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标题: 南北无歼代表中国航空科技已经领先世界 [打印本页]

作者: 晨枫 时间: 昨天 07:05
标题: 南北无歼代表中国航空科技已经领先世界
在93阅兵中，人们惊喜地看到南北无歼公诸于世。阅兵中展示的新锐装备太多，每一个方队都可圈可点，但无歼尤其值得惊喜。

在没有任何官方型号公布的现在，暂且称大三角翼（或者说菱形翼）的无人制空战斗机为“无歼-X”，兰姆达翼的为“无歼-Y”。X和Y当然是不明型号的代称，无歼则是根据“无侦”系列和“歼”系列的型号命名而来的推测型号命名。

“无歼-X”在外观上与无人化、单发化、去鸭翼、去垂尾的歼-20高度相似，如果是成飞杰作将不意外。“无歼-Y”与网传北六高度相似，如果是沈飞杰作，也将不意外。重要的不是谁家造了哪个，而是这都是中国的，而且不光无人，还是六代。

六代机的定义还没有公论，但全向隐身和深度穿透应该是最主要特征。

五代机的特征包括隐身、超巡、超机动、传感器融合，但只有隐身是定义性的特征，其他都不是四代机深度升级都做不到的。所以从这个意义来说，F-22是五代机，F-35也是五代机，只是缩水了而已，没有做到超巡和超机动。但F-15EX就只是四代半，在本质上成不了五代机。

五代机只能做到前向隐身。这对浅近纵深的穿透性制空是管用的，但对于深远敌后的穿透性制空就不够用了。只有全向隐身才能保证足够的生存力和战斗力。

层层剥洋葱的传统战法可行可靠，但是低效。穿透性战斗像庖丁解牛一样，直奔全体系的关键节点，然后摧枯拉朽，促成敌人的兵败如山倒。只能穿透浅近战场的庖丁只能解牛腿，深度穿透全战场的庖丁才能把一整头牛一下子拆解。

全向隐身和深度穿透是六代机不可分割的两个定义性特征，无尾则是实现这两个关键要求的基本气动技术。

在可预见的将来，雷达依然是最主要的防空制空探测手段，隐身的关键在于减小雷达反射特征，而不存在才是最本质的隐身。垂尾呈现出最主要的侧向反射特征，在前向，垂尾的线性尺度也构成主要反射特征之一。无垂尾是全向隐身的刚需。

垂尾在气动上相当于竖立的机翼，利用偏航时气流在两侧产生的不对称压力在航向上形成自稳定作用。典型设计原则是确保重心以后包括垂尾的机体侧面投影面积大于重心之前的侧面投影面积。大部分战斗机的垂尾主体正是用于提供这样的侧面投影面积，因此是固定不动的，包括F-22和F-35。

垂尾还用于机头航向（偏航）的控制，垂尾后缘的控制舵面就是干这个用的。但转弯不靠垂尾舵面，用垂尾舵面强行转弯只能造成飞机纵轴指向改变但飞机继续前行，形成侧滑。转弯是靠横滚到一定角度，机翼产生侧向升力而实现的。

全动垂尾可以缩小垂尾的被动安定作用，降低阻力和侧面反射面积，通过主动偏转来维持航向稳定或者实现机头指向的改变，歼-20和苏-57就是这样的。

但无尾意味着缩小面积的全动垂尾都没有。B-2是第一种实用化的无尾飞机。

B-2的构型称为无尾飞翼。无尾很显然，飞翼则指机翼和机体融合为一体。B-2在历史上首次实现全向隐身，这是敢于深入敌后徘徊猎歼的底气。

B-2首创用开裂式副翼控制偏航的方法。这是在外侧副翼的位置，将原本一片的副翼分成上下两片，对称开闭，以形成两侧不对称阻力，既控制偏航，又不导致“计划外”的横滚力矩。

开裂式副翼机械复杂，重量较大，机翼结构较为肥厚。为了降低重量，开裂式副翼的面积相对较小，为了保持足够的控制灵敏度，需要在正常飞行的时候也保持一定的开度，形成不必要的阻力。对隐身飞机来说，开裂本身在后向形成角反射器，这对以全向隐身为特长的无尾飞机是个尴尬。

开裂式副翼也不宜作为正常副翼使用，机械限制使上下翼面不便同向偏转。这样一来，使用开裂式副翼的无尾飞机还要另外设置正常副翼，还因为必须把外侧更加有效的位置让给开裂式副翼，而必须增加正常副翼的面积，带来重量和阻力代价。

