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洛马的六代机? 美国当年忽悠瘸了苏联, 现在又要拿PPT来忽悠中国?

日前,洛克希德的Skunk Works 高级项目部门在Instagram上发布了一张神秘的飞机平面图,这是洛马80周年的创新宣传活动,放出了一张神秘飞行棋的平面图,而且只画了个线条,坊间纷纷解读,这可能是美军未来的六代机,真相到底如何呢?

洛马的六代机?飞行性能究竟如何

洛克希德·马丁公司是美国著名的军工企业,以开发与制造军用飞机闻名于世,如果以营业额排名,洛马是全世界最大的国防工业承包商,如果各位对此没有概念的话,看看洛马曾经开发过的机型大家就知道了:

  • 战斗机包括:F-104、F-16、F-117夜鹰、F-22猛禽、F-35闪电II;
  • 军用运输机:C-130大力神中型运输机系列、C-141运输星远程喷气运输机、C-5银河重型运输机;
  • 军用侦察机:SR-71黑鸟、RQ-170哨兵无人机;
  • 航天火箭与导弹:三叉戟弹道导弹、宇宙神(大力神)火箭、RUM-139 阿斯洛克反潜导弹、AGM-158 JASSM、AGM-158C远程反舰导弹AGM-114地狱火导弹

其实洛马还开发了军用的侦察卫星以及民用通信卫星,还有民用客机等,可以说几乎囊括了航空航天的所有领域,因此这样一家企业的未来动向显然是非常值得关注的,这次在Instagram(美国社交媒体)释放出这个信息到底代表了什么意思?

  • 这个平面图能告诉我们什么?

熟悉飞行器空气动力学的朋友,第一眼看到这张图片就会了解到这是一种载人的高速飞行器,其原因有两个,一个是水泡型座舱,这是有人飞行器的重要特征;另一个则是其气动布局,这个机身形状是一架高速飞行器,相信各位朋友对此都比较好奇,它到底能飞多快?比洛克希德著名的SR-71黑鸟比较又如何?

一代名机:SR-71的传奇

这是洛克希德臭鼬工厂在1960年代设计的一种3倍音速高速侦察机,机长32.74米,翼展16.94米,最大起飞重量78吨,最高速度可达3.32马赫,最高升限达到了2.4万米,航程可达5400千米。

从这些基本数据看,这就是一架大型的高速飞行器,1966年服役后曾在北越、埃及、朝鲜及利比亚等国执行过任务,从未有一架SR-71被击落,甚至比当时的大部分防空导弹都快。原本SR-71是为侦察苏联与中国专门设计的,不过在SA-5(S-200,萨姆-2,最高速度5马赫)服役后美国放弃了这种想法!

不过在越战期间规划侦察路线时打了个擦边球,短期曾进入中国境内,1970~1980年代也曾多次在巴伦支海、波罗的海、勘察加半岛附近等多次擦着前苏联的边境侦察,但未敢进入苏联领空,美国还是担心被击落,因为这种在当时处于绝密状态的战略侦察机一旦被击落,美国损失太大!

1998年,这种传奇的高空高速侦察机正式退役,32架黑鸟全部落了个善终,一直到现在,很多军迷仍然会去博物馆感叹下这种冷时期为速度而生的怪物,也是在SR-71之后,也再也没有一种大量服役的比SR-71飞得更快的有人驾驶战斗机。

与SR-71相比,这架飞行器速度如何?

SR-71的速度大家都知道,3.32马赫,尽管有不少飞行器都能超过这个速度,但这是美国正式装备过的速度最高的飞行器。那么问题来了,这个平面图中的飞行器我们根本就不知道参数,咋个比速度?

确实没法比,不过可以从大致的启动布局中看看两者的展弦比差别,这是翼展的平方与机翼面积之比,越大表示这架飞行器倾向于平直翼、速度越慢,越小表示这架飞行器越倾向于三角翼、速度越高。能从这个大致外形中中评估出一些数据,至少和SR-71比较下设计速度哪个更高一些还是没有问题的。

笔者在CAD里把这洛马的战斗机大致建了个平面图,这个颗粒度非常粗,各位完全不必较真,只能做个大概的评估而已:

这里没有单位,仅仅是作为比例画的图,如果按机身升力体计算,那么展弦比应该在1.4左右,这个参数大概是什么水平呢?这个简单,与现役的飞行器比较下就知道了:

B-52轰炸机展弦比为6.5,U-2高空侦察机展弦比10.6,全球鹰无人机展弦比更是高达25,这是低速侦察机与轰炸机的展弦比。那么战斗机呢?F-16是3.2、F-15是3.0、F-18是3.52、Su-27是3.5、MIG-29是3.5、台风是2.4,F-22是2.3,J-20是2.2。

SR-71的展弦比是1.939,而这架飞行器的速度是1.4,显然这架飞行器的设计速度要比SR-71高得多,但是速度到底有多高呢?因为展弦比和速度并不是一个绝对的关系,比如展弦比3.5的苏-27的最高速度和F-22其实相差无几,我们也只能用其他成熟机型来参考。

我国的高超音速侦察机WZ-8显然是一个最好的参考,这种侦察机的性能有多厉害,看看下面的各项参数就能了解个大概:

1、WZ-8的最大飞行距离约为3000千米;
2、以4、5和6马赫的速度飞行的持续时间分别为45、30和16.5分钟;
3、WZ-8可携带侦察雷达和多通道卫星通信设备,可以为DF21和DF26提供制导

它的最高速度是6马赫,而这种飞行器的展弦比笔者曾经大致计算过,在0.93~1之间,忽略了小翼的升力系数,因此会考虑一个范围,洛克希德的这种新机型展弦比在1和1.9之间,速度也应该在6马赫和3.3马赫之间,那么速度应该在4.5~4.8马赫左右。

不得不说这是一种速度极高的飞行器,但与《壮志凌云2》中的DarkStar的10马赫相比,这个速度还是差了一点,不过这没关系,如果美军装备了一种速度接近5马赫的战斗机,基本上在全世界已经没有对手了,因为除了防空导弹外,没有任何一种有人驾驶战斗机能追上它!

