天骄，狂飙九天！从珠海航展看中国第五代战斗机发展 （ ...

       作 者： 灵云ら苍月 原创作品，未经许可不得转载，否则后果自负。







       空军是一国武装力量的重要组成部分。在现代，空军在国防安全中扮演着举足轻重的核心角色。在现代化空军中，先进的战斗机发挥着无法替代的作用。目前，战斗机已经发展到第四代战斗机。世界主要军事强国如美、俄的空军不仅将逐步换装第四代战斗机。还已经开始更先进的第五代战斗机的研制工作。作为世界主要军事大国和空军强国，中国对现代化战斗机的发展一向给予高度重视。中国先进战斗机的发展始终受到广大军事爱好者的强烈关注。和平时期，大型综合航展成为对外展示国家空中力量发展最好的平台。2012年11月13日，第9届珠海航展在广东珠海开幕。作为两年一度的航空盛宴，本届航展一大看点，就是大量国产先进战机的集中亮相。甚至出现了国产第四代战斗机歼-31的比例模型。这些兵器基本代表了现阶段，中国在空军战斗机发展现状。但灵云认为，本次航展上一些不为人注意的细节，却向外界展示了当前中国在第五代战斗机技术上取得的进展。在此，灵云欲以自己所知和网友们就此进行一下分析。因为灵云能力有限，所写的肯定有不足之处。还请网友们多多指教。





       作为亚洲最强的空中力量之一，中国空军一向注重先进战斗机的发展。早期受国内技术条件制约，中国空军多以第二代或二代半战斗机如歼-7系列和歼-8系列，甚至第一代战斗机如强-5攻击机为主。与世界水平有很大差距。经过多年努力，目前，第三代/三代半战斗机如歼-11B系列、歼-10系列和歼轰-7A等已经大批量服役，成为中国空军主体。尤其重要的，是国产歼-20和歼-31两种第四代战斗机也已经紧张试飞。这使中国成为世界上继美国和俄罗斯后，第三个拥有第四代战斗机的国家，也是除美国外，唯一同时拥有重型、中型两种档次的第四代战斗机的国家，中国空军战斗机发展已经步入快车道。但我们应该承认，当发达国家的空军相比，中国战斗机发展依然有一定差距，这就是第五代战斗机的发展。





       第五代战斗机在有些国家也被定义为第六代战斗机。是未来准备接替近第四战斗机如F-22的机种。也是近年来刚刚出现的一个全新概念。与以往战斗机如第四代战斗机相比，第五代战斗机在战斗机在性能上有重大突破。但严格意义上讲，这绝非一种全新的开始，而是在第四战斗机基础上发展、衍生而来的。两者有密切的传承。





       经过各国多年的反复论证。目前，第五代战斗机的大体技术发展方向已经基本确定。灵云认为，概括起来，大致包括：有人或无人驾驶；更快的飞行速度；更强、更全面的隐身能力；更强的网络信息化能力；更好的航电操纵系统以及更强的机载武器系统。目前，发达国家已经开始已经第五代战斗机的研制工作。这其中就包括若干中国的潜在假想敌。灵云认为，无论是现实威胁还是长远考虑。作为未来空军的主力兵器，中国第五代战斗机的研制都有巨大意义。现在，中国已经成为世界上极少数几个能够完全独立自主的研制第四代战斗机的国家。而珠海航展上的蛛丝马迹，已经从多方面预示着中国第五代战斗机的前期研制已经开始。那么，我们可以从哪几方面看出端倪呢？中国第五代战斗机的技术难点又是哪些呢？





       首先是可以基本确定，今后各国空军将装备的第五代战斗机将依然是有人驾驶的飞行器，而不是目前鼓噪很热的无人战斗机。因为实战环境和场景异常复杂严酷，尤其是随时可能有任何预想不到的突发情况。尽管电子信息技术以及人工智能技术正高速发展。但在今后可以预见的几十年内，无人机在处理这些情况的能力上依然远远不如人类飞行员。因此，很长时间内，有人驾驶的战斗机是不可能被取代的。





       第五代战斗机要飞得更快。航速性能对战斗机至关重要。同等距离内，速度越快意味着到达战场的时间越短，攻击成功率也就越高。而且战斗机的巡航范围、距离也更大。而且在近距离格斗中将拥有更强的末机动能量。第四代战斗机如F-22已经可以不开加力实现超音速巡航。但在很多情况下依然无法完全满足需求。因此第五代战斗机的速度要求更高。其平时巡航速度将达到到马赫数3-5，这已经属于高超音速飞行器。而这就需要更强大的发动机。





       无论对任何飞行器来说，发动机无疑都是最核心最重要的“心脏”。发动机优劣直接决定了飞机的性能甚至生存。目前现代化战斗机通用的是喷气式涡扇发动机。灵云认为，从技术发展看，无论是推力还是油耗等方面，喷气式涡扇发动机都已经发展到了及至。今后很难再有更大的发展。而第五代战斗机对高超音速追求需要更生猛的动力，是喷气式涡扇发动机根本无法满足的。如果使用单纯的冲压发动机确实可以满足推力需求，却受制于燃料消耗过大等因素无法满足长航程需求。





       灵云认为，本次珠海航展上一大看头，就是中国第五代战斗机动力系统的突破——中航发动机副总裁张健证实，中国国产变循环发动机正在研制中。所谓“变循环发动机”也叫“自适应发动机”。是一种综合性能非常优秀的动力系统。大体上说，他就是综合了涡轮喷气发动机良好的超音速性能和涡轮风扇发动机的亚音速性能。大致原理，是通过对发动机多部件的几何形状、尺寸或位置的改变，在较大范围内改变涵道比，来改变其增压比、空气流量等等，实现了两种不同的热循环和工作模式。即可以亚音速飞行，同时也可以实现高超音速飞行。而且还具有很低的油耗，可以满足长航程需求。





