2018年國(guó)外航空科技發(fā)展綜述

吳 蔚 張 洋 黃 濤 廖孟豪 袁 成 文

2018年，世界主要國(guó)家繼續(xù)探索新概念航空平臺(tái)與技術(shù)，加速創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)，持續(xù)推動(dòng)航空裝備的更新?lián)Q代與能力提升。

發(fā)布戰(zhàn)略規(guī)劃、促進(jìn)航空科技發(fā)展

美空軍規(guī)劃作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)展。2018年初美空軍全球打擊司令部發(fā)布《轟炸機(jī)發(fā)展指南》，提出利用新技術(shù)改造空軍轟炸機(jī)機(jī)隊(duì)，尋求擴(kuò)大轟炸機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模，并為B-21轟炸機(jī)2025年左右服役及現(xiàn)役轟炸機(jī)逐步退役規(guī)劃路線。美空軍今年還完成了新版《戰(zhàn)斗機(jī)路線圖》文件制訂。美國(guó)防部7月發(fā)布《國(guó)防部數(shù)字工程戰(zhàn)略》，進(jìn)一步推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程。目前美國(guó)防部已實(shí)施數(shù)字系統(tǒng)模型、數(shù)字線索、飛行器機(jī)體數(shù)字孿生等多個(gè)數(shù)字工程轉(zhuǎn)型計(jì)劃，國(guó)防部?jī)?nèi)各軍種和部門(mén)將在該戰(zhàn)略下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)有關(guān)工作。8月美國(guó)防部發(fā)布《2017-2042年無(wú)人系統(tǒng)綜合路線圖》，梳理了無(wú)人系統(tǒng)相關(guān)支撐技術(shù)、面臨的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵技術(shù)，表明美軍無(wú)人系統(tǒng)發(fā)展正進(jìn)入提升譜系能力、推進(jìn)概念技術(shù)融合和推動(dòng)裝備更新拓展“三管齊下”的新時(shí)期。

英國(guó)發(fā)布空戰(zhàn)戰(zhàn)略、航空工業(yè)戰(zhàn)略。英國(guó)國(guó)防部7月發(fā)布新版空戰(zhàn)戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)空戰(zhàn)領(lǐng)域?qū)τ?guó)保持軍事能力、維持工業(yè)基礎(chǔ)和科技發(fā)展的重要性，提出英國(guó)未來(lái)空中力量發(fā)展愿景。英國(guó)政府12月發(fā)布航空工業(yè)戰(zhàn)略，承諾2013至2026年為航空研發(fā)投資19.5億英鎊，并與工業(yè)界共同支持未來(lái)飛行挑戰(zhàn)計(jì)劃、國(guó)家航宇技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、供應(yīng)鏈21競(jìng)爭(zhēng)與增長(zhǎng)項(xiàng)目等，開(kāi)展電動(dòng)飛機(jī)與自主技術(shù)等新技術(shù)開(kāi)發(fā)、扶持小企業(yè)創(chuàng)新和提升供應(yīng)鏈效率。

持續(xù)推動(dòng)作戰(zhàn)飛機(jī)能力升級(jí)

多國(guó)推動(dòng)下一代戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)。美俄持續(xù)推進(jìn)“六代機(jī)”研究。美空軍2019財(cái)年為“下一代空中主宰”項(xiàng)目申請(qǐng)5.04億美元預(yù)算，并計(jì)劃2019-2023財(cái)年申請(qǐng)預(yù)算99億多美元，顯示出美空軍下一代戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)工作將全面鋪開(kāi)。俄國(guó)家杜馬國(guó)防工業(yè)綜合體組織發(fā)展法制保障委員會(huì)主席7月表示，俄羅斯第六代戰(zhàn)斗機(jī)將采用人工智能技術(shù)，并能以無(wú)人駕駛模式運(yùn)行。

