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欧洲五代机会是个啥模样?

淮河晨刊 2018-01-23 13:58 大字

欧洲五代机可能与中国歼-31定位相似。

“台风”战斗机所用的FJ200型发动机。

第五代战斗机的特点可用4个S来概括,隐形、超音速巡航能力、超机动能力和超级信息优势。由于这一代战斗机技术门槛高,所需研制资金数额巨大,所以真正投入现役的只有前述美国的F-22和F-35。而研制成功,并有实机问世的五代机也只有俄罗斯的T-50、中国的歼—20、歼—31。因此,五代机成为只有美、中、俄三个洲际型大国才能拥有的“稀罕宝贝”。从目前的技术现状来看,欧洲想要赶上五代机发展的“末班车”,技术发展路径极有可能是几个欧洲国家联合研制来实现。

重型还是中型

欧洲未来联合研制五代机机型的起点不会定得过高,类似美国F-22、俄罗斯T-50及中国歼-20这样对技术要求高,研制费用庞大的重型五代机不太适合欧洲。而整个欧洲军费最高的英国,2016年军费也不过538亿美元。可以说,以目前性能全面的重型五代机总体研制费用,欧洲任何一个国家都不太可能接受、

如果选择重型五代机作为研制目标:既增加了资金风险,又拔高了技术难度,还很难适应多个欧洲国家的要求,有可能会使整个项目流产。因此,在目前科研技术和工业制造能力的前提下,有选择性保留五代机部分性能指标。研制类似于美国F-35或中国歼-31这样的五代中型机,以担负起欧洲国家国土防空为主,兼顾对地对海打击能力的作战任务,反而更适合欧洲目前及未来一段时间内的防务需求。

中型五代机研制风险较低,单机采购成本可控,后续使用和维修保养经济性好。是欧洲各国比较能够接受的。并且中型五代机在服役之后的后勤保障,升级配套等方面有一定的优势。更为关键的是,中型机的价格和技术在军售外贸市场上有特定的市场空间,能够进一步拉低单架飞机的研制和购买成本。同时在积累了一定的中型五代机使用和维护保养的经验之后,再上马研制重型机也未尝不可。

气动外形

F-22这种重型五代机虽然并不适合欧洲国家,但其采用双垂尾双发动机单座布局,2台发动机进气口位于机身边条翼下方,进气口和发动机尾喷口都采用了抑制红外辐射的隐身设计还是有一定的借鉴之处;F-22的主翼和水平安定面采用了相同的小展弦比的梯形平面;机身中部机腹部位有2个内置弹舱,发动机两侧还有2个小型内置弹舱;整架飞机从外部看去类似一粒“钻石”,再加上先进的雷达吸波材料及涂层,使整机具有良好的气动性能和优异的隐身性能。而F-35则几乎就是F-22的单发动机缩小版本。

中国的歼-31采用与F-22和F-35相类似的中等后掠角,带有前缘襟翼和后缘襟副翼的变弯度梯形翼,在小角度盘旋时其机翼外侧有明显涡效应,在翼尖和副翼的外侧边缘分别拉出一道涡流。该型机采用了两台涡扇发动机,其DSI进气道截面积比歼-10要小,但两侧进气道的横向宽度却要大于F-35,机身内部横向弹舱以并列4枚中距空空导弹为标准,弹舱的高度不小于0.6米,横向宽度将在2.1米—2.3米。

依靠欧洲目前掌握的技术,借鉴F-22、F-35及中国歼—31外部隐身设计成果,应该可以在短时间内完成机体隐身外形设计工作。以欧洲航空实力最强的法国为例,此前达索公司设计的四代半机“阵风”中型战机,便具有同类战机中较为优异的隐身外形。而由欧战斗机公司(英、德、意和西班牙联合设计的“台风”战斗机也采用了一定的隐形技术,包括低雷达横截面和被动传感器。前置鸭式三角翼构造空气动力学不稳定设计提供高度的敏捷性(特别在超音速)、低空气阻力和可提高升力,机翼使用无缝隙襟翼等技术。

以上述这两款战机隐身外形为基础再结合新世纪以来飞机隐身设计技术成果,欧洲五代机气动外形上可能接近美F-35和中国歼—3l五代中型机这样的常规隐身布局和结构。

动力选择

F-35使用的是普·惠公司研制F135发动机,该型发动机也是基于F-22的F119发动机的核心机和主要结构研制而来。F119发动机是人类历史上第一种推重比超过10的航空动力系统。同样,F135发动机推比10.5、加力推力19吨、军推13吨级别质量1700千克其19吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。但考虑到成本及其他因素,F-35的F135发动机做了部分简化。例如相较于F-22,最大飞行速度2.25马赫,F135仅为1.6马赫,关闭加力后仅能维持247千米的超音速巡航(而F-22使用的F119可全程不开加力进行超音速巡航)。值得一提的是虽然F135相对于F119推力比有所提高,但实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力,因此其高速性能是有部分下降。

