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吴蔚等 ¦ 2018年国外军用航空装备与技术发展综述

吴蔚,张洋等 空天防务观察 2021-02-01

2018 年,主要国家继续探索新概念航空平台与技术,加速创新技术研发,持续推动航空装备的更新换代与能力提升。

一、发布战略规划、促进航空科技发展

美空军规划作战飞机发展。2018年初美空军全球打击司令部发布《轰炸机发展指南》(未公开),提出利用新技术改造空军轰炸机机队,寻求扩大轰炸机机队规模,并为B-21轰炸机2025年左右服役及现役轰炸机逐步退役规划路线。美空军2018年还完成了新版《战斗机路线图》(未公开)文件制订。

美国防部发布数字工程、无人系统战略性文件。美国防部7月发布《国防部数字工程战略》,进一步推进基于模型的系统工程。目前美国防部已实施数字系统模型、数字线索、飞行器机体数字孪生等多个数字工程转型计划,国防部内各军种和部门将在该战略下统筹协调有关工作。8月美国防部发布20172042年无人系统综合路线图》,梳理了无人系统相关支撑技术、面临的挑战和关键技术,表明美军无人系统发展正进入提升谱系能力、推进概念技术融合和推动装备更新拓展“三管齐下”的新时期。

美国防部对四次工业革命本质和国防采办或业务改革相关关系的理解(美国防部图片,中国航空工业发展研究中心刘亚威编译)

英国发布空战战略、航空工业战略。英国国防部7月发布新版空战战略,强调空战领域对英国保持军事能力、维持工业基础和科技发展的重要性,提出英国未来空中力量发展愿景。英国政府12月发布航空工业战略,承诺20132026年为航空研发投资19.5亿英镑,并与工业界共同支持未来飞行挑战计划、国家航宇技术开发项目、供应链21竞争与增长项目等,开展电动飞机与自主技术等新技术开发、扶持小企业创新和提升供应链效率。

二、持续推动作战飞机能力升级

(一)美俄继续推动战略轰炸机能力发展

美俄推动新型战略轰炸机研制。B-21“空袭者”轰炸机11月完成关键设计审查。5月美空军初步确定德克萨斯州戴耶斯空军基地、南达科他州埃尔斯沃斯空军基地、密苏里州怀特曼空军基地作为B-21驻扎基地。俄罗斯国家采购网10月发布PAK DA下一代远程轰炸机发动机实验设计工作招标。俄宣称该机为多用途飞机,将取代图-22M3、图-95MS和图-160轰炸机。

俄下一代远程战略轰炸机PAK DA外形想象图。我们分析,201810月发布的发动机实验设计(工程研制)招标是针对“产品80”发动机,该发动机预计是PAK DA的第二阶段发动机,该机初期将配装图-160M2拟使用的NK-32-02发动机。“产品80”发动机很可能采用了派生自PD-14涡扇发动机(俄MS-21窄体干线客机的动力装置)的核心机或主要技术

美空军提升B-52轰炸机能力。美空军正在改进B-52内置弹舱,可加挂8枚“杰达姆”GBU-31制导炸弹或其他精确制导武器。4月美空军授予波音公司为B-52综合“远程防区外导弹”(LRSO)合同,主要内容包括飞机改造、软件研发测试、后勤培训和项目管理。

俄罗斯改进轰炸机。俄图-160M2轰炸机(非全状态型)1月首飞,该机在原图-160轰炸机上进行了数字化升级改造。8月中旬首架改进型图-22M3M轰炸机在联合飞机公司喀山工厂亮相,该机安装新的导航和通信设备、瞄准系统和电子战系统等。1228日该机首飞。1229日俄为图-160M2和下一代轰炸机PAK DA试验航电的图-214LMK航电试验台首飞。

20181228日,首架图-22M3M完成首飞(俄国防部图片)

(二)多国推动下一代战斗机研发

美俄持续推进“六代机”研究。美空军2019财年为“下一代空中主宰”项目申请5.04亿美元预算,并计划2019-2023财年申请预算99亿多美元,显示出美空军下一代战斗机研发工作将全面铺开。俄国家杜马国防工业综合体组织发展法制保障委员会主席7月表示,俄第六代战斗机将采用人工智能技术,并能以无人驾驶模式飞行。

法德推进下一代战斗机合作研发。德法两国6月签署新战斗机合作协议,法国达索公司与空客公司将合作开发“新一代战斗机”(NGF),取代德国“台风”战斗机和法国“阵风”战斗机。达索公司10月展出NGF缩比模型,为双发、无垂尾设计。

