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标题: 第六代战斗机的关键在于全向隐身和超大航程 [打印本页]

作者: 晨枫 时间: 4 天前
标题: 第六代战斗机的关键在于全向隐身和超大航程
自从第五代战斗机问世，第六代战斗机应该什么样就成为话题。第五代战斗机以4S为基本特征：隐身（Stealth）、超巡（Supercruise）、超机动（Super Maneuverability）、传感器融合（Sensor Fusion），传感器融合有时也换成信息优势、超级态势感知、网络中心战能力等说法。

在很长时间里，人们对第六代战斗机的想象大体从4S延伸，但第六代战斗机的跨越性特征可能在于全向隐身和超大航程，这些并非4S的简单延伸。

第五代战斗机首先将隐身引入战斗机世界，但不管是F-22、F-35还是歼-20、歼-35，重点都是前向隐身，苏-57则能不能算隐身战斗机都有争议。

前向本来就是雷达特征相对较小的方向，有短板也相对容易控制。尖锐的机头、大后掠角的机翼都是有利于将入射的电磁波向侧后散射的。座舱容易导致空腔反射，但可通过导电金属镀膜降低影响。雷达天线是强反射源，可以通过天线适当上仰和选择性透波雷达罩降低影响。进气口不仅是空腔，也有压气机叶片转动的强烈闪烁反射的影响，但可以通过弯曲进气道、内壁吸波涂料降低影响。机翼后缘也有爬行波折返的问题，可以通过前掠、后掠和边缘对齐降低影响。

这些其实就是前向隐身为主的隐身战斗机的主要设计特点。但对于侧向入射的电磁波来说，侧面投影面积造成的反射面积本来就大，可用的降低雷达特征的措施也有限。双垂尾降低侧向的投影面积，适当外倾进一步降低投影面积，还有利于将入射的电磁波向侧下方散射，但依然高大的垂尾还是绕不过去的反射面积。鸭翼和平尾在侧向是一样的突出物，是同样的“坏影响”。

后向是不同的问题。如果隐身战斗机被敌机摸到背后近处了，这也太失败了。固定的地面雷达没有办法，深入敌后之后必然有暴露后背的问题，好在迅速离去本身就是迅速缩小威胁窗口的过程。

前向隐身不完美，但依然是战斗机发展历史上的突破。先敌发现、先敌开火，机动摆脱攻击，快速转移阵地，这些从来就是战斗机致胜的不二法宝。隐身就是不让敌机做到先敌发现。

在接近战线时和在浅近纵深内，前向隐身可以有效地阻止敌人空中和地面探测手段的先敌发现，为夺取战场空中优势创造条件。

F-22在“先进战术战斗机”（ATF）阶段其实是要求深入敌后的。按照美国空军的设想，ATF和“先进技术轰炸机”（ATB）是同步发展的。ATB后来发展成B-2轰炸机，要求能依赖全向的高度隐身，无护航地深入到几千公里的苏联纵深，打击战略指挥通信节点，猎歼机动发射的洲际导弹。

为了搜寻机动发射的洲际导弹，美国还计划研制超长航时、超高空的无人机，用于为B-2指引目标。这种无人机采用超大直径、超低转速螺旋桨推进。桨叶太长，所以只能双叶，在起飞和着陆时停止转动、锁定在水平位置，由独立的小型喷气发动机推进，升入高空后才启动更加省油的螺旋桨推进。不过后来计划下马了。

ATF的作用则是以超巡速度深入战线后方800公里以上，猎歼苏联的预警机和其他空中指挥飞机（如空中战略指挥中心）。ATF打掉预警机后，防空压制（SEAD）飞机可以进一步打掉地面防空雷达和指挥中心，然后“鹰墙”就可以发威了。

对于战斗机来说，隐身是用来保障在第一时间全面开花的，超巡则是安全进出的刚需，也减少航渡时间带来的夜长梦多。ATF最初要求任务包线内60%的时间按照超巡飞行，F-22实际上没有达到ATF的原定目标，超巡时间在30-60分钟范围，隐身也不足以支持深度突防，但相比于四代机，还是革命性的。

战斗机隐身和超巡突防是美国空军攻势制空思维的延续，而攻势制空是空中战争的转折点。

直到二战初期，战斗机的使命主要是驱逐敌机、保护自己的城市和部队，所以也称驱逐机。在实质上，这是增广的防空平台，可以看做空中机动的高炮。

对于轰炸机来说，在西班牙内战时代还能依靠高速强行突防，二战中后期就必须用战斗机护航了。但紧密编队的战斗机护航要到敌机打到眼前才能开始反应，太被动了，尤其是敌机采用对冲战术时，相对速度太快，根本来不及反应。

