来,且只有在舰载主机损毁或无响应时才会启动,平时舰载主机自身的运算力就足以控制舰载纳米蜂群。由于纳米机器人高度的可塑性,在舰载主机的掌控下,它们能够在脱机状态下通过特种蓝图分化为一个个小型光量子计算结构,这一个个小型计算结构再通过舰载光纤信息网络组合成能够控制整个舰载纳米蜂群的分布式光量子运算模块。这种应急措施能够在主机离线的极端情况下保证舰船的基本生存性。
尽管经过多年的发展,统一战线级舰载纳米虫巢搭载的NS800型纳米蜂群功能强大,但是像科幻小说里那种纳米机器人随意组合成零件的场景至少对于现阶段的人类而言仍然为时过早。这些自组织电塑性纳米蜂群虽然确实能够依指令聚集在一块,但由于它们是依靠重力而非分子间相互作用力(又称范德华力)聚集在一块。因此导致组合起来的东西松软得就像土块,且完全不具备任何实际运用能力。
因此,对于用作可塑性纳米机械臂乃至基本零件生产的NS800纳米蜂群而言,无论是将其用于何种用途,在组合过程中都必须对由大量纳米机器人组合起来的宏观聚合体通电,通过外部电磁力约束聚合体微观结构,从而提高宏观结构本身的硬度和强度。
然而这就涉及到另一个问题,那就是通入外部电流的方法对于构建随时可能有改变结构需要的可塑性机械臂来讲是一种不错的方法。然而对于构造可用于替换受损部分的零备件生产而言,则不能采用这种方法。毕竟对于这些零备件而言,保持持续通电的条件在绝大多数情况下都是不存在的。
这时,我们就需要一种能够一次性约束微观结构,进而提高其宏观构造体硬度的措施。而这正是统一战线级搭载的纳米-高周波3D打印工厂的核心设施之一:高周波一体成形车床(另一个是舰载纳米虫巢)。
平时呈流体状的NS800纳米蜂群将会通过管道被送达车床,在反应腔中先构建出所需的零件,然后通入外部电流进行一次暂稳成形。在外部电流的约束下,零件本身将具备能够进一步加工而不被高温融化的基础条件。接下来,反应腔腔体上安装的8座高周波热合机则会启动,对零件进行高温熔接。此时高周波(即频率大于100KHz的电磁波)将会产生高频电磁场,使零件内部分子间互相激烈碰撞产生高温。在高温条件下,分子间作用力将会取代重力和此时依然存在的外部电磁力,成为约束零件微观结构的主要相互作用。自然,用来构建零件的纳米蜂群也会在高温中彻底解体,并被转化为普通的纳米物质,失去特定功能的纳米机器人将会在材料内部的高温条件下被范德华力紧紧地链接在一起。此时,就算对材料本身断电,已经被熔接成形的纳米机器人们也不可能再变回松散的结构了,它们将永久化为这个零件的一部分,在不同的位置继续为共同体发光发热。
当然了,能够拿来铸造零件的,除了随时都能生产的纳米机器人,自然也包括各类通常材料。合金、树脂、陶瓷……只要有充足的物质供应,加上合适的蓝图,统一战线级的3D打印工厂就能够生产出和标准件性能基本一致的零备件。就算材料不够,也可以通过在纳米物质中掺入少许高性能材料的方式使零件的性能无限接近于标准件。
在舰载主机数据库内预先输入的蓝图,以及仓库内携带的少量高性能材料超精粉末储存的支持下,这个3D打印工厂能够制造相当一部分舰体和舰载机需要的各式零件(某些体积特别大或对材料有特殊需求的零件除外)。虽然通过这样的方法生产出来的零件在性能上往往不及标准零件,但在前方作战难以获得标准备件补给的情况下,这些零件则往往能成为改变战局的重要战略资源。
除舰载机停靠、维护和保障设施外,统一战线级的弹射和机体回收系统也同样值得称道。
有人质疑在太空微重力环境中,舰载机仅需微小的推动力就能通过增大和母舰间的相对速度而自主离舰,那么为舰载机提供弹射服务是否还有意义。
答案则是一如既往的“有”,即便在曲速场包裹技术已经广泛用于亚光速推进的今天而言依旧如此。
随着超光速时代的来临,人们对基于新技术加持下的舰载机的作战效能的认识有了质的飞跃。乘上新技术之风的舰载机在战斗中不再只起辅助作用,而是升级为人类的主战武器系统。而这就要求它的作战半径、载弹量、起飞速度和机动能力都必须大幅提高。而航母搭载的舰载机弹射系统则能够间接地帮助舰载机实现这一目标。
通过赋予舰载机以一个可观的离舰加速度,使其不需要动用自身的燃料进行长距离加速,致使机体在抵达战场前先浪费掉一大部分燃料。舰载弹射器无疑能够极大拓展舰载机的作战半径。加之有了曲速场包裹技术的增幅,现今的电磁弹射系统结合场包裹技术后能将舰载机加速到超光速,并在不消耗一点亚光速推进燃料的情况下将舰载机一路送至数光时乃至数光天之外的目的地,而舰载机则能以最好的姿态投入战场。
统一战线级在舰艏配备的曲速场包裹电磁弹射系统(W-Field Wrapped Electromagnetic Catapult System,FWECS)属轨道式电磁弹射装置。在船艏沿机库墙壁设置有四条电磁加速轨道,此举是为了发挥长轨道对电枢(舰载机)的极限加速能力。这一设计让弹射器可以在四条轨道中的任意三条或对称的两条正常工作时即可维持舰载机的弹射。
当然,要想通过轨道乃至线圈等电磁加速系统加速,条件之一则是电枢(舰载机)本身也得是电的良导体。然而考虑到航天器在面对宇宙射线等高能粒子现象带来的空间电荷累积效应,累积的电荷很可能会干扰乃至破坏电子设备的运行,因此航天器外壳普遍铺设有绝缘层以隔绝电荷。这就使得一般的航天器不能通过电磁弹射系统进行加速。
然而共同体并非对此毫无准备。统一战线级搭载的专业军用舰载机由于需要考虑在大气层中的飞行能力,因此行星磁场是不能绕过去的问题。为了能够在强磁场环境下依旧保有作战能力,共同体军用战机在机体表面采用特种军用蒙皮以取代一般航天器的防辐射绝缘外壳。这些蒙皮的内部附有一层高纯度银网,在遇到外界强磁场的时候银网则会与磁场共同构成法拉第笼,将累积的电荷转化为累积的电动势,同时在机体内部设置有一个未充电的电容,并将其与银网相连接,从而形成闭合回路,产生电流并源源不断地给电容充电,从而实现对外壳累积电荷的有效应用。这套法拉第笼及其配套设计除了可以用来收集累积电荷外,同样也可以作为电的良导体用于进行电磁弹射。
不过这也并不意味着统一战线级的电磁弹射系统就只能弹射配置有法拉第笼蒙皮的军用舰载机。毕竟有句话说得好,没有条件就创造条件。既然一般航天器的绝缘层隔绝了电荷,那就在绝缘层外人为传递大量的电荷,进而达到电荷累积的目的。
统一战线级的电磁弹射系统配备有一个无接触式磁化装置,这一装置由多组放电环组成,单个放电环又包括8个特斯拉起电球。当有普通航天器需要准备进行电磁弹射时,会首先慢速通过放电环组,并在航天器通过时起电,特斯拉起电球产生的高压静电将会击穿空气,实现与舰载机表面的无接触电荷传播,考虑到有绝缘层屏蔽电荷运动,因此不必担心电荷会进入飞船内部干扰乃至破坏电子设备的运行。随后外壳磁化的航天器便可继续向前进入弹射区,由四条加速轨道构成的弹射器(磁体)将会在启动后通过电磁感应效应赋予舰载机(导体)以一个向前的感应电动势,进而实现无接触式弹射的效果。
统一战线级配置的电磁弹射系统能够在不使用场包裹技术增幅的情况下将几十乃至数百吨的舰载机加速至最高500m/s。而配合场包裹技术后,则最大可将包裹着舰载机的曲速泡加速至185倍光速,配合舰载机的基本场反转整合场包裹曲速引擎,将机体包裹在一个远超其体积大小的曲速泡中,进而使其达到曲速,机载基本曲速引擎会对曲速泡的大小进行实时调控,不再输出高功率以“维持”原有的曲速泡,而是通过不断地调整曲速泡形状,同时以一个较低的功率输出,以此达到大大减缓曲速泡衰减的目的,只要曲速泡仍大于机体的体积,战机就可时刻维持在离舰时的速度一直向目标飞行。藉由这套超光速投射系统,统一战线级可以进行光时乃至光天级的超远程军力投送。
除了场包裹电磁弹射系统外,统一战线级在舰艉还部署有先进场反转阻拦/回收系统(Advanced W-Field Reversal Blocking/Recovery System,AFRBRS)。这套系统主要通过舰载曲速引擎场反转模块进行人造反引力场的定向投送,通过反引力场与引力场相反的“排斥”特性,对于任何进入这一力场作用范围内的物体均赋予一个越接近力场几何中心越大的排斥力,舰载机也不例外。这套系统能在短时间(不超过1分钟)内将返回机体的速度由相对论速度降低至零速度。统一战线级允许最多8架战机同时进行着舰作业,当有舰载机要降落时,反引力场/推斥场的场强会随舰载机的速度减慢和与航母距离的接近而不断减弱,从而使得舰载机能够以一个较低的速度和航天作业区的磁化地面接触,随后依靠自身动力滑入停机位。当舰载机触底(Touch down)后,反引力场场强就将快速恢复,并为下一组准备着舰的舰载机减速。
