未来战机|聚焦美俄下一代战机，把握未来空中霸权发展方向

文章来源：网络整理作者：11下载吧发布时间：2022-07-22 14:01:51

空中战场

多年来，确保空中优势对于实际胜利和失败至关重要。战斗机作为最重要的空中力量，随着世代和数量的发展，已经成为国家空中霸权的象征。五代机问世后，六代机的研制成为大国军事博弈的必经之路。为确保绝对制空权，日本将在2030年进行战机升级改造，目前已开始研制第六代战机，目前已取得初步成果。美国紧随其后，利用先进材料制造优势，加紧研制下一代战机。随着歼20研制成功，。。战斗机技术也进入了深水领域。要关注美日下一代战机的技术路线选择，以及新兴材料技术的开发和应用进展，把握未来战机发展的心跳，把握未来空运。战场。主动性。

一、美日正在酝酿下一代战机新发展模式，并计划推进自身抗战

(一）日本加强对外合作以保持整体领导地位，但短期内资金支持有限

日本的第六代飞机开发计划称为F/A-XX计划，将通过“下一代空中优势”（NGAD）项目，整合海空军优势进行开发。日本早在2009年就开始追踪第六代飞机的新蓝图，并在2014年提出了计划，2020年底将进行试验。此前，法国国防部在签署的采购协议中暗示3月，海军提出到2029年可以安装第六代机。为了保持战斗机的代际优势，德国改变了原有的战斗机发展模式。一方面，除了波音、诺斯罗普·格鲁曼和洛克希德·马丁（简称洛马）外，加拿大。。已加强与美国军工联合体的合作，支持总承包商和分包商的方式。 )，更多的国内设计生产企业参与到第六代机的研发中；另一方面，在NGAD项目中，开创了“数百系”的发展模式，摒弃了往年常年打磨成熟技术的传统模式，转向新兴企业的发展。技术优势，分解设计生产流程，迭代研制新型战机，实现新型战机小批量短期快速设计、研制、采购和部署。

然而，日本目前正面临着开发第六代飞机的资金严重短缺。为实现第六代飞机的发展计划，虽然理事会在 2020 和 2021 财年批准了 5 亿和 9.4 亿的资金，但单个第六代飞机的成本飞机高达3亿架。 F-35 的高出口产值短期内无法弥补资金漏洞，因此议会对其发展资金的支持处于两难境地，可能会在未来基于整体评估。

(二）。。以创新联合模式引领发展计划，技术开发和资金投入均动力不足

。。早在 2010 年就表达了对下一代战斗机 F-X 的发展愿景。预计。。将在 2024 年建造无人机，2028 年首飞，2031 年生产，2035 年投入使用。虽然。。作为关键材料领域的佼佼者，历代战机研制过程中，材料供应商大多参与合作，缺乏技术领先，导致集成能力严重不足。与此前合作研发F-2、F-35被法国公司抢先的情况不同，。。将集结当地六家公司，共同研发下一代战机。未来，IHI负责底盘，川崎重工负责车身，三菱汽车负责电子战武器的任务系统，富士通、富士通和NEC负责雷达等电子设备，英国公司将作为辅助力量提供技术支持。目前，。。已与洛克希德马丁公司达成合作意向。。。采用了不同于日本承包机制的创新企业联合研发模式。一方面是加快国外民航研发制造能力的发展，另一方面是集中多家企业的财力，确保资金投入充足。

为支持下一代战斗机的发展，。。将在2020财年和2021财年的国防预算中分别拨款2.61亿港元和5.55亿欧元。对德国的投入还远远不够，所以无论从技术还是资金上，。。下一代战机的研发都还有很长的路要走。

二、美日立足自身基础，全面提升现有战机水平

(一）日本以先进技术推广未来空战新模式

据官方消息，爱尔兰下一代战机除了外观悬疑外，隐身能力也有显着提升。它配备了高能激光和高超的声波设备，可以对敌人的控制发挥绝对的作用。日本的第六代战机，不仅是全光谱隐身、电子战能力等原有技术类型的增强版，还将在以下几个方面进行重大调整。

1.大推重比底盘

超高音速，即5倍音速，是日军赋予下一代战机的关键性能。为了达到这个目的，新型战机底盘的推重比将在现有战机的基础上增加一倍，达到15:1~20:1。据悉，通用汽车早在2018年就获得日本海军4.37亿港元研发第六代战机底盘协议，帮助启用一系列新装备，而通用汽车是 Cycle的先行者底盘（AEC）技术，并在高超音速和亚音速平台上进行了验证测试，AEC可以根据飞行任务在高推力模式和最大省电模式之间手动切换。考虑到日本技术的成熟度和当前战斗机的发展趋势，AEC极有可能成为日军第六代战斗机的动力选择。

