2018年國外航空科技發展綜述

2019-01-07 12:29:02廖孟豪

國防科技工業 2018年12期

吳蔚張洋黃濤廖孟豪袁成文

2018年，世界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。

發布戰略規劃、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》，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，并為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。美空軍今年還完成了新版《戰斗機路線圖》文件制訂。美國防部7月發布《國防部數字工程戰略》，進一步推進基于模型的系統工程。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《2017-2042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。

英國發布空戰戰略、航空工業戰略。英國國防部7月發布新版空戰戰略，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愿景。英國政府12月發布航空工業戰略，承諾2013至2026年為航空研發投資19.5億英鎊，并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。

持續推動作戰飛機能力升級

多國推動下一代戰斗機研發。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，并計劃2019-2023財年申請預算99億多美元，顯示出美空軍下一代戰斗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，俄羅斯第六代戰斗機將采用人工智能技術，并能以無人駕駛模式運行。

法德推進下一代戰斗機合作。德法兩國6月簽署新戰斗機合作協議，法國達索航空公司與空客公司將聯合開發“新一代戰斗機”（NGF），以取代德國“臺風”戰斗機和法國“陣風”戰斗機。達索公司10月展出了雙發、無垂尾設計的NGF縮比模型。

英國推出下一代戰斗機模型。英國國防大臣7月在范堡羅航展公布“暴風”新一代戰機概念模型。該機設計為單座、雙發、雙垂尾隱身布局，采用有人/無人駕駛可選模式。

美俄下一代轟炸機研制持續推進。目前美俄正在開展下一代轟炸機的設計研制。美B-21“空襲者”轟炸機12月通過關鍵設計審查，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駐扎基地。俄羅斯國家采購網10月發布PAK DA下一代遠程轟炸機發動機實驗設計工作招標，該機計劃在試驗結束后于2025年至2030年開始交付。

美俄新型戰機研制工作即將完成。美F-35戰斗機結束研制試驗、開始參與實戰。美軍方4月宣布F-35戰斗機研制階段飛行試驗結束。F-35研制飛行試驗持續11年，累計完成9200架次、17000飛行小時，飛行試驗過程中沒有發生飛行員受傷或死亡，也沒有損失飛機。該機12月進入初始作戰試驗與評價（IOT&E），為明年進入全速生產打下基礎。9月美國海軍F-35B參與阿富汗實戰，標志美軍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，并在為飛機投入使用做準備。

俄羅斯蘇-57戰斗機即將裝備部隊。2018年蘇-57戰斗機繼續開展裝“產品-30”發動機的試飛，7月俄羅斯國防部簽署12架蘇-57戰斗機采購合同，并確認明年正式服役。

發展無人機新技術能力

啟動新型無人機研制。美海軍啟動無人加油機研制。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制造發展合同，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制。2018年初，俄國防部授予西姆諾夫設計局合同，研制未來高速無人機，該無人機將采用渦噴發動機，預計飛行速度750～950千米/小時，重4-5噸。

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無人機蜂群可基于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?！斑M攻蜂群戰術”（OFFSET）項目設想未來在復雜城市環境中使用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“蜂群沖刺”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，即將進入研制。

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，目前該機正進行地面試驗。

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?？湛椭鄙龣C公司4月成功完成其H-145M直升機與奧地利Schiebel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“蝎子”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?？湛图瘓F9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。

發展高超聲速飛機及機載高超聲速導彈

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，于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采用大后掠雙三角翼無平尾加雙垂尾布局，使用常規渦輪發動機和亞燃/超燃雙模態沖壓發動機組合的渦輪基沖壓組合（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布局與前者近似，大小介于遠程公務機和波音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布局、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級渦輪基沖壓組合發動機地面驗證項目，10月完成了新型亞燃/超燃雙模態沖壓發動機在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后開展高超聲速飛機集成驗證的條件。

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）研制合同，將研制一型固體火箭助推、GPS制導的戰術級空射高超聲速導彈，可裝備現役戰斗機和轟炸機，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）高超聲速導彈研制合同，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戰斗機投放，最大飛行速度約為10倍聲速。

加強航空關鍵技術研發與應用

注重發展下一代航空發動機技術。美歐開展下一代作戰飛機用發動機技術研發。美國國防部于6月和9月，分別向通用電氣公司、普惠公司授予合同，開展面向下一代戰斗機的自適應發動機技術預先研究。美國空軍10月授予通用電氣公司“支持經濟可承受任務能力的先進渦輪技術”（ATTAM）階段I合同，研發用于下一代渦軸和戰斗機發動機的技術。德國MTU航空發動機公司4月宣布，正在為法德“新一代戰斗機”開發“下一代歐洲戰斗機發動機”。

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）“風暴突擊者”進入作戰試驗。該彈為全球首款采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。俄羅斯R-37M超遠程空空導彈進入最后試驗，該彈射程300千米，用于打擊高價值目標，飛行最后階段速度可達6馬赫數，將裝備蘇-57戰斗機。印度10月完成“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，用于奪取制空權。

先進制造技術提升航空裝備生產效率。航空制造商與科研機構正在開發多種技術與工藝，減少航空裝備制造過程的時間、提升生產效率。洛克希德·馬丁公司1月在沃斯堡工廠開始部署“智能空間”工業物聯網解決方案，可以通過射頻識別、藍牙等物聯網設備，建立F-35戰斗機總裝線生產環境和裝配流程的實時鏡像，對總裝流程提前謀劃和實施調度，縮短總裝時間。英國焊接研究所1月展出世界最大的線性摩擦焊組件——一個飛機鋁金屬翼肋。利用線性摩擦焊技術將翼肋連接到2.5米長的底板上，可減少70%的材料浪費、43%的加工時間。空客公司旗下Stelia航宇公司3月以增材制造集成加筋結構的方式，制造出世界首個自加強機身壁板，這項技術可以擺脫飛機機身壁板必須在成型后再連接加強結構的約束。英國BAE系統公司2018年底開始采用協作機器人參與“臺風”戰斗機的復雜裝配。協作機器人可從事重復性安裝工作，讓工程人員專注高技能任務，還可提升裝配自動化程度，實現更高的生產率和質量。

新型材料技術為航空產品性能提升奠定基礎。材料是航空裝備發揮效力的基礎，當前航空新材料技術發展正朝著不斷突破性能邊界、實現新功能邁進。美國空軍研究實驗室3月成功3D打印出目前最耐高溫的增強樹脂基復合材料零件。這些零件可承受大于300℃的環境，在航空發動機上有潛在應用，可減輕重量、改善紅外隱身性能。美國威斯康星大學麥迪遜分校6月開發出一種超薄紅外隱身薄片，該薄片具有極強的中、長波吸收能力，可使被遮擋的物體或人體在紅外探測器中更難以被探測，隱身能力較其他熱屏蔽技術有顯著提升，對單兵、裝甲車和無人機系統有很好軍事應用。美國航空航天局（NASA）研究團隊8月利用形狀記憶合金（SMA）實現一架F-18飛機全尺寸機翼翼段的折疊。NASA使用新研鎳鈦鉿高溫SMA萬向軸管作動器，通過電加熱和冷卻，精確控制翼段的偏轉。利用SMA實現機翼形狀改變，克服了以往機械裝置笨重和機構復雜的缺點，以更輕和更簡潔的硬件實現機翼折疊，在飛行中提升飛機性能、優化飛機控制。