在舰载机着舰过程中,舰载机将遵照舰载主机航天作业子模块的指引进行自动降落,飞行员可以解放双手以等待着舰完成。然而统一战线级作为军舰,意外情况是必须纳入考虑的。这就使得统一战线级必须保证在只有AI辅助乃至必须飞行员手动控制机体的情况下依旧能完成着舰的能力。这要求统一战线级配备光学/雷达复合助降引导系统。
统一战线级配备的复合助降引导系统可分为两个部分:从“菲涅尔”透镜光学助降系统发展而来的航天器光学助降系统,以及用于在机体视觉投射系统故障、AI辅助着舰等状况下使用的雷达助降系统。
当进行光学助降引导时,安装在舰艉周边的光学助降系统助降镜会开始进行光束投射,正中段为橙色光束,向上、向下分别转为黄色和红色光束,正中段灯箱两侧有水平的绿色基准定光灯。当舰载机高度和下滑角正确时,飞行员可以看到橙色光球正处于绿色基准灯的中央,保持此角度就可以准确下滑着舰。如飞行员看到的是黄色光球且处于绿色基准灯之上,就要降低高度;如看到红色光球且处于绿色基准灯之下,那就要马上升高,否则就会撞在航母舰体上。在中央灯箱左右还各竖排着一组红色闪光灯,如果不允许舰载机着舰,它发出闪光,此时绿色基准灯和中央灯箱均关闭,告诉飞行员停止下降立即复飞,因此被称为“复飞灯”。复飞灯上有一组绿灯,叫做切断灯,它打开即是允许进入下滑的信号。
而雷达助降系统则由机载设备和舰载设备共同组成。在统一战线级舰艉处装有一台高精度引导雷达,负责测量飞机降落时的实际位置和运动参数,通过舰上其他设备测定母舰的运动参数,将各种参数输入舰载主机的航天作业子模块中,经航迹计算求出机体的应飞航路。把应飞航路与实际飞行轨迹进行比较,得出误差信号,然 后用无线电发射到飞机上去。飞机上的接收装置收到信号后,自动驾驶系统便会自动修正误差,操纵飞机准确降落。

舰载机:
毫无疑问,作为以舰载机为主要战斗力的舰船,无论是海上航母还是太空航母,其大部分设计自然都要围绕着舰载机和航天作业进行。舰载机的技术水平和选型直接影响着航母的技战术水平,进而决定整个以航母为中心的打击群的作战效能。因此,舰载机和航母的关系并非“良禽择木而栖”的关系,而更倾向于生物学上的共生关系。航母和舰载机的设计是相互借鉴,相互妥协的。也正是因为这样的原因,需要将舰载机也补充进统一战线级的整个技术链条中,以保证不论是航母设计还是行文的整体结构的完整性。
时至今日,共同体星联舰队采用的舰载机大多都采用空天合一设计,即传统的“航空航天飞机”理念。这一理念将大气层内飞行和宇宙空间飞行结合到了一起,能够在大气层内外间实现近乎无缝的衔接。进而给予舰载机以优越的对陆支援和精确打击能力。
共同体军用舰载机,乃至部分穿梭机、运输机/舰等民用飞船采用这一设计不是没有原因的。前文提过,在广阔的宇宙空间中,星系一定是交战双方竭力争夺的对象,空空荡荡的星际空间是没有价值的,只有富含各种重元素和其他物质储备的星系才有争夺的价值。也正是因此,共同体的“领域”虽然从地图上来看绵延万里,覆盖了数百个恒星系,但实际掌握的部分也就只有一个个星系而已,控制区最多只覆盖到一个星系恒星的引力边缘。这主要就是因为恒星系之间横亘数光年乃至数十光年的星际空间物质稀少,没有太多的控制价值。同样的逻辑也肯定适用于宇宙中潜在的其他文明。
而基于这一前提,共同体在亚光速时代进行外星系殖民开发之初就已经精打细算地制订了各类条件,在挑选殖民目标时,共同体一般会倾向于选择已经通过长程巡天光学观测确认存在有宜居带类地行星或类木行星的星系,前者能够通过长期的地球化改造后承载数十亿乃至更多人口,后者则能为殖民地乃至殖民飞船提供取之不尽用之不竭的聚变燃料,进而得以维持殖民地乃至殖民飞船的环境控制,使其不至于崩溃而变得不适合人类居住。
自人类的第一艘外空殖民飞船“地球时代”号于2475年起航飞向比邻星后,持续至今的殖民探索活动就从未停歇过。持续不断的殖民扩张为共同体带来了数十颗可进行地球化改造的宜居行星,这些行星是建造殖民地的最优位置。
也正是因为人类有选择的殖民开发活动,即便在曲速引擎问世,超光速飞行已成家常便饭的今天,数百个共同体殖民星系内依然有数十颗拥有大气,正在进行或已经完成地球化改造的宜居行星。而考虑到共同体星联舰队成立的目的就是为了“保护共同体领域完整不受侵犯”。为这些作战环境准备可以在大气内飞行的战机、舰船显然并不是完全赔本的买卖。加之拥有大气的不只有宜居行星,还有部署在轨道上的环状太空城、星港等设施,星联舰队也不能不将这些额外因素纳入考虑。
综上所述,为了提高舰载机的多用途能力、技战术能力、系统集成能力。军用舰载机采用大气环境下的针对性设计显然并非多余,而是相当富有远见的行为。
为了能在大气环境中飞行,共同体舰载机不仅普遍保留了各类气动翼面,还采用早在前星际时代地球大气中运用纯熟的空气动力学设计,采用流线型设计以减小阻力,并同时综合后发先进技术以实现空天飞行能力。
为了适应不同浓度和成分的大气,乃至不同的飞行状况,共同体舰载飞行器综合应用了多项先进技术来改善机体的空气动力学布局。包括等离子激励控制(通过电脉冲激励在局部产生等离子体向机翼环流中注入能量,使局部附面层分离减少、升力系数提高,从而提升机体在超高空飞行时的控制效率)、主动射流控制(通过从发动机引气并将压缩过后的高温燃气通过矢量喷口喷出,从而完成飞行器的垂直姿态调整,可以通过控制喷口的开闭与气流的喷射方向调整飞行器的姿态,因而可以同时取代传统的气动效应器)等革命性技术。
除气动上的针对性设计外,能够用于无缝衔接空天飞行环境的组合动力发动机也是共同体舰载机研发中的重中之重。
以共同体为配属统一战线级的新一代空天战机配备的WZB-26四涵道热核电磁涡轮超燃冲压组合式自适应变循环等离子喷射发动机为例,这是一型采用涡轮基组合循环动力(Turbine-Based Combined-Cycle,TBCC)的空天两用等离子喷射发动机。WZB(涡自变)-26全系统可分为两台组合式发动机,一台是用于进行空天飞行的核心机:采用类H-MAGJET发动机构型,用于在大气层内低速(<5马赫)和太空环境下提供绝大多数推力和提供各系统工作动力的WZB-25三涵道热核电磁涡轮自适应变循环等离子喷射发动机,和用于在大气内高速(>5马赫)环境下提供主要推力的超燃冲压发动机段。涡轮发动机外壁和冲压发动机内壁之间的空间则用于存储冷却剂和氦3燃料,以及放置电源系统、电磁传动系统、冷却系统等子系统的各控制件和冗余。相比传统的大气层内自适应变循环发动机,WZB-26的独特之处在于引入机载热核聚变反应堆作为主要动力,并配合空天两用需求设置了开循环(大气模式)和闭循环(宇宙模式)两种模式。在开循环模式下,核聚变产生的乏燃料(高温等离子体)将用于加热气流,高热气流随后从后方喷出并赋予机体推力。在闭循环模式下,发动机将转为聚变直喷状态,直接将高热等离子体注入燃烧室,并从后方喷射出去,进而赋予机体推力。
在开循环模式下,WZB-26还通过可调整流定子叶片、可动进气锥和各涵道间配备的活门来调节各部分的气流流量和流场,在不同工况或不同大气环境下协同运转和切换。依托基于安全性考量而独立于发动机外的机载热核反应堆构建起的等离子体循环回路,WZB-26得以采用新型等离子体喷注室,而非基于传统航空燃油的燃烧室作为自己的燃烧室。并与同样应用新技术的,采用注氢加力的加力燃烧室组合。从而使其成为一种技术先进,性能优秀的空天两用等离子喷射发动机。
先进的气动设计、澎湃且能自主适应不同大气环境的动力组合使得共同体的舰载机能够在各种各样的环境下都能发挥出相当的实力,无论是熟悉的地球大气,浓厚的金星大气,甚至于类木行星的强磁场配合永恒风暴的氢氮大气,大多数舰载战斗机也均能实现正常飞行。再加上综合传感器体系、曲速引擎和挂载的各类先进打击弹药。使得这些“杀生为护生”的集全共同体人力、物力、财力开发并建造的先进舰载机足以应对任何情况。
除强悍的单体性能外,共同体舰载机间还通过有-无人协同作战体系的连接以增强体系化基础上的集成作战能力。纵观人类历史,商业趋势对军事技术的发展无疑是具备高度借鉴性的,随着AI技术、大数据等先进计算机技术和互联网技术的发展,战斗兵器也在逐步朝着智能化、信息化方向发展。而飞行员作为高素质军事人才,其损失即便对于共同体这样坐拥数百个恒星系,拥有上千亿人民的星际强权而言依旧是不可接受的。为了解决高性能高成本有人战斗机与低成本消耗性制导武器之间的矛盾,共同体星联舰队计划通过为作战机体配备超光速通讯系统,加强机体间在任何状况下的通讯和网络连接,以此复现前星际时代在地球大气环境内被大规模实践的“有-无人协同作战(Manned-Unmanned Teaming)”构想。该构型计划由一架高性能有人机指挥数架无人机,形成有-无人联合作战编组。无人僚机可通过Link-X数据链服从有人机的指令进行行动,通过编队协同支援有人机作战。并可通过全域联合作战网络在多个任务小组的其他机群间进行相互协调。即使在GSNAS拒止环境下,这一组合仍然具备完备的编队协同能力。在这样一个有-无人联合作战编队内,智能无人僚机可充当有人机的“眼睛”,传回交战数据并通过有人机的机载量子计算机加以分析,从而让人类驾驶员能够快速获取实时战况,并根据战况采取不同的策略。同时也可直接充当空战主力,在协同人类驾驶员的指导下拥有足以和敌方主力战斗机匹敌的实力。