随着P-47、P-51等航程较大的战斗机投入使用，美国空军（当时还叫陆军航空队）开始派战斗机前出扫荡，确保轰炸机群的安全。进一步发展，就是攻势制空了。

这是从被动的护航改为主动控制空中战场。战斗机不再以轰炸机的出动来组织战斗，而是以扫清区域内的敌人空中力量为目标，确保轰炸机在任何时候都能安全出动。这对支援地面作战也特别有用，轰炸机的目标和出动时机只需要考虑地面作战的需要，不需要组织战斗机护航和事先前出扫荡。

“鹰墙”是攻势制空思维的顶点。大量F-15“鹰”式战斗机一线平推，在优势态势感知和超视距空空导弹的支持下，把敌机硬推出空中战场。

但防空导弹的发展使得攻势制空复杂化了，战斗机不光要应对敌机，还要应对防空导弹。SEAD成为攻势制空时代的前出扫荡，二战时代的攻防螺旋形升级再现。

隐身就是用来打破这种螺旋形升级的，将原本线性作战的“鹰墙”扩大到战线后的网格作战。用地面战争来比照，这是从正面强攻改为突破前沿、迂回侧后、以点带面、摧枯拉朽。

在4S中，只有隐身是质变，超巡、超机动、信息融合都是量变。也就是说，在四代机的基础上深度改进，也同样可以达到一定程度的超巡、超机动、信息融合。一些四代半战斗机也确实在不同程度上达到了这些能力。

但隐身是什么四代机也做不到的，这是五代机的跨越之所在。也因为如此，达到隐身但在超巡、超机动方面尚有短板的话，依然是作为五代机对待的，如F-35。当然，五代机还是前向隐身。信息融合则是时代的红利，在五代机时代研发或者深度改进的战斗机都在不同程度上做到信息融合。

对于六代机来说，超巡、超机动、信息融合都有进一步的量变，还需要有AI和有人-无人组队作战（MUM-T）能力，但跨越的质变在于全向隐身和超大航程。

超巡的意义不仅在于快速进入和退出战斗，还在于快速转移战场。兵贵神速，贵就贵在速度可以在一定程度上等效于兵力。在不同方向上对同一目标迅速发动接连的进攻，或者在不同战场上迅速发动接连的进攻，都可以等效为更大的可用兵力。

超巡的主要技术在于高推重比和高热工效率的发动机，次要技术在于气动减阻。“不开加力就能达到超音速”实际上是ATF时代从“60%任务包线为超巡飞行”降低后的要求，六代机需要恢复到“真正的超巡”，主要巡航时间里都以超音速飞行，而且达到M1.5以上才有意义，M1.2那样勉强超过音速是不够的。

超机动不仅包括过失速机动，还包括超音速机动。在F-22之前，战斗机在超音速状态下基本上只能直线冲刺。由于超音速续航时间很短，超音速机动的需求并不迫切。在长时间超巡的时代，超音速机动成为刚需。超音速机动的主要技术在于矢量推力，先进气动控制也有贡献。

信息融合将各种信息汇总，“融合、提炼”出目标的有用信息，最后呈现单一、明确的目标信息，来源则是透明。现代战斗机除了雷达（包括前视雷达和侧视雷达）之外，有多种信息来源，包括本机的红外光电、空中的预警机、地面的雷达、电磁侦察手段甚至卫星。飞行员需要知道的是目标在哪里、什么性质，是雷达、红外光电还是预警机、地面传送过来的并不重要。

AI必定有大用，但到底什么用、如何用，现在还有很多不确定。

这些都可以在五代机及其改进型上实现，不足以成为六代机的跨越性特征，但全向隐身和超大航程就难以做到。

全向隐身不是前向隐身的简单延伸，在技术上需要无垂尾，这更是战斗机从战术平台向战略平台演变的转折点。

在一战前夜的1914年，英国人弗雷德里克·兰切斯特对战斗过程用微分方程描述，第一种情况是平均施加火力，最后得到线性律，第二种情况是集中兵力火力，最后得到平方律。

线性律表明，平均施加火力的结果是拼消耗，兵力和火力优势的一方获胜。兵家追求的是在兵力相当甚至弱势情况下的制胜之道，拼消耗是低效的战斗。线性律的优点是便于远距离发扬火力。

平方律表明，集中兵力火力的话，优势一方在全歼对手后，损失反而更小。这是与战争实践相符合的。但平方律需要接近敌人，包围敌人，才能集中兵力火力。

平方律还可以灵活运用。比如在远距离开始交战时不计代价拼消耗、冲上去，接近敌人后转入集中火力，发挥平方律的优势。还可以将优势敌人首先分割，然后利用局部优势一块一块吃掉。

这是战术的作用，但也都有各自的局限。比如说，在拼消耗接近敌人的过程中，如果自己实力消耗太大，接近后依然不能形成局部优势，反而会被对方集中火力吃掉。或者说在分割敌人成功后，阻击部队顶不住增援之敌的集中火力，主力反而遭到合围。

