吳蔚等 ¦ 2018年國外軍用航空裝備與技術發展綜述

吴蔚等 ¦ 2018年国外军用航空装备与技术发展综述

2018 年,主要國家繼續探索新概念航空平臺與技術,加速創新技術研發,持續推動航空裝備的更新換代與能力提升。

一、發佈戰略規劃、促進航空科技發展

美空軍規劃作戰飛機發展。2018年初美空軍全球打擊司令部發布《轟炸機發展指南》(未公開),提出利用新技術改造空軍轟炸機機隊,尋求擴大轟炸機機隊規模,併為B-21轟炸機2025年左右服役及現役轟炸機逐步退役規劃路線。美空軍2018年還完成了新版《戰鬥機路線圖》(未公開)文件制訂。

美國防部發布數字工程、無人系統戰略性文件。美國防部7月發佈《國防部數字工程戰略》,進一步推進基於模型的系統工程。目前美國防部已實施數字系統模型、數字線索、飛行器機體數字孿生等多個數字工程轉型計劃,國防部內各軍種和部門將在該戰略下統籌協調有關工作。8月美國防部發布

20172042年無人系統綜合路線圖》,梳理了無人系統相關支撐技術、面臨的挑戰和關鍵技術,表明美軍無人系統發展正進入提升譜系能力、推進概念技術融合和推動裝備更新拓展“三管齊下”的新時期。

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美國防部對四次工業革命本質和國防採辦或業務改革相關關係的理解(美國防部圖片,中國航空工業發展研究中心劉亞威編譯)

英國發布空戰戰略、航空工業戰略。英國國防部7月發佈新版空戰戰略,強調空戰領域對英國保持軍事能力、維持工業基礎和科技發展的重要性,提出英國未來空中力量發展願景。英國政府12月發佈航空工業戰略,承諾2013至2026年為航空研發投資19.5億英鎊,並與工業界共同支持未來飛行挑戰計劃、國家航宇技術開發項目、供應鏈21競爭與增長項目等,開展電動飛機與自主技術等新技術開發、扶持小企業創新和提升供應鏈效率。

二、持續推動作戰飛機能力升級

(一)美俄繼續推動戰略轟炸機能力發展

美俄推動新型戰略轟炸機研製。美B-21“空襲者”轟炸機11月完成關鍵設計審查。5月美空軍初步確定德克薩斯州戴耶斯空軍基地、南達科他州埃爾斯沃斯空軍基地、密蘇里州懷特曼空軍基地作為B-21駐紮基地。俄羅斯國家採購網10月發佈PAK DA下一代遠程轟炸機發動機實驗設計工作招標。俄宣稱該機為多用途飛機,將取代圖-22M3、圖-95MS和圖-160轟炸機。

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俄下一代遠程戰略轟炸機PAK DA外形想象圖。我們分析,201810月發佈的發動機實驗設計(工程研製)招標是針對“產品80”發動機,該發動機預計是

PAK DA的第二階段發動機,該機初期將配裝圖-160M2擬使用的NK-32-02發動機。“產品80”發動機很可能採用了派生自PD-14渦扇發動機(俄MS-21窄體幹線客機的動力裝置)的核心機或主要技術

美空軍提升B-52轟炸機能力。美空軍正在改進B-52內置彈艙,可加掛8枚“傑達姆”GBU-31制導炸彈或其他精確制導武器。4月美空軍授予波音公司為B-52綜合“遠程防區外導彈”(LRSO)合同,主要內容包括飛機改造、軟件研發測試、後勤培訓和項目管理。

俄羅斯改進轟炸機。俄圖-160M2轟炸機(非全狀態型)1月首飛,該機在原圖-160轟炸機上進行了數字化升級改造。8月中旬首架改進型圖-22M3M轟炸機在聯合飛機公司喀山工廠亮相,該機安裝新的導航和通信設備、瞄準系統和電子戰系統等。12月28日該機首飛。12月29日俄為圖-160M2和下一代轟炸機PAK DA試驗航電的圖-214LMK航電試驗檯首飛。

