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晨楓:神秘的“黃貂魚”

2018-05-08 08:39 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:晨楓 來源:觀察者網(wǎng)
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美國海軍的MQ-25“黃貂魚”計(jì)劃不算很高調(diào),甚至有點(diǎn)裝傻。明明具有基本的隱身構(gòu)型,但明確指出隱身不作要求,甚至有不少破壞隱身的特征。從1999年開始,...

  美國海軍的MQ-25“黃貂魚”計(jì)劃不算很高調(diào),甚至有點(diǎn)裝傻。明明具有基本的隱身構(gòu)型,但明確指出隱身不作要求,甚至有不少破壞隱身的特征。從1999年開始,美國海軍就在大力推動無人作戰(zhàn)飛機(jī)的研發(fā),但很抓眼球、代表未來的UCLASS計(jì)劃突然下馬,轉(zhuǎn)入不起眼還有點(diǎn)怪異的無人加油機(jī)。這就是黃貂魚,這條魚有點(diǎn)小神秘。

  波音發(fā)布的“黃貂魚”宣傳照:其隱形設(shè)計(jì)和非隱形的部分細(xì)節(jié)都非常明顯

  無人機(jī)在越南戰(zhàn)爭期間曾經(jīng)小火一段。那是因?yàn)榉揽諏?dǎo)彈的威脅日增,深入敵后偵察被打下來的話,飛行員營救不好辦。這不光是惜命和士氣問題,也是政治問題。但這個時代的無人機(jī)還相對簡單,近程的飛行路線還可以無線電遙控,遠(yuǎn)程的就只有預(yù)編程了,路線死板,無法應(yīng)對突發(fā)情況。

  1982年的貝卡谷地空戰(zhàn)中,以色列無人機(jī)大展神威,在打掉敘利亞防空導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗中立下奇功。這是無人機(jī)的第二春。但還是美國在海灣戰(zhàn)爭和反恐戰(zhàn)爭中廣泛使用無人機(jī),真正啟動了無人機(jī)時代。尤其是攜帶“地獄火”空地導(dǎo)彈的“捕食者”無人機(jī)把偵察、監(jiān)視、打擊融為一體,引入了戰(zhàn)爭的新形式。無人作戰(zhàn)飛機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。但這還是無人作戰(zhàn)飛機(jī)的石器時代,“捕食者”是由偵察型無人機(jī)臨時客串才具有作戰(zhàn)能力的。

  “捕食者”即便經(jīng)過改裝也只有掛載2枚“地獄火”導(dǎo)彈的能力

  對于“正規(guī)”的無人作戰(zhàn)飛機(jī),美國空軍和美國海軍有不同的想法。美國空軍的思路是在平時和低烈度戰(zhàn)爭時期依然以有人作戰(zhàn)飛機(jī)為主,無人作戰(zhàn)飛機(jī)是作為高烈度戰(zhàn)爭時期的增援力量使用的,好比可反復(fù)使用的巡航導(dǎo)彈。美國海軍則不同,是把無人作戰(zhàn)飛機(jī)作為作為有人作戰(zhàn)飛機(jī)的全時補(bǔ)充,全方位配合使用。這是由艦載航空兵的特殊性決定的。

  艦載飛行員的訓(xùn)練要求比陸基飛行員高得多,不光門檻要求高,合格飛行員的熟練性訓(xùn)練要求也高。無人機(jī)則只有門檻要求,沒有熟練性要求,可以極大地降低海軍的訓(xùn)練負(fù)擔(dān)。艦載飛行員由于事故或者戰(zhàn)損而彈射逃生的話,搜救的時間要求也比陸基飛行員高很多。陸基飛行員在敵后被迫彈射的話,最大的問題在于逃避搜捕,其次是野獸攻擊,再其次才是斷水?dāng)嗉Z的問題。

  在不少情況下,適當(dāng)?shù)?a href="http://www.hldxsj.cn/sell/search.php?keyword=%E7%8E%AF%E5%A2%83" title="環(huán)境" target="_blank">環(huán)境和野外生存技巧可以應(yīng)付一段時間的飲水和食品問題。但在世界的大部分海洋里,冰冷的海水使得飛行員在海水里的生存時間很有限,這還不算鯊魚攻擊和斷水?dāng)嗉Z的問題,被敵人搶先打撈起來反而不是最大的問題。海上出擊以長航時任務(wù)為主,面對優(yōu)勢火力而航母必須遠(yuǎn)離海岸的時候,超長航時任務(wù)也可能超過飛行員的生理極限。無人機(jī)沒有這些問題,對海軍航空兵的吸引力不言而喻。

