上周四，美空軍部門(mén)負(fù)責(zé)人弗蘭克·肯德?tīng)栐诎l(fā)布會(huì)上宣布，他們選擇“捷零航空”建造一架“混合翼機(jī)身原型機(jī)”，用于測(cè)試和驗(yàn)證新技術(shù)，這架飛機(jī)最早將于2027年開(kāi)始飛行測(cè)試。

弗蘭克·肯德?tīng)?br/>

“混合翼機(jī)身原型機(jī)”，這是什么飛機(jī)？我們又要被超越了嗎？談這事前先來(lái)看一張圖：

這是八年前波音公司送別最后一架新生產(chǎn)的C-17運(yùn)輸機(jī)，自此之后全美航空工業(yè)再無(wú)大型軍用運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)線。

誠(chéng)然，美空軍至今仍然擁有全球規(guī)模最龐大的大型飛機(jī)機(jī)隊(duì)，然而，隨著時(shí)間的推移，幾百架C-17、C-5運(yùn)輸機(jī)適應(yīng)未來(lái)作戰(zhàn)的能力也是呈下降趨勢(shì)，總是要換的。混合翼機(jī)身原型機(jī)項(xiàng)目就是這種背景下的產(chǎn)物。

C-5銀河戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)群

傳統(tǒng)型大飛機(jī)的機(jī)身幾乎就是一根管子，氣動(dòng)效率很低，只能承擔(dān)飛機(jī)總升力的12%，而如果采用混合翼機(jī)身構(gòu)型，僅機(jī)體就能承擔(dān)至少30%的總升力，而拿下混合翼機(jī)身原型機(jī)訂單的捷零航空則宣稱可以將這一數(shù)值提高到50%。

以往美軍的大型飛機(jī)都會(huì)交給一些有實(shí)力的大公司，比如波音的C-17大型運(yùn)輸機(jī)、洛克希德·馬丁的C-5戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)等。捷零航空卻是一家名不見(jiàn)經(jīng)傳的初創(chuàng)航空公司，這又是為什么呢？

單憑一家成立沒(méi)幾年的初創(chuàng)航空公司自然是不可能承擔(dān)如此龐大的體系項(xiàng)目，雖然訂單給了捷零航空，但最終的生產(chǎn)制造任務(wù)則要落在諾斯洛普·格魯曼公司身上，由它的下屬子公司在位于加利福尼亞莫哈韋的工廠制造，而諾斯洛普·格魯曼公司正是大名鼎鼎的B-2A隱身轟炸機(jī)的生產(chǎn)廠家。

諾斯洛普·格魯曼公司生產(chǎn)B-2A隱身轟炸機(jī)的歷史影像

捷零航空公司的混合翼機(jī)身原型機(jī)效果圖

混合翼機(jī)身其實(shí)并不是什么新概念，單從外觀來(lái)看，它就是與B-2A隱身轟炸機(jī)類似的飛翼式布局，人類對(duì)于此種氣動(dòng)布局的研究已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)，而飛翼式布局也并非唯一的混合翼機(jī)身，還有圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)、B-1B戰(zhàn)略轟炸機(jī)也都是混合翼機(jī)身。

圖-160

B-1B

所謂混合翼機(jī)身就是將機(jī)翼與機(jī)身合二為一，二者之間沒(méi)有明顯的界限，也可以稱其為“升力體氣動(dòng)布局”。

回顧人類航空工業(yè)的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn)，我們一直在不斷嘗試將機(jī)身與機(jī)翼融合的新辦法，比如第三代戰(zhàn)斗機(jī)相較于第二代戰(zhàn)斗機(jī)的一個(gè)顯著進(jìn)步，就是機(jī)翼與機(jī)身之間實(shí)現(xiàn)融合過(guò)渡，還有經(jīng)典的蘇-27戰(zhàn)斗機(jī)，這就完全是一個(gè)升力體布局，再看獨(dú)創(chuàng)小展弦比高升立體布局的第五代戰(zhàn)斗機(jī)J-20，由于精妙的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，因此被網(wǎng)友們譽(yù)為“八翼天使”，實(shí)際上參與J-20氣動(dòng)控制的還有機(jī)身，比如進(jìn)氣道前緣就可以拉出脫體渦流。

