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F-47 的鸭翼对其设计的其余部分有何评价

发布日期:2025-04-13 13:27    点击次数:122

实际上,我们在椭圆形办公室的新闻发布会和之后的声明中了解了很多关于 F-47 的信息。到目前为止,这些已经包括它的两份官方渲染图,这是关于波音获胜概念、设计目标及其与未来冲突的相关性的许多最紧迫问题的来源。可以说,它描绘的最突出和最令人费解的特征是鸭翼前翼。对于一架被认为针对低可观察性(隐身)、航程、有效载荷和速度而不是机动性进行了优化的飞机来说,这是一个惊喜。它的潜在影响很多。

要了解我们对 F-47 的所有了解以及我们的初步分析,请单击此处。

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根据大多数迹象,NGAD 战斗机将优化隐身性、速度,尤其是耐力,而不是机动性,大型无尾三角翼配置在与该计划相关的概念艺术中变得司空见惯。(洛克希德马丁公司)

根据大多数假设,F-47 仍然采用无尾设计——一种隐蔽的配置,很难赋予稳定性,尤其是对于设计为在非常宽的性能范围内运行的战术喷气式飞机。这个设计挑战是可以克服的,但与任何飞机设计一样,必须做出牺牲。这可能以机动性的形式出现,首先是。推力矢量可能会解决一些这种缺陷,但增加该功能会增加重量和成本,并使飞机更加复杂。考虑到鸭翼的存在,敏捷性似乎仍然是波音 F-47 的主要设计驱动因素。如果情况确实如此,并且渲染图不是误导,它将解释设计的其他有趣方面,同时也指出了为下一代空中优势(NGAD)生态系统秘密做出的更广泛的决定,其中F-47是其中的核心。

所示的是下一代空中优势 (NGAD) 平台的图形艺术家渲染图。渲染图突出显示了空军的第六代战斗机 F-47。NGAD 平台将带来致命的下一代技术,以确保联合部队在任何冲突中的空中优势。(美国空军图)空军部长 Publi

鸭翼在带有三角翼的第 4 代欧洲战斗机上非常流行,例如欧洲战斗机 EF2000 台风、达索阵风和萨博 JAS-39 鹰狮。苏霍伊侧卫系列的某些变体以及 Su-34 边后卫也配备了鸭翼。中国的歼-10 也以与“Eurocanard”战斗机类似的配置使用它们。它们提供了显着增强的机动性和额外的稳定性,包括在大迎角下,特别是对于三角翼飞机。

2024 年 2 月 20 日,泰国皇家空军 (RTAF) 的一架萨博 JAS 39 鹰狮在新加坡航展期间在新加坡樟宜展览中心展出。该航展有 1,000 多家参展公司参加,并吸引了来自 50 多个国家和地区的 50,000 名贸易与会者。(照片由 Zhang Hui/VCG 通过 Getty Images 提供)张辉

添加鸭翼的最大缺点是,它们在历史上无法实现非常高程度的雷达规避隐身,尤其是从正面半球,这对战术喷气式飞机的生存最为关键。例如,中国的第一架隐形战斗机歼-20 就因为使用鸭翼而受到诋毁。

歼-20隐形战斗机于2024年11月8日在中国广东省珠海市为第十五届中国国际航空航天展览会(简称2024年中国航展)进行适应性训练。(照片来源:陈继民/中国新闻社/VCG via Getty Images)中国新闻社

当涉及到实现极低可观察性 (VLO)(有时也称为“宽带”隐身)时,这种情况会进一步放大。我们已经讨论了很多年,但这个首要的设计目标是使飞机难以从各个方面被探测到,尤其是在远处,这些雷达系统在更大范围的射频 (RF) 频谱上运行。换句话说,与其他隐形战斗机不同,该设计不仅经过优化,主要躲避通常在 x 波段及其周围运行的火控型雷达。为了实现 VLO 设计目标,红外特征减少、射频发射控制等因素也很重要。例如,B-21 Raider 隐形轰炸机以宽带 LO 作为主要设计驱动因素,这将有助于它在日益先进、深度网络化和多样化的综合防空系统存在的情况下生存。

B-21 突袭者。(诺斯罗普·格鲁曼公司)

这些鸭翼也可能是静态固定装置,作为飞行控制系统的一部分不进行机动,主要帮助在飞行包线的某些部分升力。这似乎不太可能,但它会提供一个固定的变量,在动态雷达特征方面可能比纵鸭翼更容易克服。与此同时,这将是另一个优势不那么明显的重大权衡,这将更加令人费解。

鸭翼对雷达特征与敏捷性影响的可用来源来自 NASA 于 1995 年进行的“Investigation Into The Impact Of Agility In Conceptual Fighter Design”研究。它让各种先进的战斗机设计配置相互对比,以突出每种配置在不同任务集中的权衡和优势。显然,鸭翼对敏捷性有好处,但对雷达特征不利:

还值得注意的是,NASA 研究中介绍的波音鸭翼和 lambda 机翼概念与我们所看到的 F-47 渲染图具有一些相似的特征。除了鸭翼、鼻子和可能没有尾巴的设计之外,我们真的不知道这些相似之处有多深。尽管如此,值得注意的是,诺斯罗普·格鲁曼 (Northrop Grumman) 的 B-21 的设计是基于该公司最初的先进技术轰炸机 (ATB) 概念,该概念导致了 B-2,因此部分回收旧的隐形战斗机概念并不是一个相关的做法。

截图截图

我们的朋友 Gripen News 在 X 上发布了一张幻灯片,它来自联合攻击战斗机 (JSF) 计划——波音公司参加了该计划,但洛克希德马丁公司凭借后来的 F-35 赢得了胜利——对鸭翼对隐形战斗机设计的影响进行了更定性的观察。它表明它确实对雷达特征有影响,但差异似乎并不极端。请记住,这是非常概括的信息,雷达横截面测量涉及许多因素,包括角度、频率、控制面的位置等。

还值得注意的是,尽管只有 J-20 投入生产,但有很多隐形战斗机概念都以鸭翼为特色。也许最值得注意的是,导致 F-35 的美国联合先进打击技术 (JAST) 和高级短距离起飞/垂直着陆 (ASTOVL) 计划的一些概念带有鸭翼。作为催生 F-22 猛禽的早期高级战术战斗机 (ATF) 计划的一部分的各种配置也是如此。因此,在隐蔽飞机上使用鸭翼在历史上并不是禁忌。

ASTOVL 风洞测试物品。(先进技术公司)

无论如何,鸭嘴怪并没有完全与设计的高级宽带 VLO 目标融为一体,这引发了很多问题。首先,波音是否取得了其他突破,可以最大限度地减少这一设计特征的影响,同时仍然保留其优势?使用先进的复合材料,包括频率透明结构,下方有挡板,可以帮助击败某些波段的入射雷达发射,具体取决于鸭翼在任何给定时间的定位方式。正如我们之前多次指出的那样,隐形处理不仅仅是塑形和雷达吸收材料涂层。甚至可以使用更奇特的设计策略来抵消鸭翼的雷达反射率。甚至可以对控制表面结构进行变形。尽管如此,这些措施在多大程度上可以克服实现非常高的宽带隐蔽程度的障碍,目前尚不清楚。

F-47 飞机也有可能在一定程度上是模块化的。早期,官方表示 NGAD 战斗机可能有两种不同的配置。一种用于短距离的“欧洲”配置,另一种针对太平洋的广阔和战术挑战进行了更优化。基本上,一个人更适合以牺牲耐力为代价来扮演更多的传统战士角色,反之亦然。这将通过具有不同的机翼配置来实现。“欧洲”变体上的鸭翼与机翼变化一起是有道理的。后来,美国空军表示这已被放弃,但我们不确定在去年夏天发生的项目停止以及特朗普政府随后的 F-47 选择后,它是否会恢复。这只是值得一提的警告。我们没有迹象表明将提供 F-47 的两种配置。

虽然我们不知道很多事情,但至少看起来波音公司在某个时候做出了决定,即在飞机上增加鸭翼是值得的。但是为什么?可以假设波音押注美国空军会想要传统意义上的战斗机,而不是一个非常沉重的战术平台,将射程、有效载荷和低可观测性放在首位。中国已经通过其两种第 6 代战斗机设计之一“J-36”朝着这个方向发展,您可以在此处详细阅读。

“歼-36”。(中国互联网)

考虑到我们在敏捷战斗就业计划中看到的正在消耗未来太平洋空军战争计划的情况,短场性能(鸭翼和更轻的机身将有助于实现)也可能成为美国空军的设计目标。也有可能选择减少对隐身的重视,而更多地关注传统战斗机的性能,同时对电子战能力进行更大的投资,以对冲隐身技术在未来几十年内对高度先进的综合防空网络变得不那么有效的可能性。这一点,以及无人机和对峙武器将被推入争夺最激烈的地区的中心的现实,而不是有人驾驶飞机,至少在最初是这样。

如果情况确实如此,虽然通过有限的概念艺术准确衡量飞机的尺寸仍然非常困难,但 F-47 可能更小的尺寸(仍然可能在重型战斗机级别)也可能表明这种不同的设计动机。换句话说,这架飞机最终可能会比许多人预期的更小、更轻,专注于发动机效率和减少武器有效载荷,以帮助在总燃料量上扩大其作战半径。