       变循环发动机并不是新东西。上世纪70年代，美国人研制了著名的“双三”SR-71“黑鸟”高空高速战略侦察机。“黑鸟”能在3万米高空以3.5倍音速持续巡航4800公里。如此傲视群雄的能力正是拜J-58涡轮-冲压组合式变循环发动机所赐。J-58是世界上第一种、也是目前为止唯一一种批量生产、服役的变循环发动机。对后来诸多同类有很大的借鉴价值。但灵云认为纯粹这一分支并不适合中国第五代战斗机。





       因为J-58代表的涡轮-冲压组合式是完全为满足高空高速而设计的。可第五代战斗机即要求发动机必须同时适应备高空高超音速性和低空-超低空亚音速机动性。因此未来适合中国第五代战斗机动力系统的的应当是涡喷-涡扇组合式变循环发动机。涡喷-涡扇组合式变循环发动机是依靠改变涵道比。在跨音速或超声速飞行时减小发动机涵道比增大推力，可以达到涡喷发动机的性能；当升空和亚声速飞行时则增大发动机涵道比，可以降低耗油率和噪声达到涡扇发动机状态工作。可以扩大飞行包线满足未来多任务战斗机需求的需求。因此灵云推断，中国目前正在研制的很可能是涡喷-涡扇组合式变循环发动机。通俗讲，这种发动机同时具备单涵道和双涵道工作模式。在亚声速巡航状态，发动机双涵道都打开。此时通过转换阀门的控制外涵道打开，使更多的空气进入外涵道，发动机以涡扇模式工作。当进入在超声速巡航状态。发动机以单涵道模式工作。气流转换阀门关小，外涵中的压力增加，最终超过第二级风扇排气压力。在反压作用下，系统进气活门引导外涵道自动关闭，迫使空气通过内涵道进入核心机。此时只有从外涵道引入少量气体用于系统冷却。只有内涵道工作，发动机顺利进入涡喷模式。




       中国已经开始研制变循环发动机，但面临着大量技术难题。未来五代战斗机的推重比要达到15。加之涡喷-涡扇组合式变循环发动机要同时兼顾高速、低速性能。因此，内部零件如风扇叶轮要承受极高的温度和瞬间剧烈的温差变化。这明显不同于现有发动机。对技术材料的韧性、强度、寿命和耐热性等提出极高的要求。但是，这些材料在保证高强度、高韧性、高耐热性和长寿命的同时，又必须保证高可靠性和较轻的重量以及较小的体积。否则就会直接影响飞机性能。现有航空发动机的技术材料根本无法满足需求。





       此外，在人体允许过载范围内，第五代战斗机将具备极强的超音速和跨亚—超音速超机动性。这一方面要求发动机具备更强的矢量推力控制技术。同时，骤然变换的大攻角将导致进气道的进气场在瞬间急剧恶化。导致压气机等部件发生剧烈喘震严重影响风扇和压气机的工作稳定性。这就要求发动机必须可以适应瞬间大攻角下导致的强烈的突发性进气畸变。而配套的矢量喷嘴不仅要求寿命长、可靠性高，重量也不能大而且必须保证足够低的红外特性。而不同军种如海军航空兵和空军，由于战机使用环境、作战对象不同，对发动机性能要求自然就不同。这对发动机参数如涵道比的选择都是难题。





       涵道比越大油耗就越小噪音也越小，但相应的迎风面积就更大带来的阻力就越大而且不能超音速飞行。而小涵道比加速性好但是耗油率比大涵道比的要高。而且不适合高空使用。同时兼顾两种性能，这对发动机的研制是巨大挑战。而且由于五代机的发动机过于复杂，对控制系统需求更高。四代机的操纵系统已经实现了操纵飞控—火控—发动机控制一体化。未来五代机必须具备更强的控制系统。


   
       灵云认为。总体说，中国变循环发动机研制应当处于初期起步阶段。该技术是目前已知的最尖端、最复杂、技术难度最大的军用航空发动机技术。涉及到高温金属/非技术材料技术；大尺寸、复杂形状结构特种部件加工技术；高效高可靠性矢量推进控制技术和红外抑制；发动机瞬间变换环境下工作稳定性-可靠性；以及复杂操纵飞控—火控—发动机控制一体化等复杂、尖端技术。从通俗上讲，就是研制者最起码的，必须首先同时具备强大的涡喷和涡扇发动机研制技术。而这恰恰是中国最大的软肋。中国的涡喷发动机技术已经达到世界顶尖水平，但大推力涡扇发动机技术上依然有很大缺陷。直到近年，第一种真正意义上的国产大推力涡扇发动机“太行”才刚刚开始服役。而中国在相关的耐高温特种金属以及零部件研制和生产技术上还有待突破。可以预计，今后中国的变循环发动机研制还有很长一段路要走。动力系统的成败将直接决定中国未来五代战斗机的成败。





       同时，第五代战斗机要有更强大、更全的隐身性能。隐身能力是第四代战斗机如F-22最重要的核心性能。尽管第四代战斗机都拥有极为强大的雷达隐身能力，几乎很难被雷达发现。但是，第四代战斗机的隐身能力不是绝对全面的，在雷达波上就无法作到覆盖全波段、全频率隐身。例如，目前已经证明，米波雷达就可以有效探测第四代隐形战斗机。而且第四代战斗机的隐身是有方向性的，主要集中在正前方和斜下方。而由于机体宽大，对来自头顶的上方俯视雷达如预警机的防御能力较弱。





       因此，中国第五代战斗机必须拥有更宽的隐身频谱范围和方向性，要作到对来自任意方向的任意波段、频率的雷达波作到全频、全向隐身。首先，这可以依靠使用更先进的特种吸波复合材料和吸波涂料来获得。在飞行器上大规模使用复合材料是未来发展趋势。现在四代机的复合材料使用率普遍不超过百分之四十。可以预料，第五代战斗机的复合材料使用量将有大幅增加，很可能达到百分之六十到八十。这一方面可以有效降低机体重量增强机体强度，另一方面可以大幅度降低雷达探测的几率。