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201812

28日,首架圖-22M3M完成首飛(俄國防部圖片)

(二)多國推動下一代戰鬥機研發

美俄持續推進“六代機”研究。美空軍2019財年為“下一代空中主宰”項目申請5.04億美元預算,並計劃2019-2023財年申請預算99億多美元,顯示出美空軍下一代戰鬥機研發工作將全面鋪開。俄國家杜馬國防工業綜合體組織發展法制保障委員會主席7月表示,俄第六代戰鬥機將採用人工智能技術,並能以無人駕駛模式飛行。

法德推進下一代戰鬥機合作研發。德法兩國6月簽署新戰鬥機合作協議,法國達索公司與空客公司將合作開發“新一代戰鬥機”(NGF),取代德國“颱風”戰鬥機和法國“陣風”戰鬥機。達索公司10月展出NGF縮比模型,為雙發、無垂尾設計。

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201810月,達索公司在歐洲海軍展上展示的NGF概念方案模型(法國達索飛機制造公司圖片)

英國推出下一代戰鬥機模型。英國7月公佈“暴風”戰機概念模型,採用單座、雙發、雙垂尾隱身佈局,採用有人/無人駕駛可選模式。

韓國KF-X戰鬥機研發進入新階段。韓國6月底公佈KF-X戰鬥機初步設計方案,並宣佈該戰機已通過初步設計評審。

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韓國KF-X戰鬥機第1批次想象圖(韓國航宇工業公司圖片)

(三)美俄五代機研製工作即將完成

F-35戰鬥機結束研製試驗,開始參與實戰。美軍方4月宣佈F-35戰鬥機研製階段飛行試驗結束,12月進入初始作戰試驗與鑑定(IOT&E),為2019年進入全速生產打下基礎。9月美海軍F-35B在阿富汗執行打擊任務,標誌美軍F-35戰機首次投入實戰。另外,意大利、英國、以色列、日本、韓國、土耳其、比利時、澳大利亞等合作伙伴國陸續接收訂購的F-35戰機,並開始投入部署。意大利空軍F-35A戰機3月開始執行防空警戒任務,英國空軍5月組建首個F-35B中隊,以色列空軍F-35戰鬥機6月投入實戰使用,日本5月完成F-35A在三澤基地的部署。英國F-35B於9月首次部署到英國航母。

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美海軍的F-35C戰鬥機正在繼續開展試飛,預計在2019年形成初始作戰能力(美國防部圖片)

俄蘇-57戰鬥機即將裝備部隊。2018年蘇-57戰鬥機繼續開展裝“產品-30”發動機的試飛,2月該機短暫在敘利亞戰場試用,7月俄羅斯國防部簽署12架蘇-57戰鬥機採購合同,並確認2019年正式服役。

(四)美歐四代機注重能力升級

美軍現役戰鬥機升級改造需求迫切,已引起軍方重視。波音公司3月獲得美海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰鬥機升級合同,將現有的第2批次型升級為第3批次型,升級內容包括增加保形油箱、壽命從6000飛行小時延長至9000飛行小時、提升隱身性能、安裝先進座艙系統和大容量通信系統等。5月美海軍授予雷聲公司合同,為F/A-18“大黃蜂”戰鬥機升級紅外和雷達系統。美空軍5月完成首架F-16戰鬥機延壽升級工作,美空軍將有300 架 C 型和 D 型 F-16進行延壽改型。針對美空軍升級F-15戰鬥機需求,波音公司7月推出F-15X方案,升級內容包括:改進結構和動力、大幅延長使用壽命、提升武器掛載能力、採用新型航電系統。洛克希德·馬丁公司11月獲得合同,將為美空軍F-15C戰鬥機生產和集成19套“軍團”吊艙。美空軍2017年選中該吊艙作為F-15C機隊的紅外搜索與跟蹤系統,並計劃採購130套。