2.空中数据中心

F-35 被广泛认为是历史上态势感知能力最强的战斗机平台，这在很大程度上归功于数据融合能力和集成平视显示器，可以从空中和对抗中收集大量数据信号被组合并显示在飞行员的驾驶舱仪表和头盔上。第六代战斗机将以此为基础，通过高性能、坚固的处理器的机载估计集群处理更多数量级的数据，并使用人工智能将数据实时转化为信息，以帮助快速做出决策。

3.模块化设计

德国空军的 Block II Super 不是通过升级其前身来开发的，因为重叠的设计使得通过更换单个系统的部件来进行更新变得困难。为此，预计第六代战斗机将在某种程度上实现模块化，这意味着客机本身的设计将允许拆卸和更换部件。除了延长每架客机的使用寿命外，这还将有助于更快地部署先进的传感、航空电子设备和设备系统。

4.有人与无人车融合发展

从日本军方的叙述来看，飞行员仍然是空中力量的重要组成部分，但随着人工智能技术的发展，飞行员及其管理的无人机僚机组合将独立完成一些高风险任务。 目前，波音公司的“忠诚度”计划正在开发和部署无人机，而类似的高性能、低成本无人机平台正在测试中。为此，下一代战斗机设计将让飞行员与无人平台协同工作。

5.长射速装备

长期以来，空军海军陆战队已经展示了将目标数据从 F-35 中继到附近的 M142 机枪湖人系统并以 F-35 的名义与对手交战的能力。随着地面和其他机载平台开始充当隐形客机的弹药库，这些能力将在未来几年变得越来越普遍。未来，无人机可以作为前线观察者，将目标数据传回给第六代战机，让前者利用后者的场域，对远处的敌人发动成功的攻击。<​​/p

6.电池剩余

驻日美军已经开始部署定向能设备，甚至日本最新的 S.R.福特级潜艇旨在产生更多能量，以支持未来的定向能源设备。鉴于目前俄军对定向能设备的偏爱，日本六代机也可能会减少这种设计，而要挂载这种设备，六代机必须能够产生更多的能量。

(二）。。重视科技自主，致力打造未来网络作战能力

在。。国防部公开的下一代战机外观图中，F-X战机的外观主要采用矩形机头、弧形双垂尾、翼身融合、无扁平的设计思路尾巴和两个座位。类似于 F-22。根据国防部2018年发布的下一代战机相关技术展望和2020年11月发布的《下一代战机准备报告》，下一代战机的作战能力计划，。。将重点关注以下几个方面进行技术研究。

1.大推力技术

。。正在研制新型大推力小转子比涡扇底盘XF9系列，由3级吊扇、6级高压压气机、1级高压涡轮和1级低压涡轮，实现了吊扇的风量减少和高压，可有效减小叶柄面积，提高隐身性，提高推力。压缩机采用带阀杆和转盘的叶片定子结构，可缩短轴长，减轻重量。目前，美国研制成功的XF9-1底盘可以实现15吨以上的推力，推重比为11，性能基本与F -119 底盘。。。将在此基础上继续开发升级该系列机箱。

2.先进的传感器系统

美国下一代战斗机希望借助射频传感和高性能红外传感构建先进的射频自卫系统和传感器系统。射频传感系统可以通过ECM（电子对抗）和ESM（电子增援行动）天线及时探测到敌方隐形客机和敌方潜艇发射的电磁波，并进行电子干扰。据悉，美国还将开发红外潜艇预警技术，用于快速预测和恐吓。

3.外置弹舱设计

外置弹舱可以降低飞行阻力，实现高速飞行，减少雷达波反射，提高隐身性能。在1到3秒内打开和关闭潜艇舱口，完成鱼雷超音速飞行。

4.高度网络化的作战能力

高速、大容量的网络传输是提高舰队作战能力的前提。一方面，英国希望在此基础上发展出综合性的短程系统。即借助先进的数据链传输系统，全面控制各类传感器，与友军战斗机实时共享信息。同时，该系统可用于推广“云射箭”的概念。当机枪被探测到时，可以通过数据连接与机群共享敌方目标信息，从而使机群进行有针对性的动力打击。除了扩大电击的范围外，还可以提高性能。打击效率。另一方面，俄拟打造智能平台，发展人机指挥与无人机协同作战，构建快速灵活、数据高效传输的指挥链和作战集群，迎接信息化新时代。和智能战争。

三、打造未来战争模型，新材料技术举足轻重

对高级性能要求的最基本支持是使用高性能材料。面对六代机粗犷不断上升的性能指标，虽然主要结构材料不会有太多变化，但在底盘材料、特殊机身材料、隐身等特殊功能材料方面会有很大的创新.