在很长时间里，开裂式副翼作为“必要的代价”而存在，不管是有人机还是无人机，无尾飞翼几乎无一例外，都采用开裂式副翼。在南北六代和无歼之前，无尾飞翼都不超过高亚音速，因为后掠较小、翼展较大，靠近翼尖的开裂式副翼不需要多少开度就能实现较大的控制力矩，不是没有好处的。常见的问题是纵长不足造成俯仰控制力矩的难题。

南北六代和无歼是否还能称为飞翼吗？这是学术上的牛角尖，不重要，不钻。重要的是，超音速后，后掠角和机体长细比必定较大，纵长和俯仰控制力矩的问题解决了，但翼展较小，偏航力矩的问题出来了。机翼较薄，也不利于采用开裂式副翼。

中国另辟蹊径，采用全动翼尖，而且问题解决得很彻底、很完美，一步到位实现“无尾自由”，北六和南北无歼都用上了，南六则采用另一思路的分裂式可升降副翼/垂尾。

全动翼尖不对称偏转时，可以产生强大的翼尖力矩，无疑对控制偏航很有效。问题是，全动翼尖偏转时，会带来不必要的横滚力矩。可巧，正常的副翼就是用于横滚控制的，正好用于补偿。这样，副翼和全动翼尖的反向动作正好相当于开裂式副翼，但在机械上更加有利、有力，还不形成角反射器。

可巧，相关问题中国在V形全动垂尾上已经走过一遍了。歼-20那样的V形尾的一大问题是偏转时导致“计划外”的横滚，需要副翼动作加以补偿。现在只是把全动垂尾换成全动翼尖，南技北用了。然后，全动翼尖又回到“无歼-X”，又北技南用了，充分体现了中国航空科技的“竞争中的一盘棋”特色。

全动翼尖不仅可以用于正常飞行时的偏航控制，还可用于尾旋改出。在强烈尾旋时，飞机的前进速度无足轻重，但急速平转加深飞机的失控，非常危险。

高大的垂尾有防止进入尾旋和帮助改出的作用，开裂式副翼对改出尾旋的作用微不足道，但全动翼尖的改出尾旋的作用十分有力。因为远在翼尖，远离重心，制止平转几乎立竿见影。这就是说，全动翼尖还有兜底作用，在用尖锐、宽大的边条或者等效的机头、机体侧棱的时候，可以大胆利用其涡流增升的作用，又不怕非线性升力和不对称涡流造成失控的危险。波音F-47采用鸭翼，可能有用鸭翼对涡流的控制作用，避免不对称涡流导致尾旋的考虑，说到底，没有掌握中国的独门秘器。

有意思的是，机翼后缘的副翼通常有前掠或者后掠带来的效率损失问题。与前进方向成非垂直角度的副翼在偏转时，产生与后缘垂直的阻力，这可分解为前进方向的分力和横向分力。后掠的副翼产生向内的横向分力，前掠的后缘产生向外的横向分力。

正常副翼是左右两侧机翼对称偏转的，所以横向分力互相抵消。但这是无用功，只是无法避免而已。

相比之下，襟翼用于低空低速时产生额外升力，以便及早升空，或者降低着陆速度。低空低速时对阻力特别敏感，推力不能在无用功上浪费，所以机翼内侧的后缘常常减小后掠，甚至基本平直，有助于襟翼效率最大化。增加的翼根弦长也有利于结构受力。

但对于无尾飞机，后掠或者前掠带来的这个横向力就是天赐良机了。所以“无歼-X“的后缘前掠、”无歼-Y“的外翼段后缘后掠都较大，一点不顾忌”常识“里的效率损失和阻力代价。

这样，对于兰姆达翼的“无歼-Y“来说，要产生机头向左的偏航力矩，将左侧副翼偏转一定幅度，同时用全动翼尖补偿横滚，偏航力矩得到副翼横向力和不对称阻力的双重加持，事半功倍。采用菱形翼的“无歼-X”也相似，只是副翼横向力的方向相反。至于是全动翼尖补偿后掠（或者前掠）副翼，还是后掠（或者前掠）副翼补偿全动翼尖，这就是眼下热议中“3x8还是8x3”的问题了。只要最后达到控制偏航又不导致“计划外”横滚，怎么解释都可以。

当然，全动翼尖不是捅破一层纸那么简单。本来沿整个弦长的受力结构变为转轴的单点受力，结构刚性、转动的灵敏度、稳定度、机械的可靠性、耐久性都不是轻而易举就能解决的。这与全动垂尾的技术是相通的，但全动垂尾在全世界也只有歼-20和苏-57使用，大量生产的只有歼-20，并不是因为没人知道好处。