  在減輕飛行員負(fù)擔(dān)方面,艦載作戰(zhàn)無人機(jī)意義重大,這一點(diǎn)對中國海軍來說也是一樣

  無人機(jī)取消了一切飛行員生命支持要求,在系統(tǒng)可靠性和冗余度方面的要求也低于有人機(jī),有利于降低起飛重量,或者在同樣起飛重量情況下提高飛機(jī)的能力。

  在空間緊張的航母上,無人機(jī)必須與有人機(jī)混合運(yùn)作。在理想環(huán)境下,無人機(jī)的艦上運(yùn)作應(yīng)該與有人機(jī)無異,比如甲板調(diào)度中對指揮手勢和信號的正確反應(yīng)。遠(yuǎn)程出擊時,遙控不可靠,航母上的人手和空間也有限,這一切都要求艦載無人機(jī)高度自主。

  多年來,美國海軍大力推動無人機(jī)自主化,并取得了卓有成效的進(jìn)展。2013年,美國海軍正式啟動無人艦載空中監(jiān)視與打擊(簡稱UCLASS)系統(tǒng)計(jì)劃,這將成為艦載無人作戰(zhàn)飛機(jī),要求在2020年代上半葉投入使用。但各方對于UCLASS應(yīng)該側(cè)重偵察監(jiān)視還是側(cè)重打擊不能統(tǒng)一,兩者兼優(yōu)則超出了可接受的風(fēng)險和投資水平。2016年2月1日,美國海軍宣布放棄UCLASS計(jì)劃,改為艦載空中加油(簡稱CBARS)系統(tǒng)。有條件的話,可適當(dāng)整合低端偵察、監(jiān)視能力,但不要求隱身能力,也不要求打擊能力。

  波音的“黃貂魚”就是該計(jì)劃的產(chǎn)物

  UCLASS轉(zhuǎn)向到CBARS既在意料之外,又在情理之中。隨著諾斯羅普X-47B上艦試驗(yàn)的成功,一般飛行和艦上運(yùn)作的技術(shù)問題已經(jīng)沒有不可克服的障礙,包括甲板調(diào)度、自主起飛和著艦、單獨(dú)飛行和編隊(duì)飛行。從F-18E伙伴加油系統(tǒng)在空中自主加油也不成問題。

  但在任務(wù)端,問題還是很多。以偵察和監(jiān)視為主的話,問題還不是太大,但美國海軍不滿足于單純的偵察和監(jiān)視。反艦和對地攻擊的話,全自動的目標(biāo)選擇、攻擊決策、交戰(zhàn)規(guī)則、對威脅的自動甄別和反制,這些都是人工智能領(lǐng)域里積極研究的項(xiàng)目,但都沒有達(dá)到實(shí)戰(zhàn)水平。因此,UCLASS面臨一個尷尬的問題:飛行技術(shù)方面已經(jīng)就緒,但自主打擊還遠(yuǎn)未就緒。

  另一方面,在KA-6D退役后,美國海軍已經(jīng)沒有了專用的艦載加油機(jī)。F-18E/F掛載伙伴加油系統(tǒng)可以兼任空中加油任務(wù),但不僅占用艦載戰(zhàn)斗機(jī)力量,而且空中加油效率不高,可輸送燃油量不理想,尤其在遠(yuǎn)離航母的戰(zhàn)場。用F -18E/F作為伙伴加油還有消耗寶貴的戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)壽命的問題。

  KA-6給EA-6加油

  理想的加油機(jī)應(yīng)該留空時間長,耗油低,可輸送的燃油量大,但對速度、機(jī)動性、電子系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等沒有要求。F-18E/F在本質(zhì)上還是戰(zhàn)斗機(jī),設(shè)計(jì)基點(diǎn)與加油機(jī)要求背道而馳。航母上配備專用加油機(jī)的話,可以解放20-30%的艦載戰(zhàn)斗機(jī),并降低不必要的艦載戰(zhàn)斗機(jī)壽命的消耗。

  加油機(jī)需要完善的通信和數(shù)據(jù)鏈,便于與空中的戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)絡(luò)、匯合,還可作為前沿空中網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的空中節(jié)點(diǎn)。加油機(jī)天然具有超遠(yuǎn)航程和超長航時,再適當(dāng)配備紅外、光電和雷達(dá)系統(tǒng),就可以構(gòu)成中低威脅環(huán)境下海上偵察和監(jiān)視的良好平臺,有效加強(qiáng)航母戰(zhàn)斗群對周邊戰(zhàn)場的態(tài)勢感知,在生存力方面與P-3C、P-8A這樣的海上巡邏機(jī)相當(dāng)。