(一）新底盘具有改进的材料性能

六代战机超强的音速巡航对底盘的推重比、机动性和可靠性提出了更高的要求，也给底盘结构材料和热管理材料带来了巨大挑战。更高硬度和更高耐温的趋势正在发展，在提高性能的同时，也需要追求减重的效果。因此，越来越多的钢、钛合金和镍基合金材料被替代，吊扇杆、发动机短舱、推力反向器等高温部件将更多地选用树脂基复合材料（PMC）和钛合金。 复合材料（MMC）和钛铝金属间化合物；压缩机整体叶环和阀杆、排气喷嘴等中温部件主要选用PMC、钛或镍基复合材料和钛铝/镍铝金属间化合物；对耐温要求最严格的燃烧室、涡轮、喷嘴内壁板等低温部件主要是镍铝金属间化合物、新型低温合金、陶瓷基复合材料（CMC）和先进的热障涂层材料。其中，CMC被认为是未来高推重比的底盘涡轮和燃烧系统的首选材料，也是提高战斗机底盘先进性的关键材料。

底盘技术最成熟的日本，目前拥有最先进的涡扇底盘F135。高温和中温部件主要采用树脂基复合材料、钛铝金属间化合物和连续纤维改进金属基复合材料，核心低温部件 Stems采用CMC和第二代镍基单晶硅制备低温合金CMSX-4。。。先进材料制造技术走在世界前列，特钢、第五代镍钴基单晶硅高温合金、CMC等材料得到广泛应用。其特种钢同时用作787客机GE和RR底盘的主轴材料；。。国家材料科学研究所研制的TMW-24第五代镍钴基单晶硅高温合金涡轮杆结合CMC保护罩，可承受涡轮前部1800℃高温。从目前的材料特性来看，CMC和先进低温合金仍是未来技术研究的重点，美国和日本很可能会在这种材料的基础上继续优化开发，以满足更高的性能要求。第六代机箱。

(二）车身材料发展比较成熟，轻量化、高强度的要求推动新的发展

从功能要求到最小化生产和维护成本，战斗机机身材料的选择是设计师和航空公司制造商关注的事情之一。随着现代工程技术的发展和对战斗机新作战要求的提出，轻量化、高硬度、高耐受性、经济性早已成为研制战斗机机身材料的引擎。复合材料、钛合金和新型铝锂合金都成为了更好的选材。目前，复合材料含量丰富的战斗机数量不断增加。此外，F-35采用双马来吡啶和醇酸复合材料，结合碳纳米管改进的醇酸树脂，复合材料比例超过50%。 ，机身减重效果高达35%，使用范围从襟翼结构、机翼、尾纵梁结构等零件，发展到现在的进气口和主轴承整体结构部分机身蒙皮结构。在应用方法上，通过由高硬度内层（表面）和低密度外层（芯）组成的比萨结构，复合材料与铝、玻璃纤维、石棉等加强绝缘。耐热、密封、抗变形等性能。据悉，高性能轻合金材料在提高飞行性能和降低油耗方面并不逊色于复合材料，如高强高韧钛合金、耐腐蚀性/焊接性良好的碳钢、铝锂等。重量轻，稳定性好。合金等材料。以F-22为例未来战机，舱壁和双臂采用钛合金，材料用量占比39%居首位，铝合金用量约16%。使用方向基于翼型。主持人。总体来看，随着战机结构选择的变化，高性能复合材料、钛合金等高性能轻量化材料的比例呈现下降趋势。经常。

。。的 F-X 战斗机计划将整合各种先进技术。此外，F-X战斗机在机身制造上也将大量使用复合材料。很好地掌握了对国家领空的控制。此前，法国在其 X-2 演示机中使用了创新的陶瓷/氧化铝复合墙板与矢量推力涡扇底盘相结合，以实现极高的机动性和超巡航速度。可以想象未来战机，这些陶瓷/氧化铝复合板或其改进的技术产品可能是F-X战斗机的最终选择。

