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赶超歼20!美国公开六代机使用变循环发动机露骨
发布时间:2021-08-24浏览次数:92

  在报告中第一次公布了美国下一代空中优势项目(Next Generation Ait Dominance NGAD)第六代战斗机,包括这款全新战机的概念图和设计理念一并发布。这意味着,在被我空军歼-20战斗机夺取“空战第一”的名头后,美国开始了行动,他们目前已经停止了全速生产F-35战斗机,也制定了逐步退役F-22A战斗机的计划,把经费和人力、物力都集中在研发第六代战斗机上,

  在美国这次公布的报告中,明确了美国空军未来的主力战斗机构成,他们计划在2030年左右,把美国空军的主力战斗机固定为4个型号,也就是NGAD第六代战斗机、F-35第五代隐身战斗机、F-15EX和F-16C/D(或其改进型)。美军认为,这样的组合要比现在七种主力机型的规划更加灵活,且能够高效完成各种制空和打击作战任务。

  图为美军2019-2020年度采购报告的封皮。其中公布了大量的美军新型武器发展信息。

  美国国防部已经和雷神公司签署了一项协议,该协议的主要目的是为美国空军未来所有战斗机整合AIM-120D先进空空导弹的使用能力,这一计划中就包括F-35、F-15、F-16以及F/A-18等战斗机,其中F/A-18是海军的舰载机,剩下的机型都是美军现役战斗机,而F-22A以及被排除在外了。F-22A战斗机于1995年首飞,目前服役183架,由于造价昂贵,单价达到了1.2亿美元,维护费用和使用费用更是惊人,因此被美国空军停止了采购,如今生产线年将会开始从美军退役。

  图中可见美国下一代战斗机会使用无尾三角翼、变循环发动机、背负式发动机布局等设计。

  NGAD是一款重型隐身战斗机,这或许是它能够取代F-22A的原因,毕竟F-22A在和我国歼-20战斗机的技术对比中处于下风,其常规气动布局、较老的电子系统都是短板,与其承受这样的落后,美国还是决定要奋起直追。在NGAD战斗机服役之后,美国有望在全球第一个列装六代机,到时候将能够继续保持自己的战斗机技术领先地位。

  那么NGAD有哪些先进技术呢?从美国公布的概念图中能够看出,它的隐身性能要好很多。NGAD战斗机使用无尾三角翼布局,但是保留了垂尾,这是目前高机动战斗机想要提高隐身能力的唯一途径。我们知道,最好的隐身外形就是间接、没有突出物的“三角体盒子”,而战斗机是一个外形复杂的武器,每一个可动翼面都可以看作是一个突出物,因此战斗机的机翼越少、飞行的隐身也就越好。

  图为F-22A战斗机,它已经从过去的美军“宠儿”,变成了现在的“弃儿”。

  比如美国的B-2隐身轰炸机,它就仅保留了主翼,满足飞行需要就行,没有垂尾和尾翼,毕竟B-2不需要考虑机动能力。NGAD也是这个思路,它取消了飞机的尾翼,整个飞机只有主翼和垂尾,为什么不取消垂尾呢?因为它毕竟还是战斗机,机动性的需求让他必须保留垂尾,毕竟现代科技还没有发达到不用垂尾就能保障机动性的地步。

  图为去年9月网络上出现的所谓美军六代机照片,如今还未得到完全证实。不过和美国新公布的概念图很相似。

  其次,NGAD还使用了位于机背上方的进气、排气口,成为发动机背负式的布局,这样能够有效地掩蔽发动机的红外特征,当地面雷达或者飞行高度低于NGAD的飞机使用雷达波束扫描空域时,将无法探测到发动机的红外信号(热信号)。这一布局方式也类似于美国的B-2轰炸机。另外,NGAD的一大特点就是使用了变循环发动机。

  目前,美国为NGAD战斗机开发了两种不同的发动机,分别是通用电气推出的XA100-GE-100发动机,以及普惠的XA101发动机。这两种发动机都是变循环发动机,通用电气最近率先公布了发动机研发的进展,他们表示XA100发动机已经完成了机械性能测试,其测试结果达到了空军提出的要求,也就是变循环发动机计划目标(AETP)。

  对比五代机更强的隐身能力,先进的变循环发动机,以及更强大的雷达、武器,让NGAD在面对第五代战斗机的时候,确实优势很大。去年的9月14日,美国空军宣布NGAD项目进行了原型机的测试,虽然没有确信的照片公布,美国空军发布的消息也不多,但是足见美国空军对此项目的高度重视,对其寄予了厚望。

  NGAD第六代战斗机的一大特点是使用XA100或者XA101变循环发动机,该发动机到底有多强呢?我们先了解一下什么是变循环发动机。变循环发动机,是指在一台发动机上,通过运用特殊的设计,实现发动机热力循环和涵道比等主要性能的变化,以便于让发动机体现出不同的性能特征,比如大推力或者低油耗,或者取其中间的中推力中油耗,总之,变循环发动机能让战斗机在不同高度、不同速度、不同环境、不同状态下,都有良好的适应性。

  比如,战斗机的变循环发动机发展方向主要集中在改变涵道比上。现代涡扇发动机的涵道比基本是固定的,这是飞机发动机的一个重要指标,预示了发动机的特征。比如,大涵道比发动机会很粗,他的加速性能会比较差,但是会更加省油,能够提升飞机的巡航半径,一般用于轰炸机或者运输机;或者小涵道比发动机,该发动机一般用于战斗机,他的加速性会更好一些,但是更加耗油,飞机的航程会比较小。

  图为指挥S-70B猎人无人机作战的俄罗斯苏-57战斗机,如今战机科技日新月异,六代机必须要有革命性技术突破。

  变循环发动机一直被视为六代机的一个必要技术,如果说五代机的特点是隐身,那六代机的特点之一就是变循环发动机。根据通用的说法,XA100-GE-100发动机推力超过了20吨,但是发动机的涵道比不会扩大很多,如果NGAD战斗机的全重是30多吨,那么使用双发动机的该战斗机推重比将会很高,飞机不光能够实现超音速巡航,而且能够在改变涵道比后,更加省油,达到在超音速状态下依然有大航程的目标。

  根据通用电气的说法,该发动机在战斗机的正常巡航状态下,油耗将比现有发动机减少25%以上,航程提高35%以上,同时让战斗机在巡航时,滞空时间增加50%。如果该发动机能够顺利发展成功,那么美国NGAD战斗机的性能将会非常惊人,其作战半径将可能会超过1500公里,空中加油后更是可能达到2000公里距离,甚至可以作为战术轰炸机使用了。

  总之,美国已经开始了新一代战斗机计划,而且取得了一定成果,恐怕未来5-10年就能为人熟知。作为我们而言,还是要进一步加大技术追踪力度,确定好自己的下一代战斗机发展方向,针对美国下一代战斗机的特征、优势、短板规划我们的防空体系建设,力争在歼-20完成对F-22A赶超的基础上,再度完成对NGAD的超越,筑就坚不可摧的空中体系。

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