第五代空中靶機(jī)(5GAT)項(xiàng)目,是美軍近年唯一一個全尺寸靶機(jī)項(xiàng)目。該項(xiàng)目從2006年就開始醞釀,之后進(jìn)展到驗(yàn)證機(jī)實(shí)機(jī)發(fā)展階段,驗(yàn)證機(jī)首飛墜毀后項(xiàng)目停止,2023年又重新啟動。該項(xiàng)目和靶機(jī)本身的發(fā)展,都值得進(jìn)行分析并吸取其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
QF-16A/C靶機(jī)
發(fā)展5AGT靶機(jī)的目的,是補(bǔ)充并一定程度取代QF-16A/C靶機(jī)。因此有必要首先探討QF-16A/C的發(fā)展和使用。
改裝所需的F-16A Block 15和F-16C Block 25/30此前都封存在亞利桑那州戴維斯·蒙森(Davis-Monthan)空軍基地。它們會首先解除封存,然后由波音公司改裝為QF-16。
具體改裝內(nèi)容包括:增加一套通用遙控自動駕駛儀/自動油門系統(tǒng)(使飛機(jī)實(shí)現(xiàn)完全無人遙控飛行);增加一套視覺增強(qiáng)系統(tǒng)(VAS),一套指令遙測系統(tǒng)(CTS),一套有效載荷控制系統(tǒng)(PCS),一套飛行中斷系統(tǒng)(FTS),一套矢量命中記錄系統(tǒng)(VSS),一套傳輸距離220千米的海灣靶場無人機(jī)控制系統(tǒng)(GRDCS)數(shù)據(jù)鏈。此外,QF-16不但能攜帶常規(guī)的箔條彈和紅外誘餌彈,還能Pez7PpjxUkAyueYgDC+YLIxnwkYP7qfDaEt4jEJa0dI=掛載AN/ALQ-167和AN/ALQ-188等電子戰(zhàn)吊艙。
完成改裝后的QF-16靶機(jī)會有最多300小時飛行壽命。在此期間,主要飛無人任務(wù),但需要時也可以有人構(gòu)型飛行,這可能是因?yàn)橐S持飛行員飛行技能,也可能是因?yàn)橛脩粜枰腥嗽诃h(huán)來支持任務(wù)(如支持陸軍愛國者導(dǎo)彈系統(tǒng)測試)。這些飛機(jī)會先飛非摧毀性任務(wù)直到剩余約10小時壽命,之后用于可能被摧毀的供靶任務(wù)。
從上述內(nèi)容可以看到:QF-16A/C全尺寸靶機(jī),能夠比較真實(shí)地模擬三代機(jī)。但它的生產(chǎn)和使用成本仍然比較高,而且完全不能模擬具備隱身能力的四代戰(zhàn)斗機(jī)。也正是出于這個考慮,美軍才啟動了5GAT靶機(jī)項(xiàng)目的發(fā)展。
5GAT靶機(jī)項(xiàng)目概述
鑒于確實(shí)存在的使用需求,早在2006年,美國國防部就著手組建了一個團(tuán)隊(duì)去分析新一代隱身靶機(jī)的具體需求。這個項(xiàng)目定義階段一直持續(xù)到2016年,才完成靶機(jī)初步設(shè)計(jì)。在此期間的主要工作,是細(xì)化提煉對隱身靶機(jī)的具體指標(biāo)要求。論證期間的一個重要變化是不再尋求徹底替代QF-16A/C靶機(jī),而是作為前者的補(bǔ)充。此外在這個階段,成本一直是論證工作中的重要因素,這也導(dǎo)致了最終將動力裝置從商用小型渦扇發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)向來自退役T-38教練機(jī)的J85加力渦噴發(fā)動機(jī)。
2017年3月,論證階段結(jié)束后,作為項(xiàng)目管理方的美國陸軍工程兵合同辦公室(US Army Corp of Engineers Contracting Office)將合同頒發(fā)給Sierra Technical Services(STS)公司,這份合同涵蓋到完成5GAT驗(yàn)證機(jī)的生產(chǎn)和試飛。2019年2月,公司又收到新的合同,需完成第二架驗(yàn)證機(jī)。2020年1月,公司宣稱在第一架驗(yàn)證機(jī)上完成首次發(fā)動機(jī)開車,并相繼完成了一系列地面測試。測試完成后,飛機(jī)控制、使用流程和關(guān)鍵性能里程碑都相繼達(dá)到允許起飛降落的標(biāo)準(zhǔn)。到2020年9月,公司宣稱已經(jīng)完成所有首飛前的地面試驗(yàn),包括15次低速滑跑試驗(yàn)和9次高速滑跑試驗(yàn)。2020年10月,第一架驗(yàn)證機(jī)在首飛時墜毀,此后項(xiàng)目停滯。2021年1月,公司承認(rèn)首飛墜毀,同時宣布分包給5D Systems研發(fā)的航電包完成既定目標(biāo)。