法德推進(jìn)下一代戰(zhàn)斗機(jī)合作。德法兩國(guó)6月簽署新戰(zhàn)斗機(jī)合作協(xié)議，法國(guó)達(dá)索航空公司與空客公司將聯(lián)合開(kāi)發(fā)“新一代戰(zhàn)斗機(jī)”（NGF），以取代德國(guó)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)和法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。達(dá)索公司10月展出了雙發(fā)、無(wú)垂尾設(shè)計(jì)的NGF縮比模型。

英國(guó)推出下一代戰(zhàn)斗機(jī)模型。英國(guó)國(guó)防大臣7月在范堡羅航展公布“暴風(fēng)”新一代戰(zhàn)機(jī)概念模型。該機(jī)設(shè)計(jì)為單座、雙發(fā)、雙垂尾隱身布局，采用有人/無(wú)人駕駛可選模式。

美俄下一代轟炸機(jī)研制持續(xù)推進(jìn)。目前美俄正在開(kāi)展下一代轟炸機(jī)的設(shè)計(jì)研制。美B-21“空襲者”轟炸機(jī)12月通過(guò)關(guān)鍵設(shè)計(jì)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(dá)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(guó)家采購(gòu)網(wǎng)10月發(fā)布PAK DA下一代遠(yuǎn)程轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作招標(biāo)，該機(jī)計(jì)劃在試驗(yàn)結(jié)束后于2025年至2030年開(kāi)始交付。

美俄新型戰(zhàn)機(jī)研制工作即將完成。美F-35戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)束研制試驗(yàn)、開(kāi)始參與實(shí)戰(zhàn)。美軍方4月宣布F-35戰(zhàn)斗機(jī)研制階段飛行試驗(yàn)結(jié)束。F-35研制飛行試驗(yàn)持續(xù)11年，累計(jì)完成9200架次、17000飛行小時(shí)，飛行試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生飛行員受傷或死亡，也沒(méi)有損失飛機(jī)。該機(jī)12月進(jìn)入初始作戰(zhàn)試驗(yàn)與評(píng)價(jià)（IOT&E），為明年進(jìn)入全速生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。9月美國(guó)海軍F-35B參與阿富汗實(shí)戰(zhàn)，標(biāo)志美軍F-35戰(zhàn)機(jī)首次投入實(shí)戰(zhàn)。另外，意大利、英國(guó)、以色列、日本、韓國(guó)、土耳其、比利時(shí)、澳大利亞等合作伙伴國(guó)陸續(xù)接收訂購(gòu)的F-35戰(zhàn)機(jī)，并在為飛機(jī)投入使用做準(zhǔn)備。

俄羅斯蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)即將裝備部隊(duì)。2018年蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)繼續(xù)開(kāi)展裝“產(chǎn)品-30”發(fā)動(dòng)機(jī)的試飛，7月俄羅斯國(guó)防部簽署12架蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)采購(gòu)合同，并確認(rèn)明年正式服役。

發(fā)展無(wú)人機(jī)新技術(shù)能力

啟動(dòng)新型無(wú)人機(jī)研制。美海軍啟動(dòng)無(wú)人加油機(jī)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(yú)”航母艦載無(wú)人加油機(jī)工程與制造發(fā)展合同，項(xiàng)目將發(fā)展出第一種無(wú)人加油機(jī)，為大型無(wú)人機(jī)融入航母作戰(zhàn)體系奠定基礎(chǔ)。

俄啟動(dòng)高速無(wú)人機(jī)研制。2018年初，俄國(guó)防部授予西姆諾夫設(shè)計(jì)局合同，研制未來(lái)高速無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)將采用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，預(yù)計(jì)飛行速度750～950千米/小時(shí)，重4-5噸。

