未来的隐身战机，值得花多大代价提升机动性？

原创 看航空 看航空

在战斗机的设计中，各方面性能常常相互矛盾、彼此掣肘。如何平衡它们，是贯穿战机研制过程的核心工作。而一款飞机的总体设计成功与否，极大程度上就取决于各方面性能规划，协调取舍是否合理。

而随着技术的进步，很多矛盾可以被缓解、甚至自行消失。而战场环境的变化，也会导致作战效能和生存能力更侧重一些特定的性能——这是不同时代战斗机的总体设计中，核心侧重方向存在差异的关键。

如果谈及未来隐身战斗机的发展，这样一个话题是无法避开的：

是否值得花费更多的力量，在当前的基础上，进一步提升飞机的机动能力？

隐身为什么会与飞行性能发生冲突？

为了避免照射过来的雷达波形成显著的回波信号，隐身飞机对于外形的设计有着严格的要求：

比如要尽量避免直角的线面相交形成典型的角反射器特征、尽量避免空腔，特别是近似于波导管的深腔反射、尽量避免不连续的缝隙和凸起、尽量保证外形的简洁，等等。

F-117隐身战斗机

举例来说，为了避免进气道形成的强烈空腔反射，在技术能力非常有限的F-117时代，设计师采用的方法是用开满孔洞的格栅封住进气口，通过对雷达波的堵塞实现简化处理。但是，这种设计对于进气能力有着极大的损害，根本无法应用于高速和高机动飞机。

直到电磁计算能力和吸波材料进步之后，可以通过异型截面的扭曲空间设计，配合吸波材料，让雷达波在进入进气道后就像掉进黑洞一样，在内部反射过程中不断被吸收衰减，才有了催生类似F-22超声速高机动隐身战斗机的技术基础。

但是对于高机动飞机来说，进气道问题的解决，只是消除了最基础最前置的动力系统障碍。它必须还要有各种气动控制面，乃至于矢量推力调节机构的协同工作，才能在飞行力学上实现飞机进行各种机动动作所需的受力状态。

F-22隐身战斗机

特别是越高的机动性要求，必然要求越强的控制效果。而这通常意味着，要在远离飞机重心和 气 动力中心的位置，布设较大面积、而且方向不同的独立控制面——比如水平尾翼、鸭翼、垂直尾翼。

而这与隐身飞行器的基本原则之一：“外形整洁光滑”确实是存在冲突的。

在B-2、B-21等对机动性要求不高的机种上，设计师索性采用了无垂尾和独立平尾的飞翼布局设计，以求将各种凸起、台阶、缝隙等电磁信号散射源的数量减到最少，实现隐身效果的最大化。

X-32可以看做无尾三角翼布局的变种，但由于控制能力不足，后期也打算改为常规布局。控制能力差是它输给X-35的关键原因之一。

常规布局版X-32的假想图

而在战斗机设计中，虽然无尾三角翼布局的控制能力较差，但因为外形简洁，一直被公认为是隐身潜力最好的方向。

然而为了保障机动性能（尤其是超声速机动性）和短距起降能力，目前全球所有已经服役的五代机，都没有采用无尾三角翼布局。

如何解决高机动与高隐身困境？

在目前的实验室技术中，确实存在一些方案，试图通过取代独立的传统气动控制面，实现简洁外形与高控制能力的兼顾。

BAE与曼彻斯特大学联合研发的MAGMA无人机，采用吹气控制取代传统的气动面控制。

比如，相对较为成熟的一种思路，就是通过在特定的位置喷射出高速气流，强化甚至是取代襟翼等气动面。

平尾副翼方向舵通通不要了：美国全新项目是否能颠覆未来飞机设计？

但从实用角度来讲，这种控制方法效率不高，大流量的引气对于发动机动力的损耗很大，而获得的控制效果则比较有限。目前的技术验证成果是在航模级别的小尺寸无人机上实现的——此类飞行器的推重比都非常夸张，距离能在实用化的大型载人飞机上使用还遥遥无期。

至少在可以预见的未来内，针对高机动性的要求，还找不到比传统气动控制面和矢量推力更为高效的控制手段。

在不考虑其他因素——比如吸波材料出现颠覆性进步的情况下，新一代战斗机要在较近未来内实现隐身性能的显著提升，很可能需要机动性指标做出一定程度上的妥协。

未来六代机的机动性与隐身性

隐身技术本身就是雷达探测技术的一个发展分支，两者共享精密电磁计算和测量等基础理论、技术、设施，并在研制过程中彼此相互依赖。可以说，飞机隐身性能发展的另一面，就是雷达探测技术的发展。

随着雷达探测技术的不断进步，其针对微小目标的远程探测能力越来越强，分辨率越来越高，抗干扰能力越来越好。

这也意味着，现阶段隐身性能优秀的战斗机，为了高机动性能而在气动外形上形成的各种凸起、断阶、缝隙，它们形成的雷达信号散射特征，在今天和可见未来内依然是微弱的、安全的。但在更远期的未来，就很有可能是明显的，危险的。

从长远来看，现有隐身水平的战斗机，在远期未来在对抗更先进雷达的过程中，必然面临这样的趋势：在更远的距离、更多的照射角度上，不断形成更大的暴露概率，直至隐身效果显著下降、最终成为不隐身飞机。

载人战斗机的机动性受限于人的承受能力极限，即使完全不考虑隐身，也比拼不过导弹的机动性提升幅度。

而对现有隐身战斗机平台进行技术升级，包括更换电子对抗设备、更换新的吸波材料，可以使它们在更长的时间内，延长对抗反隐身体系的技术寿命，但这种改进必然存在巨大的局限性。

能在更远期未来实现对先进雷达最有效对抗的战斗机，只能是在更远期未来完成基础隐身设计的新一代飞机。而从目前的趋势看，只有采用比今天苛刻得多的低散射特征外形设计，才能满足在未来的战场生存和突防能力要求，这必然意味着气动外形的显著简洁化。

从这个角度出发，未来的新一代战斗机，性能发展重点将更倾向于隐身方向。在飞行性能上，外形简化带来的阻力和重量降低，有利于高速等部分性能的进一步提升；但其他方面的飞行性能，如何与越来越高的隐身性能要求实现共存甚至是双赢，这将是未来战斗机设计中最大的难题和挑战之一。

排版：郭雯斐

策划 | 文案：候知健

编审 | 监制：武晨、王兰

看航空融媒体工作室出品

原标题：《未来的隐身战机，值得花多大代价提升机动性？》

阅读原文