兩年一度的珠海航展在11月12日-17日舉行，作為中國軍工「秀肌肉」的絕佳舞台，航展上出現了多款引人矚目的新型裝備——新一代隱身戰機殲-20、中型隱身多用途戰鬥機殲-35A、重型艦載戰鬥機殲-15T、直-20突擊直升機、彩虹-7隱身無人機、「虎鯨」大型隱身無人艇等等。
據中國航天科技集團數據，展會時間過半，已簽署了 70 余項合作協定及合作意向，簽約金額近 600 億元。在上屆航展中，首日現場簽訂合作協定金額達2500億元人民幣，成交飛機量超350架。
所以，珠海航展不僅是中國展示航空航天技術實力的重要舞台，也逐漸演變成為一個集展示、交易、交流於一體的綜合性平台。縱觀全球，中國在全球軍火出口排名裏排第4，市場份額大概只有5.8%，跟美國俄羅斯和法國這些老資格的軍火商比起來，差距挺明顯的。能把我們的技術轉換成真金白銀，才有利於持續研發和發展。
此次航展的商用航空部份比往年規模小得多，軍事技術成為焦點。防空系統、雷達、導彈和飛機等各種硬件擠滿了室內和室外的會場。
澳洲戰略政策研究所高級分析師馬爾科姆·戴維斯表示：顯然，這些發展表明，解放軍將繼續全面現代化其能力，這是反幹預戰略的一部份。所有這些加在一起，使中國的 A2AD 更具殺傷力，並擴大其覆蓋範圍。」A2AD 是「反介入/區域拒止」的簡稱，是一種透過使敵人難以進入戰場來避免正面戰鬥的軍事策略。
01
欺騙雷達的隱身技術
機身塗料是關鍵
而小編在和讀者、朋友討論時發現，在媒體新聞耳濡目染多年之後，大家都已經開始預設所有的新式裝備都具備隱身特性，那麽，什麽是隱身技術，為什麽要有隱身技術，大家都隱身的話，又怎麽發現對方呢？
無論隱身戰機還是隱身艦艇，這裏說的「隱身」都不是科幻作品裏的視覺隱形，準確來說是隱藏目標特征訊號，目標特征型號包括電磁、紅外、可見光、聲、煙霧和尾跡等六種特征訊號，之所以現代戰機越來越強調隱身技術，是因為統計數據顯示，空戰中80%~90%的戰損都是因為戰機先被敵方觀測到，然後遭到敵方先制攻擊所致。降低平台特征訊號，就降低了被探測、辨識、跟蹤的概率，因而可以提高生存能力。
目前來看，隨著雷達技術的不斷發展，動輒數百公裏的探測距離讓敵我雙方都仿佛開啟了「天眼」，所以現代戰爭都強調「超視距作戰」，所以裝備隱身主要針對的就是雷達。
而雷達又是怎麽探測物體的呢？簡單來說就是發射電磁波再檢測反射回來的電磁波，可以根據探測目標的電磁波訊號截面積來判斷探測目標的尺寸，畢竟現代戰機動不動就十幾米長十幾米寬，如果沒有隱身技術加持，在雷達上幾乎一看一個準。
減少雷達截面和面積就是「隱身」的關鍵
了解了雷達的工作原理，我們就有相應的對策了，既然你是透過電磁波截面積來判斷我戰機尺寸的，那我們做一些技術性的手腳，讓電磁波截面積變小不就行了麽？雷達隱身材料也就應運而生了，它能夠吸收衰減入射的電磁波，並透過吸收劑的介電振蕩、渦流以及磁致伸縮，將電磁能轉化成熱能而耗散掉，或使電磁波因幹擾而消失。
除此之外還有紅外隱身塗料，因為戰機幾乎都是超音速巡航，機身與空氣摩擦後快速升溫，紅外特征會非常明顯，而紅外隱身塗料可以控制溫度或控制紅外輻射的發射率，從而降低紅外特征。除此之外還有激光隱身塗料、可見光隱身塗料、納米塗層、等離子隱身等技術。
當然，除了塗料之外，機身設計也是對雷達隱身的關鍵，比如殲-20的尖頂拱形機頭、翼身融合、DSI進氣口、武器內建設計等等。
從技術參數來看，大家可能經常看到一個RCS數值，這正是雷達散射截面（Radar Cross p）的英文縮寫，比如根據模擬計算，F-35的正面RCS數值只有0.0015平方米，約等於三個乒乓球的大小，足以「欺騙」雷達。
02
張良計與過墻梯
日新月異的雷達技術
經常上網沖浪的讀者朋友肯定都聽說過一個名詞：相控陣雷達。目前，世界上已經有多個國家在艦艇和戰機上配備了相控陣雷達，配備相控陣雷達的數量和質素已經成為衡量軍隊武器裝備和防禦網絡先進與否的一項重要指標。那麽到底什麽是相控陣雷達？相比傳統雷達，相控陣雷達有哪些進步與發展呢？