2022年4月,美國陸軍重啟全尺寸隱身靶機(jī)項(xiàng)目。2023年8月,更換項(xiàng)目主管單位后,新的發(fā)展合同授予位于南卡羅萊納州的先進(jìn)技術(shù)國際公司(Advanced Technology International, Inc.),合同價(jià)值7720萬美元合同。而在該合同中,Sierra Technical Services仍然負(fù)責(zé)機(jī)體的發(fā)展和生產(chǎn)(2023年10月,Kratos收購了Sierra Technical Services)。但此后該項(xiàng)目再沒發(fā)布任何后續(xù)信息。
因此根據(jù)公開資料:鑒于客觀需求仍然存在,5GAT項(xiàng)目尚未被再次中止,但何時能再次進(jìn)展到原型機(jī)試飛,還無法預(yù)測。
5GAT靶機(jī)概況
從其設(shè)計(jì)用途來分析,5GAT靶機(jī)設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:隱身、低價(jià)、高機(jī)動。該機(jī)并未公開完整參數(shù),但從已經(jīng)公開的零散資料來看,這些設(shè)計(jì)要點(diǎn)被貫徹到全機(jī)設(shè)計(jì)的幾乎所有方面。
5GAT采用小展弦比后掠翼,上表面與機(jī)身上表面幾乎完全融合,前緣固定無活動面,后緣除靠近翼尖處外均布置為控制面。前機(jī)身細(xì)長,后機(jī)身與機(jī)翼完全融合。后機(jī)身兩側(cè)為固定式進(jìn)氣口,有很寬附面層隔道。收放式前三點(diǎn)起落架,主起收回后位于進(jìn)氣道和機(jī)身外形之間的空間內(nèi)。面積很大的外張雙垂尾,后緣布置方向舵?,F(xiàn)有資料都明確稱其發(fā)動機(jī)來自T-38教練機(jī),有資料稱其起落架同樣來自T-38教練機(jī)。
5GAT靶機(jī)分析
隱身
隱身是5GAT的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。其設(shè)計(jì)中采取了相當(dāng)多的措施來縮減信號特征:
總體方案采用無尾三角翼布局,取消了平尾,減少了能產(chǎn)生反射的部件。同時采用外張雙垂尾,來消除角反射,進(jìn)氣口平面斜切并與機(jī)翼前緣對齊。
固定式進(jìn)氣口進(jìn)行斜切,進(jìn)氣道有大的S形彎曲來阻擋雷達(dá)波入射。發(fā)動機(jī)噴口外被固定噴口罩包裹且噴口罩后端面進(jìn)行鋸齒處理。
機(jī)體幾乎為全復(fù)合材料結(jié)構(gòu),如圖4所示。機(jī)身為若干個硬殼式整體部件組成,主要依靠大厚度殼體承載,內(nèi)部設(shè)施數(shù)量很少的復(fù)材加強(qiáng)框來承受集中載荷,機(jī)翼上下表面均為單個大型復(fù)材部件。這種結(jié)構(gòu)形式不但有利于減重,而且能有效減少接縫等不連續(xù)處,有利于隱身。機(jī)身部件同時也按照隱身要求對部分接縫進(jìn)行鋸齒化處理。
從這些措施分析,5GAT能將雷達(dá)截面積(RCS)降低到明顯低于三代機(jī)的程度。同樣,這種全復(fù)材結(jié)構(gòu),在進(jìn)行大批量生產(chǎn)時能夠有效降低生產(chǎn)成本和使用成本。至于“大量采用整體復(fù)材構(gòu)件,會導(dǎo)致口蓋數(shù)量偏少”的問題,也因?yàn)?GAT本身使用頻率不高、系統(tǒng)簡單而無需大量維護(hù)而緩解。
飛行性能