201810月,达索公司在欧洲海军展上展示的NGF概念方案模型(法国达索飞机制造公司图片)

英国推出下一代战斗机模型。英国7月公布“暴风”战机概念模型,采用单座、双发、双垂尾隐身布局,采用有人/无人驾驶可选模式。

韩国KF-X战斗机研发进入新阶段。韩国6月底公布KF-X战斗机初步设计方案,并宣布该战机已通过初步设计评审。

韩国KF-X战斗机第1批次想象图(韩国航宇工业公司图片)

(三)美俄五代机研制工作即将完成

F-35战斗机结束研制试验,开始参与实战。美军方4月宣布F-35战斗机研制阶段飞行试验结束,12月进入初始作战试验与鉴定(IOT&E),为2019年进入全速生产打下基础。9月美海军F-35B在阿富汗执行打击任务,标志美军F-35战机首次投入实战。另外,意大利、英国、以色列、日本、韩国、土耳其、比利时、澳大利亚等合作伙伴国陆续接收订购的F-35战机,并开始投入部署。意大利空军F-35A战机3月开始执行防空警戒任务,英国空军5月组建首个F-35B中队,以色列空军F-35战斗机6月投入实战使用,日本5月完成F-35A在三泽基地的部署。英国F-35B9月首次部署到英国航母。

美海军的F-35C战斗机正在继续开展试飞,预计在2019年形成初始作战能力(美国防部图片)

俄苏-57战斗机即将装备部队。2018年苏-57战斗机继续开展装“产品-30”发动机的试飞,2月该机短暂在叙利亚战场试用,7月俄罗斯国防部签署12架苏-57战斗机采购合同,并确认2019年正式服役。

(四)美欧四代机注重能力升级

美军现役战斗机升级改造需求迫切,已引起军方重视。波音公司3月获得美海军F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机升级合同,将现有的第2批次型升级为第3批次型,升级内容包括增加保形油箱、寿命从6000飞行小时延长至9000飞行小时、提升隐身性能、安装先进座舱系统和大容量通信系统等。5月美海军授予雷声公司合同,为F/A-18“大黄蜂”战斗机升级红外和雷达系统。美空军5月完成首架F-16战斗机延寿升级工作,美空军将有300 C 型和 D F-16进行延寿改型。针对美空军升级F-15战斗机需求,波音公司7月推出F-15X方案,升级内容包括:改进结构和动力、大幅延长使用寿命、提升武器挂载能力、采用新型航电系统。洛克希德·马丁公司11月获得合同,将为美空军F-15C战斗机生产和集成19套“军团”吊舱。美空军2017年选中该吊舱作为F-15C机队的红外搜索与跟踪系统,并计划采购130套。

法国10月启动为所有144架现役“阵风”飞机升级到F3-R标准的计划,头4F3-R飞机在2018年年底前交付。F3-R标准包括集成新的“流星”超远程空空弹、有源电子扫描阵列雷达、新一代吊舱等。

F3-R标准型“阵风”M战斗机地面正视。可见该机携带了1TALIOS新一代吊舱、6SBU-54“锤头”空地导弹、2枚“流星”中远距空空导弹、2枚“米卡”中近距空空导弹和22000升副油箱。F3-R标准型是法国F3标准型和正在发展的F4标准型之间的渐进发展配置,20181031F-3R配置通过了法国国防部武器装备总署的鉴定(法国达索飞机制造公司图片)

瑞典萨伯“鹰狮”E战斗机2018年继续开展飞行试验,主要为超声速飞行、武器挂载试验,该机已获得瑞典和巴西96架订单,将于2019年底交付首批飞机。

三、新型航空作战支援保障装备研制取得进展

(一)新型军用运输机、加油机、预警机/情报监视飞机研制取得进展

巴西KC-390新型军用运输机10月获得巴西航空管理局的适航认证,11月完成部队卸载与撤离等试验,将于2019年上半年交付巴西空军。美国KC-46加油机2018年开展了与多种战斗机和运输机的空中加油试飞,7月完成交付前所有飞行试验,正向交付首架飞机迈进。俄新型伊尔-78M-90A加油机1月首飞,该机改进自伊尔-76MD-90A运输机,安装数字座舱和现代化飞行、导航和通信系统,更换新发动机,飞机有效载荷从40吨提升至60吨。瑞典萨伯公司“全球眼”多传感器电子战/监视平台3月成功首飞,该机基于庞巴迪“全球”6000公务机,机上的S波段空中告警雷达采用氮化镓半导体技术,使空中探测距离显著增至300海里(555千米)以上。日本川崎重工开展C-2电子情报飞机飞行试验,该机在C-2运输机机头、机身两侧、主翼末端、垂尾顶部安装了雷达、传感器和天线。