  原來的戰(zhàn)斗機(jī)全部作為戰(zhàn)斗機(jī)使用,另外增加加油機(jī),會導(dǎo)致航母上艦載機(jī)數(shù)量的增加,但這不是問題。冷戰(zhàn)結(jié)束后,美國超級航母就不再按照最大容許數(shù)量搭載艦載機(jī),而是按照最高效數(shù)量搭載。適當(dāng)空出來的甲板和機(jī)庫面積便于調(diào)度和維修,實(shí)際出動率影響不大,但整體運(yùn)作效率提高,開支降低。艦上是有增加若干架無人加油機(jī)的空間的。為了維持搭載和運(yùn)作效率,CBARS要求飛機(jī)的尺寸和重量在F-18E/F的水平。

  還有一點(diǎn)不能忽視:高度自主的艦載無人機(jī)畢竟是一個跨度很大的新生事物。X-47B上艦測試成功是一回事,在作戰(zhàn)條件下長期大量運(yùn)作是另一回事。從對抗性要求較低但出動率要求較高的加油機(jī)入手,未必不是一個穩(wěn)妥地開端。經(jīng)驗(yàn)豐富、條件成熟的時候,可以從CBARS現(xiàn)有的低端偵察、監(jiān)視、打擊能力升級改型,或者研發(fā)全新的艦載無人作戰(zhàn)飛機(jī)。

  加油機(jī)的無人化不是必須。從已經(jīng)退役的洛克希德S-3“北歐海盜”反潛機(jī)改裝加油機(jī)在技術(shù)上毫無問題,在性能上也合適。不過S-3已經(jīng)停產(chǎn)了,現(xiàn)有封存的S-3即使深度翻修也只能有限延壽,重開生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)性更加糟糕。與E-2預(yù)警機(jī)相同平臺的格魯曼C-2“灰狗”運(yùn)輸機(jī)有一樣的問題。貝爾V-22“魚鷹”是另一個選擇,但巨大旋翼的強(qiáng)烈氣流不利于軟式加油管和籠形接頭在空中的穩(wěn)定。

  S-3“北歐海盜”反潛機(jī)

  更重要的是,美國海軍對加油機(jī)的隱身盡管不作要求,良好的隱身能力對未來加油機(jī)戰(zhàn)場生存力或許是不可或缺的。加油機(jī)越靠前部署,增加作戰(zhàn)飛機(jī)航程和延長留空時間的作用越顯著,但自身面臨的威脅也越大。美國空軍已經(jīng)在認(rèn)真考慮加油機(jī)的生存力,近期以自衛(wèi)電子戰(zhàn)和紅外、雷達(dá)干擾為主,遠(yuǎn)期要求隱身。美國海軍不可能沒有想法,只是從技術(shù)風(fēng)險和近期威脅水平出發(fā),還不宜過度強(qiáng)調(diào)隱身,以導(dǎo)致成本失控。不過在成本和風(fēng)險相差不大的情況下,對具有隱身潛力的候選還是歡迎的。

  當(dāng)然,加油機(jī)的天職是在遠(yuǎn)方指定空域大量輸送燃油,這要求很高的氣動效率,而不能單純增加起飛重量。CBARS的最低要求是在離航母500海里(約926公里)的??湛梢韵蚴苡蜋C(jī)輸送至少14000磅(約6250公斤)燃油。加油機(jī)還需要購置和運(yùn)作成本低,出動率高。

  貨比三家

  比較特別的是,美國海軍一上來就指定了CBARS的型號和名稱:MQ-25“黃貂魚”。通常的慣例是軍方在選定方案后確認(rèn)型號,而廠家指定名稱。不過這已經(jīng)不是第一次這樣破例了,B-21“襲擊者”也是在方案還在篩選的時候已經(jīng)確定了型號與名稱。這或許會成為未來的通常做法。

  在UCLASS時代,諾斯羅普是呼聲最高的候選,X-47B已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的技術(shù)成熟度。但在CBARS時代,諾斯羅普驚人地宣布退選,可能是X-47B那樣的以隱身和打擊為基點(diǎn)的設(shè)計(jì)的內(nèi)在成本太高,飛機(jī)尺寸、基本飛行特性也與加油機(jī)不相容,無法與其他公司競爭,又不愿從頭開始。CBARS現(xiàn)有波音、洛克希德和通用原子三家競爭。但這三家的設(shè)計(jì)迥然不同,代表了不同的技術(shù)路線和對艦載使用的思考。

