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香港輕新聞特約編輯,軍武 / 科普愛好者
早幾天一些軍事網站網傳的波音新飛機宣傳照。不講波音有沒有發佈過這些東西,畫面好像有點意思,但也出現一些不合軍用航空邏輯的結構。(網絡圖片)
關於西方世界的六代戰鬥機新聞最近不斷,當法德西的FCAS計劃正式破產解散,法國開始尋求新的繼承者時,英意日加的GCAP暴風式戰鬥機則已開始製作原型機,且也已得到進一步的注資。而最讓人關注的波音F-47計劃也多有動靜,上月被51區愛好者拍到疑似原型機(或原NGAD計劃驗證機)試飛,進而猜測該機可能類似上世紀80年代諾斯諾普的DP-21聖誕樹方案外。不過最近「網傳」波音也放出一張預想圖,並暗示這是次世代戰鬥機計劃。不過就氣動外形看來,這個其實更加可疑。
2025年3月第二張公開的F-47戰鬥機渲染圖,與第一張渲染圖比較,第二張圖的F-47似乎沒有鴨翼。當時而言,美國空軍好像都在故弄玄虛一樣。(美國空軍圖片)
首先這個設計,在波音官網似乎怎樣也找不著。這機與F-47公開時的「忍隱」實有異曲同工之妙:同樣經過光影處理,有些地方總是看得不清不楚,不過大致可以確認是一架無尾前翼戰鬥機,機鼻極斜,座艙異常小(或者應該說原本的駕駛艙罩有一半被遮罩了),而且這機的後向視野似乎比殲35更差,這種極端造型可能和減阻有關,但機身截面積仍舊不會好看。不過這也可能暗示機背有相當大的物體:事實上本機機背也相當「虎背熊腰」。
惠普XA-103變循環發動機其實推力和F-119差不多,除加上線循環功能外,其隱身尾氣管也在基本不流失推力的情況下有效冷卻尾氣並減低熱訊號,配合SERN尾噴,可以讓引擎噴口被機尾下方被屏蔽,也大幅強化了尾部的隱身能力。然後其佈置卻也引發另一件事情—引擎前移會把機身重心又回到飛機中央上,這樣對於佈置先天靜不穩定佈局將有相當大的麻煩…
「虎背熊腰」的設計估計和引擎有關,普惠此前展示了其XA-103型變循環引擎大概設計,其最大推力和F-119相約,但大幅改善該引擎在非加力階段的耗油比,且還設計了外形相當特殊的尾噴(夾層式冷卻噴管殼體),除似乎可讓噴氣溫度大幅降低外,也能讓噴口設計更為偏機身上方,更方便設計一種隱身能力更強的單膨脹斜面噴嘴(Single Expansion Ramp Nozzle,SERN)設計,從而加強全向隱身能力。但這似乎不是沒有代價,引擎可能要更接近機身中央,而且長尾噴管重量也必然加不少,全機重量進一步提高之餘,也可能減低靜不穩定性,但更致命的可能是擠佔油箱和武器載荷。由於NGAD的航程要求相當嚴荷,那武器載荷可能就是要犧牲掉的地方了。
把所謂「波音官方照」調校亮度和反差後,會發現有兩條斜度不一致的邊條,這是冷戰開始後從來未見過的設計,可能的氣流干擾對於飛控編寫而言可能更為困難,但更重要的是這是一種完全反隱身的設計。(網絡圖片)
其次,本機也是有前翼和大型三角主翼,主翼可能有蘭達姆設計也可能沒有,另外6月時被人拍到的試飛的驗證機可能有大後掠海鷗翼的機翼結構,但這架飛機是否有明確的海鷗翼設計(即使是可變的),也無法完全確認;然而這機影其中一個最吊詭的地方,在於主翼和前翼不但不在同一翼面上,而且……這機好像有兩個機翼邊條,一個是主翼的邊條,另一個是前翼的邊條不但是由機鼻伸延至駕駛艙後方的位置,更是和主翼及其邊條完全錯開甚至有不同斜度。
