第六代战斗机
人工智能控制的吸气式高超音速战斗机
第六代战斗机是一种诸多大国已经进入概念提案研制阶段的战斗机,其使用第六代航空发动机,在隐形战机的基础上更加强化了隐形能力和诸多光电航电装置,以及节约成本费用,尤其是经济性化、智能辅助技术、无人机协同等等,将是一种资讯化战场下的武器。
发展沿革
历史背景
除了美国以外,世界上正式宣布开始研制第六代战斗机的国家还有俄罗斯法国日本印度等国。世界各国缘何也要紧随其后加入研制第六代战机的行列,主要是基于复杂的国际形势给本国安全带来的巨大压力,如果不及早参与到新一代战机的研制行列,势必落伍,未来国家安全将会受到严重威胁。尽管都宣称开始研制第六代战机,但因国家间的军事实力、技术水平和研发理念各不相同,对六代机的构想和设计也相去甚远。
俄罗斯为了恢复大国地位,近年来不断加大投入研制第五代战机T-50,与此同时也把目标转向T-50后续换代的第六代战机上。2012年米高扬飞机设计局展示了俄第六代战斗机——“电鳐”喷气式隐身无人战机。“电鳐”样机仅重10吨,载弹量2吨,航程4000千米。据称,这种战机具备高速、隐身和无人驾驶等特性,外形酷似飞镖。未来“电鳐”是一种可执行多重任务的攻击机,既可单独行动,也可与有人驾驶战机进行编队行动;既能执行危险的防空压制任务,又能有效打击坦克、军舰或机动导弹发射装置。特别是俄罗斯拟采用二元矢量喷口发动机,其俯仰角度可达正负20度,可以60度大迎角低速飞行和机动,为第六代战机提供强劲的超机动动力。
另外,据媒体披露,苏霍伊公司为俄罗斯空军准备的第六代战机方案,将采用串联式三翼面气动布局。前置的全动近距耦合鸭翼与机身边条完全融合,前掠机翼又与机身完全融合,翼根向后延伸至机尾形成水平安定面,双垂尾大角度外倾,S形进气道,外形超扁平,动感十足。该机巡航速度将在马赫数1.26左右,辅以等离子体隐身,其空中突防、对头攻击、高速截击的能力将全面加强。
作为欧洲航空大国的法国也不甘落后,法国利用其独立的航空工业体系,早已把未来战机的目标锁定在发展第六代战机上。据法国军方透露,其六代机的发展目标是:具备超声速巡航能力;拥有全新的电子战系统;装备高功率激光和电磁武器以及高超声速导弹等。
值得注意的是日本,近年来日本军国主义势力抬头,不仅加大投入开始研制第五代隐形战机,而且试图甩开美国单独研制第六代战机。由于日本拥有大量世界高新技术,一旦需要即可以转化为军用技术。据有关媒体披露的消息,日本正在研制的具有“i3”(信息化、智能化和敏捷性)技术的第六代战机,将采用“云射击”及先进座舱技术。“云射击”类似于“云计算”,即利用先进数据链系统,将己方机群形成“云”,通过共享信息等方式,作为群体发动最有效率的攻击。此外,该战机还将采取光传操纵系统。由于使用光纤,消除了操纵信号受到电磁干扰的可能性,并大为减轻操纵系统的重量。对未来战机而言,这是能够决定生死的技术。
不仅发达国家加紧第六代战机的研制,部分发展中国家也紧随其后,特别是印度,尽管受政治、技术、资金等因素的制约,但为实现其军事强国的雄心,印度不惜加大投入研制新一代战机。据报道,印度一家研究机构建议研发一种高空高速的新型战机,其最大飞行速度可以达到5倍声速,飞行高度可达10万米(这个高度已经接近大气层的外沿)。不过印度的这种先进战机实际上还只是一种六代机的概念。
美国之外,世界各国为什么在第五代战机还未列装的情况下,又急于研制第六代战机,这主要基于作为换代战机需要一定的研制周期。各国还没有明确立项研制时间表,但在美国海军2012年4月公布的征询书中可以看出大致的时间节点,该征询书明确要求:F/A-XX应在2030年前形成初始作战能力。美国空军装备司令部明确六代机的使命任务是,在2030~2050年间的“空海一体战”中,与具备电子攻击、综合防空、反隐身及网络电子攻击的敌军进行空中对抗,遂行导弹防御、空中遮断和近距空中支援等任务,以摧毁或削弱敌方对天空的控制。第五代战机从研制到部署大约是20年左右时间,第六代战机由于技术复杂、资金投入大、性能要求高,需要的研制周期也相对较长,这也是世界各国急于投入第六代战机研制的一个主要成因。美国国防部就考虑到持续投入大额资金难度较大的因素,已主动将形成初始作战能力的时间,由原来的2030年延长到了2040年。尽管如此,但有关专家认为,按照世界各国战机的研发周期推算,在未来二三十年的时间里,第六代机完全可以驰骋蓝天。
虽然美国、俄罗斯和欧洲都先后提出了多种概念方案,但并没有相关资料对即将发展的六代机装备能力进行相应描述,而且不同国家、不同军种、在不同发展阶段对于六代机的构想也有不同的认识。因此,通过对美国、俄罗斯和欧洲六代战机的发展动向进行分析,以期从技术角度获得对六代机装备能力的渐进认识。