上图为2018314日完成首飞的首架“全球眼”。当时,我们认为该机是世界上首架实际采用氮化镓预警雷达的预警机。但是以色列在201811月首次披露,其从201612月开始交付给意大利空军的“湾流”G550公务机改“保形空中预警”飞机已采用基于氮化镓技术的预警雷达。下图为意大利接收的首架该型预警机(瑞典萨伯集团公司、以色列航宇工业公司图片)

(二)美空军启动新型教练机研制

9月底美空军授予波音公司价值92亿美元的T-X飞行员训练(APT)项目合同,将采购351架新型教练机、46台模拟器及相关地面设备。波音公司与瑞典萨伯公司合作全新设计的BTX教练机方案,采用单台发动机、串列式双座、上单翼正常式布局,强调提供优异的操纵性和机动性。该教练机的整体飞行性能将对标五代机,并将部分满足2030年后六代机飞行员的训练要求。

波音公司的2BTX原型机编队飞行。2018年波音公司的军机交付量已低于100架(共交付96架军机),虽然有着F/A-18E/F后续订货、出口订货和直升机订货等维系,但其军机生产正在萎缩是不争的事实。2018年赢得MQ-25A舰载无人加油机、T-X高级教练机、美空军洲际导弹部队支援直升机(该公司的方案即为本文后文所提及的MH-139)等合同则使波音公司军机业务又赢得了新的生机。但是我们深入跟踪发现,除了方案有自己优势之外,波音公司在这3个项目中都采用了相当激进的报低价竞争策略,迫使洛马公司、通用原子公司等竞争对手无法跟进,为其赢得竞争起到了重要推动作用。那么,提出了优质的方案,波音公司为什么还敢报出竞争对手无法跟进的低价呢?(美国波音公司图片)

四、多个直升机项目达到发展节点

新型重型直升机进入美海军陆战队服役。5月,美海军陆战队接收首架西科斯基CH-53K“种马王”直升机,标志着该机完成工程研制、步入生产部署阶段。CH-53K是西科斯基飞机公司全新研制的重型运输直升机,承担垂直登陆、突击运输、垂直补给等多种任务。

CH-53K“种马王”重型直升机将使美海军陆战队的重载垂直起降运输能力实现跃升(美国洛马公司图片)

美空军采购新直升机。9月波音公司MH-139直升机赢得美空军UH-1N“休伊”直升机换代项目竞标,空军将采购最多84架直升机。MH-139是莱昂纳多集团AW139直升机的发展型,后者是目前全球销量最好的中型直升机之一。

美海军陆战队“自主空中货运系统”(AACUS)研究取得重要进展。5月在AACUS的支持下UH-1H直升机在训练演习中成功为陆战队员空运货物。AACUS系统将使UH-1直升机具备完全自主飞行能力。

20181221日,波音公司与西科斯基公司(今属洛马公司)合作研制的SB-1高速旋翼机首架原型机首次公开亮相(美国波音公司图片)

五、发展无人机新技术能力

(一)更新无人机装备

美欧装备新型无人机。MQ-4C“特赖登”无人机系统6月正式在美海军舰队服役,该无人机是基于“全球鹰”无人机发展而来的情报、监视和侦察无人机,将为美海军提供海域感知能力。法国空军“雪鸮”无人侦察机2018年年初宣布退役,换装MQ-9“死神”无人机。英国空军3月部署MQ-9B“守护者”无人机,提供远程监视和精确打击能力。

美海军MQ-4C“特赖登”无人机在海上飞行,其下方中央位置的大型隐身战舰为美海军首艘DDG1000“朱姆瓦尔特”驱逐舰(美国诺格公司图片)

(二)启动新型无人机研制

美海军启动无人加油机研制。美海军8月底授予波音公司8.05亿美元的MQ-25A“黄貂鱼”航母舰载无人加油机工程与制造发展合同,项目将发展出第一种无人加油机,为大型无人机融入航母作战体系奠定基础。

