王宏亮
未來(lái)的大國(guó)空軍很可能裝備兩款六代機(jī)。其中,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)將主要承擔(dān)國(guó)土防空任務(wù),有人戰(zhàn)斗機(jī)則用于摧毀突破無(wú)人機(jī)防線(xiàn)的漏網(wǎng)之魚(yú),并為無(wú)人轟炸機(jī)或無(wú)人攻擊機(jī)護(hù)航。
美國(guó)ATF計(jì)劃發(fā)端于20世紀(jì)70年代,五代機(jī)的4S標(biāo)準(zhǔn)于80年代中期被明確。彼時(shí),全球第一款第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-14已經(jīng)服役了十多年。如今,距離F-22正式形成戰(zhàn)斗力也已過(guò)去10年。按照裝備研發(fā)的正常節(jié)奏,第六代戰(zhàn)斗機(jī)的最初方案設(shè)計(jì)應(yīng)該已經(jīng)啟動(dòng)。2010年11月3日,美國(guó)空軍裝備司令部(AFMCl即向工業(yè)界發(fā)布了一份信息征詢(xún)通告,要求工業(yè)界提供可在2030年左右形成初始作戰(zhàn)能力的“下—代戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)系統(tǒng)”的形態(tài)構(gòu)想及能力/技術(shù)需求信息。六代機(jī)的概念設(shè)計(jì)從這一刻正式拉開(kāi)帷幕。
不過(guò)與之前的戰(zhàn)斗機(jī)換代不同,六代機(jī)除了在技術(shù)性能上必須取得對(duì)五代機(jī)的跨代優(yōu)勢(shì)外,還很有可能將人類(lèi)空戰(zhàn)史首次帶入無(wú)人機(jī)時(shí)代。這恐怕也是六代機(jī)在概念論證階段就需要首先明確的。未來(lái),無(wú)人機(jī)空戰(zhàn)將在很大程度上顛覆人類(lèi)近百年形成并日臻完善的制空權(quán)理念,其革命性意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于五代機(jī)所提出的4S標(biāo)準(zhǔn)。
第六代空戰(zhàn)維度
2010年11月5日,美國(guó)國(guó)防部航空系統(tǒng)中心率先宣布了第六代戰(zhàn)斗機(jī)研制信息的征詢(xún)書(shū)。其中對(duì)第六代戰(zhàn)斗機(jī)的基本要求是:新飛機(jī)能夠在2030年前達(dá)到初始作戰(zhàn)能力,這將是替代F-22“猛禽”的第一步,并且規(guī)定第六代戰(zhàn)斗機(jī)將只替代F-22。
已全面壟斷美國(guó)五代機(jī)研制的洛克希德一馬丁公司很快對(duì)征詢(xún)書(shū)作出回應(yīng)。該公司負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的副總裁鮑勃-韋斯表示,洛馬的臭鼬工廠已經(jīng)在研究第六代戰(zhàn)機(jī)的特定技術(shù),其性能包括以高于5馬赫的速度進(jìn)行高超聲速飛行、多光譜隱身和傳感器融合系統(tǒng)。
為了在六代機(jī)競(jìng)標(biāo)中奪回失去的陣地,波音公司的鬼怪工廠也拿出了第六代F/A-XX無(wú)人戰(zhàn)機(jī)概念圖,其采用翼身融合結(jié)構(gòu),從駕駛艙到鼻錐為常規(guī)戰(zhàn)機(jī)外形,但機(jī)尾部分取消了垂尾,與B-2隱身轟炸機(jī)酷似,有無(wú)人和有人駕駛兩種方案。F/A-XX如果采用亞聲速巡航,續(xù)航時(shí)間將高達(dá)50小時(shí),作戰(zhàn)半徑達(dá)到史無(wú)前例的上萬(wàn)千米;而如果采用高超聲速巡航方式,其作戰(zhàn)半徑則超過(guò)1600千米,并具有全頻譜隱身能力。在機(jī)載武器方面,美國(guó)空軍要求六代機(jī)必須配備定向能武器,如高能微波或激光炮,可防御來(lái)襲導(dǎo)彈。
從洛馬和波音的預(yù)研方案不難看出,美國(guó)人設(shè)想的六代機(jī)很明顯與方興未艾的高超聲速飛行器相匹配。在未來(lái)的高超聲速戰(zhàn)場(chǎng),本方與敵方的空襲平臺(tái)很可能具備一小時(shí)打遍全球的超遠(yuǎn)程高超聲速飛行能力,對(duì)于防御方來(lái)說(shuō),用于攔截?cái)撤娇找u的第六代戰(zhàn)斗機(jī)也必須具備同級(jí)別的高超聲速飛行能力;此時(shí)進(jìn)攻方就有必要配備為高超聲速轟炸機(jī)提供全程護(hù)航的高超聲速戰(zhàn)斗機(jī)。當(dāng)高超聲速護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)遭遇高超聲速截?fù)魴C(jī),空戰(zhàn)便在一個(gè)全新的維度爆發(fā)了。