各国进展
从全球首款第五代战斗机——美国F-22于1997年首飞算起,至2024年12月已经过去了27年,如今多国都在开展第六代战斗机的研制工作。
在六代机的研究中,美国和欧洲一直处于世界的前列,美国从本世纪初开展第六代战斗机的作战概念征询,随后其空军和海军分别提出了自己的六代机概念,并且其第六代战斗机的发展图像对其它国家的发展方向具有十分显著的示范和引领作用。2010年,美国空军就公开发布了《下一代战术飞机装备与技术概念研究》能力信息征询书,征询第六代战斗机装备概念和技术概念,其核心使命任务仍是进攻性与防御性制空作战。
2010年和2012年,美国空海军先后独立发布六代机信息征询书,标志着六代机概念研究工作的正式启动。美国发布下一代战斗机信息征询书的目的是构建可能的武器系统概念、定义未来的作战环境、建立有关未来能力需求的共识、确定关键的使能技术及其孵化途径等、预计2030年之前,下一代战斗机可具备初始作战能力。美国空军预计,下一代战斗机将装备下一代先进电子攻击技术、复杂的综合空中防御系统、被动探测、综合自防护系统、定向能武器和网络攻击功能,具备在2030-2050年之间在A2AD作战环境中持续作战的能力。2015年,美国空军正式申请列编“下一代空中主宰”项目预算,美国六代机正式进入装备采办的论证阶段。自2016年春季起,美国空军不再纠结战斗机的代际划分,转向使用“穿透性制空”(PCA)这一名称来代指下一代制空作战平台。美国空军颠覆以往依赖单一平台“机型替换”进行更新换代的思路,由传统打造高效能、高生存、快速决策、敏捷反应的作战强节点,转向发展跨空、天、网、电,并能与地面/水面能力强联合的网络化“系统簇”,以获取空中优势。第六代战斗机是该“系统簇”的核心装备,将可同时遂行火力打击、信息获取、数据处理、目标指示等多种功能。
在2016年5月发布的《空中优势2030飞行规划》中提出,将于2017年开始六代机的备选方案分析工作,随后项目将进入技术开发阶段。2019年美国战略与预算评估中心(CSBA)发布的《走向大国竞争时代的美国空军》与《未来美国空军作战力量的五项重点任务》中建议2024年首批交付2架,2030年交付50架六代机。美国各大武器厂商对六代机的概念进行了响应,并提出了具体的概念图像。波音公司2008年提出F/A-XX第六代战机概念方案,2013年推出了最新的F/A-XX概念图:采用双发无垂尾外形,增加了一对前置鸭翼,具备全向隐身与超声速巡航等特征,并且具有有人机/无人机双模式操纵,还可能采用可变后掠翼设计,亚声速巡航高达50h。与五代机相比,其主要优势为全方位、宽/全频谱隐身能力,全域高速机动能力,全向战场态势感知和网络支持能力,全新概念的机载武器。
洛克希德·马丁公司2012年公布了其六代机设计方案,突出了速度更高、航程更大以及超隐身能力等特点。该设计方案更注重飞机的速度和敏捷性。2017年6月,“臭鼬工厂2018年2月,美空军发布了2019财年预算需求文件,计划在2018-2023财年为“下一代空中主宰”(NGAD)项目投资101.85亿美元,其中用于2030年后空中主宰AOS(即未来空战平台)100.93亿美元,用于空中主宰空对空武器0.92亿美元。
英国在2018年提出了第六代战斗机的研制计划,称为暴风,随后意大利等参与研制。据英国称,其六代机除具备超音速巡航、超强隐身、超机动性、超强战场态势感知等能力外,还具备战机组网、无人机操控、引导攻击等全新能力。其中,战机组网就是多架战斗机通过组网实现战场态势和作战意图的互联互通,并可在统一组织下完成作战行动。无人机操控就是可使用一架或多架无人机搭配作战,引导攻击则是指可作为信息节点为后方各类友军提供响应更快的战场数据。2019年在巴黎航展上,法德公布其单座、双发、浅V双垂尾的六代机方案,并要求在2025年首飞,2040年前达到全状态作战能力,并宣称具有忠诚僚机、空战云、深度学习等功能。2024年当地时间7月22日,由英国、意大利和日本联手推动的“全球作战空中计划”(GCAP),作为GCAP的核心代号“暴风雨”的战机概念模型日前在英国范堡罗航展上亮相。
虽然美国俄罗斯欧洲都先后提出了多种概念方案,但并没有相关资料对即将发展的六代机装备能力进行相应描述,而且不同国家、不同军种、在不同发展阶段对于六代机的构想也有不同的认识。因此,通过对美国、俄罗斯和欧洲六代战机的发展动向进行分析,以期从技术角度获得对六代机装备能力的渐进认识。