美军的PPT:中国究竟跟还是不跟?

对于洛克希德的这架新出现的飞行器,网友评价不一,其中就有网友评价一针见血:

美国靠这种手段把苏联磨死了,但用到中国身上的结果就是几年后中国拿着东西问“当初你想造又造不出来的是不是这个?

当年美国就是拿着星球大战的概念炒作,结果不知情的苏联跟进,在耗费了大量人力物力之后发现这是个无法实现的巨坑。所以大家对洛克希德这次连模型都不做,CG渲染都没有直接来张框架图表示这肯定就是个套路,目的就是让中国人上当,下文我们分析下,这事儿到底靠不靠谱?

近期美国空军正在举行NGAD下一代空中优势战斗机的竞标,5月18日,美媒《动力》网站报道称,美国空军已经发布了新型隐形六代载人战术喷气机开发工程和制造阶段的机密合同,尽管没有公布有几家竞标厂商,不过据美媒估计,应该就是洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和波音公司这三家美国军工巨头。

NGAD是美军六代机项目,其包括核心有人驾驶战斗机与无人驾驶的“忠诚僚机”,对于忠诚僚机这种作战模式各位应该比较了解了,是作为侦察、对地攻击、格斗以及电子干扰等辅助角色出现的一种机型,一架核心战机可以根据任务需求带领多架无人机作战。

而这架核心战机就是美国NGAD项目中的F-X或者F/A-X战斗机,对于这架战斗机的要求,美军提出了更强的隐身性能、机载电子设备以及更强大的动力等要求,到目前为止的公开资料显示,这种战斗机将会使用通用或者普惠公司的变循环发动机,这种发动机结合了涡扇的低速省油以及涡喷的高速省油,在推力上有所增加,在航程上增加更明显。

6月23日,美媒《动力》网站报道美军的NGAD项目竞标厂商只剩下两家,预计将于明年的这个时候公布中标厂商,不过美国空军却并没有表示究竟是哪两家将参与竞争,此前的F-22竞争者是洛克希德和诺斯罗普,F-35则是波音和洛克希德,两次都是洛克希德获胜,而这次到底是哪两家还真不好猜。

所以问题来了:洛克希德参与竞标的真是这高速飞行器?

假如NGAD装备的就是前阵子波音的XA-100和普惠的XA-101变循环发动机,那么这个气动布局是不可能的,原因很简单,变循环发动机不具备如此高速的条件。

SR-71的J58喷气式发动机也属于变循环发动机,不过这种变循环发动机是将第四级压气级的气流引出直接注入加力燃烧室,在超过2.2马赫后这个活门就开启了,新鲜空气进入加力燃烧室,降低了温度,可以让加力燃烧室长时间开启,一直达到3.2马赫的极速。

那么XA-100和XA-101是不是可以更高速度?答案是不能!因为这两款发动机不是为了极速而生的,主要是综合下涡扇在低速下省油以及近似涡喷的模式在高速下省油的优点,极速并不是这两款发动机追求的指标。

另一个原因则是使用涡轮压气级的模式,想要达到更高速、更高涡轮压气比时会遭遇一个问题,就是压缩空气温升膨胀,会降低压气级效率,也会降低压气级空气流量,所以涡轮压缩的喷气式发动机在2马赫后其实效率是要下降的,解决方式是要么用冲压模式,要么用预冷模式,也就是在进气道加冷却方式,让进入压气级的气流冷却,得到更高的压缩比。

但变循环不会采用这种模式,因为变循环发动机的侧重点在于省油与大航程,高速并不是优势,因此如果NGAD使用了XA-100或者XA-101,那么不可能会用这种气动布局。

冲压发动机:推力陷阱,4~5马赫区间不合适

上文我们提到了冲压发动机,这种模式可以不用预冷也能达到比较不错的效果,但超过4马赫之后,在亚燃冲压与超燃冲压发动机模式转变的区间内燃烧非常不稳定,这就是著名的推力陷阱,目前的办法是用火箭推到5马赫后再启动,或者用TRRE发动机在推力陷阱区间内用火箭帮助稳定燃烧。

TRRE发动机的结构

所以当飞行器以4.5~5马赫飞行时,用超燃冲压发动机是不现实的,因为超燃冲压发动机无法长期工作在这种不稳定区间,要么在5~6马赫左右,但洛克希德的这架飞行器不适合在这个区间内飞行。

要么这架飞行器不用这种冲压发动机,而是使用旋转爆震发动机,这个没啥速度限制,尽管高速上限还是存在的,但却没有4~5马赫的推力陷阱,不过无论是超燃冲压还是旋转爆震发动机,目前都不太成熟,暂时很难作为下一代飞行器的主要动力。

所以目前也可以得出结论了,这架飞行器可能真不存在,只是一个PPT而已,笔者判断是美军的NGAD还是偏向于高音速战斗机,巡航速度可能会超过2.2马赫的那种,航程比F-22更大,电子设备与隐形功能更强,在西太地区,大航程会成为基本要求。

当然也有另一个可能,中国的下一代战机却真可能会倾向于接近或者达到高超音速,因为现在这个时刻已经接近新体制发动机爆发的时刻,美军使用变循环刚好不上不下,如果再过个十年八年,中国真干出了这种飞行器,那么就可以说美国预判了中国的预判,先放个PPT,让大家认为中国又一次抄了洛克希德的作品。

2024-04-28

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