六代機(jī)的第二項(xiàng)性能跨越是作戰(zhàn)空域。要實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行,就必須盡可能回避空氣阻力?,F(xiàn)有高超聲速飛行器的飛行高度至少在2萬(wàn)米以上,如果還需要1萬(wàn)千米以上航程的話(huà),則飛行高度將進(jìn)一步上升到3萬(wàn)米以上的亞軌道空間。相比之下,現(xiàn)有第四代和第五代戰(zhàn)斗機(jī)的飛行高度只有1萬(wàn)多米。既然六代機(jī)必須在超高空域飛行,交戰(zhàn)雙方就必然會(huì)出現(xiàn)對(duì)該空域的控制權(quán)爭(zhēng)奪,3萬(wàn)米以上的空戰(zhàn)將不再是科幻故事。
高超聲速空戰(zhàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)渦扇或渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)均需要吸入大量的空氣,但在2萬(wàn)米以上高空空氣非常稀薄,傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率將變得非常低。同時(shí),渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展到F-119和F-135這一級(jí)別,其動(dòng)力潛能基本已經(jīng)挖掘殆盡。該類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法將飛行器帶入高超聲速領(lǐng)域。只有超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)才能在超高空惡劣工況下提供高超聲速飛行所需的動(dòng)力。
隱身和超機(jī)動(dòng)取舍
美國(guó)六代機(jī)預(yù)研方案中所要求的全頻段隱身可以看做是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展。F-22等全隱身飛機(jī)實(shí)際上只能對(duì)特定頻段的雷達(dá)波實(shí)現(xiàn)隱身,俄羅斯等國(guó)近年來(lái)大力研究的反隱身雷達(dá)正是抓住了隱身飛機(jī)的這一弱點(diǎn),通過(guò)發(fā)射特殊頻段的雷達(dá)波來(lái)達(dá)到反隱身目的。在此情況下,美國(guó)空軍要求六代機(jī)必須具備全頻段隱身能力,即可以在所有可用電磁波頻段內(nèi)隱身飛行,其中甚至包括可見(jiàn)光波段。
為六代機(jī)配備定向能武器并不讓人奇怪。美國(guó)空軍早在多年前的ABL空基反導(dǎo)試驗(yàn)平臺(tái)上就測(cè)試過(guò)機(jī)載激光炮。該計(jì)劃后來(lái)因預(yù)算問(wèn)題下馬,但其實(shí)驗(yàn)成果肯定將用于六代機(jī)的相關(guān)方案。定向能武器對(duì)于六代機(jī)來(lái)說(shuō)具有雙重意義:首先,它將讓六代機(jī)具備反導(dǎo)能力,當(dāng)高超聲速空戰(zhàn)來(lái)臨時(shí),這種反導(dǎo)能力也可以用于摧毀除彈道導(dǎo)彈外的其他高超聲速飛行器;其次,六代機(jī)由于飛行速度和作戰(zhàn)空域太高,傳統(tǒng)的氣動(dòng)控制型導(dǎo)彈既難以機(jī)動(dòng),速度也無(wú)法滿(mǎn)足被急劇壓縮的攻擊窗口要求。定向能武器不僅速度夠決(接近光速),且在近真空環(huán)境下反倒具有更好的毀傷效果,很適合六代機(jī)使用。
六代機(jī)是否還需要超機(jī)動(dòng)性是另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。至少在五角大樓的第六代戰(zhàn)斗機(jī)研制信息征詢(xún)書(shū)中沒(méi)有提到這方面內(nèi)容。如果從技術(shù)角度分析,飛行器在2萬(wàn)米以上空域飛行,且速度達(dá)到5馬赫以上時(shí),傳統(tǒng)的氣動(dòng)舵面控制幾乎完全不起作用,飛機(jī)的大過(guò)載機(jī)動(dòng)主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)的矢量推力來(lái)完成,但根本不可能有任何發(fā)動(dòng)機(jī)能夠提供如此強(qiáng)大的瞬時(shí)可控矢量推力,且機(jī)體強(qiáng)度也無(wú)法承受巨大的瞬時(shí)橫向過(guò)載。
