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科技解析:按照歼20首飞节点推算,我国六代机已问世!将在6方面有重大突破|2023-01-27

最近,美国第六代战斗机NGAD的真面目也被美国SMG咨询公司曝光,很多网友看完后惊呼美国又将在六代机领先我国了。

图片SMG公司发布的美国六代机与F22对比资料

然而,实际上我国的同代战机进度也并不慢,没有曝光不代表没有,也不代表没有完成首飞。

2023年1月11日,距离歼20首飞已经12年了。这款飞机无疑是我国的骄傲,也是世界上现役最先进战机,足以击败任何战机。然而,如今更令人期待的是继歼20之后的下一代战机,即中国标准第五代战斗机,相当于美国标准第六代战斗机。

1998年3月,歼10首飞,2011年1月,歼20首飞。当年我国的研发能力和综合国力远不如现在,也只用了不到13年就完成第三代战机向第四代战机的跨越。因此,我国第四代战机向第五代战机跨越的间隔时间大概率是会大大低于13年。不出意外的话,如今我国第五代战斗机已经完成首飞!实际上,早已有网友拍到疑似六代机试飞的照片,出于保密原因,就不提供该照片,但已有人以该照片制作了效果图。

图片网友制作的我国六代机效果图

为避免混乱,本文统一以六代机称呼“中国标准第五代战斗机”。

2022年珠海航展展出的装备、模型多种多样,其中有一款模型外表特征像是我国下一代战机。采用无尾翼设计,体型相比轰炸机来说又太小。因此,军事专家纷纷推测该模型应该是我国第六代战斗机(美国标准)的概念模型。

图片2022年珠海航展上展出的疑似我国六代机模型

在2022年珠海航展上,歼20首次在地面进行公开展示,丝毫不担心被间谍拍下高清照片回去研究。一方面说明我国对歼20的综合性能相当自信,另一方面说明我国继歼20之后的下一代战机已经有重大进展。最大的可能性是我国六代机已经造出验证机,因此完全不担心外国在获悉歼20准确性能的情况下,造出一款克制歼20的战机。

当然,世界上除了中国、美国之外,目前也没有哪个国家有能力独立研制美国标准五代机,而美国早已放弃改进五代机以求压制歼20,而是集中资源研制六代机。2020年,美国政府就已经公开宣布,美国第一架六代机验证机已经完成首飞。2022年12月,美国媒体报道称第一架状态较差的F22已正式退役。

那么我国的六代机相比歼20将会有什么样的质变呢?

本文总结了6方面质变,欢迎大家共同探讨:

1、采用轴对称矢量喷管,去掉尾翼。

在飞行性能方面,六代机发展趋势就是进一步扩大飞行包线。这就要求它的气动阻力更小,而将尾翼去掉就是最好的选择。

图片轴对称矢量喷管测试效果图

尾翼的功能是实现飞机的飞行方向偏转。想要去掉尾翼,那就要采用轴对称矢量喷管,结合导航系统,计算机就能操控轴对称矢量喷管偏转,实时修正飞行方向。

2、采用变循环涡扇发动机,飞行包线进一步提升,燃油效率暴涨,红外特征进一步降低。

在高空高速性能方面,五代机已经做得很好,然而代价是飞行包线内的平均耗油率较大。这是因为五代机采用的是涵道比小于0.4的小涵道比涡扇发动机,其耗油率也只是比涡喷好点,一样是油老虎。以美国的F22重型隐身战机为例,它的作战半径竟然只有870公里,连歼10C这种轻型战机都比不过。在低空亚音速飞行时,小涵道比涡扇发动机的耗油率远大于大涵道比涡扇发动机。然而,大涵道比涡扇发动机无法却让战机实现高空高速飞行。

那么有没有什么办法,既能满足飞机高空高速飞行的要求,又能在低空亚音速飞行时大大降低耗油率呢?