然而，解决问题、实现“无尾自由”后，天地就无比宽阔了。

在阅兵中，央视刻意指出这俩无歼是“无人制空作战飞机”。“无人作战飞机”（UCAV）的说法已经有一段时间了，后来也用“忠诚僚机”、“无人僚机”等说法，但核心都是辅佐有人战斗机的辅助飞机。

美国空军从察打一体的MQ-1“捕食者A”和MQ-9“捕食者B”开始，首先推出喷气化但依然只是察打一体、以察为主的MQ-20“捕食者C”，然后发展到“外载传感器-武器舱”的MQ-67，现在进一步发展到“协同作战飞机”（CCA），眼下正在YFQ-42和YFQ-44之间竞争。但万变不离其中：这些都是亚音速、中等机动、中等隐身、具有有限作战能力的辅助作战飞机，主要任务是站岗放哨，最多在有人长机进入交战时递刀子。

其实，“忠诚僚机”的说法本身就说明问题。长机由经验丰富的飞行员执飞，带领僚机作战，主要任务是搜索和攻击；僚机由经验不足的新飞行员执飞，在长机的指挥下作战，主要任务是观察和掩护。

在对无人作战飞机信心不足的时候，这样的“长幼有序”是有道理的，但也对无人作战飞机的天花板从定位上就加以限制。事实上，YFQ-42和YFQ-44连“忠诚僚机”都算不上，亚音速、中等机动性根本跟不上有人机，中等隐身也随时会“出卖”隐身有人机的行踪。

“完全版无人僚机”的作用依然不超过站岗放哨、必要的时候递刀子，甚至有人长机遇险时舍身救主。这些任务“无歼-X”和“无歼-Y”都能胜任，但大材小用了。必须看到，“无歼-X”和“无歼-Y”从来就不是可消耗的低成本无人机，也不该当做低成本无人机使用。

“无歼-X”和“无歼-Y”的速度、机动性、隐身都符合六代机的高标准，既可以充当无人僚机，更擅长充当无人尖兵。相比之下，无歼是深入敌后听风望远摸哨斩首的特种部队，CCA只是村头放哨的儿童团，这就是差别。

根据卫星图像推断，“无歼-X”的长度为16.67米，“无歼-Y”为14.63米，作为比照，歼-10C为16.2米。三者翼展也相近。歼-10C的最大起飞重量为19.3吨，正常起飞重量14吨。推测起来，无歼的起飞重量相似，为了简单期起见，假定“无歼-X”和“无歼-Y”都为20吨和14吨。两种无歼都有尺寸可观的机内武器舱，但不一定有外挂能力，所以14吨的正常起飞重量更加重要。

歼-10C机内燃油量3860公斤，也就是说，燃油系数27.6%。在第四代战斗机中，中规中矩，不算多也不算少。苏-27属于变态地高，达到40%，所以原始设计里根本不带副油箱。

无歼取消了座舱和飞行员。飞行员典型重量（连装具、手枪、头盔等）算70公斤；比照俄罗斯K-36D，弹射座椅算90公斤；比照F-15C和F-16C，座舱盖算85公斤；显控、操纵杆、氧气系统算55公斤。加起来就是300公斤。也就是说，歼-10C取消飞行员的话，可以增加300公斤燃油而不增加起飞重量。

无歼-X没有飞行员安全顾虑，在结构和系统冗余上可以放宽要求，减重200公斤应该不难做到。要是激进一点，用电动作动替换液压作动都可以，那还可以节约更多的重量。歼-10基本设计到现在已经30年了，30年里的结构、材料、3D打印等技术进步和取消鸭翼、垂尾将歼-10C的9.75吨空重再降低1200公斤有可能做到。

假定正常起飞重量不变是为了推重比和基本飞行性能相似，这样无歼的机内燃油增加到5560公斤，燃油系数上升到39.7%。比照苏-27，不加油航程可以达到3500公里以上，全内载、无鸭翼、无垂尾的减阻可进一步增加航程，可能达到4000公里以上。

。采用与歼-10C相同的涡扇10B（加力135kN，军推89.2kN）的话，推重比还是1.04，减阻可能使得最大速度上升到M2.2甚至M2.5。作为比照，推重比相似的苏-27达到M2.35，F-15C达到M2.5。

军推推重比达到0.65，接近F-22的0.7。这里，减阻可能再次发威，使得超巡成为可能。

在机动性方面，目测“无歼-X”的翼面积大于歼-10C，但“无歼-Y”的兰姆达翼升阻比更加有利。歼-10C翼载381公斤/平方米，与F-22的377相当。两种无歼看不出是否采用矢量推力，但机翼后缘的控制面够大，确保不俗的机动性。