前面我們解釋了雷達的基本工作原理：發射電磁波並接收碰到物體後反射回來的電磁波，以此判斷物體距離和尺寸。傳統雷達是機械雷達，在工作過程中要一邊轉動天線一邊發射電磁波，存在掃描時間差的同時因為指向性固定，所以必然存在盲區。而相控陣雷達就是針對這些問題最簡單粗暴的解決方案——用許多個小型傳統雷達組建陣列，讓它們面向不同的方向同時發射電磁波，一下子就解決了延遲和盲區的問題。
不過，最開始的相控陣雷達只有一個發射器和接收器，一次只能發射一個電磁波束，只是檢測範圍變大了而已，並沒有完全利用陣列的多進多出的優勢，這種相控陣雷達就是「無源相控陣」雷達。與之對應的就是有源相控陣雷達，也就是每個小雷達都安裝了發射器與接收器，可以實作訊號的多進多出，一次跟蹤多個目標，至此，有源相控陣雷達也漸漸在軍事大國之間普及開來。
有源相控陣雷達可以粗暴理解為多個小雷達的並行
當然，問題都是一個接一個的，雷達探測距離公式有兩個重要參數：天線孔徑和功率。在天線孔徑一定情況下，功率就成為提高雷達探測距離主要途徑。
對於有源相控陣雷達來說，就是提高發射器和接收器模組功率，但更大功率意味著更大電壓，再加上發射器和接收器模組能量轉化效率較低，大部份能量轉化成了熱能，所以更大功率也意味著更大的熱量，這些都對發射器和接收器模組增加功率提出了挑戰。
這時候，以氮化鎵為代表的第三代半導體就成為了解決問題的關鍵，因為氮化鎵的特性恰好就是耐高壓、耐大功率和耐熱，與此同時體積、重量還能進一步縮小。
目前全球已探明的金屬鎵儲量，中國占比高達68%
好巧不巧，中國在全球鎵金屬供應量占比達到了95%，資源儲量占比也有68%，而且早在2017年，中國首條8英寸級矽基氮化鎵生產線就成功投產，2019年中電科13所和55所聯手推出的新一代射頻芯片專案獲得了「國家科技進步一等獎」，達到了世界先進水平。
而在中國，技術一旦從「工業皇冠」上除名，就意味著很快就能卷成白菜價，所以在極短的時間內，氮化鎵有源相控陣雷達就從「天頂星科技」降維到了農產品級別，現在甚至農戶防野豬都用上了氮化鎵有源相控陣雷達，而且參數達到了在5~10公裏範圍內同時監控100個目標，可實作無人機聯動驅離的水準。
03
蜂群無人機
自研芯片解決通訊痛點
除了在萬米高空的你躲我找之外，無人機也是今年珠海航展的一大看點，尤其以蜂群無人機最受關註，此前中國團隊在沙特國慶典禮上用6000台無人機玩了一把「法天象地」，震驚了全世界，但也有不少人提出疑問：無人機技術中國是什麽水平，現在也能完全自研可控麽？
答案當然是肯定的，包括科思科技、幻思創新等國內相關企業都曾明確表示，當前的蜂群無人機采用了全棧自研解決方案，從演算法到芯片都是自研。蜂群無人機之間的通訊采用超寬頻無線技術，也就是蘋果使用者可能相對熟悉的UWB技術，其技術原理是透過發送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實作無線數據傳輸，類似於微型的北鬥定位系統。
透過在基站和無人機之間發送高頻無線電資訊，測量無人機到每個基站的距離，再透過高精度定位演算法計算出無人機之間的位置，從而自主依據集群演算法和軌跡指令進行集群飛行、編隊飛行、軌跡飛行等精準飛行。和WiFi和藍芽相比，UWB無線通訊具備高精度、抗幹擾以及高穩定性的優勢，而和毫米波雷達相比，UWB又有高性價比、傳輸距離遠的特點。
無人機技術幾乎已經可以實作全棧自研
事實上和雷達一樣，目前中國的無人機技術已經內卷到了各行各業當中，既有專用於遠端打窩的釣魚無人機，載重2公斤，最大飛行距離5公裏，可以飛到湖中心投放吊耳，釣獲岸邊垂釣無法釣到的稀有魚。除此之外，咱們現有的重型農用無人機載重已經可以達到50公斤的水準，可以運農藥、種子、化肥，也可以澆水、施肥。
而在一些偏遠山區，特制的300公斤負載無人機也已經開始投入使用了，可以在一些高落差地形上快速運輸物資，極大提高偏遠地區援建效率，也大大降低了運輸途中的事故發生率。
當民用都卷成這樣的時候，軍用就更不必多說了，無偵-8型高空高速隱形無人偵察機幾乎就是「科幻」一般的存在，最大飛行高度50000米，最高速度6馬赫。