统一战线级作为共同体新一代星航母舰,为其配属的舰载机体系自然也是共同体最先进的,虽然舰载机的种类和数量都可以变化,但考虑到舰载机和航母需要时间进行磨合,贸然变更舰载机种类在战时很可能会出现致命的问题。正因如此,即使有多达数十种高性能舰载机可供选择,但统一战线级依旧在绝大多数时刻保持如下的舰载机配置:
30个SUVFA空天无人战斗攻击机中队,单个中队12架无空歼-45戊(SF/A-45E)“应龙”重型多用途亚光速无人空天战斗攻击机,共360架。
12个SVIF空天多用途截击战斗机中队,单个中队5架空截-51丙(SI-51C)“莫琳根”重型多用途超光速空天截击战斗机,共60架。
4个SVB空天轰炸机中队,单个中队5架空轰-6亥(SB-6W)“暗卫”重型超光速空天隐身轰炸机,共20架。
4个SVRC空天运输机分遣队,单个中队3架空运-60乙(SC-60B)重型超光速通用空天运输机,共12架。
45×845型等离子主动防御护盾无人机
96×FED4500多用途工程无人机
应用在统一战线级上的新一代有-无人协同作战体系由两种关键装备组成:作为智能无人僚机的无空歼-45戊(英文代号SF/A-45E)“应龙”重型多用途亚光速无人空天战斗攻击机;和作为有人机领队的空截-51丙(英文代号SI-51C) “莫琳根”重型多用途超光速空天截击战斗机。这两型机体的组合是统一战线级用于执行作战行动的绝对主力。
无空歼-45戊“应龙”重型多用途亚光速无人空天战斗攻击机是由共同体星海航天工业(简称星航工业)和明珠先进船舶系统(P.A.S.S)共同开发的新一代重型多用途无人空天战斗机。“应龙”全机长23.5米,翼展18.7米,高5.4米,标准起飞重量可达42600千克(42.6吨)。采用应用了主动控制技术的双发无座无垂尾串联可变翼鸭式静不稳定气动构型。机体前端安装有全动远距鸭翼,在大气环境下除在主翼上方产生涡流外,还用于改善跨音速过程中安定性骤降的问题,同时也可减少配平阻力、有利于机体处于超音速条件下的空战。主翼被分为两个部分:带方向舵固定主翼和连接在主翼翼尖的两块带方向舵可动翼(主翼外翼段)。其中,采用全电伺服驱动的两块可动翼除平行于机体水平安定面外,还可整体上折/下折。在此状态下则相当于为机体增加了两块大型外倾垂尾,极大地增强了机体在大气环境下的横向静稳定性和横向操纵性。在战机停放时两块可动翼还可向内倾斜以减小投影面积方便停靠。而在太空环境中所有气动翼面全部失效的情况下,“应龙”将锁死舵面,并改用反作用力控制系统(RCS)的全向微推力器进行姿态调整。
“应龙”在两侧翼下采用可调式DSI进气道,采用一个固定的鼓包来模拟常规进气道中的一、二级可调斜板,并能够达到对气流的压缩,以及简化结构和隐形的目的。采用“锥形流”的乘波设计使其获得了较高的总压恢复能力,同时,DSI进气道减小飞机迎风面的阻力,提高了飞机的隐形性能;不用设计辅助进气门和放气门意味着可以取消附面层隔道,机体减重可达数百公斤。此外,变形下折的主翼外翼段还可配合两侧进气道下唇口产生激波加载(对机体下部所产生的激波加以约束),并在机体下部产生乘波效应,极大地改善了机体在超音速巡航时的升力特性。
作为一型亚光速战机,“应龙”并未配备曲速引擎,因此也不具备超光速巡航能力,不过它依然携带有一个低功率的场包裹线圈,用于在太空作战中提升WZB-25(无冲压发动机版本的WZB-26,完整版的WZB-26用于空截-51“莫琳根”)的喷气速度。最大可加速至99%光速的亚光速引擎赋予了“应龙”以优秀的亚光速机动能力。
通过在组件制造阶段大规模地采用高周波一体成型技术,加上在制造中大规模地采用纳米陶铝合金、RM4473蜂窝钛合金框架整合陶瓷混合材料、纳米柔性树脂等一系列新材料,使得“应龙”的机体结构强度得以大大提高,进而给予她出色的战术优势。
由于作为舰载机而设计,因此“应龙”拥有许多舰载机的典型特征,比如靠近主起落架的阻拦钩,直接连接在机身主梁上以承受拦阻瞬间的巨大拉力,并减少拦阻时对脆弱的起落架的冲击。采用中空纳米强化钢结构强化起落架抗冲击能力,前后起落架均增加抗震电动马达和相应的减震措施,从而使得“应龙”具备了依靠自身动力移动的能力。
为提高机体全方位的态势感知能力,“应龙”在其机体表面大规模应用了智能雷达蒙皮。这种新型机体蒙皮内实质上是一种采用光电转换体制的全数字化有源电磁波相控阵传感器集群,其所有的T/R组件均与标准蒙皮整合,可以像贴纸一样覆盖在机体表面。为了取得全向感知能力,”应龙”的机体表面有约52%的面积覆盖了这种新型雷达蒙皮。这使其不仅能够做到无死角的全向感知,而且由于将T/R组件在全机表面铺开,而不是将它们安装在机头狭小的设备舱内,从而取得了总数约三万个的T/R组件安装数量。搭配安装在机首设备舱内的引力波相控阵传感器和EOTS/EODAS光学传感器集群。使得”应龙”搭载的多功能传感器集群获得了针对全域的优势态势感知能力。合理密铺的柔性天线阵面蒙皮还通过覆盖其上的纳米透气材料获得了较好的散热能力,这使得”应龙”雷达模块的冷却系统体积大大缩小,极大地提升了机体的有效载荷。在搜索模式下,电磁波相控阵还会和引力波相控阵、EODAS/EOTS传感器集群联动。对于其中任一传感器集群发现的目标,EODAS/EOTS传感器都会在对应方位进行聚焦试图捕获,而得到的图像将会迅速通过计算机视觉系统加载进”应龙”的综合敌我识别系统中。在与有人机互联的情况下,传感器聚焦的图像会被迅速整合汇总后通过量子保密通讯链路发送给驾驶员以便其决策;在自律飞行模式下,这些图像将会连同机体通过其他渠道得到的信息一起,在汇总后呈递给采用深度学习算法和神经网络训练的机载人工智能对图像进行特征分析,进而帮助AI进行敌我识别。
除传感器集群天线阵外,”应龙”的整个机身遍布其他电子设备所使用的保型天线,为了不破坏气动结构和隐身外形,这些共型天线被埋入蒙皮下方,紧贴壁板安装的天线虽然保证了”应龙”在机体外形不变的情况下仍具备优秀的态势感知能力,但随之而来的散热问题(加上高速飞行时机体前端受到较为明显的气动加热)在一定程度上成为了”应龙”机体前端结构设计的一大挑战。通过在机体周身喷涂掺入二氧化硅的热辐射隔离层,加上在机体内部构建的以为射流预冷加力准备的水储存箱为中心的多重冷却回路,以及在太空环境下充当热辐射板以增强散热水平的气动翼面。”应龙”得以较好地解决多组共型天线阵乃至全机的散热问题。同时,机体覆盖的白色热辐射涂层也让这架为毁灭而生的战机看上去却像一件精致无害的工艺品,这不能不说是一种绝妙的讽刺。
“应龙”在其棺式座舱前部安装有前视EOTS传感器,通过系统集成,该传感器同时还是内置的PLSL(Pulse Laser,脉冲激光炮)发射器。而在机腹覆盖驾驶舱的钛合金装甲板后部则安装有激光近防/光学传感器单元(同样的整合单元在尾椎处也有一个).由于WZB-25的发电量同其推力一样令人印象深刻,因此在充沛的能源供给下,”应龙”仅凭内置的自由电子激光器就能够达到3000千瓦的峰值功率和不低于1000千瓦的平均功率,足以提供强大的激光近防反导和干扰压制能力。
”应龙”还通过采用前所未有的综合电磁射频孔径系统(IEAS)设计来大幅提高本机的电磁/射频传感器性能。核心航电系统采用基于光电路的数字模块和分布孔径外设的宝石台综合航电架构,任务系统则采用便于快速更换实现不同功能转换的宝石柱航电架构。不同的系统模块被提前封装在“电子模块化封装箱(EME)”中。而所谓的“综合电磁射频孔径”,是指在架构范围内的所有电磁/射频系统共用环绕在机体周围采用分布设计的共型阵相控阵天线与一部分独立设置的天线并进行统一收发;而信号则“按需分配”,由各系统处理器分别处理。这一设计同时也意味着”应龙”的电子系统高度模块化,并能实现面向任务的传感器重组,由其中部分信息感知功能系统临时组成一个新的特定系统用以完成特定的作战任务,增强对作战空间的一致性理解,有效地缩短了系统反应时间。且只需调整和安装对应的EME就能快速调整对应的电子系统功能,甚至可以由地勤在飞行周转时间内完成。
