猜測美國下一代戰鬥機NAGD_風聞

據報道，美國空軍已經為“下一代空中優勢”（Next Generation Air Dominance，簡稱NGAD）戰鬥機在加利福尼亞的愛德華茲空軍基地組建試飛單位，負責NGAD及相關係統的飛行測試。將首先用F-22為NGAD的相關概念和系統進行驗證和試驗，以及更廣泛的“一系列作戰系統”中的不同元素，如“協同作戰飛機”（Collaborative Combat Aircraft，簡稱CCA）、新型發動機、相關武器、電子戰設備、傳感器、網絡化作戰系統及作戰管理能力相關軟硬件的測試。NGAD將不再是單打獨鬥的作戰平台，而是依託整個殺傷鏈控制天空。

測試將融合研發測試（Developmental Test，簡稱DT）和作戰測試（Operational Test，簡稱OT）於一體，這是新穎的。一般首先進行DT，驗證戰鬥機和設備的性能，然後再進行OT，在更加貼近實戰的環境裏，檢驗和開發戰鬥機的任務能力。

DT和OT合二為一引起人們對F-35研發時“平行研發”的聯想，但這是不同的。F-35的問題在於對計算機模型過於託大，把DT當作性能驗證，結果DT尚未完成就投產的大批早期飛機被迫返工，修補DT中發現的問題。

NGAD把DT和OT平行進行，但不是DT未完成就投產。早早開始OT有不能在一開始就發揮極限飛行性能和測試所有任務模式的問題，但很多任務模式並不需要極限性能，只要基本適飛性達到要求就可以，可以先測試起來。DT和OT平行進行有助於縮短總的研發進度，高度軟件化和開放架構使得未來設計變更和升級能以“滾動方式”無縫整合進已經下線的NGAD上。

據説NGAD已經存在三架技術演示飛機，美國空軍將在2024年做出最終決定。結合美國空軍成立試飛單位的消息，這應該意味着即將開始對比試飛，並在2024年作出選型決定。三架演示飛機應該來自洛克希德、波音、諾斯羅普。

按照美國空軍部長肯達爾的説法，NGAD可能需要200架，每架耗資幾億美元，另外還需要至少1000架CCA“忠誠僚機”。NGAD的試飛應該包括與CCA的協同作戰。NGAD和CCA需要在2030年代初期投入使用。

NGAD還處在嚴格保密狀態，公開消息語焉不詳，但還是可以解讀出很多有意思的信息，尤其是洛克希德在臭鼬工廠80週年紀念活動上透露的輪廓圖。

洛克希德臭鼬工廠80週年紀念活動透露的神秘戰鬥機輪廓圖

波音和諾斯羅普也具有很強的技術實力，但洛克希德是過去30年美國戰鬥機研發中無可置疑的最強團隊，也具有最豐富的隱身和超巡經驗。作為未解密飛機，洛克希德當然不可能明確説這就是NGAD，但應該包含了足夠精確的NGAD外廓信息。

這是一架無尾三角翼飛機。這是最適合高速飛行的構型，所以成為歐洲和中國在動力不足又要求高速的情況下的首選，鴨翼只是進一步改進。從輪廓圖看不出是否有垂尾，但應該是雙髮帶尾錐的。雙發是重型戰鬥機的必須，尾錐則是寬間距雙發的後體減阻必須。

很大的前緣後掠意味着較高的飛行速度，估計具有至少不亞於F-22的超巡能力和更高的最大速度。很大的後緣前掠則不僅有利於隱身和翼面積，也揭示了大大放寬的靜不穩定性和優異的機動性。機頭兩側有寬大的前緣邊條，應該是基於F-22的經驗與菱形截面前機身高度整合的，可能更加突出，作用更加強烈。

洛克希德或許可算世界上首創使用大型前緣邊條的，SR-71就有非常明顯的大型邊條。那是用於高速飛行時氣動配平的。氣流在機翼上表面加速，形成上下表面的流速差，造成氣動升力。隨着飛行速度的增加，上表面氣流加速時間延長，速度分佈從前高後低轉向中高後低，使得氣動升力中心後移。與此同時，飛機的重心基本不變，造成隨速度增加而增加的低頭力矩。

常規飛機上用平尾的配平作用壓尾，恢復飛機姿態的水平。鴨翼飛機用鴨翼升力達到同樣的目的。在SR-71上，大型邊條也是幹這個用的，而且在低速飛行的時候由於超大的後掠角而基本不起作用，不影響低速飛行，只在高速飛行時起配平作用。