另一方面,如果視距外武器的可靠性和命中率足夠高,視距內(nèi)空戰(zhàn)就沒(méi)有必要。且由于飛行速度過(guò)快,戰(zhàn)斗機(jī)之間很難保持很小的視距內(nèi)距離。因此,高超聲速飛行中的戰(zhàn)斗機(jī)并不需要超機(jī)動(dòng)性。
然而,對(duì)于均實(shí)現(xiàn)全頻譜隱身和高超聲速飛行的六代機(jī)來(lái)說(shuō),超視距空空導(dǎo)彈或者定向能武器也不一定就能完全解決問(wèn)題——畢竟攻防雙方都很難在遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)對(duì)手,且受攻擊方的高速規(guī)避能力很強(qiáng)。同時(shí),六代機(jī)也不可能只在2萬(wàn)米以上高空作戰(zhàn),某些任務(wù)仍需要中低空作戰(zhàn),此時(shí)空氣阻力會(huì)顯著降低飛行速度,傳統(tǒng)的五代機(jī)式空戰(zhàn)還是有可能發(fā)生。在這樣的空戰(zhàn)環(huán)境中,超機(jī)動(dòng)性仍然是必要的。
要想在一個(gè)平臺(tái)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)高超聲速和超機(jī)動(dòng)性幾乎是不可能完成的任務(wù),1966年服役的“黑烏”戰(zhàn)略偵察機(jī)可以3-2馬赫速度巡航,卻無(wú)法在空中做任何“機(jī)動(dòng)動(dòng)作”。也許未來(lái)的六代機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),但必然存在難以想象的技術(shù)挑戰(zhàn)。
人工智能的能與不能
在高超聲速、超高空域、全頻譜隱身和定向能武器這幾項(xiàng)性能被確定后。六代機(jī)真正需要討論的就是有人還是無(wú)人的問(wèn)題。
幾乎可以肯定,無(wú)人機(jī)在未來(lái)必將取代有人戰(zhàn)斗機(jī),成為人類(lèi)最主要的制空權(quán)爭(zhēng)奪利器。這就像飛機(jī)必將取代飛艇,噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)必將取代活塞螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)一樣符合“自然規(guī)律”。當(dāng)前,第六代戰(zhàn)斗機(jī)的研制者們必須盡快明確的是,無(wú)人機(jī)空戰(zhàn)是否會(huì)在六代機(jī)身上實(shí)現(xiàn)?還是要等到七代機(jī)、八代機(jī)……?
無(wú)人機(jī)相對(duì)于有人機(jī)的優(yōu)勢(shì)很多:首先,它可以真正實(shí)現(xiàn)零傷亡空戰(zhàn);其次,由于不再需要生命保障系統(tǒng)和飛行員培訓(xùn),無(wú)人機(jī)的批量制造成本有望大幅下降,從研制、試飛、生產(chǎn)、列裝,到形成戰(zhàn)斗力的時(shí)間也將急劇壓縮;最后,一架不需要考慮人體生理承受極限的戰(zhàn)斗機(jī)可以更充分發(fā)揮技術(shù)本身的潛能,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)純數(shù)據(jù)上的超機(jī)動(dòng)性與高空高速性能肯定將超出飛行員的想象。
無(wú)人機(jī)現(xiàn)階段所存在的問(wèn)題則只有一個(gè):現(xiàn)有的人工智能技術(shù)還不足以應(yīng)付瞬息萬(wàn)變的空戰(zhàn)環(huán)境,即便把時(shí)間后推30年,人類(lèi)是否能在2045年前研制出類(lèi)似電影《絕密飛行》中的智能化無(wú)人機(jī),也還是個(gè)大大的問(wèn)號(hào)。
因此,六代機(jī)的無(wú)人化將主要取決于人工智能技術(shù)在未來(lái)20至30年的發(fā)展程度。從波音為美國(guó)空軍準(zhǔn)備了有人和無(wú)人兩個(gè)方案來(lái)看,美國(guó)人對(duì)于六代機(jī)完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人化還是沒(méi)有十足的把握。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展非常迅猛。已經(jīng)從靶機(jī)、偵察機(jī)、察打一體型無(wú)人機(jī),向更復(fù)雜的無(wú)人攻擊機(jī)邁進(jìn)。未來(lái)20年內(nèi),美國(guó)的X-47C、俄羅斯的“電鰩”、法國(guó)的“神經(jīng)元”、英國(guó)的“雷神”,以及中國(guó)的“利劍”無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)均可能列裝服役。不過(guò),該類(lèi)飛機(jī)實(shí)際上與第六代戰(zhàn)斗機(jī)沒(méi)什么關(guān)系。它們只能用于對(duì)地對(duì)海攻擊,且大多采用機(jī)動(dòng)性不佳的飛翼式隱身布局,只能在中低空亞/跨聲速飛行。簡(jiǎn)單地說(shuō),現(xiàn)有的無(wú)人隱身攻擊機(jī)不具備任何空戰(zhàn)能力。