法國10月啟動為所有144架現役“陣風”飛機升級到F3-R標準的計劃,頭4F3-R飛機在2018年年底前交付。F3-R標準包括集成新的“流星”超遠程空空彈、有源電子掃描陣列雷達、新一代吊艙等。

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F3-R標準型“陣風”M戰鬥機地面正視。可見該機攜帶了1TALIOS新一代吊艙、6SBU-54“錘頭”空地導彈、2枚“流星”中遠距空空導彈、2枚“米卡”中近距空空導彈和22000升副油箱。F3-R

標準型是法國F3標準型和正在發展的F4標準型之間的漸進發展配置,20181031F-3R配置通過了法國國防部武器裝備總署的鑑定(法國達索飛機制造公司圖片)

瑞典薩伯“鷹獅”E戰鬥機2018年繼續開展飛行試驗,主要為超聲速飛行、武器掛載試驗,該機已獲得瑞典和巴西96架訂單,將於2019年底交付首批飛機。

三、新型航空作戰支援保障裝備研製取得進展

(一)新型軍用運輸機、加油機、預警機

/情報監視飛機研製取得進展

巴西KC-390新型軍用運輸機10月獲得巴西航空管理局的適航認證,11月完成部隊卸載與撤離等試驗,將於2019年上半年交付巴西空軍。美國KC-46加油機2018年開展了與多種戰鬥機和運輸機的空中加油試飛,7月完成交付前所有飛行試驗,正向交付首架飛機邁進。俄新型伊爾-78M-90A加油機1月首飛,該機改進自伊爾-76MD-90A運輸機,安裝數字座艙和現代化飛行、導航和通信系統,更換新發動機,飛機有效載荷從40噸提升至60噸。瑞典薩伯公司“全球眼”多傳感器電子戰/監視平臺3月成功首飛,該機基於龐巴迪“全球”6000公務機,機上的S波段空中告警雷達採用氮化鎵半導體技術,使空中探測距離顯著增至

300海里(555千米)以上。日本川崎重工開展C-2電子情報飛機飛行試驗,該機在C-2運輸機機頭、機身兩側、主翼末端、垂尾頂部安裝了雷達、傳感器和天線。

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上圖為20183

14日完成首飛的首架“全球眼”。當時,我們認為該機是世界上首架實際採用氮化鎵預警雷達的預警機。但是以色列在201811月首次披露,其從201612月開始交付給意大利空軍的“灣流”G550公務機改“保形空中預警”飛機已採用基於氮化鎵技術的預警雷達。下圖為意大利接收的首架該型預警機(瑞典薩伯集團公司、以色列航宇工業公司圖片)

(二)美空軍啟動新型教練機研製

9月底美空軍授予波音公司價值92億美元的T-X飛行員訓練(APT)項目合同,將採購351架新型教練機、46臺模擬器及相關地面設備。波音公司與瑞典薩伯公司合作全新設計的BTX教練機方案,採用單臺發動機、串列式雙座、上單翼正常式佈局,強調提供優異的操縱性和機動性。該教練機的整體飛行性能將對標五代機,並將部分滿足2030年後六代機飛行員的訓練要求。

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波音公司的2BTX原型機編隊飛行。2018年波音公司的軍機交付量已低於100架(共交付96

架軍機),雖然有著F/A-18E/F後續訂貨、出口訂貨和直升機訂貨等維繫,但其軍機生產正在萎縮是不爭的事實。2018年贏得MQ-25A艦載無人加油機、T-X高級教練機、美空軍洲際導彈部隊支援直升機(該公司的方案即為本文後文所提及的MH-139)等合同則使波音公司軍機業務又贏得了新的升級。但是我們深入跟蹤發現,除了方案有自己優勢之外,波音公司在這3個項目中都採用了相當激進的報低價競爭策略,迫使洛馬公司、通用原子公司等競爭對手無法跟進,為其贏得競爭起到了重要推動作用。那麼,提出了優質的方案,波音公司為什麼還敢報出競爭對手無法跟進的低價呢?(美國波音公司圖片)