除先进的电子系统外,“应龙”的机载AI同样也具有相当高的智能。“应龙”的机载AI是运行在OQC-1102C智能光量子计算机(机载主计算机,在机体其他位置另配有分布式处理器以提高冗余)上的,具备自主学习能力的高级人工智能。在按照编写的预设与敌军作战的同时,“应龙”会利用覆盖机体周身的全向光电设备捕捉观测范围内内所有单位的一举一动,这些数据将会得到妥善保存,并在返航后开始数据的上传,并通过神经网络算法进行自主迭代,进而利用这些数据不断地进化自身。
“应龙”的弹舱从设计之初就考虑到多用途能力,但受限于“确保基础载弹量”的设计要求仅针对侧弹舱进行了模块化设计。”应龙”的侧弹舱可以被整个更换为保形油箱或一体化电子战吊舱,提高了任务灵活性和多用途能力。
由于采用开放式系统架构,因此”应龙”的火控系统能够较为容易地通过安装软件或对硬件进行少量改装迅速兼容新型机载武器。这使得”应龙”不仅可以搭配现有的LPL-11(陆霹雳-11,共同体标准机载大气层内打击弹药)、SPL-15(星霹雳-15,共同体标准机载中程亚光速打击弹药)、SPL-21(星霹雳-21,共同体标准机载远程超光速打击弹药)等机载导弹,同时还能适配共同体未来将要入役的新型导弹系统。除弹舱外,”应龙”还能在其翼下挂架挂载诸多机载武器。如“沧州”隐形散射吊舱,可以通过快速更换内部模块化结构实现16枚JDAM或是4枚SSM(天对天导弹)以及其他吊舱空间允许的配置。或是隐身化防区外弹药布洒器(SOD)、外挂式电磁轨道炮战术吊舱(EML)和自由电子激光炮战术吊舱(TLS)等特种武器。此外,如果在对付无抵抗或少量抵抗的大量敌方目标时,”应龙”也能进入“野兽模式”,在弹舱和翼下共挂载最大33069磅(约15吨)的武器载荷。
“应龙”可搭载的绝大多数武器都可隐蔽地挂在4个内部弹舱之中,部分超规格的武器也可通过除弹舱外共10个外挂点(2个湿挂点、4个重挂点)进行挂载。其中,重挂点可以用来挂载重型武器,而湿挂点可以挂载500加仑的副油箱。
“应龙”采用2个位于机腹的主弹舱和2个位于机体侧面的侧弹舱。主弹舱安装可伸缩的转轮发射架,能够搭载超光速反舰导弹、远程/超远程打击弹药等大型武器,而两个侧弹舱则可搭载一般的中距打击/拦截弹药等武器。值得一提的是,”应龙”在发射导弹时仅需短暂地打开弹舱推上导弹,随后弹舱便可迅速闭合,只将导弹暴露在外,此举有利于减小在发射导弹时骤然增大的RCS,减小被敌方发现的几率。
空截-51丙“莫琳根”重型多用途超光速空天截击战斗机同样由共同体星航工业开发,由P.A.S.S提供空天两用发动机和场包裹曲速引擎系统。“莫琳根”全机长33.5m,翼展17.4m,高7.9m,标准起飞重量约52600kg(52.6吨),最大起飞重量可达70吨。采用应用了主动控制技术的双发双座双垂尾鸭式静不稳定气动构型。大气层内气动设计相较于应龙而言更加保守,传统翼面控制在总体控制中的比例更大。莫琳根采用多翼面融合设计,机体前端安装有上反角布置的全动远距鸭翼,位于中部的水平前翼在后端和内倾60度且带方向舵垂尾融合,小展弦比主翼面呈下反角布置并和应龙一样配备有主翼尖可动翼,可通过整体上折/下折来增强机体在大气环境下的横向静稳定性和横向操纵性。在战机停放时可动翼还可向内折叠以减小投影面积方便停靠。而在太空环境中所有气动翼面全部失效的情况下,“莫琳根”将锁死舵面,并改用反作用力控制系统(RCS)进行姿态调整。
“莫琳根”在两侧翼下采用可调式DSI进气道,采用一个固定的鼓包来模拟常规进气道中的一、二级可调斜板,并能够达到对气流的压缩,以及简化结构和隐形的目的。采用“锥形流”的乘波设计使其获得了较高的总压恢复能力,同时,DSI进气道减小飞机迎风面的阻力,提高了飞机的隐形性能。此外,下折的主翼外翼段还可配合两侧进气道下唇口产生激波加载(对机体下部所产生的激波加以约束),并在机体下部产生乘波效应,极大地改善了机体在超音速巡航时的升力特性。
作为一型可进行超光速巡航的战机,“莫琳根”配备有完整版的场反转整合场包裹曲速引擎,并额外携带有一个低功率的场包裹线圈,用于在太空作战中提升WZB-26(带冲压发动机版本的WZB-25)的喷气速度。平时通过电磁吸盘吸附在莫琳根机背,准备进行超光速飞行时脱离并环绕机体旋转的外置引力场干涉环用于调节产生的曲速泡大小,以将同属一个作战编组的多架“应龙”无人机也包裹在同一个曲速泡内进行连带飞行。莫琳根作为有人机,其设计指标强调高空(大气环境)高速(全环境)和强态势感知能力(全环境)。而由于场包裹技术和光速壁垒的客观存在使得在太空作战环境中莫琳根和应龙能达到的最高速度相差不大,因此为进一步提升机体速度指标,莫琳根将主要的精力放在大气内巡航和加力速度的提升,为此配备额外增加了冲压发动机段的WZB-26。
由于WZB-26的开循环模式本质上与传统的涡喷发动机并无不同,因此其核心机部分依旧保持着和传统自适应变循环发动机大致相同的结构,即“进气道、风扇、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室和尾喷管”七大部分。不过得益于航空技术的进步,在与以往涡轮喷气式发动机相同的部分也引入并集成了如反应堆热交换直接循环构型、磁流体加速环、超导起动发电机、三涵道构型以及随之而来的双模式无缝切换功能、全电磁传动转子、用于燃烧控制的等离子电弧喷射等多项先进技术。而冲压发动机部分则并未做太多改良,但也考虑到后勤和机载燃料的相关因素进行了“燃料革命”,将原有的航空燃油改为了现在的液氢。
通常情况下,一台标准且完整的WZB-26发动机从前至后可主要由可动中心锥、中轴进气道&中心涵道、2级电动对转风扇、内中外三级涵道、6级电动压气机(2级低压、4级高压)、等离子体燃烧室、3级集成超导电机的电动对转涡轮(单级高压、单级中压、单级低压)、加力燃烧室、多级并联的磁流体加速环与轴对称三维矢量喷管组成。而PW-400后的所有增推型号则均在发动机最前端安装有基于质量射流预冷加力(Mass Injection and Precompressor Cooling,MIPCC)的喷水装置。
为了进一步提高发动机在大气层全速域范围内的推力,安装于“莫琳根”上的增推型WZB-26在其风扇盘前部增设有环形喷水装置套件,其目的在于向后方风扇入口处喷射水雾。作为液体冷却剂的水雾在空气中完成雾化和蒸发,冷却高温进气,使发动机在高空高马赫数飞行环境时气流温度满足金属材料承受的范围;同时增加空气的密度,提高进气质量,由此增益飞行推力,保证发动机安全稳定运行及扩展飞行包线。其推力在较高飞行马赫数下可以持续增加,并具有较大的比冲。
WZB-26所采用的最为激进的革命在于使用电磁功率传输取代了传统的高低压机械轴功率传输。在这一全新的“电磁涡轮”概念中,风扇、压气机、涡轮等叶片旋转件之间没有硬件连接,每级风扇、压气机均由独立的与各级叶片绑定的环形超导电动机驱动,每级涡轮则分别驱动独立的环形超导发电机。藉由这一技术进行机械解耦后的发动机各级叶片在整个飞行过程中,能迅速响应不断变化的大气环境和飞行器性能的要求,分别调整至最佳转速。由于各旋转件能以最佳的转速运行,各部件能达到较高的效率,进而也能提高压缩比,进而减少压缩系统级数。
环形超导电动机是电磁涡轮概念中的核心技术之一。电动机由两个同心同面的内外圈构成。内圈是转子,主要包括风扇/压气机叶片、安装环、超导感应线圈,以及叶片和线圈的被动冷却通道,转子的支承和定位使用了磁悬浮系统。外圈是定子,包括大功率超导电磁体、液氢热交换器(冷却系统),以及用于悬浮和定位的海尔贝克(Halbach)阵列,能产生传统环形电机4至5倍的扭矩。由于取消了高低压机械轴,WZB-26发动机在原有传动轴位置增设了中心涵道。通过前端可动中心锥的前后移动来控制进气流量及分配,在调节涵道比、改变循环参数以适应不同飞行条件的同时,也可以用于冷却燃烧室、涡轮等热端部件,并将涡轮产生的电力向前传输到风扇和压气机供电磁传动系统使用。
由于各级电动压缩系统在机械结构和电源上都相互独立,可以根据飞行条件,适时调节各级的运行。因此,WZB-26可在达成0-6Ma宽速域工作区间的同时,实现“全工作区间内无推力鸿沟,多模式无缝切换”的最终目标。当发动机在冲压模式下过渡到高超声速时,不需要前2级压气机,便可以方便地只关闭前两级压气机的电源;而在Ma5.5左右时,超燃冲压模式下只要3级左右的压气机,其他级均可独立关闭。
除去在传统涡轮喷气式发动机框架内的改进外,需要考虑太空作战环境需求的WZB-26还开拓性地将热核反应堆与传统的自适应变循环发动机结合在一起。在开循环模式下,采用反应堆热交换直接循环构型的核涡轮引擎并不直接将聚变反应用于喷气推进,而是通过将等离子体电弧喷射用在燃烧控制上来达到这一目的。考虑到安全性和结构设计的共同需求,WZB-26的反应堆并不与发动机直连,而是连同两台发动机一起呈现出3个“0”首尾相交的分离状态。