       另一方面，是对战机的气动外形进行必要的优化来降低雷达反射截面。这已经是战机隐身的重要途径。但问题在于，气动外形并不能单纯考虑降低雷达反射截面，还必须同时兼顾诸如超机动性、高超音速和亚音速飞行能力等。例如。理论上讲，飞机外表“累赘物”越少、越平顺光华隐身能力就越强。因此才有了美国B-2战略轰炸机的纯“飞翼”布局。但纯“飞翼”布局由于缺乏操纵舵面，一是导致机动性和敏捷性非常差，同时导致操控非常复杂。无法作出太大的机动动作。所以，现有技术条件下的四代战斗机依旧无法摆脱传统的几大突出的操纵舵面。





       但从需求看，纯“飞翼”布局的益处依然很大。除隐身优势外，实用结果证明三角翼的纯“飞翼”布局非常适合高速飞行。而不断发展的操纵控制技术和推力矢量控制技术等，则可以完善机动性和敏捷性的不足。大体说，在中国五代机上，传统意的机翼和机体的界限将逐步模糊。传统的垂尾等操纵面将消失、融合。外表呈曲面扁而薄、过渡平滑而流畅没有突出物。通过全翼身彻底融合可以获得大升阻比整体就是一个巨大的升力体。从外观看就是一个类三角形的整体。而机动性和敏捷性则可以通过多个操纵面和新一代矢量推力技术获得。灵云认为，技术的发展决定了未来中国的五代机的隐身性和机动性将可兼顾。气动布局的发展甚至可以部分弥补发动机推力的不足。这方面，国内一系列飞行器如“暗剑”无人机就是很好的证明。而这就引出了超机动性的程度问题。





       从第三代战斗机开始，战斗机开始强调高机动和高敏捷性。第三代战斗机最大特色就是普遍在亚音速和跨音速下，在低空、超低空拥有良好的机动性。第四代机在机动性上有突破性发展。得益于矢量发动机等技术，四代机可以作出很多匪夷所思的动作。未来战争条件下，五代战斗机要面临各种各样的对手和情况。要同时具备各种超音速高机动和亚音速下的、更强的敏捷性和机动性。





       但灵云认为。对于中国的五代机来说，“超机动性”将是一个难于取舍的问题。因为技术发展决定了五代机的机动性和敏捷性将是空前的，而且将是是跨各种速度的。可以在各种速度甚至高超音速的大过载下作出众多现在根本无法想象的动作。但制约的问题恰恰在于——人。人类的生理承受能力是有极限的，很多高速或变速下、极具战术价值的超机动、大过载动作是人体根本不可能承受的。在这方面有人飞行器永远不可能和无人机相提并论——事实上，人类这团“有机物”最终将成为制约有人驾驶飞行器性能的最大障碍。这决定了中国的五代机的超机动性和最大极限飞行速度、最大过载必定是有限的，将不可能超过人类承受能力。而客观讲，如果能获得良好的360度全向矢量发动机，辅以多个操纵面。国产第四代战斗机歼-20的机动性本身就将达到了及至！





       如此复杂的飞控性能，决定了中国的五代机必须拥有更强的操控系统。第四代战斗机大多继承了三代战斗机的数字式电传操纵系统。但数字式电传操纵系统也有体积大、重量重、易受电磁干扰等缺陷。第四代战斗机已经实现了将雷达火控、航电信息、发动机和飞行控制系统统一处理。这就是所谓的“飞—火—推”一体化航电系统。而相比三、四代战斗机，第五代战斗机将有更先进、更复杂更多的电子、光电传感器、网络信息化系统、飞行控制操纵面、发动机控制和武器系统。而这些都必须通过飞行操纵和控制系统进行整合。因此第五代战斗机还要有更好的飞行操纵和控制系统。传统的数字式电传操纵系统根本无法满足需要。灵云认为，最合适的是光传操纵系统。





       光传操纵系统实际上就是电传操纵系统的发展型，也是今后主流发展趋势。是以光导纤维代传统作为物理传输媒质，以光代替电作为传输载体，传递指令和反馈信息的飞行控制系统。电传操纵系统的致命弱点是易受电磁干扰及核辐射的影响，而光传操纵系统不仅可以抗干扰能力强，而且光线网络的频带宽、容量大、传输损耗低，信号传输能力数倍于传统的电缆，可以满足大量复杂数据的传输。而与之对应的，则是其体积和重量以及价格要远小于电传操纵系统。发达国家从上世纪70年代末开始研究光传操纵系统，现在已经进入实用阶段。日本新型P-1反潜侦察机已经使用了光传操纵系统。中国在该领域起步较晚但发展很快，近年来已经取得很大发展。中国的五代机是否会采取光传操纵系统，关键是中国自主光传操纵系统的可靠性。研制方是绝不可能在如此重要的战机上使用一种不可靠的技术的。





       航电是现代化战斗机重要组成部分，直接影响着战机的性能，其意义和价值仅次于发动机。四代机使用了综合化、智能化、一体化的开放式航电系统。未来的五代机的航电系统将近一步发展。现有的双座型战斗轰炸机设两名飞行员，就是因为现有航电系统下一名飞行员的精力无法应对繁重的多任务作战。而信息化和高智能化电脑的发展，使五代机的航电将向高自动化、高智能化发展，将在众多方面分担甚至代替飞行员的工作，将极大的减轻飞行员的负担，使飞行员得以将集中精力于作战。因此灵云认为，未来中国五代机如果拥有高智能化航电，那类似歼-11BS的传统双座战斗轰炸机将最终消失。


