中國目前正處於六代機發展的核心階段!國際媒體頻繁報道中國六代機的進展,國家從三代機的仿制、到四代機的自主研發,再到五代機的發展,現在六代機會已成為全球領先者,吸引了各國的廣泛關註。
外媒仍然受到J-20突然出現的影響,認為中國會在此基礎上研發下一代戰鬥機。然而,他們不知道的是,J-20實際上是一個妥協的結果。如今,中國的軍工技術已經逐步擺脫了對發動機的依賴,而未來的六代戰鬥機將真正能夠實作數十年來對於飛行器夢想般追求,這將超越人們所有的想象!
外界推測:中國的第六代戰機被標記為J-XD。
在對中國六代機計劃的報道中,最具專業性的媒體有兩家:美國的【外交官】和印度的【經濟時報】。這兩者既保持了某種程度上的傳承,又展現出獨立思考。以下將根據這兩個媒體發表內容的先後順序進行總結介紹。
【外交官】:中國的第六代戰鬥機編號為J-XD。
【外交官】上的報道作者是Rick Joe,他是一位經驗豐富的軍事記者,長期關註中國軍力的發展,並對其有深入的理解。Rick Joe在文中指出,中國是一個高度保密且具備長期規劃能力的國家,對於第六代戰機早已有所準備。他將中國第六代戰機計劃命名為J-XD,其中「J」代表殲擊機的第一個拼音字母,而「XD」則意指下一代或下代戰機。這一命名簡潔明了,非常具有代表性。
作者指出,J-XD有望引入新一代的子系統和技術,這包括推進系統、傳感器、計算能力和網路功能。它可能會與未來的無人戰鬥飛機 (UCAV) 或協同作戰飛機 (CCA) 進行聯合行動。然而,由於中國軍方的高度保密性,外界對其當前發展水平一無所知。但美國軍方已經將J-XD視為一個強大的競爭者!
作者指出,盡管中國尚未公開關於J-XD的任何詳細資訊,但透過分析J-20的發展軌跡,從J-20A到J-20S,再考察與J-31和J-35之間的關系,以及H-20和GJ-11的發展線索,可以預見,J-XD必將有其承襲之處。此外,中國的WS-15已趨於成熟,因此預計在此背景下, J-XD將在技術上實作對J-20的一次飛躍。
【經濟時報】:預計到2035年,中國的第六代戰鬥機將問世。
與【外交官】的模糊報道不同,【經濟時報】提供了幾個非常清晰的資訊。首先,中國的六代戰鬥機必將融入人工智慧技術、更強的隱形能力以及全方位傳感器等特性。其裝備目標定於2035年,試飛計劃則安排在2028年。而據解放軍一貫的行事風格,這些時間節點很可能會提前到來,而不是延後。
美國空軍部中國航空航天研究所(CASI)主任布倫丹·馬爾瓦尼博士對此觀點表示贊同,但他認為中國的軍事工業可能需要更長時間來克服技術挑戰,預計這個過程將在2030年代末至2040年代初之間完成。他指出,中國的軍工實力非常強大,但與先進水平仍有顯著差距,15年的時間將足以讓他們實作這一目標!
美國空軍空戰司令部的馬克·凱利將軍指出,最近在互聯網上曝光的資訊顯示,中國六代機的發展進展順利。他表示,中國六代機的外觀特征日益簡潔,同時其處理和傳感能力卻顯著增強(這意味著飛行器表面看似簡單,但功能相當復雜)。凱利將軍還提到,2021年10月在CAC(成都飛機公司)機場拍攝到的一款無尾戰鬥機,很可能是中國六代機的候選者。如果能再配備一台效能優越的發動機,這款飛機將成為一架極具實力的六代機。
馬爾瓦尼博士指出,中國未來的戰鬥機將涵蓋有人和無人兩種模式,這樣即便沒有飛行員也能自主起飛執行作戰任務,或作為忠誠僚機。博士提到,中國的J-20是一款「極具能力且相當現代化的戰鬥機」,並認為中國未來的六代機可能與其有密切聯系。
兩家媒體的關註點各有不同,但都有一個相似的觀點,那就是中國六代機的發展速度得益於J-20的成功。六代機極有可能是基於J-20演變而來的一個型號。雖然這兩家媒體對中國六代機充滿信心,但它們預測服役時間卻指向2035年,甚至可能在2040年代初期。這一判斷讓人感到不太舒服,用美國五代機發展的時間節點來類比中國的發展,似乎並不太合理!
