不管是尘埃初起,还是尘埃落定,法德互助(还有西班牙加入)的“第六代战斗机”(正式名称是“未来空中作战系统”,简称FCAS)在2019年巴黎航展上正式露面了:哀求在2025年首飞,2040年前达到全状态作战能力,只管现在只是全尺寸模型。
法德方面没有对FCAS的性能、起飞重量、任务系统和武器等多做解释,但流传宣传具有忠实僚机、空战云、深度学习等功能。现在唯一能确定的是基本形状。虽说模型与实物可能有差距,但有法国总统保驾、两国国防部长签约的模型该当还是靠谱的。
这是一架单座、双发、浅V双垂尾的战斗机,具有大型机内武器舱,因此重量级该当超过“阵风”。与此前公开的达索“下一代战斗机(简称NGF)比较,FCAS在技能上实际更守旧,只管两者都只是模型。
FCAS放弃了NGF的无垂尾布局和水平方向的二维推力转向,而是采取大型浅V双垂尾,可以看作诺斯洛普YF-23的无血缘远亲,或者说与麦道JSF方案更加近似。YF-23和麦道JSF都属于第五代(在中国称为第四代)战斗机,FCAS在气动设计方面的理念和技能上并无显著打破,单靠前辈任务系统就敢自称第六代令人难以信服,顶多五代半。
不过这样四舍五入算新一代是欧洲特色,“阵风”便是这样,相对付第四代的F-16、米格-29,“阵风”实在只前辈半代,该当说是四代半,但法国自称属于第五代,只管谁都不把“阵风”与第五代的F-22、F-35相提并论。
FCAS的法国影响无可置疑,在某种程度上可看作高度隐身化、单垂尾变浅V双垂尾的“幻影“战斗机,以是称为幻影之子也不为过。
巴黎航展上的FCAS模型
与YF-23和麦道JSF比较,FCAS采取更加前辈的DSI进气口。YF-23的梯形翼下进气口采取上唇后方多孔内壁实现接管式附面层分离,隐身好但效率不可靠;麦道JSF的加莱特相称于斜置的矩形进气口,只须要考虑相对大略的气流二维平面流动,附面层分离也可靠,但附面层分离隔道对入射雷达波形成反射凹腔,危害隐身。在隐身技能的早期,这些都算有效的方法,但兼顾进气效率和隐身的DSI涌现后,再拘泥于老办法就说不过去了。
DSI是F-35创始的,但是被中国彻底白菜化。FCAS是第一架已知采取DSI的欧洲战斗机,NGF还是加莱特。
但FCAS在气动方面的进步也不宜彻底否定。FCAS的DSI的鼓包更大,前机身下侧壁更倾斜。更大的鼓包更加充分地利用DSI的气动特点。诚笃说,“枭龙”那样的小鼓包对DSI特点的利用是有限的,但那也是在基本气动设计已经确定后的锦上添花,还有技能风险和本钱掌握的考虑,与FCAS的全新设计不可相提并论。
更加倾斜的前机身下侧壁形成更加宽大、尖锐的前机身侧棱,导致更加强烈的前机身边条浸染,有利于通过涡升力得到大迎角机动性,也提高侧向隐身。大侧棱对涡流掌握是很大的寻衅,前机身鼓包附近气流的三元流动也更加强烈,提高了剖析和设计难度,但这与现有的F-22、歼-20比较,都是量变,不是质变。
FCAS是第一种实用DSI进气道的欧洲战斗机,看起来彷佛在技能上有所进步,但这与F-22、歼-20比较都并没有根本性的提高
FCAS的浅V双垂尾也一样。V形双垂尾兼顾平尾和垂尾的浸染,与常规的“四翼面尾翼”比较,重量减轻,隐身和减阻都更好,但飞控寻衅更大。V形尾用作纯挚的俯仰掌握还好说,用于航向掌握必须与副翼合营,抵消横滚方向。事实上,由于大幅度转弯时须要顺向横滚合营,副翼的动作量还要更加。
倒V形双垂尾倒是恰好相得益彰,用于航向掌握的时候顺便产生有利横滚,“捕食者“无人机上便是这样的,但在战斗机上没法用。