  
       而五代机航电中变化最大的很可能将是机载雷达。四代机的机载相控阵雷达已经融合了电子战和情报搜集能力，不在是传统意义上只能搜索的雷达。未来五代机雷达将有更大的发展。传统机载雷达都是部署在机头只能照射前方。拥有全向探测能力是所有战斗机梦寐以求的。目前，只能采取增加雷达天线的方式解决。某些四代机如T-50为追求全向探测能力，甚至在战机机翼边缘和尾部都部署了雷达天线。而中国四代机如歼-20可能也会采用类似方式。灵云认为，中国五代机如果要具备雷达的球型360度全向覆盖，最好的解决方式就是——共型天线。以色列“海雕”预警机就是共型天线的典型代表。但他受技术限制，雷达天线赫然突出在机体外，不仅增加了阻力而且破坏了外观隐形。未来随着材料技术发展，机体蒙皮材料将具备智能化和目前雷达天线的功能。这样，战机的整个外表就是雷达天线，这就是目前各国都在努力的“智能蒙皮”技术。由此，战机将由此具备球型360度全向覆盖能力。



       机载武器系统。长期以来，战斗机的武器无非就是固定的机炮或携带的各种导弹、炸弹。第四代战斗机在武器上没有突破性进展。第五代战斗机要承担的作战任务远远超过传统战斗机。除了传统的空战和对地/海攻击外，更要承担反导任务甚至反卫星作战任务。其作战对象也更广泛。除战机、车辆、人员或舰船外，还包括对方卫星、弹道导弹，杀伤、摧毁对方的网络或电脑硬件系统；甚至要拦击对方发射的空对空导弹。如此，传统武器远远不能满足需求。





       灵云认为，实战需求和技术发展下，中国的五代机的机载武器将发生巨大变化。除传统各种导弹、炸弹外，将拥有更多的新概念机载武器系统。如激光武器、动能武器、微波武器等。与机炮相比，机载激光武器在速度上拥有无法比拟的优势，是不可能被躲避的。一旦战斗机小型机载激光武器实用。不仅可以杀伤对方武器平台或人员，还可以截击对方弹道或巡航导弹，甚至可以直接拦截敌机射来的空对空导弹进行自卫。如果功率足够并达到一定飞行高度，甚至可以直接攻击对方低轨道航天器。这是现在的机炮不可想象的。微波武器则可以不需要弹丸就直接杀伤掩体内的敌人，甚至可以“烧毁”对方隐形目标。





      目前的战斗机上已经普遍拥有激光测距和指示系统。这实质上就是典型的战斗机小型机载激光发射器，原理与激光武器完全一致，不同的是发射功率个杀伤力不在一档次。当技术如大强度能量供给、元器件小型化等成熟、可靠后，小型的、低重量机载激光武器如固体二氧化碳激光武器，将部分取代传统的机炮。而小型的微波武器在第一次海湾战争时已经用于实战（灵云注：美军“战斧”巡航导弹曾搭载微波武器弹头攻击伊拉克重防护堡垒）。新概念武器的出现，将彻底改变战争的形式和五代机的意义。





      最后是信息化和网络化。现代化战争已经发展成典型的信息化、网络化战争。小单兵一支步枪大到一艘重型航母，都是信息网络的组成部分。信息化战争中，信息技术如网络将成为战争的决定性要素。在信息战中，五代机的性能将得到了最大限度的释放。因此，如何融如信息系统，必将成为五代战机必须考虑和解决的问题。第四代战斗机已经具备了相当强的网络信息战能力，但受技术条件限制依然有不足。从严格意义上讲，现有第四代战斗机与第三代战斗机一样。相对其他军、兵种，在很大程度上依然是相对独立的。





      中国第五代战斗机要拥有更多、更强大的各类传感器，而且战机本身要作为一个接点，完美的融合到包括陆-海-空-天和信息/电磁/网络在内的，整个国防信息网络中。甚至要做一架飞机上可联系到最高统帅部，下可连接到陆军一个最基本步兵的步枪瞄准具或摄像头。所有单位将通过告诉宽带网络汇总到最高统帅部的“云终端”，通过“云技术”实现全军信息共享和适时传达，最终达成“无缝链接”的联合作战。其中最典型的代表，就是通过信息网络中国第五代战斗机将可以通过网络实现与无人机的共同作战。中国军队目前尚处于机械化中期阶段，还没有实现全军机械化。面临者同时完成向机械化和信息化过度的双重重任。尽管中国近年在信息化产业上取得巨大发展，但依然还有很长的路要走。





       本次珠海航展中，以国产变循环发动机为肇端，预示了中国第五代战斗机已经踏上征程。应该看到中国在军用航空等技术上，与发达国家还存在相当大的差距。中国第五代战斗机今后将面临一系列严峻挑战，还将有漫长的路要走。还将有一系列技术难题，尤其是最核心的发动机问题亟待攻关。但中国人是善于创造奇迹的民族。国产四代机的陆续问世，以及歼-15重型舰载战斗机“辽宁”号航母上那惊天一跃，都证明了在中国人的智慧和毅力以及信念下没有任何不可逾越的难题！他们的诞生，使中国作到了与世界航空技术强国俄罗斯和美国处于同一平面。将自己同西方发达国家的军用航空技术差距缩短到10年之内！面对国外尤其是以美国为首的西方发达国家几十年近乎病态的强大、疯狂、严密封锁，中国航空人在付出汗水甚至是最宝贵的生命后，依靠自己的能力在短短60年里就走完了西方国家近100年的发展道路，创造了不仅是中国，更是世界上的一个不朽的奇迹！们坚信，中国军工科技人员必将再创奇迹，将用他们的双手，将中国第五代战斗机这只神鹰方飞苍穹。他将永远向世人昭示着中国巨龙崛起的壮志雄心！！！！〔作者 ：灵云ら苍月 〕       作 者： 灵云ら苍月 原创作品，未经许可不得转载，否则后果自负。