美国“动力”网站2024年12月26日称,社交媒体上流传的照片和视频显示,中国当天成功试飞了一款“令人震惊”的高性能有人驾驶第六代隐形战斗机,并由歼-20战斗机伴飞。报道称,这次出现的新型战机采用无尾翼设计,主要是为显著降低飞机在不同波段和各角度的雷达信号。这种设计还可以提高气动效率,通过减少空气阻力,可以为持续高速飞行和巡航飞行提供更好的性能。美国《航空周刊》则注意到,这种新型战机采用了相对罕见的三台发动机提供动力,“机翼下方可以看到两个方形的进气道,第三个进气道位于机身上方”。
美媒称,这款新型战机的尺寸比歼-20更大,采用的双轮主起落架表明该机的重量相当大,这些特征“反映了该机对远续航能力和相对较大的内部空间的重视程度,相关设计便于容纳非常大的燃料载荷,以及众多的武器和传感器。”“动力”网站认为,这种中国新型战斗机将能够在没有加油机支持的情况下,“在远离基地的空域进行长时间盘旋”,“对美国加油机、运输机、预警机、侦察机以及前沿部署的盟军舰艇和地面部队都有实际影响”。
美国的第六代战斗机项目包括美国空军的“下一代空中优势”(NGAD)和美国海军的F/A-XX下一代战斗机项目。其中NGAD按计划将在2030年左右服役,取代美国空军现役的F-22隐形战斗机。它采用翼身融合与无尾设计,配备两台新一代的自适应变循环涡扇发动机,具备超音速巡航、全向和全频谱隐身能力。通过应用人工智能技术,提高战斗机自身的战场态势感知水平,并具备与无人僚机协同作战的能力。
2020年9月15日,美国空军采购主管威尔·罗珀宣布,作为NGAD项目的一部分,美国空军成功执飞了一架全尺寸的飞行演示机。2022年6月1日,美国空军部长弗兰克·肯德尔宣布NGAD战斗机项目进入工程与制造开发阶段。但2024年7月30日,肯德尔宣布“暂停NGAD战斗机的发展”,“需要几个月的时间来确定此前的设计是否正确”。肯德尔在接受采访时表示,NGAD战斗机项目陷入成本暴涨的困境,预计单价可能接近3亿美元,成为史上最贵战斗机,即便是财大气粗的五角大楼也难以承受。2024年年底,肯德尔再次就NGAD战斗机项目的未来表态称,它的命运将交由即将上任的特朗普政府决定。
在汲取了F-35战斗机项目的经验教训之后,美国海军一直强调要保持F/A-XX战斗机项目的独立性,不能与空军的NGAD项目混为一谈。但在2025财年的美国参议院军事委员会预算草案中,F/A-XX的预算从年初提出的4.5亿美元减到5382.8万美元,锐减近90%。美国《防务新闻》称,这也意味美国海军的下一代战斗机计划变相地被“叫停”。
根据俄罗斯防务分析人士瓦西里·卡申的说法,米格-41是俄罗斯的一种未来概念截击机,在完成后将被视为第5++代或第6代战斗机。
卡申告诉美国《国家利益》双月刊:“我们认为这种战机具有与美国、中国和欧洲第6代项目相同的地位。它具有未来主义色彩,最早也要等到2035年至2040年间部署。”据“今日俄罗斯”电视台报道,米格-41有望取代老化的米格-31,其速度可达到4马赫,甚至可以在外层空间执行任务,但技术细节尚不清楚。塔斯社称,一些专家表示,米格-41可能会配备激光武器。
日本共同社2024年12月18日称,消息人士透露,日本政府正协调在2025年度预算案中计入1087亿日元(约合人民币51.5亿元),作为与英国和意大利共同推进新一代战斗机“全球作战空中计划”(GCAP)开发的费用。
日本英国意大利三国防务部门负责人一致同意加快推进GCAP战斗机的联合开发计划,目标是在2035年前部署这款未来战斗机。该项目由三国官员组成的“全球作战空中计划国际政府组织”负责,日本前防卫官员冈真臣出任该组织的一把手。美国“防务博客”网站称,GCAP项目是以英国2018年提出的“暴风”六代机计划为基础研发,结合英国、日本和意大利的最新航空技术成果,意图打造一种将超音速巡航能力和最新空中作战技术融为一体的先进战机,以替代现役的欧洲“台风”和日本F-2战斗机。在7月举行的英国范堡罗国际航空航天展览会上,该战斗机概念模型首次亮相,强化航程、速度和有效载荷能力。
日本三菱重工的F-3是源自三菱X-2“心神”技术验证机的一种第6代未来战斗机。除了将采用由日本石川岛播磨重工开发的高推力XF9-1发动机之外,F-3的其他技术信息尚未得到证实。XF9-1的设计与美制F-22隐身战机使用的F119涡扇发动机相似。日方还展示了用于F-3项目的“有源相控阵”(AESA)雷达。
日本防卫省发言人在2019年2月对《简氏防务周刊》说:“为了获得能够在未来发挥核心作用的新型战斗机,防卫省将推动必要的研发活动,尽快启动一个由日本领导的项目,并有可能实现国际合作。”
欧洲还有另一种第六代战斗机计划——“未来空中作战系统(FCAS)”,由法国、德国和西班牙三国联合研制,未来20年的投资可能超过1000亿欧元。该项目不仅包括新一代战斗机,还涵盖了新型飞机发动机、无人机系统、作战云、传感器、低可探测性技术以及一个集成所有组件的模拟实验室。相关开发工作将在2035年之前完成,并在随后转入批量生产。