通过在机载核聚变反应堆和发动机之间构建等离子体循环,WZB-26得以采用新的等离子体燃烧室取代传统的燃油燃烧室。正在聚变中的高温等离子态氦3燃料将会通过线圈约束的管道进入发动机燃烧室中,并通过格栅式热交换器加热来流,随后经过冷却的等离子流再通过相同配置的另一条通道返回反应堆的聚变环境中并再次加热以重新开始聚变反应。而等离子燃烧室本身则同时接收来自涡轮超导发电机的电能和机载聚变堆的等离子态氦3燃料,氦3燃料经反应堆-发动机等离子体循环回路进入喷注器,在喷注室内通电电离,被电离的电等离子态气流随后则受燃烧室电磁线圈的约束控制以改变火焰结构尺寸等,进而主动控制和稳定燃烧过程,并使带电离子化燃料充分燃烧。通过燃烧室的高温高压等离子态气体则带动涡轮做功,同时产生电力和推力,随后则由磁流体推进(MHD)环加速喷出,进一步提高推力。而集成超导发电机的三级涡轮产生的电力除用于前方压缩机压缩空气外,还用于磁流体加速排气增强推力,以及为冲压/超燃冲压发动机中的等离子燃烧室提供稳定的点火电源,使冲压发动机在Ma5以上速度时所有飞行条件下均能起动并稳定工作,甚至用来对飞机流场进行主动控制、激波管理等。
由于WZB-26采用无轴电动设计,加上各旋转机构均由主动永磁空气轴承固定在适当的位置,因而得以省去机械支撑轴、滑油系统或齿轮等相关零部件系统。加上旋转机械的所有负载都由发动机的外骨架承载,因此涡轮发动机可以在很高的速度下运行。当WZB-26的核心机(即WZB-25)工作到Ma5-6的速度后,FADEC(全权限数字式发动机控制)会自动控制发动机过渡到超燃冲压模式。由于在整个飞行发动机包线内,涡轮发动机都需产生大量电力,因此即使在Ma5-6以上的速度时,FADEC仍会保持涡轮发动机的持续工作,但其主要功能转为发电,主要推力则依靠冲压/超燃冲压发动机。
考虑到WZB-26并不采用传统的航空燃油,使用航空燃油作加力燃烧室的选择从一开始就被否决了。取而代之的则是注氢构型的加力燃烧室。新的加力燃烧室不再喷射航空燃油,而是从整体呈圆柱形的机载液氢储罐中经覆盖发动机周身以从热端吸热完成液-气转换的热交换器抵达离心式加压注氢喷嘴的高温氢气。从环绕室壁的64个加压注氢喷嘴喷射出的高温氢气与在扩压器中减速的来流混合,形成混合气体。WZB-26的加力燃烧室火焰稳定器选择了结构简单,压力损失较小,且能保持气流通道畅通的气动式火焰稳定器。WZB-26的气动式火焰稳定器经过分流歧管从发动机的压气机级抽气,并经喷嘴将高压空气喷进加力燃烧室,与主气流相遇形成非流线型的气柱,并借此气柱稳定火焰。流过火焰稳定器的混合气经电子点火器点着形成稳定的点火源,用以点燃火焰稳定器附近的混合气。一经点燃,点火器即可停止工作。在恰当的压力、流速、温度和氢-气混合比例下,燃烧便能循环稳定地进行下去。并在短时间内给予发动机以强大的额外推力。WZB-26的注氢加力燃烧室能够在超音速飞行时给予发动机最高达150%的额外加力推力。
WZB-26还采用抗畸变风扇系统,保持了原WZB-25发动机风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量。发动机外壁喷涂石墨烯涂层以降低热信号。通过在外涵道和冲压燃烧室内增加中冷器与热交换器,加上中心涵道和可变中心锥结合对发动机内部散热的共同作用,双管齐下使得WZB-26能以同时利用气流和燃料进行流场稳定、来流冷却和发动机散热,进而提高发动机的燃油效率、热效率和热力学工况。使发动机的推力得到了极大提高。
而WZB-26的软件部分则自然包括标配的多余度FADEC(Full Authority Digital Engine Control,全权限数字发动机控制)和集成热管理系统及发动机监测系统。发动机控制系统等附件布置在核心机机匣周围,考虑到外涵道的气路流畅需要加上整流罩,附件便设置于整流罩内部。由于采用内装起动/发动机省去了尺寸较大的附件机匣,附件因而可被分散布置于整流罩中相对狭小的空间内,当然也不可避免地导致了后勤维护的困难。
WZB-26除了具备完善的状态监视和故障诊断能力外,还具备一定的状况预测能力。WZB-26的发动机健康预测及管理系统(Prognostics and Health Management,PHM)是发动机FADEC的一个子系统,其职责是接受各类传感器发来的包括发动机吸入屑末、电磁传动状况、发动机应力、轴承健康状态等信息,以及先进寿命算法(Advanced Lifetime Algorithm)和部件状况监测系统传来的信息,并进行融合和推理处理。WZB-26的PHM系统集成了吸入碎片监控(IDMS)、发动机微粒监控(EDMS)、涡流叶片监控(ECBS)、电磁传动监控(EDM)等功能,可以在飞行中自动探测发动机的故障,自动调整发动机工作状态并通知飞行员。StageⅢ还额外具备通过机载的多功能先进数据链(MADL)将数据实时传递到基地的功能,从而使基地在飞机着陆前就能准备好需要更换的零部件。
进行增推计划后的单台WZB-26-PW-800 StageⅢ可提供加力推力680千牛,中间推力458千牛的澎湃动力;内置超导发电机的各级电磁涡轮均能产生兆瓦级的输出功率,这使得单台WZB-26总计能产生65MW的庞大发电量。
此外,考虑到作为舰载机紧急出动的可能,莫琳根安装的每台WZB-26均被加装了两个“莱顿闪电”快速起动器。当准备紧急出动时,依靠WZB-26自身携带的起动器启动发动机需要相当长的时间,而这两个快速起动器能够在几秒内将发动机功率提升至60%,从而完成紧急起动。
为了在现代战场越来越复杂的电磁环境下作战,同时也考虑到可靠性、后勤保障等要求,星航工业的设计人员为“莫琳根”准备了第四代COFFIN(Connection for Flight Interface)智联飞控系统。作为应用大量革命性技术的新一代智联飞控系统,第四代COFFIN首先对其ICP(Integrated Core Processor,集成核心处理器)进行升级,包括采用开放式系统架构和最新商用处理器技术,此举可以灵活地添加、升级和更新未来功能。并采用室温超导体材料作为处理器基板,此举使得冷却系统得以大大缩小,减轻机体重量的同时空出了大量空间。同时改进其电子封装措施,使其具备更强的抗干扰能力。改进后的ICP不仅将计算力提高25倍以支持计划中的性能增强,同时还具备更高的软件稳定性,更高的可靠性和更强的自我诊断能力,从而有效地降低维护成本。
相比于第二、三代COFFIN系统全面引入光传体制,全机包括飞控系统和机载总线的大多数信号在内均以光信号形式传送的措施而言。第四代COFFIN系统在这方面更进一步,它将光传架构进一步引入机载系统,甚至连核心计算组件也换成了光量子计算组件,从而彻底解决了其抗干扰和电磁兼容问题。
采取光传架构的优点在于:光纤的尺寸和重量都远远轻于相同数据率的导线,发热量和电磁兼容问题也几乎为零,不仅节省了导线本身的重量,还节省了冷却和屏蔽设备的重量和空间。
此外,传统的电子系统设计在极限环境下的抗损伤能力明显不如光传架构,尤其是抗EMP性能处于明显劣势。考虑到现代战场上高度复杂的电磁环境以及敌方多种多样的电子战手段。“莫琳根”将关键电子部件施以严密的电磁护盾防护,并仅有光传线路连接,从而极大降低了被类似石墨炸弹或EMP的电磁攻击武器瘫痪电子系统的可能性。除此之外,对于机载射频系统来说,光传架构还大大降低了电磁噪声,也顺带解决了大量电子设备集中安装的射频电磁兼容问题。
莫琳根的硬件部分采用了综合电磁射频孔径系统设计,而在软件部分则采用了与其相结合的“机载通用计算环境(Airborne Common Computing Environment,ACCE)”。这一技术旨在构建一个能够供外部各种终端应用软件运行、操控、显示的开放式虚拟计算环境,对所有计算资源进行统一的调度管理,为机体其他子系统甚至与其他机体编队行动提供计算资源和相关软件。ACCE为平台本身、作战系统和支撑保障系统提供单个计算环境,为各类应用提供中间件平台。ACCE允许以同一计算资源对机体的通信、雷达、侦查、对抗、导航、武器等多个任务系统的终端应用进行横向集成,以同一的管理和中间件纵向集成了从底层物理硬件及其各种操作系统、借口、协议等,彻底打破了以往的“烟囱”式系统结构。通过ACCE,莫琳根得以减少集成工作并获得跨越多个域的通用模式优势。