       空军是一国武装力量的重要组成部分。在现代，空军在国防安全中扮演着举足轻重的核心角色。在现代化空军中，先进的战斗机发挥着无法替代的作用。目前，战斗机已经发展到第四代战斗机。世界主要军事强国如美、俄的空军不仅将逐步换装第四代战斗机。还已经开始更先进的第五代战斗机的研制工作。作为世界主要军事大国和空军强国，中国对现代化战斗机的发展一向给予高度重视。中国先进战斗机的发展始终受到广大军事爱好者的强烈关注。和平时期，大型综合航展成为对外展示国家空中力量发展最好的平台。2012年11月13日，第9届珠海航展在广东珠海开幕。作为两年一度的航空盛宴，本届航展一大看点，就是大量国产先进战机的集中亮相。甚至出现了国产第四代战斗机歼-31的比例模型。这些兵器基本代表了现阶段，中国在空军战斗机发展现状。但灵云认为，本次航展上一些不为人注意的细节，却向外界展示了当前中国在第五代战斗机技术上取得的进展。在此，灵云欲以自己所知和网友们就此进行一下分析。因为灵云能力有限，所写的肯定有不足之处。还请网友们多多指教。





       作为亚洲最强的空中力量之一，中国空军一向注重先进战斗机的发展。早期受国内技术条件制约，中国空军多以第二代或二代半战斗机如歼-7系列和歼-8系列，甚至第一代战斗机如强-5攻击机为主。与世界水平有很大差距。经过多年努力，目前，第三代/三代半战斗机如歼-11B系列、歼-10系列和歼轰-7A等已经大批量服役，成为中国空军主体。尤其重要的，是国产歼-20和歼-31两种第四代战斗机也已经紧张试飞。这使中国成为世界上继美国和俄罗斯后，第三个拥有第四代战斗机的国家，也是除美国外，唯一同时拥有重型、中型两种档次的第四代战斗机的国家，中国空军战斗机发展已经步入快车道。但我们应该承认，当发达国家的空军相比，中国战斗机发展依然有一定差距，这就是第五代战斗机的发展。





       第五代战斗机在有些国家也被定义为第六代战斗机。是未来准备接替近第四战斗机如F-22的机种。也是近年来刚刚出现的一个全新概念。与以往战斗机如第四代战斗机相比，第五代战斗机在战斗机在性能上有重大突破。但严格意义上讲，这绝非一种全新的开始，而是在第四战斗机基础上发展、衍生而来的。两者有密切的传承。





       经过各国多年的反复论证。目前，第五代战斗机的大体技术发展方向已经基本确定。灵云认为，概括起来，大致包括：有人或无人驾驶；更快的飞行速度；更强、更全面的隐身能力；更强的网络信息化能力；更好的航电操纵系统以及更强的机载武器系统。目前，发达国家已经开始已经第五代战斗机的研制工作。这其中就包括若干中国的潜在假想敌。灵云认为，无论是现实威胁还是长远考虑。作为未来空军的主力兵器，中国第五代战斗机的研制都有巨大意义。现在，中国已经成为世界上极少数几个能够完全独立自主的研制第四代战斗机的国家。而珠海航展上的蛛丝马迹，已经从多方面预示着中国第五代战斗机的前期研制已经开始。那么，我们可以从哪几方面看出端倪呢？中国第五代战斗机的技术难点又是哪些呢？





       首先是可以基本确定，今后各国空军将装备的第五代战斗机将依然是有人驾驶的飞行器，而不是目前鼓噪很热的无人战斗机。因为实战环境和场景异常复杂严酷，尤其是随时可能有任何预想不到的突发情况。尽管电子信息技术以及人工智能技术正高速发展。但在今后可以预见的几十年内，无人机在处理这些情况的能力上依然远远不如人类飞行员。因此，很长时间内，有人驾驶的战斗机是不可能被取代的。





       第五代战斗机要飞得更快。航速性能对战斗机至关重要。同等距离内，速度越快意味着到达战场的时间越短，攻击成功率也就越高。而且战斗机的巡航范围、距离也更大。而且在近距离格斗中将拥有更强的末机动能量。第四代战斗机如F-22已经可以不开加力实现超音速巡航。但在很多情况下依然无法完全满足需求。因此第五代战斗机的速度要求更高。其平时巡航速度将达到到马赫数3-5，这已经属于高超音速飞行器。而这就需要更强大的发动机。





       无论对任何飞行器来说，发动机无疑都是最核心最重要的“心脏”。发动机优劣直接决定了飞机的性能甚至生存。目前现代化战斗机通用的是喷气式涡扇发动机。灵云认为，从技术发展看，无论是推力还是油耗等方面，喷气式涡扇发动机都已经发展到了及至。今后很难再有更大的发展。而第五代战斗机对高超音速追求需要更生猛的动力，是喷气式涡扇发动机根本无法满足的。如果使用单纯的冲压发动机确实可以满足推力需求，却受制于燃料消耗过大等因素无法满足长航程需求。





       灵云认为，本次珠海航展上一大看头，就是中国第五代战斗机动力系统的突破——中航发动机副总裁张健证实，中国国产变循环发动机正在研制中。所谓“变循环发动机”也叫“自适应发动机”。是一种综合性能非常优秀的动力系统。大体上说，他就是综合了涡轮喷气发动机良好的超音速性能和涡轮风扇发动机的亚音速性能。大致原理，是通过对发动机多部件的几何形状、尺寸或位置的改变，在较大范围内改变涵道比，来改变其增压比、空气流量等等，实现了两种不同的热循环和工作模式。即可以亚音速飞行，同时也可以实现高超音速飞行。而且还具有很低的油耗，可以满足长航程需求。





