我们又落后了?美军公开新隐身大飞机,航程上万,酷似B-2隐轰

近日,美国空军联合多部门召开了一个发布会,会上美国空军负责人弗兰克·肯德尔宣布,选择“捷零航空(JetZero)”建造一架“混合翼机身原型机(BWB)”,这架飞机的作用是测试检验新技术,该原型机首飞时间定在2027年。

在人们的印象里,美空军的那些驰名世界的大飞机都出产自大厂,比如,生产C-17大型运输机的波音公司、生产C-5战略运输机的洛克希德·马丁公司,而最近拿下美空军大飞机项目的捷零航空实际上是一家初创航空公司,虽然名不见经传,这家小公司也是有些技术底蕴的。

捷零航空的创始人是麦道公司的项目经理,曾长期从事混合翼机身研究,该公司的联合创始人则是特斯拉的早期高管,说它是皮包公司可能有点过,算是技术与资本的结合吧。然而仅凭这些就想要承担大飞机项目,那是不可能的,因此该公司选择与诺斯洛普·格鲁曼公司合作,由后者承担飞机的生产总装

话说“混合翼机身原型机”是什么飞机?难不成,我们又要被超越了?先看一张照片:

画面中的主角是八年前波音公司生产的最后一架C-17大型运输机,从那以后美国航空工业就没有大型军用飞机的生产线。

截至目前,美军的大型运输机保有数量仍然是全球第一,然而随着时间的推移,这些存量资产也总有油尽灯枯的时刻,几百架C-17、C-5运输机总归是要被替换的。就是在这种背景下孕育出了“混合翼机身”项目。

C-17运输机编队

现在看传统的大飞机,尤其是民航客机,其机身外观基本就是一根管子,细的叫“窄体机”,比如C-919,粗的叫宽体机,比如“空客A380”,这种飞机的气动效率很低,机身只能分担飞机总升力的12%,但如果是混合翼气动布局,机身就能承担至少30%的总升力,而捷零航空则扬言可以做到50%。

C-919

空客A380

混合翼机身其实并不是什么新概念,就外观来看,捷零航空抓总研制的这架混合翼机身原型机就是与B-2A隐身轰炸机类似的飞翼式布局,人类对于这种气动布局的研究已经有半个多世纪的历史。

混合翼机身原型机效果图

B-2A隐身轰炸机

除了飞翼式布局,SR-71侦察机、图-160战略轰炸机、B-1B战略轰炸机也都属于混合翼机身。

SR-71侦察机

图-160战略轰炸机

B-1B战略轰炸机

混合翼机身指的是,将机身与机翼合二为一,两者之间没有明显的界限,从而构成一块完整的“升力体”,更加强调机身带来的增升作用

纵观人类航空工业有这么一条线索,就是持续尝试将机身与机翼结合的新技术,例如第三代战斗机比之第二代战斗机的一个显著发展,就是实现了机翼与机身之间的融合过渡,苏-27就是典型的升力体。

苏-35(苏-27发展型)

到了第五代战斗机,机身的气动作用就更明显了,比如独创小展弦比高升立体布局的J-20战斗机,由于气动设计很精妙被网友们誉为“八翼天使”,实际上参与J-20气动控制的还有机身,比如机头、进气道都可以拉出脱体涡流。

J-20涡流在阳光照射下犹如七彩祥云

据推测,捷零航空的“混合翼机身原型机”翼展近60米,无垂直尾翼、无水平尾翼、航程至少可以达到1万公里,这就是飞翼式布局带来的增升效果。

为了满足大航程需求,动力是两台大涵道比涡扇发动机,由于无法像传统民航飞机那样吊装于机翼,由于是运输机,要保证足够的货舱空间,又不能像B-2隐轰那样置于机体之内,因此安装位置在机身尾部上方。

发动机如此布局还有一个好处,就是可以让发动机的噪音尽可能向上空扩散,而不是向地面扩散,不论是军用还是民用对静音性能都是有需求的。

混合翼机身原型机(下)与传统民航客机(上)动力装置不同的噪音扩散方向

另外,该机的机翼设计有翼梢小翼,作用主要是用于减小诱导阻力的影响,对于飞翼式飞机而言,翼梢小翼还能改善飞控的稳定性。

飞翼式布局除了大幅改善的升力系数,还有垂尾结构的消失,再结合新材料新工艺,就可以大幅降低空重,多种条件刺激使得油耗大幅降低,进一步利好航程的增加。

就眼下的进度看,授权捷零航空的“混合翼机身原型机”项目大概与我们国内的“项目立项”概念可以等同,它什么时候可以交付列装?

从现在开始算,到首飞起码还要三年多,之后还有几年的试飞期,最快也到2030年才能初步具备交付条件,事实上如果2035年能交付,那都是快的。

对我军有哪些影响?

“混合翼机身原型机”主要有两大功能,首先是作为运输机使用,再就是作为空中加油机使用。

美空军负责人弗兰克·肯德尔毫不讳言地说道,该项目就是要保持对华优势。

事实上,与其说是要保持优势,不如说是被逼无奈。要“保持优势”,那就说明优势正在被挑战。

美空中机动司令部阿尔伯特·G·米勒这样说道,混合翼机身运输机未来交付后,不得不让它在交战区飞行。

一般情况下,运输机、加油机等后勤保障飞机都是在比较安全的空域飞行,为什么要在“交战区飞行”?