考虑到武器和一些传感器功能将分配给无人协同作战飞机 (CCA) 和其他将在 F-47 机组人员的指导下工作的飞行器,这在某种程度上可能是有道理的。这可以大大降低成本和复杂性,有可能允许以相同的资金建造更多的飞机。然而,采用更传统的战斗机概念将产生一些巨大的权衡,并且会改变 NGAD 生态系统的性质,而不仅仅是有人驾驶喷气式飞机。

更小、战斗机更优化的飞机可能意味着航程更小。即使拥有高效的机身和新的下一代自适应推进 (NGAP) 发动机,您也只能在内部体积中装载这么多的喷气燃料,因此在没有加油机支持的情况下只能走这么远。这种加油机支持是一个日益脆弱的漏洞,在与中国在太平洋的反介入堡垒作战时,它可能打破美国的整个战术空中力量链。多年来,我们一直在指出这一点,在 2017 年,我们提出了一个理由,即需要一架隐形加油机来让美国战斗机参与中国战争。当时,那篇文章遭到了很多仇恨和喜爱,但现在空军已经承认了其臭名昭著的依赖加油机的战斗机部队的这一漏洞,并且可能正在仔细研究一架隐蔽的加油机。这样做的决定在很大程度上取决于 NGAD 战斗机的外观或是否会追求它。

一架非常大型的远程 NGAD 战术喷气式飞机在争议地区不需要加油支持。在各种情况下,更短的续航里程和可能更便宜的替代方案可能会。正确组合 NGAD,包括下一代空中加油系统 (NGAS),是空军必须研究的内容,以便就如何正确前进做出非常高风险的决策。这就是 NGAD 战斗机计划去年被搁置的原因。新的 NGAD 无人机、武器、传感器、通信、有人驾驶战术喷气机,是的,还有加油机的组合,必须根据飞行服务面临的预算现实和未来威胁的潜力进行重新审查。在此期间,讨论了一种大幅降低的 NGAD 战斗机,这种战斗机的价格可以与今天销售的现代战斗机相当,而不是最初预测的三倍。您可以在此处阅读我们的文章,了解这可能是什么。

洛克希德·马丁公司 (Lockheed Martin) 为低位可观察油轮设计的最新渲染图。(洛克希德马丁公司)

最后,我们所知道的是,NGAD 暂停的结果研究清楚地表明,美国空军需要第六代有人驾驶战术喷气机。在这一点上,信息再清楚不过了,我们看到特朗普新政府非常迅速地推进了这一决定。我们不知道的是为什么 F-47 被选中而不是它的竞争对手。显然,波音飞机似乎与许多人的预期不同,从表面上看,鸭翼是一个主要的迹象。所以最大的问题变成了,这架飞机是不是更便宜的 NGAD 战斗机替代品,比重型战术喷气巡洋舰更像战斗机?我们只是不知道,但有一些其他迹象表明情况可能是这样。

在椭圆形办公室的新闻发布会上,提到 F-47 将被大量购买。这从来都不是与有人驾驶的 NGAD 战术喷气机有关的事情。事实上,前空军部长弗兰克·肯德尔 (Frank Kendall) 强调了它的成本有多高,大约是 F-35 成本的三倍,而且可能只会购买大约 200 架。新闻发布会上还提到 F-47 将出售给盟友。这也是一个全新的概念,不仅在成本方面,而且在安全方面也是如此。出于这个原因,F-22 被禁止出口,尽管多个盟友都非常想要它。与此同时,据说 F-47 会比美国空军目前的第 5 代战斗机飞得更远、更隐蔽、更可靠和可维护,但究竟在航程和隐身性方面有多少是一个大问题。我们谈论的是增加 50% 的战斗半径还是增加 300%?这是一件大事,因为如果这是一个显着的增长,但远低于非常重型的战术喷气机所能达到的水平,这可能需要 NGAS 隐形加油机,这也可能是商定的权衡。能力较低,机身更小,但你可以从交易中得到一个隐蔽的加油机,它可以为很多东西加油。

我们只是目前不知道这些细节的性质。

洛克希德公司为其空中客车 MRTT 加油机为下一代战术喷气机加油的概念图。(洛克希德马丁公司)

我认为可以公平地说,我们在 F-47 中看到的并不完全是许多人所期望的,这使得这架飞机更加有趣。一架大型、非常隐蔽、箭头形无尾翼三角翼飞机似乎最有可能满足 NGAD 要求。到目前为止,我们看到的飞机似乎完全不同,它看起来更小一些,具有积极的二面体机翼、铲头和鸭翼。它看起来更像是猛禽、X-36 甚至伊朗饱受诟病的 Qaher 313 之间的交叉,而不是我们已经习惯的许多 NGAD 剪影和概念艺术。

当然,一旦我们看到更多它并了解有关其设计理念以及支撑它的生态系统的更多信息,这种情况可能会改变。



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