技术特点
按照美国等西方国家之前提出的六代机设想概念,要具有以下几大特征:强大的信息化作战能力、良好的隐形能力、超视距打击进一步升级、人工智能技术深度介入、有人/无人模式可以切换、有人机与无人机可以编队作战等。
从发展来看,世界各国对第六代战斗机的具体概念描述和能力特点都不收敛。随着对未来空战的认识,第六代战斗机的概念方案都处于不断的变化迭代中。但从公布的信息中可分析得出未来第六代战斗机普遍具有以下特征及作战性能。
从任务属性分析:作为未来穿透性制空作战力量的主要组成部分,制空权的获取和保持将是其主要的作战任务,但随着空天战场的开辟和竞争,以空制天将是空天争夺的主要的解决方案。制天武器需要平台的携带及提供必要的作战信息支持等,因此未来第六代战斗机也需要执行一定的制天作战任务。
从气动外形分析:从国外各厂商提供的概念图象分析,基本采用了无垂尾/浅垂尾的翼身融合扁平气动布局,使飞机在各种高度、各种姿态下的隐身性和机动性都得到了很好的兼顾,从直观来看,六代机的曲面外形扁薄、平滑流畅,表现出了良好的隐身特性,但随着反隐身技术的发展,未来战斗机的全频谱隐身能力需求迫切,全谱隐身是第六代战斗机的必要但不充分的重要特征。
从机动性分析:采用箕身融合气动布局后,平台的机动能力尚不能大幅提高,即使采用推力矢量喷管、变体等技术后,只要是有人机,其机动性将会受到限制。但是在人工智能技术的支持下,采用超常规气动布局,矢量推力发动机和智能化飞行控制系统等,可使飞机在极限或边界条件下的可达能力和操控能力将高于五代机,并且其在超音速巡航飞行状态下的机动性能也会得到提高。
从态势感知系统分析:国外六代机设计标称通过采用智能蒙皮等技术,六代机具有全向传感器和态势感知能力,使其成为穿透性制空作战能力中的火力执行平台及信息节点。
从动力系统分析:根据国外的报道,六代机可能采用自适应变循环发动机(AVET)的动力系统。自适应变循环发动机能够实现更大范围的热力循环调整与优化,具有更高的任务适应能力,可使飞机的燃油效率提升25%,留空时间提升50%,续航提升30%以上,据报道,六代机具备2000 km以上的作战半径及亚音速飞行、高音速巡航的能力,为实现远距的快速到达,需要更高速度的超音速巡航能力,据悉其马赫数可能具有不小于2的长时超音速巡航能力,对于美国而言,如在西太平洋地区参与作战,美空军力量需要远程奔袭作战,大航程是其六代机必要的能力需求,不仅可减少加油等物资的保障体系需求,还可增强远程作战的快速性。
从体系作战的角度分析:网络化、信息化是未来制空作战的重要特点,也是支撑体系作战的基础。如果说第五代战斗机是以信息系统为基础,第六代战斗机将是一种物联网飞机,可真正实现各空间域的一体化协同。第六代战斗机融入作战体系必须实现与体系的互联互通、信息共享、甚至火力共享、信号共享,深度协同作战也应该是第六代战斗机基本的能力特征。深度协同作战不仅包括网络云的信息共享、各类型作战平台的编队协同,还包括异构平台的火力协同。
综合以上分析,六代机将在保持高隐身性的同时,更加注重远程甚至超远程打击、物联协同及智能作战能力。
各国预测
美方预测
超扁平外形。第五代战机为了达到隐身的目的,不得不以牺牲其性能和载弹量为代价,严重影响到实际作战效能。第六代战机为了具备全向隐身能力,采用全翼身融合、大升阻比和无垂尾设计,从直观来看,六代战机的曲面外形扁薄、平滑而流畅,传统意义上的机身、机翼和尾翼变得模糊,从而使飞机在各种高度、各种姿态下的隐身性和机动性都得到了很好的兼顾。F/A-XX最新概念方案采用了鸭翼无尾布局,还可能采用可变后掠翼设计。这种布局与F/A-XX早期方案相比,既突出战机的灵敏性,又便于实现全向宽频隐身的设计目标。
超声速巡航。超声速巡航依然是第六代战机的重要性能指标。为此,美国早在2006年就开始了第六代发动机的论证和研制工作。第六代发动机是性能更优越的新一代发动机,其特点:一是结构优、耗油少、效率高。耗油率比第五代战机降低25%,由于使用变循环发动机技术,提高了不同飞行状态下发动机的工作效率,使第六代飞机既能亚声速巡航飞行,又能进行马赫数3~6的超声速巡航飞行。二是材料新、推力大、重量轻。第六代发动机中,新材料的采用率将达到50%以上,使发动机的重量大大减轻,其推重比可达到15~20,大大超过最先进飞机仅为10的推重比。
超常规机动。超常规机动是六代战机隐蔽攻击和自我防卫的重要性能指标。由于采用超常规气动布局、矢量推力发动机和智能化飞行控制系统,第六代机将普遍具备超声速高机动和亚声速超常机动的能力。波音公司宣称,F/A-XX能够实施各种超常规机动,其常规的爬升、盘旋、滚转和直线加速等特性,也将全面优于第五代战机F-22,同时还具备完成导弹防御、空中遮断和近距支援等特殊作战任务的空中机动能力。