從無(wú)人攻擊機(jī)到無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī),雖然都可以作戰(zhàn),兩者對(duì)人工智能技術(shù)的要求卻有云泥之別。無(wú)人攻擊機(jī)的作戰(zhàn)模式相對(duì)簡(jiǎn)單,其依靠現(xiàn)有的傳感器技術(shù),憑借預(yù)先航路規(guī)劃、衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)據(jù)鏈控制,以及簡(jiǎn)單的自主飛行能力即可完成任務(wù)。戰(zhàn)斗機(jī)卻完全不同,空戰(zhàn)環(huán)境瞬息萬(wàn)變,需要人腦的主觀判斷、邏輯分析和瞬時(shí)反應(yīng)能力,這在當(dāng)前仍然是計(jì)算機(jī)所無(wú)法取代的。
有人機(jī)搭檔無(wú)人機(jī)
在不同的空戰(zhàn)環(huán)境下,人工介入程度存在很大不同。相對(duì)而言,超視距空戰(zhàn)更有可能率先實(shí)現(xiàn)無(wú)人化,由于敵我相距較遠(yuǎn)留出了足夠的反應(yīng)時(shí)間,理論上飛行員僅需要解決目標(biāo)識(shí)別問(wèn)題,即可將攻擊操作完全交給機(jī)載計(jì)算機(jī),而精確的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別也并不存在重大技術(shù)障礙。因此,對(duì)于一架主要執(zhí)行截?fù)羧蝿?wù)的六代機(jī)來(lái)說(shuō),無(wú)論是在超高空、高超聲速領(lǐng)域,還是在傳統(tǒng)空戰(zhàn)領(lǐng)域,均可以完全依賴(lài)機(jī)載電腦和空地?cái)?shù)據(jù)鏈實(shí)施超視距截?fù)簟?/p>
然而,上文我們已經(jīng)分析過(guò),第六代空戰(zhàn)仍將覆蓋傳統(tǒng)空戰(zhàn)模式,視距內(nèi)格斗仍有可能出現(xiàn)。在此情況下,機(jī)載計(jì)算機(jī)與傳感器很難操作飛機(jī)在最合理的時(shí)間做出最合理的戰(zhàn)術(shù)決策,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)面對(duì)有人戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)很可能會(huì)被耍的像無(wú)頭蒼蠅。在截?fù)羧蝿?wù)中,如果敵方能夠突破無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)的超視距攔截,有人戰(zhàn)斗機(jī)參與的視距內(nèi)空戰(zhàn)就無(wú)法避免。而在更復(fù)雜的進(jìn)攻性空中戰(zhàn)役中,如果本方攻擊機(jī)群成功突破敵方的超視距攔截,也必然會(huì)與敵方戰(zhàn)斗機(jī)在視距內(nèi)相遇。因此,進(jìn)攻方除了編配無(wú)人攻擊機(jī)外,還需要一定數(shù)量的有人戰(zhàn)斗機(jī)為無(wú)人機(jī)護(hù)航。
分析表明,第六代戰(zhàn)斗機(jī)完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的可能性不大,但轟炸機(jī)、攻擊機(jī)和偵察機(jī)等其他機(jī)型則有望全面無(wú)人化。在一支編配完善的空軍或海軍航空兵中,將很可能同時(shí)裝備兩款第六代戰(zhàn)斗機(jī)。其中,無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)主要承擔(dān)國(guó)土防空任務(wù),它們具備在超高空域的高超聲速巡航能力,搭載有完善的定向能和空空導(dǎo)彈武器系統(tǒng),在強(qiáng)大機(jī)載計(jì)算機(jī)和相控陣?yán)走_(dá)控制下,無(wú)人機(jī)編隊(duì)可以對(duì)敵方來(lái)襲目標(biāo)發(fā)射大量的高精度遠(yuǎn)程攔截彈藥。無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)將不要求超機(jī)動(dòng)眭,其成本受到嚴(yán)格控制,以便于大批量生產(chǎn)。