NGAD機頭邊條的作用當然不止配平，也是大迎角飛行時渦升力產生的裝置。通過F-22，氣動設計技術已經解決。

NGAD未必能達到SR-71那樣的速度，但從極大後掠角的機翼推斷，對速度的要求高於夭折的XF-108以來所有美國戰鬥機。

速度早就不是萬能的，但沒有速度萬萬不能了。美國空軍的一大堆F-35深刻提醒了這一點。機動性也一樣，沒有速度的機動性是沒有意義的，只有速度而缺乏機動性也是不夠的。

二戰後艦艇速度有所下降，從“用艦艇作戰”改為“用導彈作戰”，是因為艦艇與導彈的巨大速度和機動性差異使得艦艇速度無關緊要。這樣的“海軍思維”可能是F-35速度要求降低到M1.6的重要依據。

但艦艇和戰鬥機有一個關鍵差別：導彈對艦艇的速度和機動性優勢是好幾個數量級，導彈對戰鬥機的速度和機動性優勢並沒有那麼大，而且在可預見的將來無法顯著拉大。因此，不管從搶佔發射陣位來説，還是從躲避來襲導彈來説，戰鬥機的速度和機動性依然是重要的。

F-15開始的能量機動趨勢反映了“只有速度而缺乏機動性是不夠的”，在不在追求更高的最大速度的同時，用高推重比渦扇的高加速性和中等後掠角機翼在速度和機動性之間的最優折衷將戰鬥機推入能量機動空戰時代。F-15沒有犧牲速度來換取機動性，F-15的最大速度高達M2.5，比F-4還高，也因此被指責為“不徹底的能量機動戰鬥機”。這一點不妨礙美國空軍以F-15為主力空戰戰鬥機。

F-22利用發動機和氣動技術的發展，速度和機動性雙優，還做到了隱身，把戰鬥機推入隱身和超巡時代。F-22的最大速度“只有”M2.25，比F-15的M2.5低。但F-15只有在無外掛的乾淨外形下才能達到M2.5，F-22在戰鬥負荷的情況下依然達到M2.25，所以F-22的實用最大速度更高。

NGAD的技術要求沒有公佈過，在F-35之後也不乏質疑速度和機動性之必要性的聲音，但看來，美國空軍沒有被自己帶歪，NGAD的速度要求看來比F-22更高，機動性要求估計也至少不低於F-22。

如果NGAD沒有在速度和機動性方面提出比F-22還高的要求，而主要是在隱身、系統作戰能力方面下功夫，試飛單位用F-35更合適。F-35的系統構架更先進，更加便於測試新質系統能力。

F-35降低飛行性能要求，有成本控制的原因，也有“系統作戰”思維的原因。蘇-57還不足以使得美國空軍重新思考速度和機動性的重要性，殲-20則迫使美國空軍面對現實。美國航空技術則提供了必要的技術基礎。

F100是美國第二代戰鬥機渦扇發動機。第一代是F-111、F-14使用的TF30，儘管跌跌撞撞用了快40年，還是留有很多遺憾。在解決了初始問題後，F100（還有同時代的F110）成為經典級戰鬥機發動機，至今廣泛應用。第三代F119極大提高軍推，是F-22超巡的基礎，也與F-35的F135共享核心發動機，堅實的核心發動機技術通過增加涵道比和提高熱工參數，成為歷史上最強有力的戰鬥機發動機。

美國正在緊鑼密鼓地進行三涵道發動機的研製，增加的第三涵道在巡航時提供額外的冷卻能力，解決F-35頑固的機載系統熱管理難題；在起飛、加速時則通過額外涵道流量提供額外推力，渦扇的內外涵道推力比就等於內外涵道的流量比。

戰鬥機渦扇的傳統難題是在小涵道比的優秀高速性能和大涵道比的低油耗、低速段高加速性之間的平衡。三涵道實現了“變涵道比”，達到了隨飛行條件的自動適應。美國空軍對三涵道發動機到底是用於F-35的改進還是NGAD一直語焉不詳，看來不需要糾結，都用，但解決不同的問題。F-35有熱管理問題需要解決，NGAD不僅有熱管理問題要解決，更有超巡問題要解決。並非巧合的是，新型發動機正是NGAD試飛單位的重點任務之一。

從機尾的輪廓線推斷，NGAD還是採用了二維推力轉向，不僅提高過失速機動性，也對超音速機動性很關鍵。寬間距則增加了通過推力轉向實現的橫滾控制能力。

在機動性方面，F-22迴歸傳統，用四翼面尾翼加二維推力轉向確保從過失速到超音速的全譜機動性。YF-22的非常規佈局被認為太偏激，但那是30年前了。

現在，推力轉向技術高度發展了，通過F-22的使用經驗，可靠性和敏捷性得到保證。無尾飛機的飛控也高度發展了，不僅有B-2的30年使用經驗，還有X-47B等新一代無尾飛機的大量經驗。