這個參數有多誇張呢？現役載人戰鬥機最高升限大多只有20000米，飛行速度也不過2馬赫，目前全球最大射高的防空導彈，最大射高也只有30000米出頭，所以無偵-8的規格，目前全世界防空系統都只能對它「幹瞪眼」。
而且本屆珠海航展我們還拿出了彩虹-7、九天等新款無人機，所以在這個領域，我們確實已經做到了世界第一梯隊的水準。
既然說到了高度，在本屆珠海航展上，航天領域也有不少新技術推出，航空領域我們已經站起來了，那麽放眼星辰大海，我們又有哪些值得期待的看點呢？
04
中國人自己的貨運太空穿梭機
日前，中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所自主研發的「昊龍」貨運太空穿梭機正式亮相，標誌著中國在太空物流領域邁出了堅實的一步。
「昊龍」貨運太空穿梭機的誕生，源於中國空間站貨物運輸成本降低的迫切需求。隨著空間站建設的不斷深入，貨物運輸的頻率和數量都在不斷增加，如何在保證運輸效率的同時降低成本，成為擺在科研人員面前的一道難題。為此，中國航空工業集團成都所積極響應國家號召，組織了一支精英團隊，歷經數年潛心研發，終於成功推出了這款具有自主知識產權的貨運太空穿梭機。
「昊龍」貨運太空穿梭機定位為低成本、可重復使用空間站貨物運輸飛行器
根據中國航空工業集團的介紹，「昊龍」貨運太空穿梭機實際長度是10米、寬8米，總重量不超過現役貨運飛船「天舟」的一半，「天舟」貨運飛船重約13.5噸。太空穿梭機是一種由火箭發射入軌、水平降落的航天器，是航天技術和航空技術融合的產物。
05
航空航天的金字塔尖
「過於先進，不便展示」——可多次重復使用的「昊龍」貨運太空穿梭機本身是「太空穿梭機」的一員，其實也是「可重復使用的近地軌域載人貨運航天器」的一個細分，該領域可以說是航空航天金字塔尖的存在。
太空穿梭機的概念最早可以追溯到20世紀50年代，當時科學家們設想了一種可以重復使用的飛行器，能夠在地球表面和近地軌域之間往返運送太空人和有效載荷。這種設想結合了火箭和飛機的特點，旨在降低太空任務的成本和提高靈活性。
太空穿梭機系統設計演變
而在1969年4月，在「阿波羅登月計劃」行將結束之際，美國太空總署（NASA）開始考慮建設可重復使用的航天運載工具。經過5年時間的研究，1977年2月，NASA研制出第一架軌域器：企業號太空穿梭機。1977年6月18日，企業號太空穿梭機進行了首次載人試飛，並於1977年8月12日圓滿完成試飛任務。1981年4月12日，第一架正式投入使用的太空穿梭機——哥倫比亞號太空穿梭機成功發射，繞地球飛行36周後安全著陸，轟動了全世界。
盡管太空穿梭機取得了巨大的成功，但其系統過於復雜（機身超過250萬個零件），技術和系統維護需要大量的人力物力，導致成本高昂。此外，太空穿梭機在發射和返回過程中也面臨一定的安全風險。因此，在綜合考慮成本、安全和技術等因素後，NASA決定退役太空穿梭機。
06
液體發動機成商業航天「心臟」
太空穿梭機作為人類歷史上第一種可重復使用的航天器，其設計和營運經驗為後來的重復使用運載火箭奠定了基礎。雖然太空穿梭機在實際使用中面臨了一些挑戰，如高昂的維護成本和復雜的技術要求，但其可重復使用性的理念卻對後來的火箭發展產生了深遠的影響。如今，越來越多的火箭開始采用可重復使用技術，如SpaceX的獵鷹9號火箭，其第一節火箭可以在發射後返回並重復使用，大大降低了發射成本，提高了發射效率。
同時，太空穿梭機的成功執行標誌著液體燃料火箭技術的重大突破，這一技術進步為後續的火箭發展提供了重要的技術支持。
當年Discovery太空穿梭機搭載了Goddard火箭發動機，很好地推動了液體燃料火箭技術的發展，一些火箭企業更是直接將太空穿梭機的發動機進行改進後就直接使用，讓「後背」火箭企業少走了不少彎路。而液體發動機就是太空穿梭機乃至可回收火箭的核心。