四、多個直升機項目達到發展節點

新型重型直升機進入美海軍陸戰隊服役。5月,美海軍陸戰隊接收首架西科斯基CH-53K“種馬王”直升機,標誌著該機完成工程研製、步入生產部署階段。CH-53K是西科斯基飛機公司全新研製的重型運輸直升機,承擔垂直登陸、突擊運輸、垂直補給等多種任務。

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CH-53K

“種馬王”重型直升機將使美海軍陸戰隊的重載垂直起降運輸能力實現躍升(美國洛馬公司圖片)

美空軍採購新直升機。9月波音公司MH-139直升機贏得美空軍UH-1N“休伊”直升機換代項目競標,空軍將採購最多84架直升機。MH-139是萊昂納多集團AW139直升機的發展型,後者是目前全球銷量最好的中型直升機之一。

美海軍陸戰隊“自主空中貨運系統”(AACUS)研究取得重要進展。5月在AACUS的支持下UH-1H直升機在訓練演習中成功為陸戰隊員空運貨物。AACUS系統將使UH-1直升機具備完全自主飛行能力。

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20181221日,波音公司與西科斯基公司(今屬洛馬公司)合作研製的SB-1高速旋翼機首架原型機首次公開亮相(美國波音公司圖片)

五、發展無人機新技術能力

(一)更新無人機裝備

美歐裝備新型無人機。MQ-4C“特賴登”無人機系統6月正式在美海軍艦隊服役,該無人機是基於“全球鷹”無人機發展而來的情報、監視和偵察無人機,將為美海軍提供海域感知能力。法國空軍“雪鴞”無人偵察機2018年年初宣佈退役,換裝MQ-9“死神”無人機。英國空軍3月部署MQ-9B“守護者”無人機,提供遠程監視和精確打擊能力。

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美海軍MQ-4C“特賴登”無人機在海上飛行,其下方中央位置的大型隱身戰艦為美海軍首艘DDG1000“朱姆瓦爾特”驅逐艦(美國諾格公司圖片)

(二)啟動新型無人機研製

美海軍啟動無人加油機研製。美海軍8月底授予波音公司8.05億美元的MQ-25A“黃貂魚”航母艦載無人加油機工程與製造發展合同,項目將發展出第一種無人加油機,為大型無人機融入航母作戰體系奠定基礎。

俄啟動高速無人機研製。2018年初,俄國防部授予西姆諾夫設計局合同,研製未來高速無人機,該無人機將採用渦噴發動機,預計飛行速度750~950千米/時,重4-5噸。

(三)先進無人機技術研發取得進展

美國防高級研究計劃局(DARPA)正開展多項無人機蜂群技術研發項目。相比傳統高性能戰機,無人機蜂群擁有態勢感知和壓制或摧毀敵防空系統能力較強、抗毀能力強、作戰靈活性強等特點。DARPA “小精靈”項目旨在發展小型無人機集群的空中發射和回收等關鍵技術,探索集群作戰概念。4月美國戴奈蒂克公司獲得“小精靈”無人機項目第三階段合同,將完成無人機制造及飛行驗證。項目2018年開展了“小精靈”無人機模型從C-130運輸機分離的飛行試驗。“拒止環境協同作戰”(CODE)項目旨在拓展美軍現役無人機能力,CODE無人機蜂群可基於已建立的作戰規則遂行尋找、跟蹤、識別和攻擊任務。項目11月進行了多架真實與虛擬的CODE無人機按任務指令進行協同導航、搜索、定位和交戰的飛行試驗。“進攻蜂群戰術”(OFFSET)項目設想未來在複雜城市環境中使用250個或更多的小型無人機系統和/或小型無人地面車執行作戰任務,2018年項目開展了數次“蜂群衝刺”驗證活動,試驗了無人機蜂群作戰概念。

