姍姍來遲的首飛
“雷神”項目可以追溯到上世紀80年代。當時,為了發展“狂風”攻擊機的換代機型,英國國防部與英國航太公司聯合展開了一項名為“未來攻擊機(FOA)”的計劃,其目標是研制一種具備縱深攻擊能力的多用途戰斗機。上世紀90年代,英國航太公司獨立開展了多項具有隱身特性的無人機研究項目。大概是看到了隱身攻擊機的可行性,1995年,英國國防部啟動了一項隱身技術驗證機計劃,以驗證FOA所需要的隱身技術。1997年,FOA系統調整為未來空中攻擊系統FOAS。
進入新世紀,英國航太公司在無人機核心技術方面取得突破,與此同時英國國防部開始了一項新的“戰略無人機試驗計劃”,并于2005年對外公布,同時終止FOAS計劃。這一計劃表明英國遠期的空中進攻力量將建立在無人機之上,同時表明英國在無人作戰系統領域取得了快速發展。
英國一直希望發展一種在航程上接近“火神”轟炸機的全新無人攻擊機平臺。這種無人機的航程要足夠遠。因為未來英國皇家空軍將裝備F-35聯合戰斗機,它能擔負絕大多數戰術隱身攻擊任務,甚至是跨洋飛行的任務,而且這種武器是很難從美國那里得到。由此,“雷神”全尺寸技術驗證機計劃正式啟動。2007年11月20日,英國航太公司在沃頓工廠舉行機體加工啟動儀式,標志著“雷神”驗證機正式進入制造階段。之后,“雷神”計劃進展比較順利。2010年7月12日,英國航太公司在沃頓工廠巨大的微波暗室內舉行了“雷神”出廠儀式,該機真容首次現身。2013年8月,“雷神”在出廠3年后實現了首飛。
全球“排行”老三
世界上已經有四型類似的無人攻擊機驗證機進行了首飛,即美國的X-47B、法國的“神經元”、英國的“雷神”和中國的“利劍”。除了X-47B是一種艦載型號以外,其他均為陸基型,除了中國的“利劍”還不能明確外,其他三種型號均為驗證機。
從布局上看,上述四種無人機都采用了飛翼布局,在升阻比、機動性等方面都非常相似。但從個頭上看,X-47B最大,“利劍”次之,之后是“雷神”和“神經元”。從它們的大小,也能看出各自的能力。最大X-47B使用了F-16發動機的無加力版,作戰半徑超過2 000千米。而“利劍”的發動機可能使用了RB-93發動機。如果根據RB-93發動機的已知數據來計算“利劍”尺寸的話,該機尺寸是“雷神”的兩倍,起飛重最約達13~15噸。
“雷神”翼展約為11.35米,機長約為9.94米,起飛重量超過8噸。該機和“神經元”接近。“神經元”機長約9.3米,翼展約12.5米,全機重量約7噸,最大飛行速度可以達到馬赫數0.8。從作戰角度看,“雷神”8噸左右的起飛重量偏小,這將導致該機在航程、載彈量方面受到很大限制,而且從進攻角色扮演來看,與即將服役的F-35有相當大的重疊。
飛翼布局有利隱身
“雷神”無人機能實現隱身性能和較高的氣動性能,飛翼布局是關鍵。目前,航空界普遍認為,無尾飛翼布局是無人機實現隱身和啟動一體化設計的最佳選擇。一般而言,飛翼布局符合全升力體飛行器的設計思想,在氣動方面優勢明顯。拿“雷神”來說,由于沒有垂尾,結構簡單,大大降低了該機的濕面積,飛機的摩擦阻力較小。由于采用了典型的翼身融合設計,減少了頭部的迎風面積,也減少了機翼與機身的干擾,大幅度降低干擾阻力和誘導阻力。而飛翼的機身剖面也近似于翼型剖面,可以將整架飛機視為一個升力面,極大提高了升阻比,因此航程性能較好。由于采用了翼身融合設計,沒有尾翼沒有機身,從機體內部看,空間得到了最大限度利用,翼身融合部分空間都被充分利用,包括可以增加更多的燃油和載荷。較多的內部燃油加上飛翼較高的升阻比,意味著該機能以很小的重量達到很遠的航程,甚至能用戰術級飛機的重量達到原來戰略轟炸機的航程。當然,現在的“雷神”做不到,但是將起飛重量放大到30噸,或許會具有這種能力。
“雷神”的飛翼布局也非常有利于隱身。通常而言,飛機最強烈的雷達反射源包括一些腔體反射(例如進氣道、尾噴管、座艙、雷達罩),二面角(例如機翼與機身,機翼與掛架,垂尾與水平尾翼等)機身、機翼前緣形成的曲面或鏡面反射以及機翼、尾翼前后緣的邊緣繞射。由于“雷神”采用了無尾飛翼布局,上下翼面與機身融合度高,再加上采用背負式進氣道,外形光滑,無座艙,它幾乎沒有較大的雷達散射源。如果采用先進的復合材料和吸波涂層,背負進氣道再配合S形處理和進氣道格柵等技術,可以進一步提高飛機的隱身能力。也正是由于飛翼式布局和背負式進氣道有這些突出優點,所以它才成為隱身轟炸機及無人攻擊的一個“標準布局”。
飛翼雖然有眾多優點,但是直到上世紀80年代才在B-2上得以真正實現,這說明其在設計上也有先天不足。一個最大的難點在于不易控制,由于取消了機身和尾翼,飛機的穩定性和操縱性都與常規布局飛機有顯著不同,早期的飛翼都無一例外的受阻于飛機不穩定、控制閑難,特別是“荷蘭滾”等問題。盡管德國在上世紀40年代、美國波音公司在上世紀50年代都曾嘗試過飛翼設計,但最后都無果而終。
“雷神”的未來
根據英國國防部早前提出的空軍“縱深持續攻擊能力”計劃,其將在2020年前后正式裝備一種作戰平臺,該平臺不僅可以提供戰爭首日對敵防空系統和嚴密設防目標文施縱深打擊的能力,還可以在數十套地對空導彈系統組成的嚴密防御空間內生存下來。顯然“雷神”驗證的技術,完全可以用來研發類似的攻擊平臺。
總體來說,英國并不急于獨立研發無人機。對于一個購買主力戰斗機(F-35)、重型運輸機、預警機,甚至可以購買潛射洲際彈道導彈的國家而言,其國防安全對航空工業的需求顯然并不大,且其航空工業也不可能只為本國軍隊研制武器。相反,對于英國航空工業來說,賺錢是第一要務。在無人機領域同樣貫徹這一原則。比如,目前英國對于自研中小型察打一體無人機并不積極,因為這一市場的端領域幾乎被美國和以色列占領,而低端領域也在價格上拼不過第三世界國家。但是,英國人在無人機的其他領域卻很下功夫。比如發動機,以色列的“哈比”“搜索者”“赫爾姆斯450”“影子600”無人機均使用英國諾頓的發動機。所以,英國之所以要研制“雷神”,在某種程度上也許主要是為了保持在航空科技最前沿的一席之地。