另一个办法是反其道而行之,把V形尾作为垂直安定面利用,像B-2一样用外翼段高下对称的扰流片组形成旁边两侧的差动阻力,掌握航向。
不管用什么办法,机动翱翔时阻力代价稍大,飞控律则大大繁芜化,全部系可靠性哀求很高,而且问题随V形角度的增加而增加。F-18的V形双垂尾是出于边条涡流走向的考虑,角度靠近垂直,比较好办理;F-22出于隐身的考虑加大了角度,但依然相对直立。两者都必须保留常规的平尾,缓解了飞控律的问题。
YF-23是主流战斗机设计中首先采取浅V双垂尾的,角度约45度。FCAS的角度更大,不超过30度,表示了对气动和飞控的信心。YF-23落选的缘故原由之一是美国空军对其机动性不放心。近三十年后,FCAS重新拾起这一布局,或许当年过于超前的技能如今终于足够成熟了。但与DSI一样,这是量变,不是质变。
FCAS的机翼不再是大略的大后掠角三角形,而是后缘带有大型浅锯齿,靠近麦道JSF的平面形状,但没有强调边缘对齐。后缘强调边缘对齐的话,气动影响太大,翼面积丢失也太大。三角翼的气动优点已经为人们所熟知。三角翼须要至少中等后掠角的前缘,但后缘该当平直,顶多有浅前掠或者浅后掠,以尽可能保持三角翼的气动优点。浅锯齿的尖点附近气流情形繁芜,但总体上还比较靠近常规三角翼,这是在后向隐身和气动特性之间的最好折衷了。
FCAS的翼梢既不是三角翼的尖角,也不是后掠翼的平直截梢,而是突出的锯齿,比较特殊。这既有隐身浸染,也可能具有类似圆翼尖的浸染,减少翼尖绕流,降落翼尖阻力。如果保留莅临盆型,将是独占的特色。
与去年范保罗航展上初夏年代NFG模型比较,今年巴黎展示的FCAS已经要守旧了不少
与NFG惊艳的直立二维推力转向喷管不同,FCAS的尾喷管便是大略的带锯齿圆截面喷管,隐身不如大锯齿的二维喷管,但大略,推进丢失小,不失落为稳妥的选择。平直的二维喷管貌似大略,实在制造哀求非常高。从模型上,难以确定是否具有推力转向能力,但推测该当有。
FCAS的发动机是另一个项目。在2019年巴黎航展上,法国与德国在签订FCAS研发协议之后,其余签订了发动机研发协议,由法国赛峰(前斯奈克玛)和德国MTU联合研制。坊间有提到FCAS具有超巡哀求的。现在还不清楚这是否是正式哀求,但浅V双垂尾是有利于减阻、有利于超巡的。
不过再减阻,推力哀求还是大大高于亚巡。航展上没有公布新发动机的任何细节,包括推力级、推许比、尺寸和一样平常技能特点(如涡扇还是变循环),但估计不是斯奈克玛M88的大略放大。比照FCAS的机内武器舱,FCAS的重量级至少不低于F-35,须要超巡的话,发动机推力很难低于125千牛级,推许比可能须要达到10-11。考虑到增重和发展潜力,M88那样的中推大略放大到这一等级的大推的幅度太大,以全新研发为宜。
超巡战斗机的发动机推许比该当达到10-11,否则发动机重量在正常起飞重量里占比太大,压缩燃油、武器和电子系统的重量占比,影响战斗力。在技能上,法德没有已知在研的变循环发动机操持或者样机,要白纸起身,遇上2025年首飞可能来不及,估计还是深度优化的涡扇。
总体来看,FCAS是现有航空技能的深化和优化,与F-22、歼-20比较,顶多在第五代战斗机根本上进一步深化,并没有理念和关键技能上的打破,谈不上第六代。不过浅V双垂尾导致的扁平形状是除了无垂尾外最隐身、超巡阻力最小的,只是机动性还取决于法德的气动设计和数字飞控的功力。
