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中國要制定全球無人戰機新標準 這款機型有望超殲20
送交者: 一劍破天 2018月06月06日23:08:15 於 [軍事天地] 發送悄悄話
回  答: 一新機型神秘程度超殲20 或成我核動力航母艦載機一劍破天 於 2018-06-06 23:07:27

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△亮相的“暗劍”無人機全尺寸模型


       近日,12年前首度現身的“暗劍”無人機,如今以全尺寸模型照片重新回到人們的視野,顯示背後仍有發展動作仍在進行。“暗劍”最早是在2006年珠海航展上公開小尺寸模型,展板介紹其特性為“具有超音速、超高機動能力與低可探測性,主要用於未來對空作戰”。

       值得注意的是,“暗劍”的氣動外形與國外無人機有着極大差異,這顯示中國的飛機設計已經走上了自己的軌道。那麼“暗劍”為何與眾不同呢?今天,北國防務就來說說這事。

      自從智能控制技術讓無人機實用以來,無人機就成為各國空軍的“明日之星”。其主要優點其實來自於三項人類飛行員的缺點:

      重量:飛機為了搭載飛行員升空,除了要騰出座艙空間讓飛行員可以工作外,還得提供生命維護設施、顯示設備、控制設備等等才可以讓人類飛行員工作,如果省略人類,就可以省去這些設施的重量與阻力。例如,有些雙座戰機/攻擊機就會藉由省略後座飛行員,塞入油箱來拓展航程。

     飛行時間:人類由於生理與心理的限制,工作時間不能無限制加長,限制了有人飛機的航程與滯空時間,如果省略飛行員自然可以在油料耗盡前持續飛行。

      機動性:即便受過訓練的飛行員,在抗G飛行服的協助下,也無法承受9G以上的機動。如果省略飛行員,以現代結構技術可以製造出20G以上的機體,其機動性就會超越任何有人戰機。
現今的軍用無人機大多是利用上述的第一或第二點來發揮優勢。至於第三點的機動性,早期美國空軍研究無人戰機時,曾經構想過一種可以超過人類極限進行機動的無人機,除了用來空戰外,也能用來規避防空導彈。不過,後來發展的無人機卻都改用隱身性進行突防,這種“超高機動”的無人機構想就被西方束之高閣。

      例如美國空軍資助的X-45計劃就是隱身無人攻擊機的典型例子,後來也成為歐洲與俄羅斯參考的範本。而“暗劍”機與X-45的設計就有很大的差別:首先,隱身無人機大多會將進氣道置於上部,原因是地面防空雷達會由斜下方往上照射,機背進氣道能利用機身阻隔雷達波,降低進氣道的吸波要求。

      然而,有人戰機卻寧可付出雷達截面積的代價將進氣道置於下方或側方,原因是機背進氣道在高攻角容易吃進機身產生的亂流,限制了飛機機動的攻角。而“暗劍”採用的機腹進氣道則能用前機身整流,降低氣流攻角,顯示其重視高攻角的機動性。

      其次,隱身無人機多半會省略尾翼,原因是尾翼的前後緣都會對法線方向散射雷達波,而省略尾翼的隱身效果比任何吸波材料都好。“暗劍”機不但有2片大型垂直尾翼,還有2片腹鰭,表示它對橫向穩定性有很高的要求,通常也是為了在高攻角或超音速狀態維持穩定。

      美國其實也有一些無人機強調機動性,例如波音與NASA合作的X-36。不過,該飛機的原始計劃其實是要研究無尾翼有人戰機的機動性,因此波音雖然認為前翼對隱身較為不利,但仍加上前翼搭配矢量噴嘴來彌補拆掉垂直尾翼所損失的機動性。而該計劃是因為沒有足夠的預算才以無人機方式進行研究,因此機上仍有“假座艙”來模擬有人機的氣動特性;至於其實驗目的其實是研究那特殊的矢量噴嘴,而不是發揚無人機的機動性。

      “暗劍”無人機也有前翼,不過從模型上觀察,其前翼似乎是以旋轉方式伸縮的,似乎不能再上下轉動進行氣動控制。這種伸縮前翼也曾出現在F-14上,其用意是降低穩定性來提升超音速的機動性。因為F-14的可變翼在超音速可後掠到68度來降低波阻,然而高度後掠角加上超音速的升力中心後移現象,會讓戰機像鉛塊一樣難以轉向機動。此時從翼套伸出的小翼可產生抬頭力矩來減緩升力中心的後移。“暗劍”採用類似的伸縮前翼顯示其對超音速機動性的重視。

      那“暗劍”機的速度到底有多高呢?如果扣除前翼與主翼不看,其後掠角約80度三角形邊條翼與機身融合的構型,搭配外傾垂直尾翼相當類似美國的X-24B升力體實驗機。升力體其實就是當前熱議的“高超音速滑翔器”,NASA在上世紀60年代就希望能作為軌道重返載具,能直接降落到跑道上而不是用降落傘迫降。

      X-24B是升力體中較高速的版本,可以高超音速飛行較遠的距離,或者做出大半徑轉向,因此也有人認為“暗劍”機可以高超音速飛行。然而,“暗劍”機外加的兩片50度後掠主翼看不出有伸縮機構,則其產生的阻力就很難讓它達到高超音速飛行。

      從外型上來看,“暗劍”機的大比例三角形邊條翼加上主翼似乎帶來相當大的升力,加上機腹進氣與尾翼的特徵顯示其重視高攻角的穩定性,顯示其的確以“超高機動性”為主要目標。

      然而,高機動性仍需要高動力才能支撐。例如,波音也提出過一種超高機動性的ExMAN無人機概念,其構想是利用超越人類極限的瞬間轉彎在空戰中快速斬殺敵機,就能用短程導彈達到高交換比。其50度後掠角與“暗劍”機的主翼相同,但採用飛翼構型可產生20G瞬間機動所需的最大升力。然而,大升力也會帶來大阻力,需要極高規格的發動機才能克服。波音規劃了2台發動機,其推力必須相當於F-15的F100發動機,但重量只能有6.5成,才能達到其規劃的航程與機動性,而這種發動機其實還不存在。

      對於“暗劍”機也是一樣,從小尺寸模型觀察,其發動機不但只有一台,而且噴嘴相當小,後續可能要換裝大型發動機才能達到超越殲-20、F-22以及蘇-57等最新有人五代機的“超高機動性”。

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