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原标题:F-35C在航母上的起降

浏览次数:158 时间:2019-11-14

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F-35C在航母上的起降。 

  美国海军部长Ray Mabus说:“F-35C舰载隐身战斗机将是,并且几乎肯定是海军将要购买或使用的最后一型有人攻击战斗机。”

  在国际上,诸如美国的F-22、F-35以及中国的歼-20被公认为第五代战机。那么显然,下一代战机,肯定就是第六代了。

  而关于第六代到底是有人机还是无人机,争论一直都很大。

  如果我们这个世界从未出现无人机,那么六代机就没什么可争议的,它当然还是有人驾驶战机。

  但现实是,无人作战飞机纷纷出现,人工智能技术又如火如荼,这让六代机在“到底该往哪走的问题”上,产生了严重的撕裂。

  无疑,这是一个巨大的岔路口,走左边还是右边,意义重大。

  因为有时候,选择比努力更重要。

  为时过早吗?

  有人可能会认为,中国的歼-20,还有美国的F-35这才刚服役不久,现在就来讨论下一代战机,这是不是太操之过急且不切实际?

  绝非如此。

  以F-35战机为例,它主要是由美国洛克希德·马丁公司研制和制造的,难道美国国防部能这样说:“洛克希德公司,既然F-35刚服役,那么你们留下一小撮人员维护它就行了,而下一代战机目测也要2030年才服役,所以你们大可以让90%的研发人员去休10年的长假,为节约成本,你们甚至可以裁掉大部分人员,到时再招聘,重组队伍。”

  显然,美国国防部不会这么说。但问题来了,既然F-35已服役,那么空出的大量研发人员该干嘛?当然是投入到下一代战机的各种前期设计中。

  还有,早在2005年12月15日,F-22就已服役,难道,研制F-22的核心技术人员也是休长假至今?当然不是。

  实际上,在六代机的研制上,各大国早就进入赛道,开始竞争了。俄罗斯“航空港”杂志主编帕捷列耶夫认为,法国已放弃第五代战机,转向第六代无人战机的研发。

  法国的选择也许是明智的,因为等他们的五代机研发出来并服役时,别国的六代机也差不多出来了。一步慢,步步慢。

  看得见的诱惑

  之所以在六代机的选择上,会有大量无人机的呼声,这是因为,无人机有太多太多一眼就能看穿的好处。

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F-22(图片来自美国空军。)  

  上图的F-22,一眼看去,你会惊讶于它内部空间的使用率是如此之高,其前面是两个发动机进气道,尾部是发动机喷口,问题来了,它8.2吨的燃油藏在哪儿?武器又是挂在哪里?

  燃油和武器当然还是在机身某处,但这是不是可以说明,F-22的内部,根本不可能再有一丝一毫的无用空间?

  “当你为一架战斗机安排内部设备时,如果还剩下多余空间,就说明你的工作没做好。”

  这是美国某飞机设计师的话,其形象地说明了,战斗机的内部空间,真的是寸土寸金。

  再举个例子,假如你是某10万吨级航空母舰的总设计师,当你设计好以后,有一天上级却告诉你,未来需要增加女兵在航母上的数量,所以你得在合适的地方再增加5个女厕所……

  这很难办到吗?不难,因为这可是一艘10万吨级的航空母舰,在某个地方塞入5个厕所,完全不存在技术障碍。

  但对于战斗机来说,却根本不是这样。如果美国国防部找到F-22的总设计师,说F-22挺好的,不好的地方是它只有一个驾驶员,你把F-22改成双座战斗机吧。

  F-22总设计师惊掉大牙后,接着会怎么说?我猜他会这样说:F-22是最先进的第五代战斗机,如果再增加一个驾驶舱的空间和一个飞行员的重量,也不是不可以,只是,F-22会从第五代战机沦落到第四代,甚至第三代战机,这真是你想要的吗?

  好了,既然F-22增加一个飞行员就会让其变成落后一两代的战机,那么我们是不是可以说,如果我们想把F-22从五代机升级到六代机,那么,去掉其唯一的驾驶舱和飞行员,再重新设计一下,是不是就更容易实现?