  通用原子的方案是這樣的,從外形來看,隱形效果堪憂

  通用原子的設(shè)計(jì)最傳統(tǒng)。基本氣動布局有點(diǎn)像諾思羅普“全球鷹”,但這其實(shí)是從MQ-1“捕食者”一路發(fā)展過來的。MQ-1也稱“捕食者A”,采用位于機(jī)尾的推進(jìn)式螺旋槳驅(qū)動,四缸活塞式發(fā)動機(jī),具有很有特色的倒V形尾翼,兼有飛行控制和起飛著陸時防止機(jī)尾螺旋槳觸地的功能;MQ-9為“捕食者B”,后來改稱“收割者”,不僅增大了,還把下反的倒V形尾翼改成上反的V形尾翼,改善了橫滾穩(wěn)定性,依然為推進(jìn)式螺旋槳驅(qū)動,用單獨(dú)的下置尾鰭防止機(jī)尾螺旋槳觸地,并改用功率更大的渦槳發(fā)動機(jī);“捕食者C”進(jìn)一步加大,也稱“復(fù)仇者”,取消螺旋槳,改用渦扇發(fā)動機(jī)?!皬?fù)仇者”還按照“海上復(fù)仇者”推出,投標(biāo)UCLASS。通用原子的艦載加油機(jī)方案就是從“海上復(fù)仇者”大大加大發(fā)展而來的。

  接近圓角矩形的機(jī)體截面增加了機(jī)內(nèi)容積。前機(jī)體具有從“捕食者”一脈相承的“駝背”,內(nèi)部容納各種電子設(shè)備,下部設(shè)有傳感器球罩。后機(jī)體的背部進(jìn)氣口受到V形尾翼的屏蔽,具有一定的隱身作用。從機(jī)頭向機(jī)體兩側(cè)延伸的折邊具有一定的隱身考慮,但總體隱身水平不高。這也是UCLASS時代通用原子的“海上復(fù)仇者”方案不被看好的原因。但在CBARS時代,隱身不作要求,“捕食者”系列傳統(tǒng)的大展弦比的細(xì)長機(jī)翼就有優(yōu)勢了,升阻比高,適合超長航時、超遠(yuǎn)程飛行?!皬?fù)仇者”已經(jīng)演示了長達(dá)23.4小時的連續(xù)飛行。

  “復(fù)仇者”作為傳統(tǒng)無人機(jī),前景很受看好,不過作為艦載機(jī)就是另一回事了

  作為CBARS,機(jī)翼和V形尾翼都可以折疊,減少占地。CBARS要求,在航母升降機(jī)上,每次可以運(yùn)送兩架。通用原子聲稱達(dá)到要求。但尾翼折疊的意義不明,這還增加重量和復(fù)雜性。

  通用原子方案采用一臺加拿大普拉特-惠特尼PW815高涵道比渦扇發(fā)動機(jī),推力71kN。這是普拉特-惠特尼的最新技術(shù),與空客A320NEO上使用的PW1000G系列齒輪驅(qū)動渦扇共用核心發(fā)動機(jī),特別省油,已經(jīng)用于“灣流G600”雙發(fā)公務(wù)機(jī)。但PW815不是軍用的,需要軍用認(rèn)證、達(dá)到軍標(biāo)后才能上艦使用,而且也與美國海軍的現(xiàn)有體系不符。即使作為民用發(fā)動機(jī),也太新,缺乏可靠性考驗(yàn)。這還是三家方案里推力最大的,不過這是由于氣動效率低的緣故,只有用推力補(bǔ)嘗,代價是系統(tǒng)總重量和耗油。

  加油能力由左側(cè)翼根下的美國海軍標(biāo)準(zhǔn)加油吊艙提供,右側(cè)翼根也有掛架,必要時可以加掛副油箱,增加載油量;或者傳感器吊艙,增加海上偵察、監(jiān)視能力。掛載武器只是需求問題,技術(shù)上沒有問題。不過右側(cè)加裝第二個加油吊艙的意義不大,兩個加油吊艙之間的間距不足,無法同時為兩架飛機(jī)空中加油。這方面三家設(shè)計(jì)都是相同的。

  MQ-1“捕食者”和MQ-9“收割者”都大獲成功,通用原子也因此獲得最廣泛的無人機(jī)用戶基礎(chǔ)和最豐富的無人機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)。這方面波音和洛克希德望塵莫及。“捕食者”和“收割者”本來就是偵察為主,通用原子方案整合進(jìn)低端偵察、監(jiān)視能力一點(diǎn)壓力都沒有,必要的時候擴(kuò)充到低端打擊能力也是手到擒來。