超越發動機限制的中國:六代機的發展將令人矚目
截至目前,尚無任何國家成功試飛六代機,甚至連基本的PPT文件都沒有流出。網路上僅有美軍對未來六代機的設想,其中包含隱身技術、變迴圈發動機、先進的人機系統整合、可選人員配置,以及人工智慧和網路戰等前沿數位能力。
不過這僅僅是美軍的構想,六代機已處於發展關鍵階段!中國的軍事工業經歷了從仿制殲-5、殲-7到自主研發殲-8和殲-10的過程,但仍未趕上國際先進水平。直到2011年五代機殲-20問世,中國戰鬥機在研發、設計及制造方面才終於與美國持平。
J-20與F-22的氣動設計存在顯著差異,但美國的F-22已經確立了第五代戰鬥機的標準,包括高機動性、高隱身性、超音速巡航能力以及多目標打擊能力等,並且經過了實際戰鬥驗證,表明這個方向是正確的。因此,中國在研發J-20時也借鑒了許多來自F-22的設計經驗。例如,氣動布局以提升隱身特性、發動機進氣道采用彎折結構、尾噴口降低紅外訊號,以及玻璃座艙蓋用於遮蔽電磁波外泄,這些都可以直接參考和使用。
因此,有外媒指責存在技術盜竊,但這種理解完全偏頗。例如,美國在日本設立了F-35的生產線,所有相關「技術」都對當地開放。然而,如果沒有美國的零部件支持,日本根本無法組裝出F-35。即便美國直接提供給日本F-35的設計圖紙,他們也無法獨立制造!必須等到一個國家的技術達到一定水平後,才能嘗試組裝一架第五代戰機,否則即使現場拆解並進行測繪又有什麽意義呢?
美軍的F-22首飛已過去27年,而F-35則有18年的歷史,中國的J-20同樣經歷了13年。如今,全球再度站在一個重要的十字路口。在第六代戰機設計方面,不僅要考慮各種指標,美國雖然設定了標準,但目前尚未實作。而最近他們也提到下一代空中優勢(NGAD)的進展面臨諸多困難,不清楚是因為無法達成既定指標,還是因新的作戰任務需要調整設計。在這個領域,將必然出現中美兩國引領世界,卻又各自發揮不同特長的局面!
中國的六代戰鬥機:真的會以J-20作為設計依據嗎?
J-20被認為是一款非常成功的戰鬥機,這在【外交官】和【經濟時報】上的看法中基本一致。因此,外媒普遍相信中國將以此為基礎研發六代機。但我們想提醒大家的是,J-20當時實際上是一個妥協的結果,是一個時代的象征!
為什麽這樣說呢?種花家先來給大家一個思考題,F-22的氣動設計為何如此簡潔,而J-20的布局卻顯得復雜,盡管它們都是第五代戰機,為何J-20身上有那麽多氣動控制面?而F-22同樣能夠實作與J-20相當的效能,這兩者之間究竟差別在哪裏呢?
其實,答案既簡單又殘酷。當初,成飛在設計和制造J-20時,並沒有適配的第五代機發動機,這完全是在推力不足的情況下被迫產生的結果!當時能夠使用的發動機我來列舉一下:
上述內容提到的是當時成飛可獲得的四種發動機,其中斯貝和渦噴顯然不在考慮之列。在WS-10和AL-31FN之間進行選擇時,WS-10由於不穩定性成為了唯一的選項是AL-31FN。後來,當WS-10A經過改進後變得穩定,才進行了更換。不過,那時候美軍F119發動機的具體參數又是怎樣呢?
中間推力與WS-10和AL-31FN相似,因此當時的F-22可以進行極限操作,而J-20卻受限於有限的推力,必須在此條件下實作5代機所需的高機動性和超音速巡航。盡管這一目標看似不可能,但J-20成功達成了!在這款戰鬥機上,成飛實作了小展弦比帶來大升力,這個操作幾乎令人難以置信!
J-20的展弦比僅為2.2,懂得氣動參數的朋友應該清楚,展弦比越低通常意味著適合高空高速飛行。例如,SR-71的展弦比只有1.94,它能夠達到3.3馬赫,但其機動性卻相當差勁!然而,J-20具備一個出色的機動性指標,這就需要在保持小展弦比的同時,還要有很高的升力系數。那麽,J-20是如何實作這一點的呢?
