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自从韩国、土耳其这些国家都在着手开始研发本国的五代机后,五代机这种原本代表航空工业最高技术水准的产品,正在呈现扩散的态势,为了确保领先优势,中美俄等大国开始投入资金和资源,研发第六代战斗机。在这方面,美国凭着基础科学的深厚积累,有很大可能再次走到了前沿,比如美国国防部高级研究计划局启动,由波音下属子公司极光飞行科学研发制造的“革命性新型效应操控航空器”,即X-65。
据英国《新科学家》报道,X-65验证机取消了襟翼、副翼、升降舵和方向舵等机械控制面,全重3.2吨,翼展9米,速度为每秒240米,也就是时速864公里,是一种典型的亚音速无人飞行器。为什么说X-65和是六代机有关呢?这就要从X-65试图验证的飞控技术和隐身原理来说了。
飞行在本质上就是借助气流的力量,同时需要襟翼、副翼这些机械控制面来操纵飞机的运动,这本身不是什么问题,可在隐身的角度来看,会活动的外部组件就是问题。现代航空隐身技术的原理,是吸收以及散射雷达发射的电磁波,使其无法被雷达接收到,但即使是B-2这种全身上下都被隐身技术包裹的完美产品,外形上的任何改变都可能被雷达波捕捉,进而破坏隐身效果,这个改变就可能来自襟翼、副翼这些机械控制面。
在B-2研发的年代,这是个无解的问题,所以美军只能尽量把B-2的控制舵面全部放在机身后缘,有了机身的阻挡,这些舵面就很难影响B-2的正面和侧面的RCS。不过B-2毕竟是战略轰炸机面对机动性、敏捷性要求比较低,战斗机不可能按照这个套路去设计,有鉴于此,DARPA与极光飞行科学公司计划将X-65的机械控制面全部拿掉,代之以一种名为“主动射流控制”的飞控技术。
从目前公开的消息来看,AFC技术依然从航空发动机获得气流,但不再像以前那样经过压缩、喷油、燃烧再从发动机喷口喷出来获取动力,而是将这些经过压缩的高温高压气体,从众多布置在机体或两翼特定位置的矢量喷口阵列喷出,在这个过程中获得力矩。至于改变飞行方向,不需要机体或两翼的任何物理变化,只需要改变矢量喷口的方向或气流强弱即可。
AFC的优点,在于不会改变机体的雷达特征,就可以实现飞行控制,而且在保持或增强隐身性能的同时,提高速度和机动性,也许还能在一定程度上增加载荷,携带更多的弹药,更诱人的是还可能降低成本,这对每天都在为国防开支头疼的美国参众两院高层来说,是个很有竞争力的选择。
有利必有弊,主动射流控制技术缺点也是有的,例如散热如何解决。遍布机体的矢量喷口必然产生可怕的热量,会不会对携带的燃油、弹药和电子元器件造成安全威胁?如果敌方不用米波或毫米波雷达,而是用更先进的远红外雷达进行探测,这么一大块在天上烧得通红的金属物件,岂不是直接暴露了目标?不能采用更轻、散热更快、强度更高的新材料制造的话,以眼下的材料技术和基础理论,热量这个问题,就足以让AFC连成为储备技术的可能都没有。
让飞行员们担忧的,则是如果发动机故障或受损停机,他们有什么备用的办法操控飞机迫降?针对这个问题,美国《国家利益》提出一个折中的办法,那就是飞行员进入空战时,切换到AFC来提升隐身和机动,脱离战场或安全飞行环境,就用传统的控制翼面来操纵飞机。不过一架飞机上集成两种飞控系统,可能进一步增加飞机的重量,也增加发动机的负荷,靠AFC得来的部分优势,可能会被抵消。
总的来看,这种技术对DARPA来说也不是新鲜东西,2020年就推出了技术验证机项目,相对成熟的概念理论应该更早。经过三年多的设计和风洞试验,2023年2月极光飞行科学公司完成概念研发,设计审查也通过,照正常流程来看,现在原型机应该已开始设计。由此来看,也许以上提到的优点和缺点,DARPA和极光飞行科学公司都心里有数,即使这个技术最终被证明不适合NGAD,至少也证明此路不通。
当然,就像X-65项目总监所说,DARPA大概还是很希望可以改变航空设计的未来,换句话说就是这么多钱和时间都扔进去了,最好还是能出点成绩,不然DARPA下一个财年就不太好向国会伸手要钱了。
目前公开的设计方案,X-65采用大型三角翼设计,主机翼和水平尾翼为一体式结构,看起来像一个标准的菱形。好消息是这应该是一架无人机,因此飞行员们不用太担心自己的安全,坏消息是它还有大约70°倾斜的垂直尾翼,而且发动机进气道是最原始的形状,隐身能力堪忧。当然现在只是用来风洞试验的技术原型机,距离真正的成品还很远,主动射流技术带来的空战优势是实实在在看得见的,或许会在六代机上得到部分应用。
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