  但通用原子缺乏艦載飛機(jī)的經(jīng)驗(yàn),上艦是一個全新的挑戰(zhàn)。通用原子設(shè)計(jì)了“福特”級的電磁彈射和先進(jìn)回收系統(tǒng),但這是航母端,與飛機(jī)端畢竟不同,而且MQ-25將首先與大量現(xiàn)有的“尼米茲”級整合。最大的問題可能在于尾鉤。通用原子方案的機(jī)尾下部像軍用運(yùn)輸機(jī)一樣明顯上飄,有利于增加起飛和著陸時的迎角。但出于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因,著陸尾鉤的安裝點(diǎn)離主起落架較近,尾鉤接地點(diǎn)與主起落架的距離似乎不足,角度也太小,容易出現(xiàn)F-35C初期在艦上著陸時很頑固的尾鉤掛不上攔阻索的問題。

  這也將是通用原子歷史上最大的飛機(jī)。不管是有人的還是無人的,通用原子從未設(shè)計(jì)、制造過大型飛機(jī),傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)在于小型無人機(jī)。通用原子的投標(biāo)方案現(xiàn)在還只是紙面方案,沒有具體的樣機(jī)。

  有意思的是,波音集團(tuán)的波音自主系統(tǒng)公司是通用原子的合作伙伴,與自家的波音幽靈工廠方案競爭。通用原子對此很坦然,宣稱相信波音內(nèi)部的自律和隔離。自律和內(nèi)部隔離對美國特大軍工公司倒不是新鮮事,但與競爭對手睡到一張床上,還是很罕見。從波音來說,這可能反映了“圍剿”洛克希德而志在必得的決心。

  洛克希德方案是無尾飛翼布局,而且比B-2轟炸機(jī)更加接近理想飛翼,后緣接近平直。就并不要求的隱身潛力而言,這肯定是最隱身的。諾思羅普或許是美國飛翼的開山祖師,但洛克希德對飛翼也不陌生,在伊朗敗走麥城的RQ-170“哨兵”只是冰山一角。

  諾斯羅普在飛翼構(gòu)型上有豐富的經(jīng)驗(yàn),RQ-170只能算是一個很小的成果

  理想無尾飛翼設(shè)計(jì)的氣動效率最高,所有結(jié)構(gòu)統(tǒng)統(tǒng)用于產(chǎn)生升力,也沒有垂尾的氣動阻力。因此在同樣結(jié)構(gòu)重量下,機(jī)內(nèi)載荷最大。這對提高可輸送燃油量肯定是有好處的。接近平直的后緣大大增加了翼面積和結(jié)構(gòu)容積,縮短翼展,只需要折疊外1/3翼段就可以滿足艦上占地要求,而折疊段內(nèi)是不能容納翼內(nèi)油箱的。這一切使得結(jié)構(gòu)重量顯著降低,只需要非加力版通用電氣F404渦扇就夠用了。較大的翼面積、較低的翼載使得尾流強(qiáng)度較低,有利于空中加油作業(yè)。巡航速度為M0.7,通用原子和波音方案應(yīng)該也差不多。

  F404是70年代的設(shè)計(jì),但依然足夠先進(jìn)。不僅在經(jīng)典型F-18戰(zhàn)斗機(jī)上使用,也得到美國空軍T-X教練機(jī)競選中波音、洛克希德方案的采用,并不過時。美國海軍有現(xiàn)成的備件和維修體系。更重要的是,洛克希德方案選用推力低得多的通用電氣F404,反襯出飛翼特別高超的氣動效率。F-18C/D用的F404-402的軍用推力為41.8kN,洛克希德CBARS版增加到44.5kN。只要有需要,換用推力更大的F414在技術(shù)上沒有困難,還可以顯著提高起飛重量和飛行性能,為洛克希德方案提供了很大的發(fā)展余地。不過戰(zhàn)斗機(jī)的低涵道比渦扇的耗油總是比源自民航要求的高涵道比渦扇高很多,這是吃虧的地方。但較小的直徑對缺乏機(jī)體空間的飛翼來說,還是必要的。

  飛翼的升阻比高,容易升空,這對上艦是雙刃劍。高升阻比容易升空,這當(dāng)然是好的。但高升阻比也容易飄飛,尤其在地效作用下“不肯”降下來,U-2偵察機(jī)就有這個問題,B-2也有這個問題。陸基飛機(jī)還好辦一點(diǎn),航母上就不大好辦了。但諾斯羅普X-47B成功上艦,或許說明了問題并非不可克服。

  B-2的機(jī)體設(shè)計(jì)在提供了優(yōu)異隱身性能的同時,也使得這種飛機(jī)的降落充滿驚險。

  不過飛翼有天然的縱向控制力矩短的問題,不僅給俯仰控制和穩(wěn)定性帶來困難,還給起落架和尾鉤之間的距離帶來很大的問題。主起落架的機(jī)輪滾過攔阻索后,攔阻索需要一定的時間才能彈回到足夠高度并穩(wěn)定下來,因此尾鉤距離遠(yuǎn)更容易掛住。靠尾鉤斜向延伸不是個辦法,在放下狀態(tài)越是接近垂直,尾鉤越容易掛上,否則容易在尾鉤觸地但還沒有掛上攔阻索的時候發(fā)生反彈??v向總長較短的飛翼在這兩方面都是天然缺陷。