增升方式包括:鴨翼中距耦合增升、靠近升力體的邊條翼渦流增升,以及主機翼前緣襟翼的增升。
這些提升的措施使得翼面積僅為73平方米的飛機(而F-22為78平方米)具備了比F-22更高的升力系數。雖然大家對鴨翼增升有所了解,但邊條翼渦流增升的設計實在是一個巧妙之舉,曾榮獲國家外觀設計金獎。當然,僅有升力還不足以滿足要求,還必須降低阻力,不僅要處理亞音速阻力,還有超音速波阻和機動性問題:
減小阻力:較小的展弦比,全面活動的尾翼減少了面積,DSI進氣道減輕了重量並降低了租賃成本。主翼後掠角為49°(而F-22僅為42°),同時采用超臨界翼型,降低面積比從而減少跨音速阻力。此外,還延長機身,在超音速飛行時具有顯著優勢!
在眾多復雜操作的推動下,J-20成功實作了一個幾乎不可能達成的目標。盡管其發動機效能低於F-22,但仍然完成了第五代戰鬥機所需的超音速巡航和高機動性任務。此外,澳洲空軍實驗室專門進行了模型模擬,以驗證其隱身效能,並證明在鴨翼設計下,其隱身能力完全符合第五代戰鬥機的「標準」。
相比之下,F-22顯得有些奢華,其蓋瑞特進氣道不僅重量較大,而且附面層泄壓阻力也相對高;此外,它的梯形翼角達42°,垂尾高度也令其「高聳入雲」,在超音速面積律修型設計上未能與J-20匹敵,同時其超音速配平能力亦偏低。不過,這些都不是問題,因為F-22裝備了兩台強大的發動機,並具備向量推力和配平功能,還有豐富的剩余推力可供調動,因此洛克希德公司可以透過增加發動機推力來彌補某些設計上的不足。
目前的J-20「原配」發動機WS-15已經投入使用並裝機,這款發動機的效能指標甚至超過了F119。與此同時,J-20也推出了改型J-20A。為了適應新發動機的需求,飛機在某些方面進行了調整,比如鴨翼等設計。如果想象一下,在推力不足的情況下所設計出來的平台,現在更換為全推力的新型發動機後,其效能提升到底有多大,目前估計沒有人能準確判斷,但可以肯定的是,其整體表現無疑會躍上一個新的台階!
中國的第六代戰鬥機:最終會呈現怎樣的形態?
截至目前,這些資訊都沒有確鑿證據。然而,J-20的總設計師楊偉在2020年於航空學報中發表了一篇題為【關於未來戰鬥機發展的若幹討論】的論文,其中詳細回顧了戰鬥機的發展歷史,並提出了對下一代戰鬥機的一些設想。他利用美空軍博伊德上校所提到的OODA環演變來描繪下一代戰鬥機可能呈現的形態:
OODA1.0:以能量機動為核心的近距空戰,涵蓋了機炮及紅外格鬥飛彈等戰鬥方式,必須掌握有利的發射位置。
OODA2.0:隨著中距空空飛彈的成熟,超視距作戰模式逐漸成為主流。與此相關的是AESA(有源相控陣雷達)、EOTS以及DAS的發展,同時預警機、電子戰飛機以及數據鏈等資訊能力和機動性理論也在進步。數據鏈的交換通道、內容及其承載量將占據顯著優勢,其目的是提升自身的資訊獲取能力並減少對手的數據收集效能,關鍵環節包括預警機與電子戰飛機。
OOD3.0:隨著復雜電磁環境的出現,飛行員已無法獨立處理快速決策、海量異構數據分析、高度復雜的間歇通訊協同行動、危險任務和持續性任務等問題,因此必須依賴人工智慧來輔助決策。同時,需要在空間、時間和行動層面進行拓展。在空間上,交戰範圍將從以武器射程為界限擴充套件至以目標縱深為限制的任務範圍;在時間上,將針對態勢理解與預測,創造出友方可利用的「零域空間」。
除了輔助決策分析與控制的功能,還有自主作戰的需求。這意味著在感知、判斷、決策和執行等環節,系統需從人機協同逐步過渡到完全自主進行攻擊。因此,OOD3.0的要求是作戰飛機能夠在無人狀態下實作獨立作戰,這符合當前主流理論中對六代機的定義:有人負責飛行的是長機,而無人則為忠誠僚機。
楊偉總師對六代機的描述主要是基於體系作戰層面的綜合效能考慮,並未深入分析其空氣動力學。從他的判斷來看,六代機采用變迴圈技術的可能性相當高。而根據近期傳出的訊息,變迴圈發動機的發展進展非常順利,這與美軍的NGAD計劃有些相似,目前公開的資訊也能夠進行一定程度上的匹配。
2021年10月,在CAC(成都飛機公司,簡稱成飛)機場拍攝到的無尾戰鬥機,使得中國六代機的可能性大幅增加!