莫琳根棺式飞控的钛合金装甲座舱盖凸出于前机身上部,在驾驶舱周边铺设的5mm钛合金装甲能够抵挡30毫米机炮的攻击。座舱盖外部设置的共16个超高分辨率的光电探头能够为飞行员呈现清晰度最高达4k的精细外部景象。
除处理器升级外,第四代COFFIN系统还全面升级了其传感器体制。第一代COFFIN系统采用分布式传感器,经光电设备捕捉到图像后需进行拼接处理和转换,大大增加了航电系统的运算消耗,使得计算延迟的问题较为普遍,而且还存在近距离时较为明显的影像畸变问题。当然,这个问题在后继的第二代和第三代COFFIN系统中以更换全息广角光传感器和光导管为主的设备来捕捉外部光信号,并经光电转换增强后直接在座舱内全息显示成像的方法解决了这一问题。但第四代COFFIN则在这方面更进一步,得益于对ICP的全面升级带来的强大运算力加持,第四代COFFIN在原COFFIN系统“接触层(捕捉光信号)+描述(呈递光信号)层”架构的基础上增加了“演算层(光信号处理)”,形成了“接触+演算+描述”的三层架构。通过采取在电子游戏和工业生产中得到广泛使用的即时演算(Real Time Rendering,RTR)和增强现实(Augmented Reality,AR)技术,莫琳根的COFFIN系统在光电设备实时获取外部光信号后并不将其直接呈递给描述层,而是在经过演算层的实时渲染和特效增强后再进行输出,最终将产生的CG投射到座舱全息显示屏上。
这一升级不仅使得第四代COFFIN系统在飞行员不佩戴任何外置显示装备,仅依靠座舱内的全玻璃化仪表飞行的情况下仍具备全息HUD显示、可视化敌我识别、标准敌高能光束,可视化敌导弹跟踪警告等看似不起眼的功能,让开飞机“跟打游戏一样”。而且通过变更演算层的算法,还能便捷地实现训练、演习状态下的虚拟外景转换,配合座舱自带的沉浸式音响系统和带震动功能的人体工学座椅,能够极大地提高飞行员的临场感。
除此之外,第四代COFFIN系统还尽可能地提高驾驶员的操纵品质和飞行体验。莫琳根可选有人(单/双人)全手动驾驶,有人(单/双人)AI辅助驾驶(单人AI辅助驾驶状态下后座可进行改装,拆除座椅和全息显控台,并安装额外的量子处理器集群),无人遥控驾驶,AI自律飞行四种飞行模式。不论机体处于任何状态,通过一个小小的神经植入体(一般建议在后颈处植入以贴近脊髓神经,但也不排斥飞行员的个人喜好),飞行员可在本星系范围内任何一个网络覆盖的地方同战机保持连接,并可通过量子密钥远程控制授权机载AI进行一些诸如自动转场、自动空战(仅限远距离)等简单的飞行操作。在有一定硬件设备支持的情况下甚至还能进行近距离狗斗这种难度极高的任务。
除先进的座舱外设外,莫琳根的机载AI也具有相当高的智能。 作为具备自主学习能力的高级人工智能,工作在量子计算机(机载主机)上的AI在飞控上同时负责主动控制时的增稳、控制律优化和作战时辅助决策与建议战术机动,除此之外,还负责电子战系统的数据处理、预警监视,以及武器系统的打击方案判断、诸元计算装订等任务。
值得一提的是,为了更好保护共同体飞行员的安全,莫琳根将整个驾驶舱作为一个埋入式澡盆状独立可分离结构插入到机体上部,在遇到紧急情况时,连接驾驶舱和机体间的爆破螺栓就会迅速引爆,并在空气阻力(大气层内)/爆破推力(太空环境)的作用下迅速与机体脱离。考虑到行星表面地形的多样性,因此特意增加了应对座舱溅落的措施:增加减速伞和降落伞以保证座舱安全降落,在座舱底部安装收纳式的充气气垫以提高座舱浮力。座舱本身携带应急生命维持系统,可保障飞行员48小时的氧气供应,水净化和循环系统和应急能量棒的储量则足以维持两人正常情况下7天的生存。莫琳根还配备有大功率应急超光速通讯装置,其电源可以维持1个标准地球公转周期(即1地球年)。并在座椅下方为驾驶员贴心地安置了急救包,内含能够应对日常自救的药品和医疗器械,足以在最紧急的时刻救自己一命。在座舱外部有一个可手动打开的盖板,里面安放有单兵战术武器箱,含有的武备同样能够在关键时刻救你一命。
作为“应龙”的全面加强版,莫琳根着重强化传感器体制和电子战设备,其依然采用引力波相控阵、光学传感器集群、多波段超宽带电磁波相控阵组成的“三板斧”标准传感器集群,但无论是输出功率还是天线发射阵面的数量都较应龙高得多,从而使莫琳根具备了更强大的态势感知和电子战能力。莫琳根在其巨大的尾椎处安装了ECM/ESM单元,提高了战机的电子战能力,增强了任务灵活性和载荷挂载能力。得益于机身安装的大型共型天线阵,加上莫琳根采用的综合电磁射频孔径系统设计使得全机所有ECM/ESM设备均能共用这一全机孔径、增益、功率密度、信噪比等方面均是最强的天线系统。任务计算机与雷达系统协调分配这一天线的使用资源,从而充分发挥出其机载射频系统的性能。安装于尾椎部分的ECM/ESM系统与共用机身共型阵天线系统的任务系统电子战模块组件共同构成了歼-41的“综合性电子战系统(Intergrated Electronic Warfare System,IEWS)”。
安装了IEWS的莫琳根拥有远超专业电子战机的强大性能,或者说,仅凭内置的IEWS和庞大的体型带来的更大的机电设备、更强的输出功率,莫琳根无需外挂电子战吊舱就能作为电子战机使用。凭借IEWS整合的战术接收机和可在翼下额外挂载的战术电子干扰吊舱,它可以高效地执行对导弹雷达系统的压制任务。通过新技术的应用,莫琳根可以通过分析干扰对象的跳频图谱自动追踪其发射频率。采用上述技术的莫琳根可以有效干扰 200光分外的传感器和其它电子设施。安装于IEWS内的战术接收机能够在全频段干扰条件下继续保持完备的电子监听功能。同时,IEWS还具有相应的INCANS通信能力,即在对外实施干扰的同时,采用主动干扰对消技术保证己方语音通信的畅通。
除电磁攻击、电子监听外,IEWS整合的通信对抗系统拥有指挥、控制和通信对抗(C3CM)、电子支援措施(ESM)及通信等多种任务模式。通信对抗系统可与商用现货接收机/发射及技术和先进的软件结合,为军方提供易于操作的系统。该系统还能够自动干扰有源目标或盲干扰指定目标,上至敌方星站配备的大型远程传感器集群,下至路边炸弹的遥控装置都无法幸免。莫琳根的通信对抗系统在通信模式下还允许进行视频通话或实施模拟通信欺骗(ICD)。通过窃听或破坏敌方的指挥控制链路,可为我方在战场上取得显著的战斗优势。
值得一提的是,莫琳根搭载的IEWS采用开放式系统架构。自身具备高度的智能化和自动化运行能力,能够在无人状态下完成高度复杂的电子战、反电子战任务。在战区内若有搭载大型计算机,拥有澎湃运算力的友军单位存在,莫琳根也可通过全域联合作战网络将其电子战系统与外部资源连接,从而增强整体运算能力来对抗敌方战术网络。
作为“有-无人协同作战编组”中的关键节点,莫琳根装备了基于标准数据链的 JTIDS 联合战术信息分发系统。JTIDS 采用了高速跳频、跳时、直接序列扩频和纠错编码等多种反侦察和抗干扰措施,是当今世界上最为“坚固”的无线战术通信系统。除核电磁脉冲武器外,只有在形成输出功率和计算力的双重压倒性优势下才能对JTIDS形成有效干扰。
安装于尾椎的ECM/ESM设备还用于本机在复杂电磁环境下的自护航和突防,以及在超视距空战中利用ECM占据优势。机载ECM系统中包括主动电磁隐形系统,通过机上的共型天线阵和电子侦察天线捕获并建立本机周围的电磁环境,然后计算出相应应发射的掩盖信号,使本机雷达回波被对消或掩盖在背景噪声中。尽管在近距离时无法避免地会被敌方雷达烧穿,但在长距离上,只要不做会短时间引起雷达特征大副变化的剧烈机动,主动隐形能有效地掩盖本机的雷达信号。
考虑到隐身性能,莫琳根配备有6个机内弹舱,能够将共同体现役的绝大多数机载武器以相当可观的数量收纳于机内。其中4个弹舱位于机腹中央、机身主梁两侧,另2个弹舱位于翼身连接处。机腹4个主弹舱分为2个前弹舱和2个后弹舱,两组弹舱前后贯通成一个大型主弹舱。主弹舱安装可伸缩的转轮发射架,能够搭载超光速反舰导弹、远程打击弹药等大型武器,而两个侧弹舱则可搭载一般的中距打击/拦截弹药等武器。除内部弹舱外,莫琳根还在每侧机翼下设置了2个外挂点,并在机腹中线直接与机身主梁链接的位置设置有1个重型挂点。所有5个外挂点均是湿挂点,能挂载副油箱和各种需要接电/数据接口的武器/载荷吊舱。