自邊條開始使用在軍用飛機以來,從來沒有見過雙邊條的設計,而且邊條主要有助產生翼面渦流以大幅提高升力,有助戰鬥機進一步提高機動性,而雙邊條如果產生的渦流不互相干擾(這有點難),那覆蓋主翼的渦流將大幅層加,加上原有預定裝上的變循環引擎(如果能如期量產並裝機)有助提升航程到符合接近變態的設計要求。
B-2的RCS主要波峰方向,000度為機道方向。無人攻擊機及轟炸機為追求全向隱身以潛入對方領空,都盡量造成稜形幾何並採用飛翼構形。這構形被認為是最好的隱身構形,因為翼面少(主翼翼面與機身一體化),基本反射面已經是最少的了,且也減少了主翼與尾翼之間的不連續面,亦減少了電波散射的機會;加上機身平面夠大夠長,對長波雷達都有一定的隱身作用;最重要的是,現行飛翼構形的RCS波峰主要集中在四個角度上,只要在任務規劃時審慎設定飛行路線,務使「四隻角」盡量避開沿途的陸基雷達就成。(網絡照片)
但核心問題卻是……隱身設計將變得極為困難!姑不論「可能有」的可變下向大後掠海鷗翼對側面隱身不太友好了,雙邊條翼的設計,相當於多了幾組獨立的棱邊,且角度不同,棱邊的反射角度也不同,原有的角度反射加上多重的散射波瓣,以及機翼與機身連接處的對縫繞射增加,相當於變相加大側向與前向隱身的整體反射,能保持最低水準RCS反射的角度都不知要縮水多少了;兩段邊條之間形成階梯凹腔,更能加深多重交叉反射,加上必然出現疊加的繞射……這根本是他X的非隱身設計,所以除非NGAD的某些要求有相當重大的修改,或者波音的冷等離子體隱身技術有重大突破且已能投入實際應用且可以包覆非常大的體積,否則這個錯開雙邊條的設計很可能是假的、就是某些粉絲的自行設計,甚至就是AI設計的(雖然這個設計相當不錯,參照原圖之餘也沒有過大的氣動上邏輯錯誤,就透視上好像有點問題,而AI似乎仍未能完全理解隱身要求的一些底層邏輯)。
波音的F-47另一個到現在為止都一頭霧水的設計,就是進氣口放哪裏……有軍事同好以波音五代機以來的設計習慣,推算他們可能也是用下頷進氣或機腹進氣設計,甚至可能有類似殲50的下頷進氣口及進氣道有一體化設計,機首底部也有調控氣流的作用。只是殲50還是雙進氣口設計,而F-47可能是單進氣道附隔板設計。這種設計其實有且減重之用。(圖片來自微博@NX4EU及Secret Project Forum)
雖然這個東西極可能是假,但由已知的流出設計(如前翼及不算大的機身)而言,NGAD是因應外在環境限制,是否有一些內部修改的要求,現在仍是未知的。NGAD的對外性能要求本來就很模糊,例如全向隱身、空戰網絡系統。非單一機體作戰單位等,似乎是有很多解釋空間。
諾斯諾普1983年競爭ATF的DP-21設計方案,後來內部也是敗給諾斯諾普和麥道合作的YF-23。DP-21方案雖然隱身能力不弱,甚至可能比F-22的常規構形好,但線傳飛控編寫有相當大挑戰性,而且該機攻角10度以上就會變得不穩定。51區的神秘飛機和這個方案有很多相似之處。當然,我們也不排除另一個可能:這其實是半死不活的FA/XX的驗證機,未必和F-47有關。(網絡圖片)
事實上,基於開發費用愈來愈高昂(之前一架NGAD一架報價預估是至少3億美元,還未計算後勤、維修成本等),NGAD案的最後一次性能要求修改,其實是一架近似F-22級別(全重不超過38噸)的中重型機,但仍維持1000海里的作戰範圍,即作戰半徑大約1852公里級別,總續航力超過5000公里。不過這個要求其實比較可疑,以本機的大小而言,就算換上可變循環引擎甚至精細控制航程以外的飛行定義(例如不同高度、機體次音速巡航需要使用多少時間等)都未必能做到。不過由於NGAD是一整個空戰系統,這航程要求是否也包括無人僚機和遠程空對空導彈的作戰範圍也不知道了。