超远程打击。第五代战机重点强调隐身突防、精准攻击、超视距打击,但对远程打击强调不够。第六代机将在保持高隐身性、超声速巡航、超机动性的同时,在攻击力方面更注重远程甚至超远程打击能力。其实现途径,除了追求超声速、长航时飞行外,还将突出超高速、超远程打击武器的应用。据有关资料称,F/A-XX能携带6吨重的精确打击弹药连续飞行50小时,并能够挂载动能武器和电磁、激光等全新概念武器。
超维度物联。物联网是一种将任何物品通过信息传感设备与互联网联接,实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的网络技术。第六代战机的一个显著特点就是基于物联网构成的作战平台。在物联网内,无论是陆基、海基、潜基、空基还是天基的授权用户,都可对其实施在线访问,并进行识别、定位、跟踪、监控、管理和操作。这种超越维度的“即插即用”式物联,实现了真正意义上的陆、海、空、天、电、网一体化,实现了基于物联网的互联互通互操作,可以最大限度地提高作战效能。
超域界控制。第六代机将具有更大的作战空间,既可以是有人机,也可以是无人机。波音公司的F/A-XX方案,就包括有人和无人两种模式操纵。另有消息称,美国空军基于X-37B的技术,还计划发展一款具有超高声速巡航和全球打击能力的空天一体化飞机,使其作战空间由天空延伸到太空。
俄方预测
基于现代化战争体系,俄罗斯专家普遍认为,“第六代”战斗机需要实现以下三方面的技术突破。
“第六代”战斗机最重要的性能是能够更大程度地规避防空系统的打击。为达到此标准,俄军方对“第六代”战机的研发也提出了更高的需求。
首先是战机能够在被防空系统拦截前将其摧毁。要实现这一需求非常困难,地面雷达的侦察能力总是比战机更加敏锐,但对于“第六代”战机来说,突破这一方向是必须加以考虑的一个现实情况。其次,战斗机的隐身性能仍然需要跨代发展。现代雷达发展到的水平几乎能够实现透视所有隐身飞机,利用多普勒漩涡,通过高热量显示能很快地捕捉战机。对“第六代”战斗机来说,要想实现这一功能,除非完全用塑料制造飞机或者用一种新型材料覆盖战机表面,否则实现这一技术方面的突破是极为困难的。最后,战斗机需要有高超音速行进能力,已经能够达到3000km/h搭载飞行员飞行,仍然存在被导弹拦截的风险,“第六代”战机要想突破这一标准更是难上加难。尤其是高超音速飞行性能本身就与隐身性能是不相兼容的,高超音速下空气强烈的摩擦力,会直接破坏战斗机表面散射雷达射线的涂层,不太可能承受超声的温度限制。
“第六代”战斗机最独特的性能是要实现以网络为中心。这一重要特征将使得其与先前的战机区分开来,实现跨代突破。能够通过网络将战场上的数据直接传输给飞行员是一个绝妙的主意,战机能够通过网络很轻易地将火炮及MLRS等目标标识出来,与此同时,地面作战单元能够迅速做出响应,立即对战机标识的目标发动攻击。战机与地面作战单元通过网络进行的交互作用将使得“第六代”战斗机达到战略意义上的新高度。
“第六代”战斗机最新颖的性能是要实现可选驾驶功能。所谓可选驾驶,即是能够实现利用外部资源来控制飞机,或是飞行员远程驾驶,或是通过计算机进行驾驶。尽管实现这样的搭载会使得战机的电子填充单元复杂化,但是毫无疑问的,在未来的战场上无人驾驶战机将具有摧枯拉朽的战斗力。如果真的实现了这样的需求,它将比现行条件下的无人机具有跨时代意义的突破,将成为空中战场的主宰者。但是要实现这一功能更是极其困难,现代无人机的战斗载荷是以千克为单位计算的,要实现“第六代”战机那么载荷势必会以吨为单位进行计算,这样的发展需求对俄罗斯来说充满着挑战。
基本特征
在人类航空史上,战斗机的分代是进入喷气式时代后才逐渐产生的。一般来说,美制F-111F-104以及俄制米格-21等被称作第二代战机。美制F-14、F-15,苏制米格-23米格-25,法制幻影-2000等被称作第三代战机。第四代战机则大致包括美制F-15EX、F-16,俄制苏-27米格-29等,典型的第五代战机则包括美制F-22F-35和俄制苏-57等。
需求牵引、技术支撑是武器装备更新换代的普遍规律。空战对战斗机性能的要求与时俱进,驱动战斗机升级换代的主要是技术突破。第一代战斗机的产生,缘于喷气动力技术的突破。战斗机结构的改进和加力涡喷发动机等一系列技术突破,为二代机提供了技术基础。混合流型结构、加力涡扇发动机、电传飞控、综合航电等技术,推动战斗机进入第三代。而第四代机战机的跃升,主要体现在隐身技术上。