这里的“一般情况”指的是大家过去习以为常的低烈度战场,他们当然是不想变的,是我们在用高烈度作战手段迫使他们改变。指的就是多型作战飞机配置的远程、超远程空空导弹,比如霹雳-15与霹雳-17。

PL-15远程空空导弹已成我军主力空中作战装备

由于传统大型运输机无任何隐身措施,雷达散射截面积大,在预警机探测引导下,我们的远程空空导弹可以在数百公里外发射,跨越空中封锁线对敌运输机、加油机、预警机等大型空中平台远程狙击。

KJ-500预警机可探测500公里外大型飞机目标

应用了双脉冲点火技术的远程空空导弹,不仅射程远,射程末段还有速度能量优势,大飞机目标一旦被锁定就难逃被击落命运。

高度依赖制空权的敌军一旦丧失这些空中战力倍增器,就会沦为砧板上的鱼肉,战争胜负的结果也就一目了然。

PL-17超远程空空导弹

对于我们的战术,他们是很头疼的,有人纳闷,难道他们就不会用同样的手段对付我们?还真不能,其最先进的AIM-120 D3也才刚刚实现对霹雳-15的望其项背,装备量还很有限。怎么办?他们就只能想方设法降低大型飞机的雷达散射截面积

基于雷达相关方程可知,目标探测距离与目标散射截面积的1/4次方成正比,目标雷达散射面积缩小10倍,雷达探测距离缩减至原来的56.2%。

美军新一代运输机要想压缩我远程空空导弹的发射距离,就必须大幅度缩小雷达散射截面积,因此,这才有了捷零航空的飞翼式布局运输机。

飞翼式飞机取消了垂直尾翼与水平尾翼,直接减掉了两大雷达波反射源,两台大涵道比涡扇发动机也是后置的,前机身还能构成一定的屏蔽作用,再敷设隐身材料,这样就基本能实现飞机迎头正面雷达散射面积,相较于传统运输机缩减10倍的设计目标。

美军的反制战法虽然合乎逻辑,但就他们的进度来看,至少还得被我远程空空导弹压制十年以上,即便未来他们的飞翼式隐身运输机,及其衍生机型服役了,到那时我们还会有更先进的打击兵器与侦测手段。

对于已经迈进航空制造自由王国门槛的我们而言,类似混合翼机身项目也不少。比如五年前成功首飞着眼民航需求的灵雀-B型飞行验证机,也是翼身融合式设计。

采用V形垂尾的灵雀-B验证机

捷零航空的混合翼机身原型机虽然是空军订单,然而军用订单毕竟有限,要想有更大的发展就必须向民用市场拓展。不过,飞翼式布局要想向民用市场拓展还是有一定限制的,比如存在机场配套设施的适配、一机多型的系列化发展的研发成本高于传统机型、短途运输成本较高等劣势。

捷零航空也想将混合翼飞机推向民用市场

与之相比,我们的灵雀-B缩比验证机并不是典型的飞翼式布局,而是带外倾垂尾的混合翼机身方案,能够与现有的民航机场配套设施无缝匹配。

不过,我们也有同类研究项目,今年年初西工大成功首飞的“BWB300”无人机就是同类项目,该机也是用于验证翼身融合体相关技术,甚至型号前缀“BWB”都与大洋彼岸完全一致,因为都是“混合翼机身”。

BWB300

BWB300无人机设计有外倾垂尾,虽然不是纯粹的飞翼式飞机,但它确实是基于飞翼式翼身融合布局设计,作为技术探索研究,不论那种构型都是可以尝试的。比如,NASA的X-48C验证机也是外倾垂尾布局,捷零航空中标的Z5方案也是源于X-48系列无人机验证机。

X-48C

BWB300还有一处特殊设计,就是实现了水平尾翼与机体尾部的一体化设计:

飞翼式飞机在民航领域应用有3大国际性瓶颈,分别是应用与民航领域存在高速飞行与低速起降性能协调、客舱乘坐舒适性与应急疏散兼容、增升与配平能力匹配,BWB300就是聚焦国外技术瓶颈拿出的解决方案,气动控制具有世界领先水平。

由于BWB300无人机亮相时的造型颇为怪异,刚亮相的时候网友就给它起了一个绰号,叫做“空中蝙蝠鱼”,谈到这,人们就很容易联想到“H-20”。

虽然H-20尚未亮出真身,然而飞翼式布局于我们而言却也早已是成熟的货架技术,近些年诸如彩虹-7、攻击-11、星影、天鹰等飞翼式无人机足以让人眼花缭乱。

天鹰飞翼式无人机首飞画面

天鹰无人机引导打击地面重要目标

如果硬说BWB300与H-20之间存在着某种联系,也只能说是飞翼式航空设计制造技术在我国蓬勃发展开枝散叶的产物。

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页面更新:2024-05-12

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