關(guān)于其具體參數(shù),鑒于其并未完成試飛,也沒有完整公開其設(shè)計(jì)指標(biāo),只在各個渠道有少量零散數(shù)據(jù),因此不太能進(jìn)行詳細(xì)評估。表1列出了公開消息中的少量相關(guān)數(shù)據(jù)。其中TRAP和DELTA是其方案設(shè)計(jì)階段的兩個后期方案的設(shè)計(jì)參數(shù),據(jù)信DELTA方案是5GAT的詳細(xì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
5GAT沿用了T-38A的發(fā)動機(jī)(可能還沿用起落架),兩者的平臺設(shè)計(jì)水平和飛行性能就有了比較意義。
首先對比重量。
(1)起飛重量。即便簡氏年鑒中都未能給出重量數(shù)據(jù),公開信息上起飛總重量也有4.4t/5.4t/1.2萬磅級等多個數(shù)據(jù)。但考慮到有“5GAT靶機(jī)借用T-38A的起落架”的說法,可以認(rèn)為其起飛重量大致在4.4-5.5t這個范圍。T-38A為雙座教練機(jī),其起飛重量中應(yīng)包含有2名飛行員、2臺彈射座椅、風(fēng)擋艙蓋、座艙設(shè)備等,總重量不應(yīng)低于450kg。換言之,直接將T-38A無人化,重量不會超過5t。所以,5GAT的起飛重量相當(dāng)于僅比T-38A無人化后最多輕600kg,甚至可能更高。
(2)載油量。有資料稱5GAT為1800-2000kg,與T-38A的1700-1800kg(583美制加侖)基本相當(dāng);需要注意的是:T-38A的所有油箱都是軟油箱而不是重量更輕的整體油箱。因此燃油系統(tǒng)的重量,T-38A基本與5GAT相當(dāng)。
綜上所述,5GAT的空機(jī)重量即使在最好情況下也僅比T-38A略輕,甚至可能更重。5GAT幾乎為全復(fù)材結(jié)構(gòu),發(fā)動機(jī)和起落架和T-38A相同,前機(jī)身因?yàn)闊o需布置座艙而比T-38A更窄,但在這些有利因素存在的前提下,其空機(jī)重量仍然和T-38A相當(dāng),那么可以初步認(rèn)為其機(jī)體設(shè)計(jì)水平低于T-38A。
再對比飛行性能。將收集的5GAT零散性能數(shù)據(jù)和T-38A進(jìn)行對比見表2。
同樣,如果說5GAT的起降性能不如T-38還可以歸咎于“無尾三角翼布局的起降性能固有地偏低”,那么在重量和載油量相當(dāng)?shù)那闆r下續(xù)航力和升限也明顯低于T-38,很有可能是設(shè)計(jì)的問題。當(dāng)然,也可能有大S進(jìn)氣道導(dǎo)致的效率不高的因素。
此外,在上世紀(jì)50年代研制了F-102/F-106這兩種截?fù)魴C(jī)之后,美國航空業(yè)就再沒有實(shí)際研制過戰(zhàn)斗機(jī)尺寸的無尾三角翼飛機(jī)。這種設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的斷層,或許導(dǎo)致飛控軟件的內(nèi)在缺陷沒有被發(fā)現(xiàn),因此即使完成了首飛前的所有測試(包括高速滑跑測試),它仍然在首飛期間因?yàn)槲窗l(fā)現(xiàn)的軟件缺陷而墜毀,并且項(xiàng)目因此就幾乎徹底擱置。而在項(xiàng)目重新啟動之后,飛控問題是否能得到解決,還有待觀察。
總結(jié)
隨著隱身技術(shù)的擴(kuò)散和實(shí)用,美國軍方確實(shí)需要一種能夠真實(shí)模擬高機(jī)動隱身飛機(jī)的靶機(jī)。所以,在停止兩年后,5GAT項(xiàng)目仍然得以重啟。盡管更換了主承包商,但仍然由Sierra Technical Services負(fù)責(zé)機(jī)體的發(fā)展和生產(chǎn),所以可以認(rèn)為軍方對該公司的設(shè)計(jì)思路仍然是認(rèn)可的。因此,有必要對該型號的后續(xù)發(fā)展保持持續(xù)關(guān)注,從中吸取可供參考的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。