第六代有人戰(zhàn)斗機(jī)的任務(wù)則可以分為兩類(lèi),在防空任務(wù)中,有人戰(zhàn)斗機(jī)與無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)搭檔作戰(zhàn),主要用于摧毀突破本方無(wú)人機(jī)防線(xiàn)的少數(shù)漏網(wǎng)之魚(yú)。而在空襲任務(wù)中,有人戰(zhàn)斗機(jī)則為無(wú)人轟炸機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)斗轟炸機(jī)或無(wú)人攻擊機(jī)護(hù)航。有人戰(zhàn)斗機(jī)在傳統(tǒng)空域內(nèi)仍保留不亞于F-22的亞聲速與超聲速機(jī)動(dòng)性,且為了能夠與無(wú)人機(jī)編隊(duì)作戰(zhàn),還將具備和無(wú)人機(jī)相匹配的高空高速性能,因此,其技術(shù)難度與制造成本遠(yuǎn)高于無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī),最終裝備數(shù)量也比無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)少。
逆襲良機(jī)
目前,除了美國(guó)與俄羅斯已經(jīng)在官方層面啟動(dòng)六代機(jī)預(yù)研計(jì)劃外,其他國(guó)家對(duì)六代機(jī)還處于概念討論階段。其最終的結(jié)果很可能仍然是跟隨。無(wú)論是高超聲速還是全頻譜隱身,六代機(jī)初步的發(fā)展方向均是由美國(guó)提出的,這與當(dāng)初美國(guó)率先推出4S標(biāo)準(zhǔn)并引領(lǐng)五代機(jī)發(fā)展潮流的情況何其相似。
美國(guó)的目標(biāo)是在2030年通過(guò)六代機(jī)徹底拉開(kāi)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的空權(quán)差距,其放棄F-22采購(gòu)的目的之一也正是希望集中財(cái)力在六代機(jī)研制上,已經(jīng)在五代機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中認(rèn)輸?shù)臍W洲似乎也有相同的打算。對(duì)于中國(guó)和俄羅斯來(lái)說(shuō),兩國(guó)的五代機(jī)研制正處于關(guān)鍵階段,但不應(yīng)就此忽視那些更加前沿的技術(shù)領(lǐng)域。哪怕仍是跟隨,也必須盡可能“跟緊點(diǎn)”。
從技術(shù)角度看,在無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)領(lǐng)域,各國(guó)顯然已經(jīng)展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng),美國(guó)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)并不大。而在高超聲速飛行器方面,中俄同樣正加緊追趕美國(guó)的腳步。如果能夠充分認(rèn)識(shí)到技術(shù)預(yù)研的重要性,盡快明確性能需求和研制方向,并加大投入,中俄與歐洲有望在六代機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中縮小之前與美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)工業(yè)存在的巨大差距。
此外,六代機(jī)對(duì)于那些在五代機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中失意的航空巨頭們也是一次翻盤(pán)的機(jī)會(huì)。諾格已經(jīng)在無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)方面占得先手,而波音也推出了自己的六代機(jī)預(yù)研方案。在歐洲,當(dāng)前“神經(jīng)元”和“雷神”的競(jìng)爭(zhēng)最終很可能走向聯(lián)合,無(wú)論是法國(guó)主導(dǎo)的EADS還是英國(guó)的BAE都無(wú)法獨(dú)自承擔(dān)六代機(jī)研制的巨額成本和風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于中俄來(lái)說(shuō),米格和沈飛曾有著輝煌的過(guò)去,它們同樣渴望在六代機(jī)市場(chǎng)上占有一席之地。
責(zé)任編輯:王鑫邦