       变循环发动机并不是新东西。上世纪70年代，美国人研制了著名的“双三”SR-71“黑鸟”高空高速战略侦察机。“黑鸟”能在3万米高空以3.5倍音速持续巡航4800公里。如此傲视群雄的能力正是拜J-58涡轮-冲压组合式变循环发动机所赐。J-58是世界上第一种、也是目前为止唯一一种批量生产、服役的变循环发动机。对后来诸多同类有很大的借鉴价值。但灵云认为纯粹这一分支并不适合中国第五代战斗机。





       因为J-58代表的涡轮-冲压组合式是完全为满足高空高速而设计的。可第五代战斗机即要求发动机必须同时适应备高空高超音速性和低空-超低空亚音速机动性。因此未来适合中国第五代战斗机动力系统的的应当是涡喷-涡扇组合式变循环发动机。涡喷-涡扇组合式变循环发动机是依靠改变涵道比。在跨音速或超声速飞行时减小发动机涵道比增大推力，可以达到涡喷发动机的性能；当升空和亚声速飞行时则增大发动机涵道比，可以降低耗油率和噪声达到涡扇发动机状态工作。可以扩大飞行包线满足未来多任务战斗机需求的需求。因此灵云推断，中国目前正在研制的很可能是涡喷-涡扇组合式变循环发动机。通俗讲，这种发动机同时具备单涵道和双涵道工作模式。在亚声速巡航状态，发动机双涵道都打开。此时通过转换阀门的控制外涵道打开，使更多的空气进入外涵道，发动机以涡扇模式工作。当进入在超声速巡航状态。发动机以单涵道模式工作。气流转换阀门关小，外涵中的压力增加，最终超过第二级风扇排气压力。在反压作用下，系统进气活门引导外涵道自动关闭，迫使空气通过内涵道进入核心机。此时只有从外涵道引入少量气体用于系统冷却。只有内涵道工作，发动机顺利进入涡喷模式。




       中国已经开始研制变循环发动机，但面临着大量技术难题。未来五代战斗机的推重比要达到15。加之涡喷-涡扇组合式变循环发动机要同时兼顾高速、低速性能。因此，内部零件如风扇叶轮要承受极高的温度和瞬间剧烈的温差变化。这明显不同于现有发动机。对技术材料的韧性、强度、寿命和耐热性等提出极高的要求。但是，这些材料在保证高强度、高韧性、高耐热性和长寿命的同时，又必须保证高可靠性和较轻的重量以及较小的体积。否则就会直接影响飞机性能。现有航空发动机的技术材料根本无法满足需求。





       此外，在人体允许过载范围内，第五代战斗机将具备极强的超音速和跨亚—超音速超机动性。这一方面要求发动机具备更强的矢量推力控制技术。同时，骤然变换的大攻角将导致进气道的进气场在瞬间急剧恶化。导致压气机等部件发生剧烈喘震严重影响风扇和压气机的工作稳定性。这就要求发动机必须可以适应瞬间大攻角下导致的强烈的突发性进气畸变。而配套的矢量喷嘴不仅要求寿命长、可靠性高，重量也不能大而且必须保证足够低的红外特性。而不同军种如海军航空兵和空军，由于战机使用环境、作战对象不同，对发动机性能要求自然就不同。这对发动机参数如涵道比的选择都是难题。





       涵道比越大油耗就越小噪音也越小，但相应的迎风面积就更大带来的阻力就越大而且不能超音速飞行。而小涵道比加速性好但是耗油率比大涵道比的要高。而且不适合高空使用。同时兼顾两种性能，这对发动机的研制是巨大挑战。而且由于五代机的发动机过于复杂，对控制系统需求更高。四代机的操纵系统已经实现了操纵飞控—火控—发动机控制一体化。未来五代机必须具备更强的控制系统。


   
       灵云认为。总体说，中国变循环发动机研制应当处于初期起步阶段。该技术是目前已知的最尖端、最复杂、技术难度最大的军用航空发动机技术。涉及到高温金属/非技术材料技术；大尺寸、复杂形状结构特种部件加工技术；高效高可靠性矢量推进控制技术和红外抑制；发动机瞬间变换环境下工作稳定性-可靠性；以及复杂操纵飞控—火控—发动机控制一体化等复杂、尖端技术。从通俗上讲，就是研制者最起码的，必须首先同时具备强大的涡喷和涡扇发动机研制技术。而这恰恰是中国最大的软肋。中国的涡喷发动机技术已经达到世界顶尖水平，但大推力涡扇发动机技术上依然有很大缺陷。直到近年，第一种真正意义上的国产大推力涡扇发动机“太行”才刚刚开始服役。而中国在相关的耐高温特种金属以及零部件研制和生产技术上还有待突破。可以预计，今后中国的变循环发动机研制还有很长一段路要走。动力系统的成败将直接决定中国未来五代战斗机的成败。





       同时，第五代战斗机要有更强大、更全的隐身性能。隐身能力是第四代战斗机如F-22最重要的核心性能。尽管第四代战斗机都拥有极为强大的雷达隐身能力，几乎很难被雷达发现。但是，第四代战斗机的隐身能力不是绝对全面的，在雷达波上就无法作到覆盖全波段、全频率隐身。例如，目前已经证明，米波雷达就可以有效探测第四代隐形战斗机。而且第四代战斗机的隐身是有方向性的，主要集中在正前方和斜下方。而由于机体宽大，对来自头顶的上方俯视雷达如预警机的防御能力较弱。





       因此，中国第五代战斗机必须拥有更宽的隐身频谱范围和方向性，要作到对来自任意方向的任意波段、频率的雷达波作到全频、全向隐身。首先，这可以依靠使用更先进的特种吸波复合材料和吸波涂料来获得。在飞行器上大规模使用复合材料是未来发展趋势。现在四代机的复合材料使用率普遍不超过百分之四十。可以预料，第五代战斗机的复合材料使用量将有大幅增加，很可能达到百分之六十到八十。这一方面可以有效降低机体重量增强机体强度，另一方面可以大幅度降低雷达探测的几率。