相比固體發動機，液體發動機優勢明顯。固體發動機沒有系統閥門，固體燃料儲存在燃燒室中，一旦點燃，將以預定的速率平穩燃燒至所有燃料被消耗。
液體發動機設計更為復雜，燃料與氧化劑分開儲存，並可以根據需要透過閥門調節燃料供應，因此在功能上可以允許進行關閉、重新啟動等重復操作。
左為固體發動機示意圖，右為液體發動機示意圖
從可回收的可行性角度上，一方面，固體發動機的整個殼體包裹燃燒室，實作回收的成本更高，另一方面，一旦發動機點火，固體發動機無法實作液體發動機透過控制燃料流量或停止並重新點燃，液體發動機在實作火箭可回收的技術上對比固體發動機具有明顯的優勢，發展高效能、高可靠性的液體發動機也是實作可回收火箭的基礎，液體發動機就是可回收火箭的「心臟」。
發動機設計首先從迴圈方式的設計開始，全流量分級燃燒是目前火箭推進劑利用效率最高的迴圈方式。迴圈方式，即發動機的推進劑輸送系統，在效能考量方面並不存在絕對最優的選項，因此迴圈方式的設計通常需要在效能之間做出取舍。按技術難度梯度進行大類排序，可以簡單理解為「泵壓式＞擠壓式」「閉式＞開式」。
當前液體運載火箭的主流迴圈方式選擇是分級燃燒迴圈和燃氣發生器迴圈，而代表最先進技術的迴圈方式是全流量分級燃燒迴圈，這也是分級燃燒的一種，由 SpaceX 的猛禽發動機率先實作量產並投入使用。猛禽發動機以其推力最大、效率最高、可復用低成本優勢聞名。
「猛禽」二代發動機原理圖
在相同的規模下，液體火箭運載能力更大，主要得益於液體發動機更高的燃燒效率。從推力、比沖等火箭發動機效能指標的角度上，SpaceX 的梅林發動機也更強於常見的固體發動機。
國內方面，包括中國航天、藍箭航天、深藍航天等對液體發動機亦保持持續投入，並取得可觀的進展。2022年，由西安航天動力研究院自主研制的液氧煤油發動機首次實作重復飛行試驗驗證。該型發動機作為某飛行器主動力裝置參加首飛試驗後，經檢測維護，再次裝配並順利完成了重復飛行試驗國內首次實作了液體火箭動力的重復使用。
深藍航天在 2021 年 7 月成功實作中國首例液氧煤油火箭垂直回收試驗「蚱蜢跳」，在同年 10 月再次成功實作中國首例液氧煤油火箭百米級垂直回收試驗。
藍箭航天8月表示完成「天鵲」80噸改進型發動機二次起動試車考核，標誌著藍箭航天「天鵲」發動機已經完全具備了可重復使用能力，有效增強了運載火箭各類任務軌域衛星的發射能力，並為子級回收需求及可重復使用提供了基礎技術保障。
07
提速的商業航天運力
火箭的「心臟」就是發動機，發動機的推力關系到能運載多大質素的航天器，更大的推力意味著具有更高的載重負荷。以近地軌域衛星為例，大推力火箭可以一次性運載更多的衛星，有效做到更高的發射效率以及更低的發射成本。動力作為航天發展的關鍵，已成為全球航天界的共識，發展大推力火箭的需求日益迫切。
液體發動機成為商業航天「心臟」的同時，推進劑則是太空穿梭機和火箭發動機的「血液」。火箭動力系統在設計前需要選擇推進劑，出於供應和成本角度的考慮，液氧/甲烷是商業液體火箭未來星際探索的有力保障。目前液體火箭的推進劑普遍采用氧化劑+燃料的雙組元形式，備選燃料主要有煤油、甲烷、液氫。
發動機的比重越大，完成相同工作量所需的燃料就越少，效率和能耗成本也就更最佳化。盡管液氫燃料發動機的比沖最大，但密度比沖最低，這意味著液氫的貯箱體積更大，導致火箭的運載能力降低。甲烷發動機比沖次之，但密度比沖大幅縮小。因此，甲烷燃料成為一個折中的方案。
比重大、成本低的甲烷燃料嶄露頭角
此外，選用甲烷燃料的成本極低，僅為液氫的1%。另外，甲烷制備相對容易，方便在外星球就地取材，並且不會產生積碳問題，使發動機具備良好的回收適用性。商業航天公司研制的液體火箭發動機一般選擇從技術成熟的煤油燃料入手。
目前，國內的藍箭和星際榮耀已積極開展甲烷發動機的研制。2023年7月，藍箭公司搭載天鵲-12 液氧/甲烷發動機的朱雀二號火箭發射成功，這是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，對中國商業火箭事業意義重大，也為中國的太空基建打下了堅實基礎。