蘇-27UB

J-20

捷零航空拿下 “混合翼機(jī)身原型機(jī)”項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案被稱為“Z5”，該方案航程至少1萬(wàn)公里，翼展接近60米，基于飛翼式布局，無(wú)垂直尾翼，兩臺(tái)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)置于機(jī)身尾部上方，如此設(shè)計(jì)還可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)噪音盡可能向上擴(kuò)散，從而帶來(lái)靜音優(yōu)勢(shì)，機(jī)翼翼尖有翼梢小翼，可以減小飛行過(guò)程中的誘導(dǎo)阻力，對(duì)于飛翼式布局而言，翼梢小翼還可能帶來(lái)飛控穩(wěn)定性的改善。

發(fā)動(dòng)機(jī)置于機(jī)身尾部上方

混合翼飛機(jī)與傳統(tǒng)民航飛機(jī)動(dòng)力裝置不同的噪音擴(kuò)散方向

翼梢小翼

升力體的好處有很多，除了前文提到的大幅增加機(jī)體升力，還有垂尾結(jié)構(gòu)的消失，大幅降低了空重，多種因素影響使得油耗大幅降低，以及航程的大幅增加，如果用于改裝成空中加油機(jī)，可以裝載更多的燃油。

以目前的進(jìn)度來(lái)看，捷零航空拿下的“混合翼機(jī)身原型機(jī)”項(xiàng)目等同于我們國(guó)內(nèi)的“項(xiàng)目立項(xiàng)”，距離首飛至少還有三年多時(shí)間，首飛完成后還需要幾年的試飛周期，最樂(lè)觀的估計(jì)也是要等到2030年才能初步具備交付條件，實(shí)際上到2035年實(shí)現(xiàn)交付，都算是快的。

混合翼機(jī)身原型機(jī)對(duì)于我軍有何影響？

美空軍部門(mén)負(fù)責(zé)人弗蘭克·肯德?tīng)栐诎l(fā)布會(huì)上也是毫不諱言，他明確指出該項(xiàng)目就是要保持對(duì)華技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

既然說(shuō)到“保持優(yōu)勢(shì)”，那么言外之意就是目前這種優(yōu)勢(shì)正在遭遇挑戰(zhàn)，對(duì)此，美空中機(jī)動(dòng)司令部的阿爾伯特·G·米勒認(rèn)為，“混合翼機(jī)身原型機(jī)”項(xiàng)目未來(lái)交付后，不得不讓它在武器交戰(zhàn)區(qū)飛行。

通常情況下，運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)等后勤保障飛機(jī)都是在較為安全的空域飛行，為什么要變成在“武器交戰(zhàn)區(qū)飛行”？

這當(dāng)然不是他們想變，而是我們迫使他們改變。

因?yàn)槲铱哲娧b備了多型極具殺傷力的遠(yuǎn)程，乃至超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，比如PL-15與PL-17，這些遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈皆應(yīng)用了雙脈沖點(diǎn)火技術(shù)，不僅射程遠(yuǎn)，而且在飛行末段依舊有能量速度優(yōu)勢(shì)，使得敵機(jī)一旦被鎖定就很難擺脫被擊落的命運(yùn)。

PL-15空空導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)了普及化裝備

在預(yù)警機(jī)配合下，我們完全有能力在數(shù)百公里外對(duì)敵軍運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)、預(yù)警機(jī)等大型空中平臺(tái)目標(biāo)實(shí)施超遠(yuǎn)程打擊，一旦這些空中節(jié)點(diǎn)被逐一敲掉，戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)也就一目了然了。

KJ-500預(yù)警機(jī)

對(duì)于我們的戰(zhàn)術(shù)，他們自然也是要見(jiàn)招拆招，怎么辦？那就只能想辦法降低大型飛機(jī)的雷達(dá)散射截面積。

根據(jù)雷達(dá)相關(guān)方程可知，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離與目標(biāo)雷達(dá)反射面積的1/4次方成正比，當(dāng)飛機(jī)的雷達(dá)反射面積縮小10倍時(shí)，雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)距離縮減至原來(lái)的56.2%。

新一代運(yùn)輸機(jī)要想壓縮我遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈的打擊距離，就必須有相較于上一代運(yùn)輸機(jī)更大幅度的縮減雷達(dá)散射截面積，捷零航空的飛翼式布局運(yùn)輸機(jī)就是針對(duì)這一課題的一個(gè)答案。

飛翼式布局直接去掉了垂直尾翼與水平尾翼，從結(jié)構(gòu)上就能實(shí)現(xiàn)大幅消減雷達(dá)散射截面積的作用，同時(shí)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)后置，前機(jī)身還能構(gòu)成一定程度的遮擋，再輔以隱身材料的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)相較于C-17、C-5之流運(yùn)輸機(jī)雷達(dá)散射截面積縮減10倍還是比較容易實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)然了，這還只是他們?cè)诩埳险劚?，僅就立項(xiàng)的這架原型機(jī)來(lái)看，它并不會(huì)嚴(yán)格按照隱身飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)制造，甚至連運(yùn)輸機(jī)標(biāo)配的尾艙門(mén)都還沒(méi)有，技術(shù)驗(yàn)證意味要更為濃厚一些。