       另一方面，是对战机的气动外形进行必要的优化来降低雷达反射截面。这已经是战机隐身的重要途径。但问题在于，气动外形并不能单纯考虑降低雷达反射截面，还必须同时兼顾诸如超机动性、高超音速和亚音速飞行能力等。例如。理论上讲，飞机外表“累赘物”越少、越平顺光华隐身能力就越强。因此才有了美国B-2战略轰炸机的纯“飞翼”布局。但纯“飞翼”布局由于缺乏操纵舵面，一是导致机动性和敏捷性非常差，同时导致操控非常复杂。无法作出太大的机动动作。所以，现有技术条件下的四代战斗机依旧无法摆脱传统的几大突出的操纵舵面。





       但从需求看，纯“飞翼”布局的益处依然很大。除隐身优势外，实用结果证明三角翼的纯“飞翼”布局非常适合高速飞行。而不断发展的操纵控制技术和推力矢量控制技术等，则可以完善机动性和敏捷性的不足。大体说，在中国五代机上，传统意的机翼和机体的界限将逐步模糊。传统的垂尾等操纵面将消失、融合。外表呈曲面扁而薄、过渡平滑而流畅没有突出物。通过全翼身彻底融合可以获得大升阻比整体就是一个巨大的升力体。从外观看就是一个类三角形的整体。而机动性和敏捷性则可以通过多个操纵面和新一代矢量推力技术获得。灵云认为，技术的发展决定了未来中国的五代机的隐身性和机动性将可兼顾。气动布局的发展甚至可以部分弥补发动机推力的不足。这方面，国内一系列飞行器如“暗剑”无人机就是很好的证明。而这就引出了超机动性的程度问题。





       从第三代战斗机开始，战斗机开始强调高机动和高敏捷性。第三代战斗机最大特色就是普遍在亚音速和跨音速下，在低空、超低空拥有良好的机动性。第四代机在机动性上有突破性发展。得益于矢量发动机等技术，四代机可以作出很多匪夷所思的动作。未来战争条件下，五代战斗机要面临各种各样的对手和情况。要同时具备各种超音速高机动和亚音速下的、更强的敏捷性和机动性。





       但灵云认为。对于中国的五代机来说，“超机动性”将是一个难于取舍的问题。因为技术发展决定了五代机的机动性和敏捷性将是空前的，而且将是是跨各种速度的。可以在各种速度甚至高超音速的大过载下作出众多现在根本无法想象的动作。但制约的问题恰恰在于——人。人类的生理承受能力是有极限的，很多高速或变速下、极具战术价值的超机动、大过载动作是人体根本不可能承受的。在这方面有人飞行器永远不可能和无人机相提并论——事实上，人类这团“有机物”最终将成为制约有人驾驶飞行器性能的最大障碍。这决定了中国的五代机的超机动性和最大极限飞行速度、最大过载必定是有限的，将不可能超过人类承受能力。而客观讲，如果能获得良好的360度全向矢量发动机，辅以多个操纵面。国产第四代战斗机歼-20的机动性本身就将达到了及至！





       如此复杂的飞控性能，决定了中国的五代机必须拥有更强的操控系统。第四代战斗机大多继承了三代战斗机的数字式电传操纵系统。但数字式电传操纵系统也有体积大、重量重、易受电磁干扰等缺陷。第四代战斗机已经实现了将雷达火控、航电信息、发动机和飞行控制系统统一处理。这就是所谓的“飞—火—推”一体化航电系统。而相比三、四代战斗机，第五代战斗机将有更先进、更复杂更多的电子、光电传感器、网络信息化系统、飞行控制操纵面、发动机控制和武器系统。而这些都必须通过飞行操纵和控制系统进行整合。因此第五代战斗机还要有更好的飞行操纵和控制系统。传统的数字式电传操纵系统根本无法满足需要。灵云认为，最合适的是光传操纵系统。





       光传操纵系统实际上就是电传操纵系统的发展型，也是今后主流发展趋势。是以光导纤维代传统作为物理传输媒质，以光代替电作为传输载体，传递指令和反馈信息的飞行控制系统。电传操纵系统的致命弱点是易受电磁干扰及核辐射的影响，而光传操纵系统不仅可以抗干扰能力强，而且光线网络的频带宽、容量大、传输损耗低，信号传输能力数倍于传统的电缆，可以满足大量复杂数据的传输。而与之对应的，则是其体积和重量以及价格要远小于电传操纵系统。发达国家从上世纪70年代末开始研究光传操纵系统，现在已经进入实用阶段。日本新型P-1反潜侦察机已经使用了光传操纵系统。中国在该领域起步较晚但发展很快，近年来已经取得很大发展。中国的五代机是否会采取光传操纵系统，关键是中国自主光传操纵系统的可靠性。研制方是绝不可能在如此重要的战机上使用一种不可靠的技术的。





       航电是现代化战斗机重要组成部分，直接影响着战机的性能，其意义和价值仅次于发动机。四代机使用了综合化、智能化、一体化的开放式航电系统。未来的五代机的航电系统将近一步发展。现有的双座型战斗轰炸机设两名飞行员，就是因为现有航电系统下一名飞行员的精力无法应对繁重的多任务作战。而信息化和高智能化电脑的发展，使五代机的航电将向高自动化、高智能化发展，将在众多方面分担甚至代替飞行员的工作，将极大的减轻飞行员的负担，使飞行员得以将集中精力于作战。因此灵云认为，未来中国五代机如果拥有高智能化航电，那类似歼-11BS的传统双座战斗轰炸机将最终消失。