这是妥妥的高性能战斗机，而且有全向隐身和深度穿透能力。这意味着无歼适合用于穿透敌后的独立作战，换句话说，无歼们与有人长机之间是松散配合。

在与六代机的配合中，无歼们如鱼得水，在深远敌后大杀四方；在与五代机的配合中，五代的歼-20、歼-35的隐身在浅近纵深依然足够给力，有无歼们前出刺探、、游猎，可以控制更大的战场纵深，用五代机打六代的空战；在与四代机的配合中，歼-16、歼-10在战线的自己一方依然有足够的生存力，无歼们则可深入到浅近甚至更深的纵深，游刃有余地翻江倒海。

这一次，中国画饼，中国上桌，阅兵中的无歼们连战术编号都刷上了，美国则连画饼的地步都还没有走到。在当前的CCA计划之后，美国空军打算继续推动CCA 2.0，要求超音速、高度隐身、高度机动，但连PPT都没有画全。现在有蓝本了，但是不是跟得动有太多的“如果”。

更加紧迫的是美国海军。六代的FA-XX计划上上下下，还要为空军的F-47让路。本来F-18E/F顶住歼-15/T还行，F-35C对抗歼-35也不至于一边倒，但无歼们要是上舰，美国航母就没有活路了。

无歼们不宜直接上舰，但上舰潜力很大。

对于无人作战飞机来说，最大的挑战从来是自主作战：自主发现目标不难，难的是自主识别目标。但在海上，自主识别目标的挑战反而小。战舰的外观好认，甚至可以用图像识别来精确辨别舰艇型号和舷号，确保正确识别。大洋上空的飞机更好认。过往民航飞机有ADSB，作战飞机的敌我识别也更加简单，一共只有这么几架自己人的飞机，不容易发生误击问题。

另一方面，舰载战斗机飞行员的训练是世界级难题，时间长、成本高，还需要长期保持熟练。无人机只要设计、验证过关了，反而没有日常操作的规范性、熟练性问题，精确、敏捷、规范的动作其实是AI最拿手的。

弹射起飞不是难题；在合作式着舰引导下，精确着舰也做得到。在美国海军飞行员训练中，已经在考虑取消全手工着舰资格的要求，因为实用中基本上都是自动着舰。

与有人机混合的甲板、机库、升降机运作有很多细节问题，但没有克服不了的技术门槛。舰上维修则与有人机没有原则差别。

这意味着“无歼-X”、“无歼-Y”可能上舰有特殊有利条件。当然，“无歼-X”、“无歼-Y”也不能就这么上舰，需要上舰改装。

双前轮、尾钩这些都是常规的适应性改装，不轻而易举，但都没有克服不了的困难。真正的挑战是机翼。

“无歼-X”的菱形翼、“无歼-Y”的兰姆达翼作为空军飞机的设计没毛病，但要上舰，需要改善低空低速的升力特性，在这方面，X-47B是很好的参考。

X-47B采用兰姆达翼，尖锐的中央菱形体既有利于隐身，也降低阻力；两侧相对较小后掠的机翼提供较高的低空低速升阻比，有利于舰上起飞着陆，也有利于较大的航程。

“无歼-X”、“无歼-Y”的先天条件好，有利于兰姆达翼的改装。

“无歼-Y”本来是兰姆达翼，相对容易延长机翼，或者在延长机翼的同时减小外翼段后掠，维持升力中心大体不变。内外翼段的衔接处正好成为机翼的折叠点。

“无歼-X”是菱形翼，在现有翼梢增加减小后掠的外翼段，也形成兰姆达翼，可以达到同样的目的。

在不太遥远的将来，中国航母上或许能搭载12架歼-35作为基本防空制空力量，6架歼-35S（比照歼-20S的双座型）作为空中战场的前沿指挥控制和ISR节点，12架歼-15T作为反舰对地打击的基本力量，6架歼-15T作为电子战飞机，8架舰载无歼作为穿透性制空力量，4架空警600作为预警指挥，还需要8架MQ-25一级的加油机/反潜机，另加4架倾转旋翼搜救直升机，这是令人望而生畏的理想舰载航空力量。

“中国MQ-25”现在还没有看到在研制中，但是会有的。利用战斗机的伙伴加油只解决有无问题，自身油耗大，加油效率低，可转移燃油量不足，需要专用的舰载加油机。可能可以从阅兵上看到的貌似“飞鸿97”的“无人僚机”作为起点，加以放大，技术难度应该低于无歼上舰。这还将是有用的反潜巡逻机和指挥控制中继节点。

南北六代也能上舰，但庞大的体形和沉重的重量是不利因素，舰载航空力量还是需要足够的数量的。无歼与歼-15/T、歼35/S形成均衡、可靠的海上空中力量。

这一切，都是从解决超音速高机动无尾飞机的飞控难题开始的。

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