俄启动高速无人机研制。2018年初,俄国防部授予西姆诺夫设计局合同,研制未来高速无人机,该无人机将采用涡喷发动机,预计飞行速度750950千米/时,重4-5吨。

(三)先进无人机技术研发取得进展

美国防高级研究计划局(DARPA)正开展多项无人机蜂群技术研发项目。相比传统高性能战机,无人机蜂群拥有态势感知和压制或摧毁敌防空系统能力较强、抗毁能力强、作战灵活性强等特点。DARPA “小精灵”项目旨在发展小型无人机集群的空中发射和回收等关键技术,探索集群作战概念。4月美国戴奈蒂克公司获得“小精灵”无人机项目第三阶段合同,将完成无人机制造及飞行验证。项目2018年开展了“小精灵”无人机模型从C-130运输机分离的飞行试验。“拒止环境协同作战”(CODE)项目旨在拓展美军现役无人机能力,CODE无人机蜂群可基于已建立的作战规则遂行寻找、跟踪、识别和攻击任务。项目11月进行了多架真实与虚拟的CODE无人机按任务指令进行协同导航、搜索、定位和交战的飞行试验。“进攻蜂群战术”(OFFSET)项目设想未来在复杂城市环境中使用250个或更多的小型无人机系统和/或小型无人地面车执行作战任务,2018年项目开展了数次“蜂群冲刺”验证活动,试验了无人机蜂群作战概念。

“欧洲中空长航时无人机”研究取得进展,项目1月完成系统需求审查,4月在柏林航展上展出全尺寸模型,11月通过系统初始设计评审,即将进入研制。

俄“猎人”重型无人机进行地面试验。7月该20吨级攻击型无人机完成首次滑行试验,截至201812月该机正进行地面试验,原定当月首飞目标可能已推迟。

上图为俄官方报纸《俄罗斯报》刊登的“猎人”想象图,很像是在美国X-47B的外形图基础上进行更改;下图为俄电视台公布的首架“猎人”原型机在厂房内进行试验的图片

(四)美欧推进有人-无人编队技术研究

有人-无人编队技术核心是实现空中有人平台、无人机系统、地面部队和远距离指控中心间的信息共享,提升协同作战能力。空客直升机公司4月成功完成其H-145M直升机与奥地利西贝尔公司S-100无人机系统的编队试飞,实现直升机机上人员从起飞到着陆对无人机的指控。德事隆公司8月验证有人-无人编队能力,研究团队将多域控制与协作软件集成到“蝎子”轻型攻击机,模拟了有人机操控无人机。L3 技术公司正在将“阿帕奇”直升机与“影子”和MQ-1C“灰鹰”无人机组成编队,实现在侦察任务中扩展有人机平台的信息收集能力。空客集团9月底开展了有人-无人编队验证试验,有人机上的任务指挥官成功控制5Do-DT25靶机。

空客公司开展的有人机+Do-DT25无人靶机,“一席控5机”演示实验,图为无人机上摄像机拍摄的场景(欧洲空客公司图片)

六、发展高超声速飞机及机载高超声速导弹

(一)美国发展高超声速飞机

波音公司正在开展高速/高超声速飞机项目研究,于1月和7月公开了高超声速飞机概念方案和高超声速客机概念方案。其高超声速飞机方案采用大后掠双三角翼无平尾加双垂尾布局,使用常规涡轮发动机和亚燃/超燃双模态冲压发动机组合的涡轮基冲压组合(TBCC)发动机,应为无人驾驶,将作为未来高速打击和侦察飞机。波音高超声速客机概念方案的设计布局与前者近似,大小介于远程公务机和波音737之间,飞机巡航速度为5马赫数。之前美国洛克希德·马丁公司提出了SR-72高超声速飞机概念方案。两家公司的方案在飞机布局、发动机选择、任务定位等方面很接近,表明美国军机巨头已高度关注高超声速飞机这一发展方向。另外,DARPA正在开展马赫数5级涡轮基冲压组合发动机地面验证项目,10月完成了新型亚燃/超燃双模态冲压发动机在NASA兰利2.4米高温风洞的自由射流试验。美国相关技术储备已基本具备了不久后开展高超声速飞机集成验证的条件。

上、下图分别为波音公司在20181月、6月公布的高超声速军用飞机和高超声速运输机概念方案(美国波音公司图片)