答案是肯定的,那就是变循环发动机。对于飞机来说,不同飞行速度和高度状态下,适合它的涵道比也不一样,低空低速要求涵道比尽可能大一些,高空高速则要求涵道比接近0,甚至等于0。通过增加第三涵道和活动气门,变循环发动机可以根据飞机飞行高度、速度调节活动气门,使得发动机的等效涵道比始终处于最适值。采用变循环发动机之后,飞机的飞行包线将进一步扩大,在飞行包线内的平均耗油率也将大幅度降低,相等于航程大幅度提升。

此外,采用变循环发动机之后,战机在低空低速飞行时可以调节成等效涵道比最大的状态,此时推力大部分由气流速度较慢、温度较低的外涵道提供,在尾部与气流较快的内涵道对冲之后,其尾流的温度将大幅度下降,红外特征也会大大降低。这就有利于降低战机被敌方红外探测设备发现的概率。

图片刘大响院士报告内容截图

2022年,刘大响院士在南昌举行的“2022年中国航空产业大会”上作的主旨报告就提到,我国航空发动机技术已经“跨上三个技术台阶”,其中,第三阶段就包括推重比1215的自适应变循环发动机和涡轮冲压组合循环发动机。再搜索“变循环发动机”关键字,也能搜索出大量相关研究论文,这无疑说明我国早已开展变循环发动机研制,目前肯定已经取得重大进展,最终未必会比美国更晚完成研制。

3、应用人工智能技术操控忠诚僚机。

美国人很早就提出“忠诚僚机”概念,如今也已经造出“忠诚僚机”。作为忠实的美粉,我国也早早启动“忠诚僚机”的研发,目前起码已经造出攻击-11、飞鸿97A、暗剑无人机三款可以充当“忠诚僚机”的无人机。

图片飞鸿97A无人机

通过“人工智能”技术赋予它足够的自主操控能力,可从根本上解决“忠诚僚机”不够“聪明”的问题。未来“忠诚僚机”将与六代机协同作战,充当六代机的打手和带刀护卫,将极大提升六代机的战场生存能力。外界推测,我国的双座型歼20就在为六代机提前验证“忠诚僚机”技术。

4、优化隐身设计,大量运用超材料,扩大隐身带宽。

一方面是实现战机的全方位隐身。目前的隐身战机也只能在某些特定照射角度实现雷达隐身,主要原因是因为它们都有垂尾,无法实现360度全向雷达信号低反射。六代机通过取消尾翼之后,这个问题就迎刃而解了。

另一方面是扩大隐身带宽。五代机受限于隐身蒙皮、隐身涂料,仅能在某些波段实现雷达隐身,在米波段,它依然无法实现雷达隐身。随着超材料的发展成熟,实现米波段的雷达隐身就不再是梦想。

在超材料领域,我国有一家堪称巨无霸公司,它就是深圳光启超材料技术有限公司。其申请的专利数量占世界超材料专利的比例超过80%!目前它的“超材料”技术已经发展到第四代,遥遥领先其他国家。

图片深圳光启技术公司展出的4代超材料样品

在2022年第十四届中国国际航空航天博览会上,光启技术董事长刘若鹏在接受媒体采访时表示:“超材料从一项最先进的技术,逐步发展到试用、局部应用,以及到目前成为尖端装备应用尽用、能用全用的主流技术。可以这样说,超材料已经发展到了一个新的高度。”

从光启技术董事长刘若鹏的发言来看,我国已在先进装备上大量应用超材料,预计六代机还将进一步扩大应用比例。凭借这项领先的技术,我国的六代机隐身性能有望超越美国六代机。

5、配备量子雷达或太赫兹雷达,反隐身能力暴涨。

量子雷达是一种新概念雷达,它将传统雷达技术与量子信息技术相结合,利用电磁波的波粒二象性特点,通过对电磁场的微观量子和量子态操作和控制实现目标探测、测量和成像。

研究资料显示,目前,经典雷达存在4方面缺点,一是发射功率大(几十千瓦),电磁泄漏大;二是反隐身能力相对较差;三是成像能力相对较弱;四是信号处理复杂,实时性弱。针对经典雷达存在的技术难点,量子信息技术均存在一定的技术优势,可以通过与经典雷达相结合,提升雷达的探测性能。