此外,莫琳根从机体中部一路延伸到后部的鼓包结构里除了为加装各类战术组件所携带的预装接口外,更是被作为本机的垂直武器舱,在鼓包前部倾斜盖板下方,搭载了ADMM(All Direction Multi-purpose Missile,全向多用途导弹)组件。这种划时代的武器采用电磁弹射垂直发射的模式发射用于自卫或进行多目标打击的微型导弹,模块化的发射单元可以整体吊装进武器舱中,节省了安装的时间和人力成本。搭载在莫琳根机体上的发射单元,或者也可以称为导弹巢的部分整体呈矩形,内置多枚“InfernoⅡ(地狱火Ⅱ)”导弹,这种基于“地狱火”导弹基本型改进而来的型号在基本型的弹体外增加了小型可调式RCS向量喷嘴及其单组元推进剂储存罐,同样的喷嘴也被应用于莫琳根太空环境下的姿态微调。作为星航工业的货架产品,这种喷嘴在足够便宜的同时还皮实耐用,并为地狱火Ⅱ提供了远超其前辈的机动能力。通过和座舱全息显控台的无缝连接,可以在机载传感器集群追踪到的所有目标内最多同时锁定并攻击48个目标(一次齐射的总量)。由于继承了前辈的体积,所以它的射程相比Ⅰ型并无多大变化,但是由于应用了氮阴离子盐装药,本身的毁伤能力有较大的提升,这种多用途导弹既可以用于清扫地面或空中集群目标,也可以对星舰、星站这种大型目标进行饱和打击。
适配莫琳根的机载电磁轨道炮战术吊舱拥有一个三次连射的额外模式,飞行员只要在充能完毕后扣一下扳机,电磁炮就会一次发射三发炮弹。用来对付高机动型敌机或大型目标时十分有效。
莫琳根的机载TLS也经过改良,照射器能够从基线(机体中轴线)向所有方向转动1.95度。目标只要进入前方5千米、半径34米的圆形范围内,照射器就能够和瞄准激光联动以时刻瞄准目标的正中央,从而大大提高战术激光对目标的命中率。
通过高算力的量子计算机、量子保密数据链、吕-洛粒子超光速通讯系统,“莫琳根”的综合无人机支援系统不仅可以支持分配给自机的6架“应龙”UCAV,还能通过编队协同构架作为指挥机对友军无主无人机进行直接控制,同时在多级权限系统的框架内,足够高的权限还能使莫琳根具备指挥友军无人机集群的能力。虽然在编制上统一战线级搭载的莫琳根和应龙分属两个不同的中队,但在作战时则会各自抽调机体组成临时性的作战小组,提高了作战编组的灵活性。
由于自身的高速高机动性特性,莫琳根还能被当做高速侦察机来使用。莫琳根能够在机腹位置挂载战术航空侦察吊舱系统(Tactical Aerial Reconnaissance Pod System,TARPS)执行侦察飞行任务。这个整合各类传感器、摄像头以及侦察雷达的大型整合吊舱具备相当强的情报收集能力,可有效应对各种侦察任务。配备TARPS的莫琳根能够在一定程度上取代专业预警机的职能,再配合舰载的SCM-500K场反转整合曲速场包裹重型侦察无人机,能够通过覆盖范围更广的多个低成本节点(莫琳根+SCM-500K)进行多传感器来源的数据整合,进而取代少数高成本节点(专业预警机)的职能,在保证了态势感知能力的同时提高了传感器网络的冗余度。
空轰-6亥改(英文代号SB-6WG)“暗卫”重型超光速空天隐身轰炸机是由共同体星航工业和P.A.S.S共同研发的共同体新一代重型超远程战术打击平台。“暗卫”全机长38.6米,翼展37米,高13.62米,标准起飞重量145620千克(约145.6吨),最大起飞重量可达180吨以上。“暗卫”采用应用了主动控制技术的四发四座单垂尾静不稳定气动构型。“暗卫”的大气层内气动设计相对保守,传统翼面控制在总体控制中的比例更大。“暗卫”采用后掠翼设计,在主翼前后端均增设有边条翼,保证飞机具有良好的亚、跨音速气动特性。主翼由梯形翼(翼根)和可动后掠翼(翼尖)组合而成,可明显降低激波阻力,使机体具有良好的超音速气动特性。翼尖后掠45度,可通过整体上折以减小机体投影面积,方便停靠,同时也扩充航母的停泊空间。主翼后方边条翼又与后掠水平尾翼组合。而在太空环境中所有气动翼面全部失效的情况下,“莫琳根”将锁死舵面,并改用反作用力控制系统(RCS)进行姿态调整。
“暗卫”在两侧翼下采用可调临界截面加莱特(CARET,后掠双斜面超音速进气道)进气道,进气口上表面和机翼整合,降低了结构重量。前缘斜坡上增加了附面层吸除装置,让气流更加均匀。进气口外上和内下分别增加了用来分散激波强度,防止流动分离的圆弧形修形,同样是为了让气流更加均匀。而通过对临界截面积进行调整,可以实现对激波位置的调整,这样可以让进气道在不同的速度下都保持高效率。“暗卫”的可调面板由前后两块组成,中间有一条缝隙,附面层正好可以从缝隙中排出。在亚音速时会调整到较大的位置,在超音速时则会调整到较小的位置,同时起到遮挡发动机,防止发动机叶片雷达回波的效果,在保证了进气效率的同时也提高了机体的隐形性能。
作为一型可进行超光速巡航的战机,“暗卫”配备有完整版的场反转整合场包裹曲速引擎,并额外携带有一个低功率的场包裹线圈,用于在太空作战中提升亚光速引擎的的喷气速度。出于提高通用性的需求,加之共同体先进的空天等离子喷射引擎技术的加持,“暗卫”得以采用4台WZB-25(不带冲压发动机段的WZB-26)三涵道热核电磁涡轮自适应变循环等离子喷射发动机作为主动力。“暗卫”的四台WZB-25以两两一组的形式安装,因此“暗卫”虽然是4发飞机,但在引擎未启动时看起来就像一架双发飞机。由于自身的隐身特性无需战机护航,加之不需要携带拖油瓶,没有大幅调整曲速泡的需求(需要带上“应龙”亚光速UCAV的莫琳根必须对自机产生的曲速泡进行大幅拓展才能将无人机也包裹在内)。因此“暗卫”没有配备悬浮式的外置曲速场定位环,仅凭自身的引力场发生器就足以满足使用要求。
作为隐身轰炸机,“暗卫”最为依仗的自然是其隐身能力,为了穿过敌人防护严密的空天联防体系,需要在各个可观测维度上控制自身的特征信号。“暗卫”主要通过电磁、可见光、红外等多个维度的多波段整合隐身技术实现近乎全频段的低可探测性。通过外形设计和隐身涂层的共同作用,使得“暗卫”的外壳对电磁波呈现出近似于黑体的状态,对电磁波的吸收率可达98%以上。这使得除非是体型庞大且专门用于反隐身特化的陆基乃至站载雷达,否则一般的电磁波雷达根本不可能从屏幕上发现“暗卫”的身影。除电磁隐身外,“暗卫”的全黑色外表也使得其可以较为容易地融入宇宙背景环境中,不被一般的光学传感器所注意到。
红外隐身是“暗卫”在太空环境下最为重要的隐身类型。早在太阳系开发的时代,舰船发动机点火的热辐射就能被大半个太阳系内的所有传感器捕捉到,更别说现在的超光速传感器体系了。加之当时所使用的核热火箭推进在红外特征上又要低于现在的脉冲磁等离子体发动机几个数量级,这使得在当前环境下想要做到红外隐身(即通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现降低目标的可探测性,主要包括改变目标的红外辐射特性、降低目标的红外辐射强度、调节红外辐射的传播途径)相较于亚光速时代更难。
不过上帝在关上一扇窗的同时又打开了一扇门,藉由数千年来科技的发展,人们手中有不少的新技术可用于“暗卫”的多波段隐身。
“暗卫”最引以为傲的便是它的机载主动冷却系统和热屏蔽系统,这是“暗卫”得以实现短时间内的完全红外隐形的关键技术。通过在外壳上额外铺设的主动式红外隐身材料(具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对机载主机信号做出最佳响应功能的材料系统。具有可变发射率、控发射率/控温结合的特点),使得“暗卫”的外壳能够由热的良导体向不良导体转化,导热率的大幅降低使得在短期内,机体设备散发的几乎所有热量都会被反射回机体内,这能在一段时间内极大地降低机体的全向红外辐射强度,并使机体外壳短时间内达到和宇宙空间的通常温度(零下270℃)相近甚至更低的水平,从而避免暴露在针对热源识别的红外传感器集群的窥视中。同时,机载主动冷却系统配备超流态氦3作为冷却介质,并在舱内配属有多个可抛式热容以进一步提高机载储热系统的容量,让机体维持极低红外辐射强度以更长时间。当然,在不同的作战环境下,主动红外隐身系统也可以自主调整机体对外辐射的温度,例如在恒星系内作战时,恒星光的照射使得“暗卫”可以上调对阳面一侧的红外辐射强度,进而大大延长主动红外隐身的持续时间。
极低的全向红外辐射强度和近乎完全吸收电磁波的特种隐身涂层配合,使得“暗卫”可以神不知鬼不觉地进入敌方传感器感知范围内。当然,这套系统并非万用灵药,“暗卫”的机体储热系统自有其上限,在经过一段时间的储热后就必须关闭主动红外隐身系统,重新将外壳转为导热材料,并通过宽大的气动翼面进行散热。虽然“暗卫”的确可以通过向星际空间喷射高热等离子体氦3的方式快速将机内热量散发出去,但不论如何散热,散热效率多高,在阴影中行动的“暗卫”都将不再能蛰伏于暗处,进而光明正大地暴露在敌方传感器集群的范围内。因此,“打了就跑”一向是“暗卫”的惯用战术。作为战术打击平台,“暗卫”既可以在敌方与友军舰队交战的时候以主动红外隐身系统开启状态从侧后方切入敌方舰队中,并在敌传感器集群尚未做出反应的时候快速发射打击弹药,随后立刻开启曲速引擎迅速脱离战场;也可以提前埋伏在敌方舰队预计可能会退出曲速的地点,等到敌舰队退出曲速并进行散热(此时武器系统无法运作)的当口对暂时不具备作战能力的敌舰队发起打击,随后快速脱离战场;还可以以自身的低可探测特性携带特种任务载荷深入敌军布防区域,无论是布雷、破交还是投放特种部队执行斩首、夺取、渗透等任务,来无影去无踪的“暗卫”都能胜任这些任务。