早期的FCAS模型设想好比今更激进,在气动形状上表示了一些新设想,但进气道等设计显然并不是负责的
对付欧洲来说,不想抱紧美国的大腿的话,也只能自己开拓了
在任务系统方面,法德没有过多解释,但常规的主动电扫雷达、内载电子战-被动探测系统、大屏显示、全向光电系统、数据链等该当是必不可少的。法德正在研发新一代智能化、小型化的机载武器,涵盖天空、地面和海洋,估计会成为FCAS的标配。但这些都不是只有第六代战斗机才可能具有的,F-18E Block III、F-15X、苏-35等四代半战斗机在不同程度上已经具备这些能力。
忠实僚机和空战云也是一样,这不是第六代战斗机专有的。不过深度学习是故意思的寻衅,这提出的问题比办理的问题更多。深度学习已经发展到“强化学习”(reinforcement learning),可以在“最大回报”方向上加强勉励,在更短的韶光内自动优化模型。
谷歌“阿尔法狗”还用3000盘人类最佳棋局作为演习的开始,第二代的“阿尔法狗-零”不用从任何人类棋局开始,很快达到和超过了第一代的能力,以至于谷歌宣告不再连续围棋人机大战方面的研究,电脑棋手降服人类棋手已经不成寻衅了,电脑的棋路在很多方面也超过了人类的理解。
但下棋是一回事,打仗是另一回事。不受掌握、难以理解的人工智能不仅可能要了仇敌的命,同样可能要了自己的命。深度学习是人工智能的一个分支,用人工智能赞助作战的终极目的是在有掌握地情形下降服仇敌。惊喜是可以的,惊愕则是决不容许的。人类不能容许人工智能“自说自话”,做出可能失落控的决策,不管是计策层面、战役层面还是战斗层面。
人工智能说到底是数学的一个分支,但在可预见的将来,人工智能的行为还无法在数学上严格剖析,其结果无法在数学上可靠预测,这使得人工智能的决策不可相信。仅仅靠保留“拔插头”机制是不足的,人工智能越强大,造成毁坏的深度、广度、速率也越大。在可预见的将来,尤其在有人战斗机上,深度学习只可能在相对大略、明确的领域辅佐翱翔员的决策,更像忠实的哨兵,顶多是低级参谋。
这样的一种战斗机究竟“六代”在哪呢?
对付法国来说,这是“幻影”末了的血脉了
CF-105,Tsr.2也曾成为加拿大、英国航空工业的“末了希望”然而……
不管FCAS终极发展成什么样,这至少回答了一个问题:在“两风”之后,欧洲(不管是英国、法国还是德国)还会有下一代有人战斗机吗?看来是有的。欧洲曾经试图一步跨入无人作战飞机,但在靠谱的人工智能涌现之前,自主作战的无人作战飞机是不可能的。与英国“狂风”只有“虚拟座舱”为最大亮点比较,FCAS至少更加有料一点。
德国加入法国阵营也可能决定性地改变未来欧洲战斗机天下的走向。在“阵风”之后,法国誓言再也不独立研制战斗机了,实在包袱不起。英国也有同样问题。德国既是欧洲金主,又缺少主导下一代战斗机研发的技能实力。德国的加盟既办理了下一代战斗机的投资问题,又不威胁互助伙伴国的技能主导地位,可能成为决定谁生谁去世的关键。现在看来法国能活下来了。
英国或许还有美国大腿可抱。英国是F-35研发里唯一的“一级互助伙伴”,深度参与研发。或许英国也能通过参加美国第六代战斗机的研发保住喷鼻香火,但这与“台风”时期的主导还是截然不同的。
FCAS的锣鼓已经敲响。只管与波音737MAX的MCAS只差一个字母,两个CAS的人气和期望可是天差地远。希望FCAS的出生不要像MCAS那么坎坷。幻影世家须要子孙。
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