据《观察者网》报道,2016年8月,中国电科首部基于单光子检测的量子雷达系统在14所研制成功,达到国际先进水平。该量子雷达系统由中国电科14所智能感知技术重点实验室研制,在中国科学技术大学、中国电科27所以及南京大学等协作单位的共同努力下,经过不懈的努力,完成了量子探测机理、目标散射特性研究以及量子探测原理的实验验证,并且在外场完成真实大气环境下目标探测试验,获得百公里级探测威力,探测灵敏度极大提高,指标均达到预期效果,取得阶段性重大研究进展与成果。

图片中国电科展出的量子雷达样机(前)和太赫兹雷达模型(后)

如今,6年多过去了,我国的量子雷达技术成熟度肯定远超当年,有望用于六代机。

除了量子雷达之外,我国六代机也可能配备另一种新概念雷达——太赫兹雷达。

太赫兹雷达是一种采用太赫兹波段作为工作波段的新体制探测雷达。太赫兹(THz)波是一中介于毫米波与红外波之间的电磁波,称为亚毫米波或者远红外光,处于从电子学向光子学的过渡区,是一种处在目前的雷达波探测和光学红外探测两种手段之间的特殊探测手段。

相比目前战机机载火控雷达采用的X波段(厘米波段),太赫兹波的波段更短,可做到更大的信号带宽、更窄的天线波束。这也意味着它具备更强的抗干扰能力和更高的探测精度。与波长更短的红外光学探测波段相比,太赫兹波也有优势,它能穿透红外光学探测穿透不了的烟雾、沙尘等遮蔽,能够在敌军武器装备释放干扰弹、烟雾的情况下,也准确地侦测到目标。而红外光学探测在这种情况下就只能抓瞎了。

最重要的是,太赫兹雷达还是反隐身的利器,无论是基于形状隐身还是雷达吸波涂料隐身,甚至基于等离子体隐身,太赫兹雷达都可以使其现出原形。如果能够配备这种雷达,我国的六代机将成为所有隐身目标的噩梦。

图片太赫兹雷达成像效果

据了解,美国是世界最早研发该技术的国家,2007年研制首台试验样机,但目前仍未推出实用化产品。中国2011年研发首台太赫兹雷达样机。由于保密原因,我们尚无法判断我国的太赫兹雷达进展情况,在此就不进一步探讨,但可以肯定是的我国的六代机雷达将具备很强的探测隐身目标的能力。

6、配备机载激光炮。

可以肯定的是我国早已开展机载激光炮研究,网络上也可以找到大量研究论文。2018年,国内有研究团队发表一篇名为《机载激光武器储能供电研究》的研究论文,提到100千瓦级机载激光炮,供电功率大概是700-800千瓦,对于发动机功率达到50兆瓦级的战机来说,这么点功率并不多。只要能够解决储能设备小型化问题,以我国的激光、电力技术实力来看,现阶段就有能力造成一套合格的机载激光炮。

刚好,我国的超级电容技术处于世界领先地位,有望解决机载储能设备的小型化问题。2018年5月30日,清华大学发表名为《清华化工系负责研发的石墨烯高电压超级电容技术被鉴定为国际领先水平》的报道,证实我国的超级电容技术领先世界。因此,我国的六代机还是有很大概率配备机载激光炮的。

图片曾在沙特击落13架无人机的中国“沉默猎手”车载激光炮

资料显示,50千瓦级以上的激光炮,就可以在常规天候下5到8公里,晴朗天气下最远10公里左右,实现直接硬杀伤。这个杀伤距离已经远超机炮,而输出功率达到100千瓦级甚至可以取代近距离空空导弹。

综上所述,尽管美国的六代机已经首飞2年多了,但我国也没有闲着,按照时间节点推算,现在我国的六代机也早该首飞了。在应用推力矢量技术、变循环发动机、新概念雷达、激光炮等先进技术之后,我国的六代机必将成为一种隐身能力更强,反隐身能力也更强,综合战斗力超强的划时代装备。在搭配先进的“忠诚僚机”之后,足以单向屠杀任何五代机,也足以与美国的六代机正面对抗,最终谁能笑到最后还不一定呢。

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