很多第六代戰鬥機想象圖都是無垂尾，這是波音方案

臭鼬工廠那裏也有人發現這樣的無尾物體，用於雷達測試

但NGAD是否會像各種想象圖中無垂尾，現在還不能確定。無尾的難點不在於高機動性，急轉彎本來就是通過橫滾加拉起實現的，垂尾的作用只是航向安定性和小幅度航向修正。這與導彈是完全不同的。

很多戰術導彈採用十字形或者X形對稱翼面，不需橫滾就能直接轉向。但導彈的升力機制不一樣，彈體是重要的升力產生部件。導彈重量與尺度相比較小，衝壓升力就夠用了。戰鬥機的重量大得多，升力主要來自機翼。戰鬥機即使用垂尾扭轉機頭指向，也無法產生足夠的側向力，完成轉彎。垂尾面積嚴重不足，與平尾可比，但與機翼不可比。戰鬥機機翼也像導彈那樣十字形或者X形是不可能的，重量和阻力太大了。

現代導彈很多也開始採用邊條一類的結構，有的則用衝壓式發動機進氣道起類似作用，增加升力，在增加導彈重量、射程、威力的同時，提高產生升力的效率，降低對沖壓升力的要求。

用垂尾“硬擰”，有可能把戰鬥機橫擰過來，但依然缺乏側向力，只能使得戰鬥機歪着機身向前側滑，而不能真正實現急轉彎。在極端情況下，真把戰鬥機在瞬時強擰90度，但在橫向的速度分量為零，戰鬥機要重新加速起來，需要的時間反而長，且不説機翼失速危險。水平強轉造成的側向加速度也對飛行員生理結構高度不友好，抗荷服都沒法補償。

垂尾的作用是航向安定性和小幅度的航向修正。後者容易理解，前者是像風向標一樣，用氣流對重心前後的氣動側面積分別產生風壓，自然糾正航向的擾動。重心後的側面積要大於重心前的側面積，才能自然穩定。

現代戰鬥機的發動機後置，使得重心較後，垂尾面積需要相應增大。雙垂尾與其説是為了機動性，不如説是為了航向安定性。這就是F-22、F-15、蘇-27等雙垂尾戰鬥機都採用很大的固定面，只有相對較小的活動面的道理。

蘇-57、殲-20採用全動垂尾，主動補償以實現航向安定性，所以垂尾小得多，但也需要在飛行中不斷動作，對可靠性和敏捷性要求較高。

早期法國NGF想象圖

B-2、X-47B等沒有垂尾，用開裂式副翼形成偏航力，代替全動垂尾的作用。代價是巡航時需要保持打開，永遠具有適當的控制作用和敏捷性（翼面從水平開始的最初幾度偏轉沒有什麼氣動控制效果）。法國NGF早期方案有把二維推力轉向豎起來的，不像F-22一樣在上下方向偏轉，而是在水平方向偏轉，估計有用推力轉向補償偏航的用意，但在後來的方案中改為更加傳統的上下偏轉了。

三維推力轉向在理論上可以用於偏航補償，但現有三維推力轉向技術基於噴口羽片束的扭轉。羽片為了密封，需要緊密層疊，摩擦阻力較大，偏轉不可能敏捷，常年用於頻繁動作的偏航補償也有磨損和可靠性問題，可能只是“看起來很美”。

用推力轉向補償偏航還有可靠性問題。要是發動機故障，偏航也隨之失控，那就連基本的飛行安全都難以做到了。

很有可能各種想象圖中的全無尾第六代戰鬥機只是想象圖而已，還是會有某種大外傾雙垂尾，類似法國NGF的“最後方案”。洛克希德有一版“第六代戰鬥機”也是這樣的。

曾經流傳的洛克希德第六代戰鬥機想象圖

這顯然與新近流傳的輪廓圖不一樣，受YF-23的影響更大。但換一個思路，新的輪廓圖也可以看成機翼後緣高度前掠的結果，只是高度外傾的V形尾翼本身也起到一定的升力面作用，高度外傾後V形尾翼翼面過於接近機翼上表面，氣動耦合較大，未必有利。

但反過來，高度內傾的話，就避免了這個問題。在F-117公開之前，曾經流傳“F-19”戰鬥機的想象圖，就是內傾雙垂尾的。

想象中的F-19隱身戰鬥機

高度內傾不僅保持了側向隱身，還對發動機噴口形成有效遮擋，改善俯視方向上的雷達和紅外隱身。誰都説不上來NGAD是否會採用內傾雙垂尾，甚至頂端搭接的倒V形尾，但這不失為一種可能性。