(二)美俄发展机载高超声速导弹

美军加速发展可装备常规作战飞机的高超声速导弹。美空军4月授予洛克希德·马丁公司“高超声速常规打击武器”(HCSW)研制合同,将研制一型固体火箭助推、GPS制导的战术级空射型高超声速导弹,可装备现役战斗机和轰炸机,要求2022财年形成早期作战能力。美空军8月授予洛克希德·马丁公司“快速响应武器”(ARRW)高超声速导弹研制合同,赋予该导弹编号AGM-183A。该弹为空射型高超声速助推滑翔导弹,计划2021年形成早期作战能力。

俄罗斯高超声速航空弹道导弹服役。俄总统普京3月称俄新研“匕首”(Kinzhal)空射高超声速导弹已从201712月开始服役,该弹由米格-31战斗机投放,最大飞行速度约为10倍声速。

七、军用航空发动机聚焦下一代技术研发

美欧发展下一代作战飞机用发动机。美国国防部于6月和9月,分别向通用电气公司、普惠公司授予合同,开展面向下一代战斗机的自适应发动机预先研究。9月至12月,美空军分别授予普惠、罗罗、通用电气、威廉姆斯和佛罗里达涡轮技术公司“支持经济可承受任务能力的先进涡轮技术”(ATTAM)阶段I合同,研发用于下一代涡轴和战斗机发动机的技术。德国MTU公司4月宣布,正在开发法德“新一代战斗机”用“下一代欧洲战斗机发动机”(NEFE)。

八、先进机载武器技术研发取得重要进展

在常规机载武器方面,国外正聚焦发展高精度、远程新型机载武器技术。2018年美国雷声公司小直径炸弹Ⅱ(SDB Ⅱ)“暴风破坏者”进入作战试验。该弹为全球首款采用三模末制导技术的机载武器,其导引头将毫米波雷达、红外成像和半主动激光传感器与全球定位系统(GPS/惯性导航系统(INS)自动驾驶仪集成到一起,可实现恶劣天气下防区外精确打击。

空空导弹方面,俄罗斯R-37M超远程空空导弹进入最后试验,该弹射程300千米,用于打击高价值目标,最大飞行速度可达马赫数6,将装备苏-57战斗机。印度10月完成“神兵”(音译“阿斯特拉”)空空导弹研发试验,该弹为印度自研的全天候超视距空空导弹,用于夺取制空权。

翼下外挂4枚“神兵”导弹的印度空军苏-30MKI战斗机和试射该导弹的苏-30MKI战斗机。印度对该导弹的命名源自梵文Astrā,意思是具有超自然力量的武器,由特定的神管理。因此我们翻译为“神兵”。印度,以及伊朗等国对自身许多武器的命名都以印度的神话或特殊的文化为基础,就像我们的“嫦娥”、“玉兔”等航天器以及“入云龙”、“霹雳火”、“黑旋风”等直升机一样。我们今后都将优先采用意译方式(印度国防部国防研究与发展组织图片)

九、结语

2018年航空强国加强了下一代战斗机、高超声速飞机、无人机等平台技术研发,继续推进发动机技术、机载武器技术的发展。发展创新型空战平台及技术、构建新型空中作战样式,将成为未来发展方向。

《空天防务观察》短评:21世纪已然过去近20年,在国际政治、社会、科技、文化、军事等各方面,我们或正迎来人类社会“百年未有之大变局”。本篇并不能完全概括2018年国外军用航空装备与技术的全部重要进展,尤其是在有越来越多过往的开源信息被转入保密的情况下。更重要的是,在各种喧闹之中,暗流究竟涌向何方?这需要我们有明心见性的修为,有穿透迷雾、拨云见日的本领,更有自我去创造和实验,认知本源的勇气。正所谓“艰难困苦,玉汝于成”,这契合当下,亦会是未来。

“凡是过往,皆为序章”。未来或已在幽深之处不断积淀,但更要依靠我们去穿透、挖掘、拼图和推想,也更要靠我们主动创造、从而塑造。未来将属于智者,更属于勇者。梁羽生先生诗言“诗酒琴棋消永日,流年似水匆匆。春花争似舞裙红,繁华如梦幻,惆怅怨东风。人近中年愁鬓白,却嗟壮志成空。倚栏看剑剑如虹,豪情难自谴,高唱大江东。”现在,是时候再出发了。愿我们和我们的读者,都能在时代大潮中萃智炼勇,书写出属于自己的人生篇章。

(中国航空工业发展研究中心  吴蔚,张洋,黄涛,廖孟豪,袁成)


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