F-47的前置鴨翼透露了其整體設計的哪些信息_風聞
Moss从未叛逃-1小时前
來源:戰區

我們從總統辦公室的新聞發佈會及其後續聲明中瞭解到了不少關於F-47的信息。到目前為止,已經發布了兩張該機的官方渲染圖,這兩張圖是圍繞波音獲勝概念、設計目標及其對未來衝突相關性的許多最緊迫問題的來源。其中描繪的最突出且最令人費解的特點莫過於前置鴨翼。對於一款被認為在低可探測性(隱身)、航程、載荷和速度方面(而非機動性)經過優化的飛機來説,這是一個令人驚訝的設計。其潛在的含義不勝枚舉。
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從大多數跡象來看,下一代空中優勢(NGAD)戰鬥機將優化隱身、速度和尤其是續航能力,而非機動性,大型無尾三角翼配置在該項目相關的概念藝術中已司空見慣。

(洛克希德·馬丁公司)
幾乎所有人都認為,F-47仍然採用無尾設計——這是一種難以賦予穩定性的隱身構型,尤其是對於一款設計用於在非常寬泛的性能範圍內作戰的戰術飛機而言。這一設計挑戰是可以克服的,但與其他飛機設計一樣,必須做出犧牲。這很可能以犧牲機動性為代價,尤其是如此。推力矢量控制可能在一定程度上解決這一缺陷,但增加這一功能會增加重量和成本,並使飛機更加複雜。考慮到鴨翼的存在,似乎機動性可能仍然是波音F-47的主要設計驅動力。如果確實如此,且渲染圖並非誤導,那麼這將解釋該設計的其他有趣方面,同時也指出了在為下一代空中優勢(NGAD)生態系統(F-47是其中的核心)所做的秘密決策中更廣泛的考量。

所示為下一代空中優勢(NGAD)平台的圖形藝術家渲染圖。該渲染圖突出了美國空軍的第六代戰鬥機F-47。NGAD平台將帶來致命的下一代技術,以確保聯合部隊在任何衝突中都能保持空中優勢。(美國空軍圖形)(同上)美國空軍部長公開發布……
鴨翼在採用三角翼的第四代歐洲戰鬥機上非常流行,如歐洲戰鬥機EF2000“颱風”、達索“陣風”和薩博JAS-39“鷹獅”。蘇霍伊“側衞”系列的某些變體以及蘇-34“鴨嘴獸”也採用了鴨翼。中國的殲-10也以類似的配置利用了鴨翼,與“歐洲鴨翼”戰鬥機相似。它們顯著增強了機動性和額外的穩定性,包括在大迎角時,尤其是對於三角翼飛機。

(配圖説明:2024年2月20日,新加坡樟宜展覽中心,新加坡航展上展出的泰國皇家空軍(RTAF)薩博JAS 39“鷹獅”戰鬥機。航展於2月20日拉開帷幕,將持續至2月25日。共有1000多家參展公司參加,預計吸引來自50多個國家和地區的5萬名專業觀眾。)
添加鴨翼的一個大缺點是,從歷史上看,它們難以實現非常高的雷達隱身程度,尤其是從對戰術飛機生存至關重要的正面半球來看。例如,中國的首款隱身戰鬥機殲-20就因其使用鴨翼而在這方面受到詬病。

(配圖説明:2024年11月8日,中國廣東省珠海市,殲-20隱身戰鬥機正在為即將於11月12日至17日在珠海舉行的第15屆中國國際航空航天博覽會(即2024年中國航展)進行適應性訓練。)
當涉及到實現非常低的可探測性(VLO),有時也稱為“寬帶”隱身時,這一點甚至更加明顯。多年來,我們一直在討論這一點,但這一首要設計目標是使飛機在所有方面,尤其是遠距離上,都難以被眾多覆蓋更大無線電頻率(RF)譜範圍的雷達系統探測到。換句話説,該設計與其他隱身戰鬥機不同,並非僅優化為主要規避通常在X波段及附近操作的火控雷達。紅外信號降低也被重點考慮,以及射頻發射控制等其他元素,以實現VLO設計目標。例如,B-21“突襲者”隱身轟炸機就是以寬帶隱身作為首要設計驅動力建造的,這將幫助它在越來越先進、深度聯網和多樣化的綜合防空系統存在的情況下生存。

(配圖:B-21“突襲者”。(諾斯羅普·格魯曼公司))
也有可能這些鴨翼是靜態裝置,不作為飛行控制系統的一部分進行操縱,主要在飛行的某些階段幫助提供升力。這似乎不太可能,但它將提供一個固定變量,這個變量可能比可操縱鴨翼更容易在動態雷達特徵方面克服。同時,這將是另一個重大的權衡,其優勢甚至更不明確,這將更加令人費解。
關於鴨翼對雷達特徵的影響與機動性之間的可用來源來自美國宇航局1995年的“概念戰鬥機設計中機動性影響的研究”。它將各種先進戰鬥機設計配置相互比較,以突出每種配置對於不同任務集的優勢和權衡。顯然,鴨翼有利於機動性,但不利於雷達特徵:


(配圖:截圖)
還值得注意的是,美國宇航局研究中波音的鴨翼和λ翼概念與我們看到的F-47渲染圖有一些相似之處。除了鴨翼、機頭和可能的無尾設計外,我們真不知道相似之處有多深。不過,值得指出的是,諾斯羅普·格魯曼公司的B-21設計基於該公司最初的先進技術轟炸機(ATB)概念,該概念催生了B-2,因此部分回收舊隱身戰鬥機概念並非不相關的做法。


(配圖:截圖)
我們的朋友Gripen News在X平台上發佈的一張幻燈片來自聯合攻擊戰鬥機(JSF)項目——波音曾參與競爭,但洛克希德·馬丁公司以最終成為F-35的機型獲勝——這張幻燈片從定性角度略微展示了鴨翼對隱身戰鬥機設計的影響。它表明鴨翼確實對雷達特徵有影響,但差異似乎並不極端。請記住,這是非常籠統的信息,雷達截面積測量涉及許多元素,包括角度、頻率、控制面的位置等。

還值得注意的是,有許多隱身戰鬥機概念都採用了鴨翼,儘管只有殲-20投入生產。也許最值得注意的是,美國聯合先進攻擊技術(JAST)和先進短距起飛/垂直降落(ASTOVL)計劃(最終催生了F-35)中的一些概念就採用了鴨翼。早期先進戰術戰鬥機(ATF)計劃(催生了F-22“猛禽”)中的一些配置也是如此。因此,在隱身飛機上使用鴨翼在歷史上並非禁忌。

(配圖:ASTOVL風洞測試模型。(先進技術公司))
無論如何,鴨翼與先進的寬帶VLO設計目標並不完全契合,這引發了許多問題。首先,波音是否取得了其他突破,可以最小化這一設計特徵的影響,同時仍然保留其優點?使用先進複合材料,其中包括帶有下方擋板的頻率透明結構,可以幫助擊敗某些波段的入射雷達輻射,這取決於鴨翼在任何給定時間的定位。正如我們之前多次指出的那樣,隱身處理不僅僅是整形和雷達吸波材料塗層。甚至可以使用更奇異的設計策略來抵消鴨翼的雷達反射率。可變形控制面結構也是一個可能性。然而,這些措施能在多大程度上克服這一顯然是實現非常高程度寬帶隱身的一大障礙,目前尚不清楚。
還有一種可能是,F-47飛機在一定程度上是模塊化的。早些時候,官方曾表示,NGAD戰鬥機可能有兩種不同的配置。一種用於短程的“歐洲”配置,另一種更適合太平洋的廣闊空域和戰術挑戰。基本上,一種更適合傳統的戰鬥機角色,以犧牲續航為代價,反之亦然。這將通過不同的機翼配置來實現。在這種“歐洲”變體上加上鴨翼,再配上機翼的變化,是有道理的。後來,美國空軍表示這一想法已被放棄,但我們不知道在該項目去年夏天暫停以及特朗普政府隨後選擇F-47之後,這一想法是否有可能被恢復。這只是一個值得提及的保留意見。我們沒有跡象表明將提供兩種配置的F-47。
雖然我們有很多不知道的事情,但至少似乎波音公司在某個過程中做出了決定,認為在飛機上增加鴨翼是值得的權衡。但為什麼呢?有人可能會認為,波音公司打賭美國空軍會想要一架傳統意義上的戰鬥機,而不是一架非常重視航程、載荷和低可探測性,幾乎不顧及其他任何方面的重型戰術平台。中國已經在其兩款第六代戰鬥機設計之一——“殲-36”上朝這個方向邁進,您可以在此處詳細瞭解。

(“殲-36”。(中國網絡))
考慮到我們在太平洋地區看到的敏捷作戰部署計劃正在消耗美國空軍未來戰爭計劃,短距起降性能(鴨翼和較輕的機身將有助於實現)可能也成為美國空軍的設計目標。還有可能的是,對隱身的重視降低,而對傳統戰鬥機性能的重視增加,同時對電子戰能力進行更大投資,以防範在未來幾十年內,隱身技術將在高度先進的綜合防空網絡面前變得不那麼有效的可能性。此外,在衝突最激烈的地區,無人機和防區外武器將被首先投入使用,而不是有人駕駛飛機,至少最初是這樣。
如果確實如此,雖然我們很難通過有限的概念藝術準確判斷飛機的大小,但F-47可能較小的尺寸(仍可能屬於重型戰鬥機類別)也可能表明了這種不同的設計動機。換句話説,這架飛機可能會比許多人預期的更小、更輕,重點是發動機效率和減少武器載荷,以幫助在總燃油量的基礎上提高其作戰半徑。
這在一定程度上是有道理的,因為武器和一些傳感器能力將分配給無人協同作戰飛機(CCA)和其他將在F-47機組人員指揮下工作的飛行器。這可以大大降低成本和複雜性,並可能允許用同樣的資金建造更多的飛機。然而,選擇更傳統的戰鬥機概念將帶來一些巨大的權衡,並會改變NGAD生態系統,不僅僅是有人駕駛的飛機本身。