除了垂尾，很關鍵的進氣口處理也看不出來。輪廓圖就是輪廓圖，本來就只想讓公眾管中窺豹的。

從2021年起，F-22就在測試鏡面塗料

除了最令人感興趣的氣動佈局和發動機，NGAD還將採用一系列跨代的新技術。F-22曾經測試的“鏡面塗料”可能解釋NGAD對反激光武器有所考慮。最重要的跨代技術當然是“忠誠僚機”，現在用CCA的名義。

忠誠僚機到底什麼樣，現在有很多想法，但沒有定論。可以確定的是：真正忠誠的僚機不可能低成本，不可能可消耗。只有在基本飛行性能和態勢感知方面與有人長機足夠接近，才有可能緊密伴飛，成為真正的忠誠僚機。如果NGAD單價高達幾億美元（這還是早期估價，按照美國慣例，最後的實價肯定要大大加碼），忠誠僚機也低不了多少。實際上，很可能是有人-無人雙模式化的結果，而不一定是單獨研發的無人戰鬥機，以降低研發成本和儘可能利用規模經濟效應。

另一個極端是鳥籠概念。不再以緊貼伴飛為目標，而是“撒出去”形成外圍的“流動哨”，具有一定的態勢感知和自主作戰能力，以迫使隱身對手暴露目標為主，並在有人長機受到威脅的時候從四面八方馳援。

忠誠僚機形成的籠子不需要在速度、機動性、態勢感知方面達到有人長機的要求。靠前部署降低態勢感知的要求，流動哨降低速度和機動性的要求。有人長機在籠內可以更高的速度和機動性奪取戰術優勢，但除了在籠子整體轉移到新戰場的情況，忠誠僚機的速度和機動性要求並沒有那麼高，而戰場轉移是可以通過適當任務規劃和統籌解決的。

“哨兵僚機“的隱身要求反而更高。流動哨是暗哨，早早被對方看破不僅容易被破解，也早早暴露有人長機就在附近。這就是説，無尾飛翼或許是CCA的理想構型。

實際上，忠誠僚機或許不是非此即彼的，可能需要貼身僚機和哨兵僚機的某種組合。

在未來一段時間裏，NGAD是非常值得關注的。美國依然是世界上航空技術最發達的國家，也有世界上最豐富的隱身和超巡戰鬥機的運作經驗。殲-20是中國航空了不起的成就，但後發也意味着殲-20在概念上就“蛙跳”越過了F-22。NGAD未必意味着殲-20即將落後，需要馬上全新研製下一代戰鬥機。

在某種意義上，雙座並配二維推力轉向渦扇15的殲-20可能可以達到NGAD的很大一部分功能，早期殲-20進行有人-無人雙模式化改裝，成為貼身僚機，以攻擊-11為基礎或者全新研製的更大、更高性能的哨兵僚機相配合，就構成很有戰鬥力的全新體系了。

這是由於殲-20對超巡已經高度氣動優化的優勢，也是雙座的信息戰和網絡中心戰的優勢，還是殲-20的數量優勢。其實，眯起眼睛看看，NGAD是不是像去掉鴨翼的殲-20？

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帖子寫好有一段時間了，近期流傳出新的臭鼬工廠圖片，但大部分地方，上述分析依然成立，但有幾個明顯不同的地方。

1、特別長大的座艙蓋或許意味着雙座，這就與殲-20雙座的思路接近了：用作戰場指揮控制節點。F-22和F-35都沒有雙座，這代表了思維上的轉變。

2、無垂尾，但有兩條新穎的機背折邊，用途不明。折邊是從前緣邊條開始的，有可能是某種渦流發生器，用於形成穩定的縱向平行渦流，好比在機尾拖着一對“氣旋棒子”，達到一定的方向安定性？這需要很強的渦流，不增加阻力嗎？

3、從噴管來看，像是單發，這比較意外。有可能帶二維推力轉向。有意思的是，下鍥板比上鍥板長，有利於遮擋噴口的紅外特徵，壓縮地面的紅外探測角度範圍。

4、機背有兩個口蓋，中間的應該是空中加油口蓋，右舷的應該是航炮或者某種能量束武器的口蓋。

有意思的是，臭鼬工廠同時發佈了CCA的想象圖。

這是典型的單發無尾飛翼，可以推斷：

1、隱蔽前出，抵近偵察和監控，這是主要目的，速度和機動性不是主要設計考慮

2、由於速度和機動性的差異，與有人長機之間只能是鬆散配合，需要預先部署、延後撤出，不強求同步機動

3、隆起的發動機意味着很大的設備和燃油空間，這是為長航時設計的

4、在空戰中，可能以隱蔽前出、協助掌握空情，並伺機伏擊敵機

5、在對地攻擊中，代替有人長機前出執行危險任務