特別的是,美國海軍的AWOTF艦用平台中,對於包括大型CCA和艦載無人攻擊機的要求,也是作戰半徑1000海里。(圖片來自TWZ / 通用原子官圖)
另外,如果NGAD強調是一個空戰網絡系統的話,那由近年各類無人機及AI處理能力的發展看來,F-47的地位更可能是作為一個空中指揮及空戰網絡構建平台,提供更多前線訊息並作為整合數據的「節點」,不必事事都送到大後方進行分析,那麼平台本身就可以有「程度上不那麼強」的全向隱身能力,續航力、雷達被動探測、空中指揮(及操作大量無人機及廉價遠程彈葯)能力和網絡構建(及維護)能力是絕對必需,但自身作戰彈葯就不用那麼多,大部分載荷和高風險任務可以由高隱身能力無人僚機負責,自己可以待在後方100-200公里的相對安全範圍就成(但必須具備一定機動性以),甚至可以直接指揮五代機進行高強度的作戰,而這個空戰網絡的獨立性也很高。更有甚者,這個平台對於後方更大(自身防禦能力也較低)的重要勤務、軟作戰飛機如加油機、預警機、大型電戰飛機的需求就低得多,某程度上也可將中國空軍反介入作戰能力中的一些空中反介入要素削弱甚至無效化,反而「理論上」可能更易在防空網絡中打開缺口。
有航空發燒友根據6月初有人在51區拍到的短紅外線照片,繪制了可能的F-47機型,不過其進氣道似乎難以使用中置引擎形式的XA-103設計,排氣口也使用較保守的二維矢量推力噴嘴。(設計來自Olivier Vargas/@ollysaerospace)
如果你是要求有相當的機動性之餘,又有強大升力(變相取得更大續航力),飛翼在升力和續航性上是最優解,但機動性和超音速性能上真不能算一個選項,而同時有海鷗翼和前翼同時出現的設計,指向性似乎更為明顯,就是升力加操控性(甚至操控性也是其次)。同時具備機動性和續航力,加上可接受的隱身性,那……不就似乎是很好的合乎NGAD「具隱身性、機動性和續航力」的前線空中指揮與網絡平台要求嗎?
成飛六代機方案,可能才是最接近NGAD原計劃要求的機體,其高速高隱身高巡航能力設計,加上巨大主武器艙,其實也有可能帶備多架中小型無人CCA,在遠離中國海岸線的太平洋上空進行聯機作戰。(網絡圖片)
當然,NGAD的「理想中的折衷」方案不是沒有問題:當對手的研發水平已上升至和自己沒有明顯代差的水平,而航空工業的生產能力相對更強,量產遠程彈葯和中、小型無人機的能力更強得多,而且也在研發相類似空中作戰網絡的對手,NGAD空戰網絡系統是否能有壓倒性優勢?尤其是其中一種似乎是可以裝入無人機在主彈艙內的情況下,其空戰系統的延伸作戰能力可以延伸至更遠的水平,而另一種的空中作戰能力不弱於甚至可能優於NGAD,甚至可以作為東方式空戰網絡中有人二級機時……
中國新疆巴音郭楞蒙古自治州和碩縣的馬蘭機場上,已被目擊多架中型無人戰鬥機和傳說中的無人遠程攻擊機/中型轟炸機進行頻繁的測試工作。在CCA這一項上,美歐的航空界吵得沸沸揚揚且花樣多多,但沒幾架進行實險測試段。相對地,中國在CCA的發展和分類就快得多也廣泛得多,大中小均有,且論產能上可能比美國還要更加厲害。再講,如果空戰網絡發展上中國與美國相去不遠,美國發動相關理論上的攻擊也會棘手得多。(網絡圖片)
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