“歐洲中空長航時無人機”研究取得進展,項目1月完成系統需求審查,4月在柏林航展上展出全尺寸模型,11月通過系統初始設計評審,即將進入研製。

俄“獵人”重型無人機進行地面試驗。7月該20噸級攻擊型無人機完成首次滑行試驗,截至2018年12月該機正進行地面試驗,原定當月首飛目標可能已推遲。

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上圖為俄官方報紙《俄羅斯報》刊登的“獵人”想象圖,很像是在美國

X-47B的外形圖基礎上進行更改;下圖為俄電視臺公佈的首架“獵人”原型機在廠房內進行試驗的圖片

(四)美歐推進有人-無人編隊技術研究

有人-無人編隊技術核心是實現空中有人平臺、無人機系統、地面部隊和遠距離指控中心間的信息共享,提升協同作戰能力。空客直升機公司4月成功完成其H-145M直升機與奧地利西貝爾公司S-100無人機系統的編隊試飛,實現直升機機上人員從起飛到著陸對無人機的指控。德事隆公司8月驗證有人-無人編隊能力,研究團隊將多域控制與協作軟件集成到“蠍子”輕型攻擊機,模擬了有人機操控無人機。L3 技術公司正在將“阿帕奇”直升機與“影子”和MQ-1C“灰鷹”無人機組成編隊,實現在偵察任務中擴展有人機平臺的信息收集能力。空客集團9月底開展了有人-無人編隊驗證試驗,有人機上的任務指揮官成功控制5架Do-DT25靶機。

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空客公司開展的有人機+Do-DT25無人靶機,“一席控5機”演示實驗,圖為無人機上攝像機拍攝的場景(歐洲空客公司圖片)

六、發展高超聲速飛機及機載高超聲速導彈

(一)美國發展高超聲速飛機

波音公司正在開展高速/高超聲速飛機項目研究,於1月和7月公開了高超聲速飛機概念方案和高超聲速客機概念方案。其高超聲速飛機方案採用大後掠雙三角翼無平尾加雙垂尾佈局,使用常規渦輪發動機和亞燃/超燃雙模態衝壓發動機組合的渦輪基衝壓組合(TBCC)發動機,應為無人駕駛,將作為未來高速打擊和偵察飛機。波音高超聲速客機概念方案的設計佈局與前者近似,大小介於遠程公務機和波音737之間,飛機巡航速度為5馬赫數。之前美國洛克希德·馬丁公司提出了SR-72高超聲速飛機概念方案。兩家公司的方案在飛機佈局、發動機選擇、任務定位等方面很接近,表明美國軍機巨頭已高度關注高超聲速飛機這一發展方向。另外,DARPA正在開展馬赫數5級渦輪基衝壓組合發動機地面驗證項目,10月完成了新型亞燃/超燃雙模態衝壓發動機在NASA蘭利2.4米高溫風洞的自由射流試驗。美國相關技術儲備已基本具備了不久後開展高超聲速飛機集成驗證的條件。

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上、下圖分別為波音公司在20181月、6月公佈的高超聲速軍用飛機和高超聲速運輸機概念方案(美國波音公司圖片)

(二)美俄發展機載高超聲速導彈

美軍加速發展可裝備常規作戰飛機的高超聲速導彈。美空軍4月授予洛克希德·馬丁公司“高超聲速常規打擊武器”(HCSW)研製合同,將研製一型固體火箭助推、GPS制導的戰術級空射型高超聲速導彈,可裝備現役戰鬥機和轟炸機,要求2022財年形成早期作戰能力。美空軍8月授予洛克希德·馬丁公司“快速響應武器”(ARRW)高超聲速導彈研製合同,賦予該導彈編號AGM-183A。該彈為空射型高超聲速助推滑翔導彈,計劃2021年形成早期作戰能力。

俄羅斯高超聲速航空彈道導彈服役。俄總統普京3月稱俄新研“匕首”(Kinzhal)空射高超聲速導彈已從2017年12月開始服役,該彈由米格-31戰鬥機投放,最大飛行速度約為10倍聲速。