  諾斯羅普X-47B已經(jīng)不是純飛翼了,更像高度融合的翼身融合體(簡稱BWB)。與飛翼“只有機(jī)翼、沒有機(jī)體”不同,BWB有扁平的機(jī)體和相對常規(guī)的機(jī)翼,只是在外觀上不容易區(qū)分機(jī)體在哪里結(jié)束,機(jī)翼從哪里開始。BWB的機(jī)體也產(chǎn)生升力,但氣動效率和升力機(jī)制與機(jī)翼有很大的不同。相對來說,X-47B的縱向總長顯著大于洛克希德的CBARS方案,主起落架更加靠前,尾鉤更加靠后。別忘了,諾斯羅普-格魯曼中的格魯曼就是艦載戰(zhàn)斗機(jī)出身的。

  洛克希德F-35C在尾鉤問題上差點(diǎn)陰溝翻船,現(xiàn)在要看在CBARS上是重蹈覆轍還是奇跡重現(xiàn)了。說起來,洛克希德方案的起落架直接來自F-35C,最初來自F-18。不過F-35C的起落架從來不是問題。

  F-35C過短的尾鉤已經(jīng)困擾了它很長一段時間

  洛克希德方案的加油吊艙也在左側(cè),右側(cè)有第二掛架,也可用于掛載副油箱,或者傳感器吊艙、外掛武器。這一點(diǎn)與通用原子方案是一樣的。不一樣的是兩家對于甲板運(yùn)作自主度的理解。通用原子方案強(qiáng)調(diào)高度自主,能自動服從甲板指揮員的手勢和燈光信號。洛克希德方案則在機(jī)頭安裝了寬窄視場攝像頭,寬視場用于一般觀察和甲板上的態(tài)勢感知,窄視場用于仔細(xì)觀察甲板指揮員的手勢、動作甚至表情,但甲板操作是由控制員遙控的。這反映了通用原子和洛克希德對現(xiàn)有自主技術(shù)的成熟度和甲板運(yùn)作的復(fù)雜性的不同理解。

  洛克希德聲稱其設(shè)計(jì)大大超過美國海軍對于空中加油輸送量的最低要求,可為F-35C增程152%,或者為F-18E/F增程145%。

  洛克希德是世界最大的軍用飛機(jī)公司,軍機(jī)業(yè)務(wù)超過波音一倍多,通用原子或者任何其他公司就沒法比了。實(shí)力雄厚當(dāng)然是洛克希德的優(yōu)勢,加上F-35C的上艦經(jīng)驗(yàn)(以及教訓(xùn))和飛翼的氣動效率,使得洛克希德方案具有不容忽視的競爭力。

  但由臭鼬工廠負(fù)責(zé)是雙刃劍。一方面臭鼬工廠的實(shí)力無可置疑,“國中之國”的特殊地位也避開了超大公司的官僚主義干擾;另一方面臭鼬工廠擅長高大上的設(shè)計(jì),對于錙銖必較的勤務(wù)飛機(jī)反而陌生,有可能會“過度設(shè)計(jì)”。

  更大的問題在于無尾飛翼。美國海軍對于無尾飛機(jī)缺乏好感,在短命和受詛咒的50年代沃特F7U“短劍”之后,再也沒有采用過無尾飛機(jī)。隱身的無尾飛翼A-12“復(fù)仇者”索性下馬了。X-47B畢竟是技術(shù)研究機(jī),洛克希德方案最終入選的話,這將是美國海軍在F7U之后的第一架實(shí)用的無尾飛機(jī),還是飛翼。

  F7U的的造型仿佛黃金時代科幻小說中的星際戰(zhàn)斗機(jī),然而使用它的經(jīng)歷卻是美國海軍的噩夢

  洛克希德方案也只是在紙面上,沒有實(shí)物。

  波音方案是唯一有實(shí)物的,也是最引起人們興趣的。波音方案采用羅爾斯-羅伊斯AE3007N高涵道比渦扇,推力只有40kN,是三家中最低的。波音聲稱現(xiàn)有方案輕易超過美國海軍的可輸送燃油量要求,還有余量,反映了高超的氣動效率。換句話說,波音設(shè)計(jì)以比洛克希德飛翼更低的起飛重量和推力要求達(dá)到了大體相同的可輸送燃油要求,這是很高的氣動設(shè)計(jì)功力。