根据目前欧洲航空发动机使用的现状来看,有两款较为成熟的发动机可供欧洲五代机进行选择。一款是由英、德意和西班牙4国合作设计的多用途第四代半战斗机“台风”上安装使用的EJ200涡轮风扇发动机;另一款则是由法国达索飞机制造公司设计生产的“阵风”战斗机使用的M88涡轮风扇发动机。

英国罗尔斯·罗伊斯公司的EJ200涡轮风扇发动机在设计要求中,除要达到高推重比10和最大推力90千牛以及低耗油率指标外,特别强调高可靠性,耐久性和维修性以及低寿命期费用。并且采用了一系列的新技术;包括损伤容限和高效率的宽弦叶片叶轮机设计方法、整体叶盘结构的风扇和压气机、单晶气冷涡轮叶片、粉末台金涡轮盘、刷式封严和具有故障诊断和状态监控能力。该型发动机最新改进型EJ230/270推力达到了120千牛,推重比高达11,不过仍旧无法达到类似F-22上F119发动机提供的超音速巡航能力。

法国斯奈克玛公司的M88涡轮风扇发动机早期型号推重比为8.5,最大推力超过90千牛。虽然该公司也曾计划进一步挖掘M88的潜力,发展出一型推重比超过10的大推力发动机,但由于考虑到为此带来的发动机增重,从而影响飞行品质,所以迟迟未有进展。

由此看出,EJ200的最大推力,推重比和重量等技术指标要好于研制的M88,如果不过分纠结超音速巡航能力,EJ200发动机及其改进型应该是欧洲中型五代机较为理想的动力选择。

航电系统

目前,欧洲各国较为理想的战斗机航电系统,一个是“台风”战斗机上搭载的欧洲雷达集团研制的Captor-E有源相控阵雷达,另一个是以“阵风”战斗机在2012年改进搭载的RBE-2—AA有源相控阵雷达。

报道称,Captor—E有源相控阵雷达装有“复位器”,可以扩大雷达的探测范围,而且能最大程度地减少维护工作。雷达阵列上包含了1500个收发模块,改进的“台风”战机IPA5装备的是非功能版本的新雷达,该雷达配有合适的缆线,能够检测传感器的重量、体积及连接情况。欧洲雷达集团曾经表示,为提供支持有源相控阵雷达的平台,他们对IPA5的结构和系统进行了重要升级,

目前法国达索的“阵风”战斗机采用的RBE-2-AA有源相控阵雷达,其原型已具备同时跟踪8个目标的能力,新型号具备更加良好的探测距离、追踪能力、可靠性、低雷达截面积目标截获能力,并且能够提供分辨率高至小于1米的合成孔径雷达图像。对3~5平方米发射截面的目标挥测距离高达200千米以上,而在20千米的范围内,就连隐身性能极强的F-22也能探测出来,

由此可以看出这两型航电系统在设计性能、作战能力相差不多的情况下,欧洲五代机的选型余地会更大。并且不太可能成为制约欧洲中型五代机最后成型的因素。

齐心协力是关键

综上所述,排除其他地缘政治和国际关系的因素。从技术角度来分析目前欧洲现有的航空工业的部分产品,预测欧洲未来中型五代机,极有可能是在四代半的“台风”和“阵风”战斗机的技术基础上先行推出中型五代机。

而欧洲未来五代机很有可能是在借鉴世界上已服役五代机(F—22、F—35)和已问世五代机(歼—31)技术,结合自身已有的战斗机隐身设计能力,并利用现有动力推进系统和飞控航电系统技术,最终的成品极有可能是采用较为稳妥的常规隐形气动外形的五代中型机。

简言之,就是在保证隐形、信息获取能力的同时,部分降低对超机动性和超音速巡航能力上的追求,才能最终将欧洲五代机的设想落地。相关性能技术的提升,可以在使用和服役过程中持续进行。

然而,上述的预想最终是否成为现实,还要视欧洲各国能否齐心协力,抛却各自私利,将欧洲整体防务视为最高利益。否则,欧洲的五代机只能停留在纸面之上。 来源:《环球军事》

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