  
       而五代机航电中变化最大的很可能将是机载雷达。四代机的机载相控阵雷达已经融合了电子战和情报搜集能力，不在是传统意义上只能搜索的雷达。未来五代机雷达将有更大的发展。传统机载雷达都是部署在机头只能照射前方。拥有全向探测能力是所有战斗机梦寐以求的。目前，只能采取增加雷达天线的方式解决。某些四代机如T-50为追求全向探测能力，甚至在战机机翼边缘和尾部都部署了雷达天线。而中国四代机如歼-20可能也会采用类似方式。灵云认为，中国五代机如果要具备雷达的球型360度全向覆盖，最好的解决方式就是——共型天线。以色列“海雕”预警机就是共型天线的典型代表。但他受技术限制，雷达天线赫然突出在机体外，不仅增加了阻力而且破坏了外观隐形。未来随着材料技术发展，机体蒙皮材料将具备智能化和目前雷达天线的功能。这样，战机的整个外表就是雷达天线，这就是目前各国都在努力的“智能蒙皮”技术。由此，战机将由此具备球型360度全向覆盖能力。



       机载武器系统。长期以来，战斗机的武器无非就是固定的机炮或携带的各种导弹、炸弹。第四代战斗机在武器上没有突破性进展。第五代战斗机要承担的作战任务远远超过传统战斗机。除了传统的空战和对地/海攻击外，更要承担反导任务甚至反卫星作战任务。其作战对象也更广泛。除战机、车辆、人员或舰船外，还包括对方卫星、弹道导弹，杀伤、摧毁对方的网络或电脑硬件系统；甚至要拦击对方发射的空对空导弹。如此，传统武器远远不能满足需求。





       灵云认为，实战需求和技术发展下，中国的五代机的机载武器将发生巨大变化。除传统各种导弹、炸弹外，将拥有更多的新概念机载武器系统。如激光武器、动能武器、微波武器等。与机炮相比，机载激光武器在速度上拥有无法比拟的优势，是不可能被躲避的。一旦战斗机小型机载激光武器实用。不仅可以杀伤对方武器平台或人员，还可以截击对方弹道或巡航导弹，甚至可以直接拦截敌机射来的空对空导弹进行自卫。如果功率足够并达到一定飞行高度，甚至可以直接攻击对方低轨道航天器。这是现在的机炮不可想象的。微波武器则可以不需要弹丸就直接杀伤掩体内的敌人，甚至可以“烧毁”对方隐形目标。





      目前的战斗机上已经普遍拥有激光测距和指示系统。这实质上就是典型的战斗机小型机载激光发射器，原理与激光武器完全一致，不同的是发射功率个杀伤力不在一档次。当技术如大强度能量供给、元器件小型化等成熟、可靠后，小型的、低重量机载激光武器如固体二氧化碳激光武器，将部分取代传统的机炮。而小型的微波武器在第一次海湾战争时已经用于实战（灵云注：美军“战斧”巡航导弹曾搭载微波武器弹头攻击伊拉克重防护堡垒）。新概念武器的出现，将彻底改变战争的形式和五代机的意义。





      最后是信息化和网络化。现代化战争已经发展成典型的信息化、网络化战争。小单兵一支步枪大到一艘重型航母，都是信息网络的组成部分。信息化战争中，信息技术如网络将成为战争的决定性要素。在信息战中，五代机的性能将得到了最大限度的释放。因此，如何融如信息系统，必将成为五代战机必须考虑和解决的问题。第四代战斗机已经具备了相当强的网络信息战能力，但受技术条件限制依然有不足。从严格意义上讲，现有第四代战斗机与第三代战斗机一样。相对其他军、兵种，在很大程度上依然是相对独立的。





      中国第五代战斗机要拥有更多、更强大的各类传感器，而且战机本身要作为一个接点，完美的融合到包括陆-海-空-天和信息/电磁/网络在内的，整个国防信息网络中。甚至要做一架飞机上可联系到最高统帅部，下可连接到陆军一个最基本步兵的步枪瞄准具或摄像头。所有单位将通过告诉宽带网络汇总到最高统帅部的“云终端”，通过“云技术”实现全军信息共享和适时传达，最终达成“无缝链接”的联合作战。其中最典型的代表，就是通过信息网络中国第五代战斗机将可以通过网络实现与无人机的共同作战。中国军队目前尚处于机械化中期阶段，还没有实现全军机械化。面临者同时完成向机械化和信息化过度的双重重任。尽管中国近年在信息化产业上取得巨大发展，但依然还有很长的路要走。





       本次珠海航展中，以国产变循环发动机为肇端，预示了中国第五代战斗机已经踏上征程。应该看到中国在军用航空等技术上，与发达国家还存在相当大的差距。中国第五代战斗机今后将面临一系列严峻挑战，还将有漫长的路要走。还将有一系列技术难题，尤其是最核心的发动机问题亟待攻关。但中国人是善于创造奇迹的民族。国产四代机的陆续问世，以及歼-15重型舰载战斗机“辽宁”号航母上那惊天一跃，都证明了在中国人的智慧和毅力以及信念下没有任何不可逾越的难题！他们的诞生，使中国作到了与世界航空技术强国俄罗斯和美国处于同一平面。将自己同西方发达国家的军用航空技术差距缩短到10年之内！面对国外尤其是以美国为首的西方发达国家几十年近乎病态的强大、疯狂、严密封锁，中国航空人在付出汗水甚至是最宝贵的生命后，依靠自己的能力在短短60年里就走完了西方国家近100年的发展道路，创造了不仅是中国，更是世界上的一个不朽的奇迹！们坚信，中国军工科技人员必将再创奇迹，将用他们的双手，将中国第五代战斗机这只神鹰方飞苍穹。他将永远向世人昭示着中国巨龙崛起的壮志雄心！！！！〔作者 ：灵云ら苍月 〕