對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入航空制造自由王國(guó)的我們而言，類似混合翼機(jī)身的項(xiàng)目也有不少。比如我國(guó)商飛五年前首飛的靈雀-B型噴氣式縮比飛行驗(yàn)證機(jī)，該機(jī)同樣基于翼身融合式設(shè)計(jì)，V型尾翼也是一改傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，標(biāo)志著我國(guó)商用飛機(jī)從跟蹤研究階段進(jìn)入到了探索創(chuàng)新階段。

靈雀-B驗(yàn)證機(jī)

捷零航空的混合翼機(jī)身雖然拿到的是空軍訂單，但是他們更想在民用市場(chǎng)撈一杯羹，但其典型的飛翼式布局并不完全適合民用航空，比如一機(jī)多型的系列化發(fā)展的研發(fā)成本就會(huì)顯著高于傳統(tǒng)機(jī)型。

與之相比，靈雀-B縮比驗(yàn)證機(jī)并不是典型的飛翼式布局，而是聚焦民用航空市場(chǎng)的混合翼機(jī)身方案，可以與現(xiàn)有的民航機(jī)場(chǎng)保障設(shè)施完美匹配。

當(dāng)然了，類似的飛翼布局大飛機(jī)我們也有同類項(xiàng)目，比如西工大今年年初首飛成功的“BWB300”無(wú)人機(jī)，該機(jī)主要用于驗(yàn)證翼身融合體相關(guān)技術(shù)，型號(hào)前綴“BWB”甚至都與大洋彼岸完全一致。

BWB300首飛畫(huà)面

BWB300無(wú)人機(jī)并不是純粹的飛翼式布局，但它確實(shí)是基于飛翼式翼身融合布局設(shè)計(jì)，之所以還有傾斜垂尾也許是考慮到了初期試驗(yàn)成本問(wèn)題，與之對(duì)比，NASA的X-48C驗(yàn)證機(jī)同樣也有外傾垂尾，而捷零航空Z(yǔ)5方案其實(shí)就是脫胎于X-48系列驗(yàn)證機(jī)。

X-48C

飛翼式布局飛機(jī)應(yīng)用與民航領(lǐng)域存在高速飛行與低速起降性能協(xié)調(diào)、客艙乘坐舒適性與應(yīng)急疏散兼容、增升與配平能力匹配3個(gè)國(guó)際性瓶頸難題，BWB300就是瞄準(zhǔn)國(guó)外技術(shù)瓶頸形成的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的解決方案。

經(jīng)過(guò)一系列的大型風(fēng)洞試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真、縮比飛行試驗(yàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了包括總體、氣動(dòng)、飛發(fā)匹配、飛控在內(nèi)的一大批關(guān)鍵技術(shù)。

BWB300

由于BWB300無(wú)人機(jī)亮相時(shí)的造型頗為怪異，剛亮相的時(shí)候網(wǎng)友就給它起了一個(gè)綽號(hào)，叫做“空中蝙蝠魚(yú)”，這就難免有網(wǎng)友向H-20話題發(fā)散思考。

然而實(shí)際上，飛翼式布局對(duì)我們而言也早已是成熟的貨架技術(shù)，比如攻擊-11、彩虹-7、天鷹、星影、云影550T等，僅公開(kāi)的飛翼型號(hào)都已經(jīng)是眼花繚亂，如果一定要說(shuō)BWB300與H-20之間有著某種程度的聯(lián)系，那也是飛翼式航空設(shè)計(jì)制造技術(shù)在我國(guó)蓬勃發(fā)展的軍轉(zhuǎn)民產(chǎn)物。

天鷹飛翼式無(wú)人機(jī)首飛畫(huà)面

天鷹無(wú)人機(jī)引導(dǎo)空地導(dǎo)彈精確打擊

接下來(lái)，我們會(huì)不會(huì)有飛翼式布局的大型運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)？基于實(shí)戰(zhàn)需求考慮，這是一定會(huì)有的，但其與傳統(tǒng)大飛機(jī)之間的關(guān)系并不是誰(shuí)替代誰(shuí)，而是相輔相成的關(guān)系，飛翼式大飛機(jī)可以前出高危戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境保障空中作戰(zhàn)，傳統(tǒng)大飛機(jī)更多的還是要承擔(dān)戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸任務(wù)。