  AE3007N是90年代的設(shè)計(jì),得到雙發(fā)的塞斯納“獎狀X/X+”和巴西航空“傳奇600/650”公務(wù)機(jī)的采用,也是諾斯羅普“全球鷹”的發(fā)動機(jī),美國軍用型號F137,所以可靠性和軍用認(rèn)證不是問題。但在艦載機(jī)發(fā)動機(jī)中這依然是獨(dú)特的,與艦上保障體系還是不一致,所以在這一點(diǎn)上還是不如洛克希德方案的F404。不過AE3007N的核心發(fā)動機(jī)與MV-22“魚鷹”的AE1107(美國軍用型號T406)相同,問題也沒有那么大。

  盡管通用原子和洛克希德方案都有UCLASS的淵源,波音方案可算直接來自UCLASS。這在獨(dú)特的“地坑”一樣的下沉式進(jìn)氣口設(shè)計(jì)上反映出來。波音方案的進(jìn)氣口不僅在機(jī)背,而且與上表面齊平,除非俯視,在任何其他角度都不可能看到進(jìn)氣口。這是最極端的隱身設(shè)計(jì),諾斯羅普早年的Tacit Blue隱身技術(shù)研究機(jī)采用的是類似的設(shè)計(jì),當(dāng)然要更加粗陋一些。

  下沉式進(jìn)氣口要保證可靠進(jìn)氣是巨大的挑戰(zhàn)。在理論上,只要發(fā)動機(jī)開動起來,開始抽吸,就可以建立穩(wěn)定的進(jìn)氣氣流。在實(shí)際上,發(fā)動機(jī)本身就對進(jìn)氣的沖壓作用有所期望,這與可靠進(jìn)氣需要發(fā)動機(jī)的抽吸是矛盾的。在Tacit Blue時代,地面啟動時,需要一架C-130停放在前面,用螺旋槳為Tacit Blue的進(jìn)氣口“鼓風(fēng)”,才能可靠地啟動發(fā)動機(jī)。饒是如此,依然不可能做大迎角或者機(jī)動飛行,實(shí)在是無法保證可靠進(jìn)氣。

  波音在CBARS已經(jīng)沒有隱身要求的情況下,依然采用這一科幻級技術(shù),顯示了巨大的信心。波音是如何解決這一難題的,現(xiàn)在還是個謎,可能采用了某種引射控制技術(shù),像引射控制(而不是擋板控制)的發(fā)動機(jī)推力轉(zhuǎn)向一樣。也可能是機(jī)頭具有像潛艇在水面航行時一樣的上浪作用,利用精巧的氣動設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了氣流對進(jìn)氣口彎曲下沉表面的吸附。

  波音“黃貂魚”正面照,可見完全看不到進(jìn)氣口

  在基本飛機(jī)格局上,波音方案也介于BWB和傳統(tǒng)的機(jī)體-機(jī)翼布局之間。波音對無尾飛翼不陌生,波音“幽靈射線”最后發(fā)展成為X-45C。波音的BWB經(jīng)驗(yàn)更是業(yè)界領(lǐng)先,也是NASA的BWB研究計(jì)劃的執(zhí)行公司,X-48的試飛都已經(jīng)結(jié)束了。但在JSF計(jì)劃中被迫在最后一秒鐘把無尾三角翼的X-32改為有尾之后,波音對無尾布局上艦敬而遠(yuǎn)之了。哪怕V形尾,也要有尾。波音CBARS方案是有尾的,采用V形尾。

  波音方案的特別寬大肥厚的機(jī)體很接近BWB,但與機(jī)翼的對接很清晰,這又不像BWB。前面或者側(cè)面看像一條肥大的鯨魚,平面呈截稍菱形,內(nèi)部容積巨大,本身產(chǎn)生一定的升力。大展弦比的細(xì)長機(jī)翼則具有滑翔機(jī)一樣的升阻比,特別適合超長航時與超遠(yuǎn)程飛行。這顯然是從UCLASS的要求繼承下來的。不過大展弦比機(jī)翼不適合翼內(nèi)油箱,離翼根很近的折疊線更是打消了大容積翼內(nèi)油箱的一切念想,完全依靠特別寬大肥厚的機(jī)體內(nèi)部容積。折疊段的機(jī)翼一般不用作翼內(nèi)油箱。

  波音方案的淺V形尾翼與相對高大的通用原子深V形不同,頂端與圓滾滾的機(jī)體頂點(diǎn)差不多齊平,產(chǎn)生升力的作用因此大于深V形,但方向穩(wěn)定性就要更多地靠飛控的功力了。波音對淺V形尾翼不陌生,麥道JSF方案就是這樣的。