第五代战斗机的技术推动主要是信息网络对抗技术的综合推动。隐身技术的本质是信息的获取与反获取,信息网络对抗技术的实质是信息的传递与反传递,电子战技术与网络技术的综合对抗,贯穿观察、判断、决策、行动(OODA)环的全过程。
从军事技术推动和作战需求牵引的综合视角看,第六代机大致包括以下特征:
一是网络化的结构特征。第五代战机如F-22虽然具有一定的一体化信息融合能力,能够利用先进的机外传感器网络和机载火控系统,在敌机的探测距离外发现、摧毁来袭敌机或导弹。但是,由于F-22设计于20世纪80年代,F-35的设计时间在1994年,而美国防部向国会提出《网络中心战》报告是在2001年7月,这就决定了F-22、F-35等第五代战机在网络中心战、融入一体化网络信息体系方面的能力先天不足。
海湾战争后美军开始加强军事信息网络的一体化建设,迄今已经建成基本成熟的军事信息网络体系,在网络信息体系中,每一个作战单元、作战平台都是网络中的一个节点。由于一些此前设计制造的作战平台不具备网络能力,必须对其进行改造才能适应作战需要。而作为最新设计制造的第六代战机,必然在设计阶段即融入网络信息体系,与作战网络中的其他平台实现互联互通互操作,实时共享战术信息。
二是智能化的技术特征。战斗机代际更新,基于显著的技术更新,但也不会完全淘汰原有技术。第六代战斗机的出现,正当人工智能技术在军事领域广泛和深入运用。在普遍使用第六代航空发动机,以及在结构上采用全翼身融合、大升阻比设计等技术的同时,人工智能技术是第六代战斗机的典型和标志性技术。
人工智能技术融入第六代战机的航电、飞控等基础电子信息系统,基于大模型的大数据、智能算法等技术大量使用在信号情报综合处理、辅助决策、自动控制等环节,以及观察、判断、决策、行动(OODA)的全过程。
三是有人无人协同的战术特征。空军历来是高技术军种,以空军为主角(而非单纯的无人机之战)的空战尚未见无人机的加入。但是,无人加油机和作为“忠诚僚机”的无人机已经出现并逐渐成熟。在无人加油机、“忠诚僚机”和其他无人机加入空战之后,有人、无人机之间的协同将成为空战的基本战术特征。
性能数据
发展动向
美国六代机发展动向美国提出的六代机装备图像有多种,如洛马方案(类似于YF-23)、波音方案(2个)、诺格方案(2个)。
纵观这些概念方案,美国的六代机具有一个显著的共同特点一高隐身气动布局(飞翼式布局、无垂尾、背负式进气道)。在六代机的发展上,美国空军明显突出了对隐身性能的更高追求。因此,对于六代机隐身性能的需求要比F-22高1~2个数量级,这与美国空军提出的“穿透型制空”的作战概念十分契合。美国发展六代机的目标是优势对抗歼-20、苏-57等中国和俄罗斯的新一代隐身战机。美国空军对F-22战斗机的后继者用“下一代空中主宰”或“穿透型制空”的术语来描述,由此可以推测,美国的六代机在优势对抗对手隐身战机的基础上,进一步附加了穿透对方防空体系,在对方领土上空掌控制空权的作战任务。
相关技术已系统推进
(1)平台技术方面。美国空军已经借助研制的X-56A等试验平台开展了包括“高效、超声速飞行器”在内的采用气动弹性机翼技术的无尾、超声速设计等技术研究。美国家航空航天局也计划重新恢复X-试验机计划,以在超声速和亚声速航空技术研究中取得全新突破。上述相关技术有可能为六代机平台技术提供支持。
(2)动力技术方面。在开展了近10年变循环发动机研究的基础上,美空军研究实验室于近期启动了六代机专用的ADAPT项目计划。ADAPT引入了三涵道结构,且满足冷却空气需求,从而使战斗机可在远程巡航任务模式和高速作战模式之间转换,并确保满足定向能和其他武器系统等高功率系统的动力需求。
(3)机载激光武器方面。美军已经完成了三轮样机研制和试验验证,计划先大(如C-17和C-130运输机)后小(如F-15、F-16或F-35战斗机)装备激光武器。预计2025年左右,美空军战斗机的机载激光武器将形成作战能力,为六代机机载激光武器发展提供支撑。
(4)热管理方面。未来战斗机配备更加强大的武器和传感器将产生大量热量,热管理问题是一个严峻和棘手的问题。2013年10月,美空军与波音公司签署电子元器件热管理技术研发合同。2014年11月,美空军划拨经费,寻求改进先进战斗机电子系统传热和散热的方法。2015年8月,美空军电子热管理专家要求工业界开发未来战斗机机载电子设备冷却新思路,其功率要求比当前至少高10倍。
部分能力特征逐步明晰
(2)以传统航空空间为主要活动空间。相比传统涡扇发动机,ADVENT可为战斗机在中低空亚声速飞行提供较小的油耗,在中高空(15~17 km)超声速飞行提供更大推力,预计可实现2~3Ma的超声速巡航。也可能在某一空域短时间内提供大于3Ma的飞行,突破绝大多数防空系统的探测和拦截。但是ADVENT不支持战斗机在临近空间长时间飞行、不支持高超声速飞行。