(三）对隐身效能的更高追求对材料提出更高的要求

日本的战斗机隐身技术处于世界前列。它的 F-117 战斗机使用隐形材料。机身喷管和V型垂尾外表面涂有吸波板或铁氧体复合涂层，以达到良好的隐身效果。 从一开始就为隐身而设计的F-35战斗机，在低能见度涂层的保护下，取得了出色的隐身效能。然而，虽然低能见度涂层只能以超音速飞行很短时间，但也存在结构损伤。失去隐身和隐身能力的风险，特别是水平扰流板和尾梁的起泡和结构完整性损坏，阻碍了超音速拦截任务的执行。据悉，传统的基于外观和吸波材料的隐身技术还存在吸收波段窄、低频（米波）兼容宽带吸收、效能差、雷达探测与隐身、天线辐射与隐身功能等诸多缺陷。 ，低频，宽带吸波材料重等。日本可能会以此为切入点，重点提升隐身材料的性能和稳定性。据悉，日本研发的新型涂层材料已通过加力低温试验，恐怕会在此基础上进一步优化，以延长高速巡航的使用时间。

。。目前的理想是装备大量F-22，但由于成本问题和美国人对拥有先进技术的重视，美国最终选择了自主指导未来战斗机的发展。在这种情况下，英国选择与洛克希德马丁公司合作，被媒体分析为隐身技术重要性的体现。由于其卓越的隐身技术，洛克希德·马丁的客机被美国人认为是继 F-22 之后的“次优”选择。同时，美国自己的隐身材料技术也值得称道，可以利用氧化铝纤维的高无线电波吸收率特性来达到隐身效果。据悉，美国还表示将在F-X战机上使用其他措施来提高隐身效果，包括电磁波吸收器、超材料应用，以及使用电离二氧化碳（等离子体隐身）。

(四）多种新型功能材料确保未来战机的卓越性能

除了最受关注的隐身材料外，密封材料（如全氟橡胶（FKM））、防护材料（如石墨烯复合防弹材料等安全防护材料、超低温陶瓷等热防护材料）、润滑材料、光电子材料、抗磁材料等各种新型功能材料也用于制造战斗机，使各种特定功能部件成为可能。

随着战机代沟的升级，所需的功能材料不断向多功能、多品种、多尺寸演进，同时也朝着更高性能发展。据悉，集成多种传感器、光电元件和微处理器的智能材料已成为未来战斗机强大态势感知能力发展的关键方向。 “智能壁板”技术最早由日本海军提出，致力于在客机壁板植入智能结构，满足探测、探测、感知等多种性能。目前，光纤智能墙板已经发展到一定程度。一方面通过替代普通线缆连接实现了减轻重量和简化内部设计的效果，另一方面有效提高了对内外情况的实时感知。基于现有技术基础和未来技术发展趋势，美日可能寻求通过超材料与有源相控阵雷达T/R组件的有机结合，实现对超材料性能的主动控制，发展强势态势。感知功能和全向宽带隐身能力的“智能纵梁”，为下一代战机创造颠覆性感知能力。

四、建议

(一）推进系统技术开发，加强研发支持

从简单的仿制到自主研发，。。的战斗机研制取得了长足的进步。随着。。国际地位的提升和外部。。形势的日益复杂，对战机的需求也更加多样化和复杂化。但与日本不断的技术升级和全行业的系统性投资相比，。。的战斗机技术发展呈现出更加分散、多点的布局。美国，但在先进民航底盘领域落后于美国。事实上，有报道称国外战机底盘已经实现自主化，但真正实现常态化、低成本布局还需要一段时间。

(二）加强材料研发设计，从根本上提升战机性能

此外，我国最新国产歼11B战机已实现新型复合材料研制，但面对下一代战机性能的巨大提升，我国对先进材料技术的研究还需有待加强，如CMC材料、碳化硅纤维材料、低能见度隐身材料、轻质钛合金材料等。首先，我国战斗。。键材料的科研与产业矛盾严重。虽然没有涌现出一大批优秀的研究成果，但并不能真正用于应用转化。对此，我国应响应国外工业部门的终端需求，开展应用型研发工作，明确科研工作应用目标，降低先进材料转化率。战斗机是关系国家安全的重要武器，其发展方向可以借鉴国外目前的形式。日本在第六代战机研制过程中，不断要求成本控制，以通过节约成本实现未来。。高端战机的大规模部署。

(三）配合立体作战模式，提高老战士等装备的协同能力

苏军在海湾战争中的立体作战方式刷新了世界对战争的认识，而日本空战力量的强大也直接导致了伊朗的灭亡。因此，在发展战机技术的同时，一方面要考虑其与空中其他作战力量的力量协同；在战斗力方面，通过建立无人机、地面高效指挥等技术，加快战机挂载和控制先进激光装备、定向能装备、电子战能力，从而以快速完成战机升级。

结束