一種更小、更適應戰鬥機需求的飛機可能意味着航程更短。即使擁有高效的機體結構和新型下一代自適應推進(NGAP)發動機,飛機內部空間所能裝載的航空燃油有限,因此在沒有加油機支持的情況下,飛行距離也會受到限制。這種加油機支持是一個日益凸顯的弱點,在對抗中國在太平洋的反介入堡壘時,可能會破壞美國整個戰術空中力量鏈。多年來我們一直在指出這一點,2017年,我們曾提出,僅為了將美國戰鬥機送入與中國的戰鬥,就需要一架隱身加油機。當時,這一觀點引發了諸多爭議,但如今,空軍已經承認了其戰鬥機部隊極度依賴加油機的這一弱點,並可能正在考慮採購隱身加油機。是否採取這一行動,在很大程度上取決於下一代空中優勢(NGAD)戰鬥機的外形或是否會繼續推進該項目。
一種大型、遠程的NGAD戰術噴氣式飛機在爭奪區域中不需要加油支持。而在某些情況下,航程較短且可能更便宜的替代方案則可能需要。為了做出這一高風險決策,即如何正確推進,空軍必須研究如何正確搭配NGAD的組成部分,包括下一代空中加油系統(NGAS)。這就是去年NGAD戰鬥機項目被擱置的原因。必須根據飛行部隊面臨的預算現實和未來威脅的嚴重性,重新審視新型NGAD無人機、武器、傳感器、通信、有人駕駛戰術噴氣式飛機以及加油機的組合。在此期間,討論了一個大幅縮減的NGAD戰鬥機方案,其價格可能與當今出售的現代戰鬥機相當,而非最初預測的三倍之高。您可以閲讀我們的文章,瞭解這一方案可能的樣子。

(附圖:洛克希德·馬丁公司最新的低可探測性加油機渲染圖。)
最終,我們所知道的是,NGAD項目暫停後的研究結果表明,美國空軍需要一種第六代有人駕駛戰術噴氣式飛機。這一點在信息傳遞中再清楚不過,我們也看到新一屆特朗普政府迅速推進了這一決策。然而,我們不知道的是,為何選擇了F-47而非其競爭對手。顯然,波音公司的這款飛機與許多人的預期不同,其鴨翼就是一個明顯的特徵。因此,一個大問題是,這款飛機是否是一種更便宜的NGAD戰鬥機替代方案,更傾向於戰鬥機而非重型戰術噴氣式巡航機?我們尚不清楚,但有一些額外的跡象表明可能是這樣。
在橢圓形辦公室的新聞發佈會上,提到將大量採購F-47。這與有人駕駛的NGAD戰術噴氣式飛機從未有過關聯。事實上,前空軍部長弗蘭克·肯德爾曾強調,其成本高昂,大約是F-35的三倍,而且可能只會採購約200架。發佈會上還提到,F-47將出售給盟友。這也是一個全新的概念,不僅基於成本考慮,還有安全考慮。F-22出於這個原因被禁止出口,儘管多個盟友非常渴望獲得它。同時,據説F-47的飛行距離更遠,隱身性能更強,可靠性和可維護性也優於美國空軍目前的第五代戰鬥機,但具體在航程和隱身方面提升多少是個大問題。我們説的是戰鬥半徑提高50%,還是300%?這非常重要,因為如果提升顯著,但遠低於重型戰術噴氣式飛機所能達到的水平,那麼這可能就需要NGAS隱身加油機,這也可能是一個已達成的權衡。即能力降低,機體更小,但你得到了一架隱身加油機,它可以為許多飛機加油。
目前,我們尚不瞭解這些細節的具體情況。

(附圖:洛克希德·馬丁公司的概念圖,展示了其空中客車多功能加油/運輸機為下一代戰術噴氣式飛機加油。)
我認為,可以説我們所看到的F-47與許多人的預期並不完全相同,這使得這款飛機更加引人注目。一種大型、非常隱身、箭頭形的無尾三角翼飛機似乎最有可能滿足NGAD的要求。我們目前所看到的飛機似乎截然不同,它看起來更小一些,擁有上反角機翼、鏟形機頭和鴨翼。它更像是“掠食鳥”、X-36,甚至伊朗備受爭議的“卡赫爾313”的混合體,而非我們已經習慣的NGAD輪廓和概念圖。
當然,一旦我們看到更多內容並瞭解到有關其設計理念和支撐其的生態系統更多信息後,這一情況可能會發生變化。