翻译概述:这篇文章探讨了中国正在研发的下一代无尾战斗机的设计和技术特点。无尾设计通常指飞机没有传统的水平尾翼和垂直尾翼,这种设计能够更好的降低雷达反射截面积,增强隐身性能。文章分析了这种设计在空气动力学、隐身技术和飞行控制方面的挑战与优势。
英国佬自己没五代机,估计也不知道下一代空中优势型战机该是怎样的,所以还在想轰炸机什么的。
在2024年12月26日节礼日(Boxing Day),一款中国新型隐身飞机的图片和视频出现在网络上,其特点是采用了独特的三发动机布局、菱形翼面和无尾设计。资深航空记者兼隐身技术专家比尔·斯威特曼(Bill Sweetman)对目前已知的信息进行了评估。
这次飞行的图像同样引人注目,因为这架神秘的飞机由一架双座型成飞J-20S伴飞。(来源:中国互联网)
十四年前,西方航空航天界的人们从节日的迷雾和成堆的包装纸中回过神来,发现了成都飞机工业集团设计团队负责人杨伟送出的一份额外礼物:中国第一款隐身飞机J-20的亮相。
昨天,他再次带来了惊喜,这次是一款具备隐身能力和超音速巡航能力的中型轰炸机——它可能是对B-21的间接回应。
2024年节礼日,成飞(左)和沈飞(右)的新型隐身飞机的图像出现,均在白天公开飞行。(来源:中国互联网)
一段时间以来,众所周知中国的航空工业一直在研发一款更大的隐身飞机,有时被称为JH-XX或H-XX。关注中国航空航天领域的观察者们曾暗示,可能会在圣诞节后有一些消息,但此前我们屡屡失望。
但这次不同。首先,我们正真看到了成飞新飞机的首飞,由一架双座型J-20S伴飞以提供尺寸对比;显然,这是一款大型、有人驾驶、超音速且具备隐身能力的飞机,采用融合双三角翼形状,没有垂直尾翼,并且(令人惊讶的是)配备了三台发动机,其中两台采用传统的翼下楔形进气道,第三台通过背部进气口吸气。
随后亮相的是另一款隐身设计,显然是来自成飞的兄弟公司沈飞的一款较小的无人验证机。一些图片的日期显示为一周前,因此这似乎是内部发布,而非成飞必然的公开首飞。
目前,我将着重关注成飞的新飞机。截至12月26日晚,它还没有正式名称(在我撰写时,有消息来源称其为J-36),但考虑到日期、其可能的任务以及中国的历史,我将为其赋予一个代号“拳击手”(Boxer)。
让我们从“这不是什么”开始。将其称为第六代飞机可能会产生误导,因为除了“代际”标签被滥用的因素外,你很有可能会认为“拳击手”是一款战斗机或某种与美国“下一代空中优势”(NGAD)计划类似的东西,而它其实就是相当独特的,绝不是中国人民空军现役任何机型的替代品。
也不太可能(如一些人猜测的那样)成飞和沈飞之间有某种竞争。沈飞的飞行器看起来要小得多,而“拳击手”本身与最初的J-20非常相似:并非每一个细节都达到预生产状态,但它是一个全尺寸原型机,而非最小化的技术验证机,随后将进入小批量生产阶段。这一过程在J-20和基于沈飞FC-31的飞机上运作良好。
这款飞机采用了不寻常的上部和侧面进气口设计。注意其双主起落架。(来源:中国互联网)
中国的武装力量及其装备旨在确立区域军事优势。从中国的角度来看,对这种优势的唯一重要挑战来自美国领导的空军力量:美国空军和海军的航空母舰,和来自日本、韩国、澳大利亚等盟友的支持。(我不想打击海军陆战队和陆军,但北京没有人会为它们夜不能寐。)
“拳击手”的显著特点是隐身性、速度、航程和武器载荷。J-20在前两项上表现优异,在第三项上也比其他战斗机更出色,但它设计用于攻击空中目标——主要是高价值的空中资产,如空中预警和控制飞机,以及情报和电子战平台——其武器舱也相应进行了优化。
“拳击手”是个“大块头”,呃,是一款大型飞机。它比J-20更长——约75英尺——但宽度更大。融合双三角翼的翼展为63英尺,总面积超过2000平方英尺。(注意——这些数字是初步的。)正如我在对全球作战飞机计划“暴风”设计的评论中指出的那样,大型三角翼可以容纳大量燃料,同时在机身内为武器留出空间。