  波音方案的氣動效率還可由機(jī)翼看出。同樣采用大展弦比機(jī)翼,通用原子還需要用翼梢小翼進(jìn)一步增加升力,波音則不需要。翼梢小翼相當(dāng)于額外的翼展,代價是更大的阻力,甲板上空間緊張,翼展過大是個麻煩。這不是通用原子無能,而是基本起飛重量更大的緣故。對于飛機(jī)來說,一輕遮百丑。

  波音方案的隱身潛力也顯著高于通用原子方案,甚至不亞于無尾飛翼的洛克希德方案。扁平菱形機(jī)體的周邊是符合隱身原則的尖銳折邊,低矮的V形尾也接近無尾。細(xì)長而平直的機(jī)翼是一個問題,但處理得當(dāng)?shù)脑?,這也不是致命的。像一張餅子扛著兩根筷子的洛克希德RQ-3“暗星”也有大展弦比機(jī)翼,從來沒有人質(zhì)疑其超級隱身的性能。

  波音對甲板運(yùn)作的控制方式諱莫如深,但波音對自主技術(shù)不陌生,1988年首飛的波音“禿鷹”就是高度自主的長航時無人機(jī)。波音購入麥道之后,擁有與諾斯羅普-格魯曼齊肩的艦載機(jī)經(jīng)驗(yàn)。波音方案的起落架來自F-18E/F,寬大的機(jī)體使得輪距很大,較長的機(jī)體使得主起落架與尾鉤的距離很長,適合著艦使用。

  與另外兩家一樣,左翼根下是加油吊艙,右翼根下是通用掛架,可掛載副油箱、傳感器吊艙或者外掛武器。

  前途未卜

  不過波音方案有實(shí)物了,但并沒有飛起來,也沒有明確的試飛計(jì)劃。波音或許在等待美國海軍投資,才開始很燒錢的試飛。波音方案的問題在于與UCLASS聯(lián)系太緊,設(shè)計(jì)沒有為CBARS最優(yōu)化。這可以是雙刃劍。如果美國海軍嚴(yán)格堅(jiān)持加油機(jī)原則,嚴(yán)格以最低成本和最高可靠性出發(fā),波音方案容易落選;但如果美國海軍對從CBARS發(fā)展出UCLASS 2.0更感興趣,波音方案的出線希望就大了。從波音角度出發(fā),利用CBARS驗(yàn)證下沉式進(jìn)氣口和在實(shí)用中獲得認(rèn)可,是對下一步研發(fā)的鋪墊。下沉式進(jìn)氣口還對隱身巡航導(dǎo)彈具有特別的意義。

  從美國海軍角度出發(fā),放棄一步到位的UCLASS,改為兩步走,而第一步為CBARS,這是穩(wěn)妥的,但第一步也畢竟是為第二步鋪墊的。第一步如何向第二步過渡,取決于大型無人機(jī)上艦是否順利。如果這本身最終成為超過預(yù)期的挑戰(zhàn),那UCLASS 2.0就要緩一緩了。否則,第一步直接邁到一步半,加速向第二步的過渡,這對美國海軍最終是有利的。在近年來數(shù)不清的海軍戰(zhàn)略研究中,超遠(yuǎn)程、高度隱身的無人作戰(zhàn)飛機(jī)是未來艦載空中力量的尖刀。美國海軍在急切地盼望這一天早日到來,而三個公司正在自己書寫自己未來的劇本。

  在現(xiàn)有的三個CBARS方案中,通用原子方案和波音方案處在兩個極端,前者最低風(fēng)險,最低成本,也最低潛力;后者正好相反。洛克希德方案居中。但這不是兩全其美的居中,最大的難題是要邁過無尾飛翼上艦這一關(guān)。

  隱身是個微妙的問題。三個方案在基本構(gòu)型上的隱身潛力各有高低,但常見的隱身細(xì)節(jié)都缺失,可能是為了降低成本的緣故,需要的時候再加回去不是問題,尤其是波音和洛克希德方案。但結(jié)合隱身的氣動設(shè)計(jì)就不是想加回去就容易加回去的,所以才有了波音和洛克希德的“不隱身的隱身加油機(jī)”這么個怪東西。

  CBARS計(jì)劃在2017年7月21日批準(zhǔn),10月4日發(fā)布RFP,2018年8月將發(fā)布最后選擇。要求最后入選公司提供4架飛機(jī),2021年首飛,2026年達(dá)到初始作戰(zhàn)狀態(tài)。計(jì)劃訂單數(shù)量達(dá)到72架。

  美國海軍的最后選擇不僅影響參選公司的命運(yùn),也影響未來艦載無人機(jī)的方向,值得密切關(guān)注。這條黃貂魚不簡單。

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