(3)具备较强的隐身能力。针对F-22等隐身战斗机可以被一些国家通过某种特殊设计的雷达发现其行踪等问题,美国空军与海军均认为六代机必须具备强隐身能力,并且已在外形隐身、材料隐身、等离子隐身等方面做了大量试验,同时加快电子战和网络战能力发展。因此,六代机极有可能做到全方位、全频谱隐身。
俄罗斯展示的六代机的概念图像颇为科幻,结构变体、激光武器、跨域飞行成为其典型技术特征。俄公布的短视频中展示的六代机概念图和俄公布的米格-41概念图。
通过概念图以及前期透露的米格-41等六代机方案的综合分析可看出,俄罗斯在发展六代机的需求上突出了对速度的追求。俄罗斯在战机发展上,有依托速度提升突防能力的传统,典型型号有米格-25.米格-31,以及图-160。从俄罗斯公布的短视频也可看出,其展示的六代机并没有放弃隐身性能,而是综合考虑了隐身与速度的结合。此外,俄罗斯六代机将配备能烧毁导弹寻的导引头的激光武器。该激光武器系统可在不同范围内操作激光、红外,紫外线,其光学波段大大超过人眼能识别的光谱,可为现有的无线电雷达提供有利补充。
在第五代隐身战斗机发展上,欧洲集体失声。欧洲各国将对五代机的需求完全寄托在美国的F-35身上。在六代机的发展上,欧洲也全力研发。欧洲空客集团和法国达索公司发布了“未来作战航空系统”(FCAS)计划,呈现了欧洲六代机发展的概念方案。
装备能力
高隐身能力
研究表明,雷达隐身技术的发展速率已小于雷达反隐身技术的发展速率。雷达反隐身技术的发展主要集中在P波段雷达领域。图5为雷达隐身/反隐身技术发展趋势。
对于飞行器而言,隐身的技术优势还将继续维持,但面临着反隐身技术快速发展的显著威胁。对于下一代飞行器而言,隐身不再是一项颠覆性技术优势,而是基本技术要求。基于结构外形、吸波涂料的隐身技术似乎已发展到技术天花板,很难再有大幅度的性能提升。许多国家都在探索新机制的隐身技术,但尚看不出颠覆性新型隐身技术的苗头。尽管反隐身技术取得了很大发展,但看到的反隐身技术主要集中在两个领域,一是P波段探测;二是协同探测。这两项技术在战斗机上实现还存在很大困难。在隐身战斗机未来的空战中,有、无体系信息支援将在很大程度上决定隐身空战的样式。
超机动能力
从战机生存力角度看,隐身和速度是可以相互权衡的两个因素。速度提高,对隐身的需求则可以适当降低,当飞行器突防地面综合防空系统时,突防效能与隐身及飞行速度之间的关系。
面对现代防空体系,如果飞行器在隐身条件下以1.5Ma超声速状态突防,现役的防空体系基本不具备拦截条件。因此,若飞行器在高空以1.5Ma左右的速度突防,要取得较好的突防效果,则必须与隐身性能相配合。为了贯彻美国空军的穿透型制空作战任务,超机动性能将成为基本技术要求。
无人智能化
无人化在六代机概念研究初始阶段方案颇多,经过这些年的认识,似乎已达成基本共识。六代机可能是由有人战斗机、无人机、武库机等多种机型组成的一个族群,有人驾驶的多用途制空战斗机是其主体,有人的六代机与无人机的协同作战将是六代机发展的重要趋势。
无人机具有零伤亡,易于快速形成和保持战斗力(不需要培养和训练飞行员)、性能可超越人体耐受极限的独特优势。无人机的应用强烈依赖于通信链路和人工智能,现在的发展趋势是人工智能的权重越来越高。在中远距空战中,作战决策的结构化程度较高,对于决策结构化程度较高的中远距空战任务,无人机是完全可以胜任的,且其作战效能一定优于有人机。而对于结构化程度较低的近距空战,无人机可能难以胜任,这也是人们普遍的认识。因此,在美国空战的构想中,采用六代机与无人战斗机协同,无人战斗机负责中远距拦截,六代机负责拦截漏网之鱼。
具有人工智能的无人机在空战中,其OODA每一环的速度都优于人类,在复杂态势下求解最优解也优于人类。无人机智能作战不是简单的寻找最快速的OODA,而是时刻判断态势,寻求对方被杀伤概率与自身被杀伤概率的最佳平衡点。这一境界的达到是科学家依据大数据使用复杂算法实现的,并不是飞行员灵机一现的决策,其决策质量要优于飞行员。基于技术发展判断,在智能化方面,与五代机相比,六代机智能化程度将大幅提升,比如实时任务规划,态势安全评估等,将能够为飞行员提供高质量的智力支持。
网络化作战
网络化空战是六代机的必然属性,但却不是六代机的独有属性,四代机、五代机也可以具有。从某种角度讲.网络技术可有效支撑装备性能突破技术原理的制约,可充分放大和拓展作战节点的效能。网络技术的发展使作战平台逐步实现了指挥协同和信息共享,并正在向火力协同和信号共享迈进。网络化已成为未来作战和装备发展不可扭转的大趋势,网络对作战的重要性将超过以往任何时期。六代机在这一维度上进行空战是必然的,这是共识。