“天下武功,无坚不摧,唯快不破”。“暗卫”虽然在平时没有对高速指标的太多需求,但作为“打了就跑”战术的最佳执行者,无论是指挥员还是负责驾机的飞行员肯定都希望在面对怒火中烧恨不得撅地三尺把自己找出来碎尸万段的敌人的时候能够跑得快一点。因此,“暗卫”配备的曲速引擎系统额外增加了一个可在短时间内大幅提升曲速引擎输出功率的“加力燃烧室”组件。这一组件在平时通过专门配置的质子储存环收集多余的高能质子束,在充能完毕后,只要飞行员一声令下,这一组件就会在短时间内将收集到的大量高能质子投入曲速引擎的对撞激励器中。进而在不超过0.3秒的时间内将曲速引擎提供的扭矩提高到原来的500%,这能让“暗卫”在短时间内加速到475倍光速的可怕速度,进而帮助飞行员在敌方的围追堵截中快速脱身。当然,究极的性能必然伴随着究极的代价,短期内大量投入高能质子束不仅会大量消耗用于曲速推进的缪钨晶体,从而让某些一心只想跑路而忘了注意燃料消耗的年轻飞行员陷入“一时加力一时爽,一直没燃料火葬场”的滑稽场面中。此外,部分没来得及完全反应的高能质子在其他高能质子的挤压下有可能与激励器壁发生撞击,进而造成激励器结构的损伤,若不经过妥善检修,使得曲速引擎系统出现多处暗伤,就有可能在战时面临严重事故。因此,每次“暗卫”启动曲速加力返回母舰后,都必须要将曲速引擎的对撞激励器拆开来进行探伤扫描和维护,防止引擎在关键时刻掉链子。
除了隐身和曲速加力外,“暗卫”最重要的莫过于其武器系统,“暗卫”全机共设置了两侧一主三个弹舱,且均配备可伸缩的转轮发射架以适应不同武器的发射需要。除弹舱外,“暗卫”在每侧主翼下方也各设置了3个挂点,并在机腹中线直接与机身主梁链接的位置设置有2个重型挂点。所有8个外挂点均是湿挂点,能挂载副油箱和各种需要接电/数据接口的武器/载荷吊舱。在不考虑隐身性能,仅作为导弹载机的情况下,走向明处的“暗卫”能够携带24枚重型超光速反舰导弹或120枚精确制导弹药;在隐身模式下也能最多携带10枚超光速反舰导弹。
得益于高度的自动化水平,“暗卫”仅需1人就能驾驶,2人就能执行基本作战任务,4人就能达到完全作战能力。其中,标准的人员配置为:1名主驾驶员,1名副驾驶员,1名武器管制员,1名通讯管制员。在极端情况下,“暗卫”也能通过无人遥控方式执行任务,虽然机载AI可以保证“暗卫”能够自律飞行,但鉴于需要“暗卫”出场的任务一般都兼具复杂和困难,AI应对这类任务场景的能力依旧存疑,因此在执行任务的时候,最好还是为机体配齐人类成员。
空运-60乙(英文代号SC-60B)“赑屃”重型超光速通用空天运输机是由共同体联合航空工业和P.A.S.S共同研发的通用舰载战术运输机。“赑屃”全机长50米,翼展45米,高15米,标准起飞重量156000千克(156吨),最大起飞重量250吨以上,设计最大载重100吨。“赑屃”采用应用了主动控制技术的四发三座双垂尾静不稳定气动构型。采用翼身融合设计,悬臂式大展弦比超临界后掠上单主翼,前缘后掠角24度,可通过整体三段上折以减小机体投影面积,方便停靠,同时也扩充航母的停泊空间。超临界翼面设计使机翼在接近音速时阻力剧增的现象推迟发生。并通过增加下翼面后缘部分的弯曲来弥补主翼升力的不足。尾部的悬臂式H形上单尾翼能够增强机体在大气环境下的横向静稳定性和横向操纵性。而在太空环境中,所有气动翼面全部失效的情况下,“赑屃”将锁死所有舵面,并改用反作用力控制系统(RCS)进行姿态调整。
“赑屃”在机背翼身融合处前端设置有四个皮托式进气道,进气口整体和机翼、机身整合,降低了结构重量。进气口外缘则增加了用来分散激波强度,防止流动分离的圆弧形修形,此举是为了让气流更加均匀。4台WZB-35大涵道比热核电磁涡轮自适应变循环等离子喷射发动机则以埋藏的形式安装于机背翼身融合处后端。四台发动机以两两一组的形式安装并共享一个二元矢量喷口,此举有利于提高电磁隐身性能。
作为一型可进行超光速巡航的战机,“赑屃”配备有完整版的场反转整合场包裹曲速引擎,并额外携带有一个低功率的场包裹线圈,用于在太空作战中提升亚光速空天引擎的的喷气速度。出于提高货运能力,人员/财产搜救等方面的因素考虑,“赑屃”除自身携带的引力场发生器外,还携带了一个量子锁定曲速场定位环以携带更多的货物。外置的引力场发生器通过电磁吸盘吸附在机身上,需要时通过微波供电快速转入量子锁定状态,并将机体和额外货物包裹在可调曲速泡内。
“赑屃”配备了运输架及载货笼系统,加上大型的尾部坡道、舱门和动力绞盘设施,让它能在母舰上快速装卸物资。“赑屃”的开放匝道容许其以母舰作为流动基地对周遭空投物资和人员,加上其可以折叠的三段上折机翼设计和辅助动力系统(采用量子锁定飞轮电池供能,为发动机起动和着陆提供自给自足的电力,使“赑屃”即便身处偏远地区依然能保持运作),使“赑屃”成为多功能的舰载运输机,
“赑屃”配备三名乘员:一名主驾驶员,一名副驾驶员,一名货仓管理员。由内层电子成键装甲覆盖的高强度货舱装有与地板平齐的滑轨。座舱可安装先进物资管理和支援系统(Advanced Material Management and Support Systems,AM2S2),可选择装载不同类型的大、中、小货盘。或也可通过简单拆卸/组装模块转为客运模式,此模式下机舱可搭载500名人员。
“赑屃”依然遵循传统,配备全电伺服的三点式起落架,前起落架为导向式双轮设计,后起落架采用6轮设计,并配备电动马达,可凭借自身动力移动至起飞位置。为了停靠航母的航天作业区,轮胎采用柔性导电金属制成,兼具橡胶的柔软和金属的导电性。降落后可通过给轮胎通电产生磁性,进而将起落架转化为一个“电磁吸盘”,从而使飞机“吸附”在甲板上,方便后续检修、装卸货物等作业。统一战线级搭载的其他舰载机也都采取了这样的设计。
值得一提的是,对于所有装备了搭载场反转模块的曲速引擎的航天器而言,它们可以通过场反转模块产生的反重力场实现在大气环境中的VTOL(Vertical Take-Off and Landing,垂直起飞和降落)乃至STOVL(Short Take-Off and Vertical Landing,短距起飞和垂直降落),而无需配备专用的升力风扇或旋转喷管变换推力方向。这一用于宇宙空间的发明最终反哺回了大气层内的空天飞行器运作,这足以证明先进技术的好处是惠及多个领域的。
ESD2500工程维修无人机是由P.A.S.S开发的一款用于维修、组装航天器的小型多用途无人机,这些无人机受限于较小的体型以及职能的需要,没有配备空天两用等离子喷射引擎,在太空环境中通过大推力的RCS推进器移动,而在大气环境内,ESD2500会展开平时收缩在机体内的电动涵道风扇,转为四轴无人机继续工作。这一无人机内置微波输电系统的接收端设备(包括工作在5.8GHz的整流接收天线和将微波转换为直流电的肖特基势垒整流器二极管)。可通过接收来自友军微波束的供电而充电和继续工作。
ESD2500在不工作时可通过机体下部的电磁吸盘吸附在舰船表面,当需要执行外部维护工作时,它将受舰载主机命令解锁吸盘,并前往指定位置展开维修任务。ESD2500的维修组件平常收纳在机体内,它们主要包括数十条不同功能机械臂,每条机械臂配备一种乃至数种原理互通的维修设备,包括工业激光焊枪,纳米钢圆锯,高周波热合枪等设备,同时还有机械臂配备各类传感器,用于给损伤处进行探伤,以及4条主要用于抓取的多用途万向机械臂。这些小东西不足半个人高,可通过舰船为它们设置的专业维修通道往返物资仓库和损伤处之间。由于不具备零备件的生产能力,因此需要频繁往返来取得零件。多个ESD2500还可集群对本舰乃至友军舰船进行战时应急维修,包括更换损坏的惠普尔缓冲装甲、直接从外部注入携带的纳米机器人对受损舱段进行快速密封、通过物理层的接入手动超控由于电路损毁而失去和舰载主机联系的设备等。除维修外,这些无人机还拥有被戏称为“拾荒者”模式的设置,在这种情况下,大群的ESD2500可通过自组织蜂群算法集群行动,在战场残骸中搜寻幸存者、各类可用零件、武器弹药、燃料和冷却剂等一切可以回收的东西,并用这些东西来尽可能地维护友方的舰船。在舰载机乃至各类舰船的建造过程中,ESD2500也能在各类岗位上发光发热。