七、軍用航空發動機聚焦下一代技術研發

美歐發展下一代作戰飛機用發動機。美國國防部於6月和9月,分別向通用電氣公司、普惠公司授予合同,開展面向下一代戰鬥機的自適應發動機預先研究。9月至12月,美空軍分別授予普惠、羅羅、通用電氣、威廉姆斯和佛羅里達渦輪技術公司“支持經濟可承受任務能力的先進渦輪技術”(ATTAM)階段I合同,研發用於下一代渦軸和戰鬥機發動機的技術。德國MTU公司4月宣佈,正在開發法德“新一代戰鬥機”用“下一代歐洲戰鬥機發動機”(NEFE)。

八、先進機載武器技術研發取得重要進展

在常規機載武器方面,國外正聚焦發展高精度、遠程新型機載武器技術。2018年美國雷聲公司小直徑炸彈Ⅱ(SDB Ⅱ)“暴風破壞者”進入作戰試驗。該彈為全球首款採用三模末制導技術的機載武器,其導引頭將毫米波雷達、紅外成像和半主動激光傳感器與全球定位系統(GPS)/慣性導航系統(INS)自動駕駛儀集成到一起,可實現惡劣天氣下防區外精確打擊。

空空導彈方面,俄羅斯R-37M超遠程空空導彈進入最後試驗,該彈射程300千米,用於打擊高價值目標,最大飛行速度可達馬赫數6,將裝備蘇-57戰鬥機。印度10月完成“神兵”(音譯“阿斯特拉”)空空導彈研發試驗,該彈為印度自研的全天候超視距空空導彈,用於奪取制空權。

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翼下外掛4枚“神兵”導彈的印度空軍蘇-30MKI戰鬥機和試射該導彈的蘇-30MKI戰鬥機。印度對該導彈的命名源自梵文Astrā,意思是具有超自然力量的武器,由特定的神管理。因此我們翻譯為“神兵”。印度,以及伊朗等國對自身許多武器的命名都以印度的神話或特殊的文化為基礎,就像我們的“嫦娥”、“玉兔”等航天器以及“入雲龍”、“霹靂火”、“黑旋風”等直升機一樣。我們今後都將優先採用意譯方式(印度國防部國防研究與發展組織圖片)

九、結語

2018年航空強國加強了下一代戰鬥機、高超聲速飛機、無人機等平臺技術研發,繼續推進發動機技術、機載武器技術的發展。發展創新型空戰平臺及技術、構建新型空中作戰樣式,將成為未來發展方向。

《空天防務觀察》短評:21世紀已然過去近20年,在國際政治、社會、科技、文化、軍事等各方面,我們或正迎來人類社會“百年未有之大變局”。本篇並不能完全概括2018年國外軍用航空裝備與技術的全部重要進展,尤其是在有越來越多過往的開源信息被轉入保密的情況下。更重要的是,在各種喧鬧之中,暗流究竟湧向何方?這需要我們有明心見性的修為,有穿透迷霧、撥雲見日的本領,更有自我去創造和實驗,認知本源的勇氣。正所謂“艱難困苦,玉汝於成”,這契合當下,亦會是未來。

“凡是過往,皆為序章”。未來或已在幽深之處不斷積澱,但更要依靠我們去穿透、挖掘、拼圖和推想,也更要靠我們主動創造、從而塑造。未來將屬於智者,更屬於勇者。梁羽生先生詩言“詩酒琴棋消永日,流年似水匆匆。春花爭似舞裙紅,繁華如夢幻,惆悵怨東風。人近中年愁鬢白,卻嗟壯志成空。倚欄看劍劍如虹,豪情難自譴,高唱大江東。”現在,是時候再出發了。願我們和我們的讀者,都能在時代大潮中萃智煉勇,書寫出屬於自己的人生篇章。

(中國航空工業發展研究中心 吳蔚,張洋,黃濤,廖孟豪,袁成)

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本篇供稿:系統工程研究所 運 營:李沅栩


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