激光武器
美国诺格公司的六代机方案采用了激光武器。美国的机载激光武器经过ABL计划获得较大的发展,近期又有美国将激光武器用于无人机上的报道。但分析认为,在战斗机上实现激光武器的应用似乎为时尚早。
激光武器在临近空间使用,其效能会倍增,但六代机是否具有跨域能力尚待讨论,且实现的技术难度很高。除能量供给和装机质量/体积的制约外,高速条件下,攻击窗口一闪即逝,对于需要能量积累实现毁伤效果的激光武器而言,实在是勉为其难。未来六代机空战,由于进入近距后难以脱离,因此进入的次数十分有限,若激光武器的整体效能(含体积、质量、功耗、跟瞄系统、作战使用约束等)不超过2枚格斗弹,则装机的可能性极低。
因此,在未来空战平台备选方案分析中明确:若激光武器达不到备选方案所需的技术成熟度,不会像以往那样等待技术成熟而拖延项目,而可能会选择在后续升级中采用。同时,美军已部署了“远程交战武器”、“小型先进能力导弹”和“微型自防御弹药”等研发工作,未来将形成“远、中,近”相结合的机载武器体系。
未来发展
主战飞机是夺取制空权的主要力量,也是国之重器。在制空权变得越来越重要,争夺制空权的竞争越来越激烈的现代战争中,新一代主战飞机的重要性不言而喻。对于呼之欲出的第六代战机来说,未来发展将具有以下三方面趋势。
一是第六代战机本身将成为功能综合的超强作战平台。战斗机最先的作战功能主要是近距格斗和投掷航弹。随着战斗机自身性能的提高和航弹的多样化发展,开始具备空射导弹、电子战等功能。发展至第五代战斗机,隐身性能和网络化能力大幅提高。第六代战机将在态势感知、电子战、网络战及隐身能力方面产生质的飞跃。在态势感知方面,第六代战机不仅装备高水平电扫描相控阵雷达,而且能够融合入网作战平台传感器数据,具备超强态势感知、信息融合能力。在电子战、网络战方面,第六代战机利用人工智能技术和认知电子战技术,能够精确发现突然出现的电磁辐射源,并对其进行精确定位和参数分析,从而进行电磁攻击和电磁掩护。通过网络战和电子战的融合,实现网电一体化作战。此外,第六代战机采用雷达规避设计和新一代隐身涂层等,隐身能力将得到进一步提高。在机载弹药方面,第六代战机将普遍具备发射和拦截高超音速导弹的能力。这使得第六代机不仅置身在一体化网络作战体系之中,而且自身也成为具有超强综合作战功能的空战平台。
二是第六代战机必须具备与无人机联合作战的能力。智能技术是第六代战机的标志性技术,在提升第六代战机自身功能的同时,也催生了大量各种无人机加入作战,这客观上推动了空战场有人、无人机共存共生生态的形成。无人智能化“忠诚僚机”可执行困难且危险的任务,如在敌方防空系统尚具作战能力时的前出侦察任务,识别并摧毁敌方的防空系统,或在高对抗和危险的空域与敌方战斗机交战。鉴于“忠诚僚机”的特有优势,世界各国都在发展“忠诚僚机”。如美国奎托斯国防和安全解决方案公司研制的“空中狼”、XQ-58A“女武神”和UTAP-22“灰鲭鲨”、波音公司的“幽灵蝙蝠”,印度斯坦航空有限公司研制的“勇士”,韩国大韩航空宇航分部研制的“鳐鱼-X”,俄罗斯苏霍伊公司和俄罗斯飞机公司研制的S-70“猎人-B”等。每一代战斗机都有舰载型,如第四代战机中的F-18,第五代战机中的F-35B。第六代战机也必然会产生它的舰载型。美国海军已经成功研制出MQ-25A“黄貂鱼”舰载无人加油机,并组建第59特遣队进行有人、无人协同试验。也就是说,第六代战机的舰载型同样必须具备与无人加油机协同作战的能力。
三是推动空战向有人、无人协同作战的方向演变。飞机诞生和空战出现以来,基本上是参战各方有人作战飞机之间的较量。近年来,虽然无人机作战飞速发展,并在实战中发挥重要作用,但基本上都是作战双方或多方无人机、无人集群之间的对抗。无人机的主要作用,是担负战场侦察、弹药投送等任务。虽然无人加油机和“忠诚僚机”已经出现,但尚处在试验、完善阶段,也就是说,有人、无人机之间的协同、联合作战,在实战中尚未出现。
总体评价
尽管第六代战机研发尚处在概念和论证阶段,在研制过程中还会遇到复杂技术难点和巨额资金的困难,但作为一种更新换代装备必然会克服多重阻力,并不断加快其研制进程以满足未来作战的需求。按一代新机研制的周期推算,第六代战机的研制周期至少也需要15~20年的时间。尽管距离装备部署还为时尚远,但从第六代战机的概念来看,新一代战机汇集了当今最先进的技术成果,甚至还集成了许多概念技术,飞机的性能指标与五代战机相比具有质的飞跃,代表着未来航空装备的发展趋势,并将对未来空中力量构成以及空战方式带来深远影响。
最新修订时间:2025-01-02 08:27
目录
概述
发展沿革
参考资料