研制五代機(jī)，隱身性與機(jī)動(dòng)性能否實(shí)現(xiàn)雙贏

　　機(jī)動(dòng)性與隱身性

　　戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)雙贏

　　■齊呈榮 柯青坡 侯知健　　

　　前不久，有消息稱，韓國(guó)KF-21戰(zhàn)機(jī)成功進(jìn)行導(dǎo)彈投放試驗(yàn)和機(jī)炮試射。自去年7月首飛以來(lái)，KF-21進(jìn)行了約150次試飛，驗(yàn)證了超聲速巡航能力以及雷達(dá)等先進(jìn)航電的性能。

　　談起五代機(jī)，隱身性、超聲速巡航能力、超機(jī)動(dòng)能力、超信息優(yōu)勢(shì)等是其必備性能。這些性能為五代機(jī)提供強(qiáng)大戰(zhàn)斗力的同時(shí)，也大幅提升了五代機(jī)的研制難度。

　　研制五代機(jī)，隱身性與機(jī)動(dòng)性常常相互掣肘?？蒲腥藛T在設(shè)計(jì)戰(zhàn)機(jī)時(shí)，平衡各方面性能是貫穿研制全程的核心工作。那么，隱身性與機(jī)動(dòng)性的矛盾從何而來(lái)?

　　答案藏在氣動(dòng)布局中——為避免雷達(dá)波照射形成明顯的回波信號(hào)，隱身戰(zhàn)機(jī)對(duì)外形設(shè)計(jì)有著嚴(yán)格要求，即“外形整潔光滑”。但也帶來(lái)兩個(gè)問題：

　　一是戰(zhàn)機(jī)外形受到限制。眾所周知，鴨翼布局在機(jī)動(dòng)性方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但會(huì)直接破壞隱身性，這讓帶有鴨翼的第三代和第四代戰(zhàn)機(jī)，很難發(fā)展為隱身戰(zhàn)機(jī)。無(wú)尾飛翼布局與鴨翼布局則完全相反，具有極好的隱身性能，但控制能力較差，幾乎喪失了超聲速機(jī)動(dòng)和短距起降能力，僅適用于B-2等機(jī)型。目前全球現(xiàn)役五代機(jī)，均沒有采用無(wú)尾飛翼布局。

　　二是戰(zhàn)機(jī)進(jìn)氣道設(shè)計(jì)難度增大。以F-117戰(zhàn)機(jī)為例：為避免進(jìn)氣道形成強(qiáng)烈空腔反射，設(shè)計(jì)師采用開滿孔洞的格柵封住進(jìn)氣口以實(shí)現(xiàn)隱身，這種設(shè)計(jì)對(duì)戰(zhàn)機(jī)進(jìn)氣能力造成影響，導(dǎo)致F-117無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速機(jī)動(dòng)飛行。

　　“米格-31之后再無(wú)高空高速截?fù)魴C(jī)?！彪S著偵察探測(cè)技術(shù)發(fā)展，一味追求戰(zhàn)機(jī)飛行速度顯然是不合理的。戰(zhàn)機(jī)一旦被防空導(dǎo)彈鎖定，就很難逃過(guò)被擊落的命運(yùn)。正因如此，在戰(zhàn)機(jī)研制過(guò)程中，科研人員將隱身性放在首位，舍棄了部分機(jī)動(dòng)性。即便是目前最先進(jìn)的隱身戰(zhàn)機(jī)，其飛行速度與高空高速截?fù)魴C(jī)相比也有不小差距。

　　不過(guò)，科研人員并沒有放棄對(duì)戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性改進(jìn)的技術(shù)探索。在注重隱身性的同時(shí)，嘗試多種方法提升戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性。

　　一是改進(jìn)進(jìn)氣道。電磁計(jì)算能力的進(jìn)步，從一定程度上解決了隱身戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性差的問題，科研人員設(shè)計(jì)出異型截面的扭曲空間，讓雷達(dá)波進(jìn)入進(jìn)氣道后像是掉入黑洞一樣，在內(nèi)部反射過(guò)程中不斷被吸收衰減。

　　二是變更氣動(dòng)布局。通過(guò)在特定位置噴出高速氣流，以取代襟翼等氣動(dòng)面，強(qiáng)化隱身戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性。但這種方法會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大消耗，目前僅在小尺寸無(wú)人機(jī)上應(yīng)用。

　　三是發(fā)展隱身材料。隨著材料技術(shù)進(jìn)步，“超材料”這一新名詞走進(jìn)人們視野。超材料是一種更新、更強(qiáng)大的隱身材料，有望實(shí)現(xiàn)真正的隱身。科研人員通過(guò)改變超材料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的任意調(diào)整，滿足定制化電磁功能的需求。在一定程度上，吸波材料的隱身性更強(qiáng)，留給提升戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性的裕度也就越大。

　　未來(lái)，隨著雷達(dá)探測(cè)技術(shù)進(jìn)步，針對(duì)微小目標(biāo)的遠(yuǎn)程探測(cè)能力越來(lái)越強(qiáng)，分辨率越來(lái)越高，抗干擾能力也越來(lái)越好。即便是戰(zhàn)機(jī)上微小的凸起、縫隙也會(huì)被雷達(dá)精準(zhǔn)探測(cè)到，這對(duì)隱身戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)提出更大考驗(yàn)。

　　事實(shí)上，僅依靠對(duì)現(xiàn)有隱身戰(zhàn)機(jī)平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，包括更換電子對(duì)抗設(shè)備、運(yùn)用新的吸波材料等，很難規(guī)避未來(lái)先進(jìn)雷達(dá)的捕捉。因此，未來(lái)隱身戰(zhàn)機(jī)的基礎(chǔ)氣動(dòng)布局還需要進(jìn)行大幅改進(jìn)，以獲得更好的低散射特征，這意味著戰(zhàn)機(jī)氣動(dòng)外形將更加整潔光滑。機(jī)動(dòng)性與隱身性能否實(shí)現(xiàn)雙贏，對(duì)航空設(shè)計(jì)師將是一場(chǎng)長(zhǎng)期的考驗(yàn)。