  答案是肯定的。

  五代机的一个重要指标是:在不开加力的情况下可进行超音速巡航。

  而现在国际公认的六代机标准之一是:更好的超音速巡航。

  问题是,怎么实现?很难,这需要航空发动机百尺竿头更上一层楼,但在材料技术没有大幅进步的情况下,航空发动机似乎已经发展到了极限。

  假设F-22的超音速巡航速度为1.5马赫,你想要六代机的巡航速度超过它,比如达到1.7马赫,则,减去驾驶舱和各种生命保障系统的重量,再减去飞行员自身体重后,就会更加容易实现。

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战机上的逃生弹射座椅

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弹射座椅测试(图片来自俄罗斯空军。)

  

  更快的超音速巡航是六代机的标准之一,从这点来说,还在试飞中的美国X-47B亚音速无人机,以及未来的X-47C就不配称为是六代机。虽然其隐身能力可能更好。

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X-47B空中加油

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X-47B航母起降(图片来自Steve Helber。)

  更好的超机动性和隐身性

  当电梯加速上升时,我们会感觉自身体重增加了。这种现象可以用来理解航空上的“过载”。

  显然,从电梯加速上升体验到的“过载”远远无法跟战斗机上的相比。

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  正常状态下,人体能承受的最大极限为正9G过载,当过载很大时,血液会从头部向下流向腿部,这必然导致脑部血液大幅减少,从而缺氧。很多飞行事故都是因为飞行员承受了超过人体极限的过载引起的。

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在苏-37上首次完成的Kulbit机动(图片来自Henrickson。)

  然而,为追求战机超强的机动性,迫切需要飞行员能承受的过载越大越好,只可惜,臣妾做不到呀。

  可如果是无人战机,其自身飞出一个20G的过载是轻轻松松的。

  同样,六代机的标准之一是更好的隐身性,然而……

  有人战机的隐身性也是无法与无人机相比,因为战机上的座舱盖是透明的,虽然采取了镀膜处理,但其依然是雷达波较为容易射入的地方之一。

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F-22上的座舱。

  战机座舱是一个空腔结构,雷达波射入座舱后,会发生多次反射,形成腔体反射效应,这会在一定程度上减弱隐身性。

  但无人机却没有这样的弊端。

  六代机就一定是无人机?

  没有这么绝对,事物的发展总是有一个过程。

  就好比移动支付,当其刚兴起时,若我们就预言2020年全是移动支付,这是不对的。我们只能说,移动支付的份额会越来越大,但传统支付还会存在。

  最重要的是,现在的无人机,其人工智能程度依然很低,在很多方面其无法与有人战机相比,这是事实。

  举个例子,和平时期,俄美战机在某空域互相挑衅,俄战机突然打开火控雷达,但美战机飞行员知道,这只是更进一步的挑衅而已,并不代表对方就敢发射导弹或使用机炮扫射。但如果美战机是无人机,它该如何做?当它发现对方已打开火控雷达的瞬间,有可能,只要0.01秒的时间,它自己的空空导弹就先发射出去了。

  所以,更大的可能是,六代机将是一个有人与无人共存的状态。实际上,美国也是这么做的,他们的六代机方案不是只有一个,而是两个。这也是为什么,波音公司在提交自己的设计方案时,是一起上的。

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波音公司六代机F/A-XX 设计概念图,有人(上)无人(下)(图片来自波音。)

  美国2019年国防预算高达7160亿美元,相当于其后9国军费总和。所以,在六代机的研制上,土豪大可以有人无人一起研制,未来一起共存,这是最保险的方案。无论未来怎么走,他们都不会输在起跑线上。

  但对于国防经费有限的国家,比如法国、俄罗斯等,如果还是有人无人一起折腾,把有限的经费平均分成两半,那么研制出来的战机恐怕就会失去竞争力,一步慢,步步都慢。

  有人还是无人,归根到底,这还是取决于各国对人工智能和其他相关技术的未来判断。若法国判断出,即使到2090年,人工智能也无法代替飞行员,有人战机一定能打败无人战机,则,恐怕他们不会在六代机上选择无人模式。

  反之,若俄罗斯判断出,2030年六代机服役,而那时人工智能将会很成熟,则俄罗斯估计会把更多经费放在无人模式上。

  这不是第一次,也不是最后一次,人工智能与军事相连。

  (本文中标明来源的图片均已获得授权)  

  出品:科普中国

  制作:寒木钓萌

  监制:中国科学院计算机网络信息中心  

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