水无常形，兵无常势。技术的作用就是帮助“兵”更有常势，尤其是通过隐蔽穿插，达成分割围歼敌人。

前向隐身帮助在浅近纵深形成优势兵力，全向隐身则有利于深入纵深分割敌人，夺取更大的胜利。这不只是小分队突击，还是大部队突击。精锐小分队摸到敌后古已有之，但志愿军首创了大部队隐蔽潜入敌前、择机发动突袭、发扬近战优势的先例。全向隐身可以在空中战场上达到同样的目的，这是革命性的。

在任何时候，战斗可能小型化、狙击化，但战役的胜利还是要靠大部队大量消灭敌人的有生力量才能取得。没有战争是靠狙击手赢得的。这对空中战场也是一样。当然，时代不同了，近战未必是刺刀对刺刀，进入到几十公里距离内发射导弹可能对21世纪就是近战。缩短交战距离也在压缩敌机反应窗口和确保导弹机动能量两方面确保敌机处于必杀区内。

小机群的深远隐身突防依然有用，可用来打掉敌人在纵深的关键节点，撼动敌人的整个作战体系，真正达到“震撼战术”。

但这也要求很大的航程，否则无法达到有用的深度，发挥全向隐身的优点。

进一步提高航程意味着更大的燃油系数。燃油系数定义为正常起飞重量里燃油重量的百分比，正常起飞重量一般指机内满油加基本作战载荷后的起飞重量。

英意日联合研制的“暴风”（日本可能改称“烈风”）战斗机要求用机内燃油达到跨大西洋航程，以伦敦到纽约为例，这就是5500公里的航程。现代战斗机的航渡航程达到4500公里的很多，但那都是挂满副油箱的结果。单靠机内燃油，大多不超过2500-3000公里，苏-27是个例外，靠机内燃油就达到4000公里，燃油系数也高达40%，基本型苏-27甚至不具备外挂副油箱的能力。F-18E的燃油系数只有31.3%。

简单放大的话，5500公里航程或许意味着“暴风”的燃油系数要高达50%。即使正常起飞重量不变，燃油重量也将高达11750公斤。实际上，增加的2350公斤燃油意味着更大更重的机体，发动机的推力和重量需要相应增加，为了维持燃油系数，正常起飞重量进一步增加。也就是说，超大航程决定了六代机的起飞重量将大大超过四代机时代的重型机。

另一个办法是由隐身加油机延长航程。这可以显著降低战斗机的机内燃油量要求和尺寸、重量，降低成本。但成本压力转移到隐身加油机去了。

加油机需要在目标机的作战半径远端具有至少不低于目标机机内燃油量的可转移燃油量，美国海军MQ-25“黄貂鱼”可以在在800公里半径上可转移燃油量不低于6800公斤，这正是针对F-18E/F携带实际作战载荷时的实用作战半径和机内燃油量。但这样的一带一加油效率还是低，最好加油机能一带多。

比照伊尔78，基本型在3000公里上可转移燃油量为15吨，可以为两架F-18E/F级的战斗机加油。在同样距离上，增加起飞重量、只加油不运货的改进型伊尔78M的可转移燃油量则达40吨，加油能力更大。但这是最大起飞重量达到210吨的庞然大物，而B-2的最大起飞重量只有170吨，B-21只有81吨。在深远敌后生存不是MQ-25这样的半隐身飞机能做到的，如此重型的全向隐身飞机的成本则可想而知。

空中加油还有作业时间问题。比如说，按照MQ-25的燃油转移速率，给一架F-18E/F加油只需要1.5分钟。但实际操作需要“干对接”、“湿对接”、“湿脱离”、“干脱离”等步骤，耗时10多分钟。这对两架飞机都是束手就擒的10多分钟。对于受油机，这是难熬的10多分钟，尤其在敌后；对于加油机，这才是多个难熬的10多分钟中的一个。

无人机和有人-无人组队作战（MUM-T）是另一个一言难尽的问题。长航时无人机的航程超大，MQ-9的留空时间高达27小时，以313公里/小时推算，理论航程可达8000公里以上。问题是这样的中空低速有限隐身的无人机连胡赛武装都可以在一个月里干下来7、8架，在高烈度战场上毫无生存力可言。

速度、机动性、隐身、成本都达标的无人机则航程受到很大限制。为了适当控制技术风险，还有将无人机上的高端机载算力集中到有人机上的趋势，通过作战云实现AI化。“暴风”号称“飞行的算力中心”，就是干这个用的。但这也限制了无人机可以远离有人机的距离。

MUM-T是有人战斗机的有用延伸，但还是围绕有人战斗机作战的，只能以有人战斗机为中心有限前出，不能作为航程不足的替代。

但是像五代机未必都4S俱全一样，六代机也未必在全向隐身和超大航程方面俱全。根据目前的有限信息，F-47强调全向隐身，但较小的机体意味着航程不一定比四代机、五代机有显著的提高。“暴风”强调超大航程，但在全向隐身方面不超过五代半的水平。

不过最先跨代的反而常常是最具备齐全的跨越性特征的，如F-22就是齐集4S的五代机。最完整的六代机或许还要看中国了。

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