“拳击手”真实尺寸的其他指标包括其串联式主起落架单元(如今在起飞重量低于10万磅的军用飞机上很少见),以及一个全部符合轰炸机尺寸的武器舱,长25英尺,宽超过7英尺。除此以外还有两个侧舱,尺寸适合装载防御性空对空导弹或反辐射导弹。
如果满载的“拳击手”重量达到12万磅甚至更多,这完全不会令人惊讶——在这个重量下,翼载仅为适中的60磅/平方英尺,类似于萨博“龙”式战斗机,而“拳击手”在平面形状和侧面进气口位置上也与其有些相似。干净的燃料比例超过0.4是能轻松实现的。
后掠角和进气口形状表明其最大马赫数约为1.8(参见F-22)。超音速巡航能力将取决于非加力推力,我们稍后会回到这一点。
隐身外形与J-20相似,采用倾斜平面设计。它有六条平面边缘对齐。它并非极端的低可观测性设计——除非中国在材料方面取得了突破,这不能排除——但它也是一款超音速远程飞机,低可观测性对生存能力的必要性较低。
“拳击手”与以往超音速设计的不同之处在于没有垂直尾翼,从而将全方位隐身性带入高速领域。每侧机翼后缘有五个控制段,其中至少两个外段分开作为刹车/方向舵。在首飞期间,它们似乎长期处在完全打开状态,这种位置使它们具有最大控制权。然而,与B-2和B-21一样,这些表面在隐身模式下一定要保持关闭,方向控制一定要通过其他方式实现。
诺斯罗普·格鲁曼公司在B-2上使用了差动推力,B-21可能也是如此。“拳击手”可能采用了类似的技术,这可能与其独特的推进布局有关。
为什么是三台发动机?必须有一些很重要的优势才能证明“拳击手”这种复杂设计的合理性,其中中央发动机采用了完全不同的进气口设计,并且面临不同的空气动力学条件。最简单的解释是,目前中国只有少数大的发动机能支持双发设计,但这足以证明对飞机外形的如此巨大影响吗?
目前看到的唯一一张“拳击手”在地面上的图片显示,三台大直径排气口正好位于后缘前方,其他图片显示排气口后方似乎有可移动的后缘段——这提供了一定的推力矢量能力。
但如果这些发动机具备完整的加力燃烧功能,杨伟的团队几乎肯定会面临一些严重的热管理问题:YF-23的沟槽式排气口曾是一个噩梦。(我曾作为顾问参与诺斯罗普与艾利森公司之间的诉讼,后者提供了其Lamilloy热保护系统。)
但如何在广泛的亚音速和超音速飞行范围内匹配推力供需?一种可能是,“拳击手”的设计师通过主要使用中央发动机进行起飞、初始爬升和超音速巡航来实现这一点——留下两台对称布置的发动机提供差动推力和矢量控制,以实现隐身飞行控制。
如果设计师想要更加隐蔽(并且让后勤人员头疼),从物理上讲,中央发动机并不是特别需要与外侧发动机相同。它可具有较低的旁通比和总压比(类似于大型欧洲喷气发动机EJ200),从而在超音速巡航中表现更好——为“拳击手”提供可变循环推进的优势,而无需相同的复杂性和风险。三台推力级别在2.2万磅左右的发动机,加上在起飞和跨音速加速时使用加力燃烧助推,应该足够了。
从作战角度来看,这在某种程度上预示着什么?如上所述,制空任务是其主要使命。“拳击手”可以携带空对空导弹,但大型主武器舱意味着它可以装载针对更大目标的武器——例如航空母舰和空军基地。此外,“拳击手”还可以向空军基地发射蜂群式游荡弹药,包括那些部署远程B-21轰炸机的更远基地。
这引出了超音速巡航的优势和B-21的局限性。一架远程超音速巡航飞机能轻松实现比亚音速导弹载机(如H-6)更高的出动率。相反,如果一架相对较慢的亚音速轰炸机因空袭风险而被迫使用更远的基地,其出动率将大幅度的降低,并且需要更加多的加油机支持;而如果对手使用配备空对空武器的大型超音速巡航飞机,即使加油机距离对手基地超过1000英里,它们也会面临风险。
时间表?第一架J-20于2010年12月亮相,预生产型飞机大约在2014年出现。因此,这款“猛兽”可能在本年代末接近生产阶段。
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