先進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)研發(fā)取得進(jìn)展。美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）正開(kāi)展多項(xiàng)無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。相比傳統(tǒng)高性能戰(zhàn)機(jī)，無(wú)人機(jī)蜂群擁有態(tài)勢(shì)感知和壓制或摧毀敵防空系統(tǒng)能力較強(qiáng)、抗毀能力強(qiáng)、作戰(zhàn)靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。DARPA“小精靈”項(xiàng)目旨在發(fā)展小型無(wú)人機(jī)集群的空中發(fā)射和回收等關(guān)鍵技術(shù)，探索集群作戰(zhàn)概念。4月美國(guó)戴奈蒂克公司獲得“小精靈”無(wú)人機(jī)項(xiàng)目第三階段合同，將完成無(wú)人機(jī)制造及飛行驗(yàn)證。項(xiàng)目2018年開(kāi)展了“小精靈”無(wú)人機(jī)模型從C-130運(yùn)輸機(jī)分離的飛行試驗(yàn)?！熬苤弓h(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”（CODE）項(xiàng)目旨在拓展美軍現(xiàn)役無(wú)人機(jī)能力，CODE無(wú)人機(jī)蜂群可基于已建立的作戰(zhàn)規(guī)則遂行尋找、跟蹤、識(shí)別和攻擊任務(wù)。項(xiàng)目11月進(jìn)行了多架真實(shí)與虛擬的CODE無(wú)人機(jī)按任務(wù)指令進(jìn)行協(xié)同導(dǎo)航、搜索、定位和交戰(zhàn)的飛行試驗(yàn)?！斑M(jìn)攻蜂群戰(zhàn)術(shù)”（OFFSET）項(xiàng)目設(shè)想未來(lái)在復(fù)雜城市環(huán)境中使用250個(gè)或更多的小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和/或小型無(wú)人地面車(chē)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，2018年項(xiàng)目開(kāi)展了數(shù)次“蜂群沖刺”驗(yàn)證活動(dòng)，試驗(yàn)了無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)概念。

“歐洲中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)”研究取得進(jìn)展，項(xiàng)目1月完成系統(tǒng)需求審查，4月在柏林航展上展出全尺寸模型，11月通過(guò)系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)評(píng)審，即將進(jìn)入研制。

俄“獵人”重型無(wú)人機(jī)進(jìn)行地面試驗(yàn)。7月該20噸級(jí)攻擊型無(wú)人機(jī)完成首次滑行試驗(yàn)，目前該機(jī)正進(jìn)行地面試驗(yàn)。

美歐推進(jìn)有人-無(wú)人編隊(duì)技術(shù)研究。有人-無(wú)人編隊(duì)技術(shù)核心是實(shí)現(xiàn)空中有人平臺(tái)、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、地面部隊(duì)和遠(yuǎn)距離指控中心間的信息共享，提升協(xié)同作戰(zhàn)能力。空客直升機(jī)公司4月成功完成其H-145M直升機(jī)與奧地利Schiebel公司S-100無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的編隊(duì)試飛，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)機(jī)上人員從起飛到著陸對(duì)無(wú)人機(jī)的指控。德事隆公司8月驗(yàn)證有人-無(wú)人編隊(duì)能力，研究團(tuán)隊(duì)將多域控制與協(xié)作軟件集成到“蝎子”輕型攻擊機(jī)，模擬了有人機(jī)操控?zé)o人機(jī)。L3 技術(shù)公司正在將“阿帕奇”直升機(jī)與“影子”和MQ-1C“灰鷹”無(wú)人機(jī)組成編隊(duì)，實(shí)現(xiàn)在偵察任務(wù)中擴(kuò)展有人機(jī)平臺(tái)的信息收集能力?？湛图瘓F(tuán)9月底開(kāi)展了有人-無(wú)人編隊(duì)驗(yàn)證試驗(yàn)，有人機(jī)上的任務(wù)指揮官成功控制5架Do-DT25靶機(jī)。

發(fā)展高超聲速飛機(jī)及機(jī)載高超聲速導(dǎo)彈

美國(guó)發(fā)展高超聲速飛機(jī)。波音公司正在開(kāi)展高速/高超聲速飛機(jī)項(xiàng)目研究，于1月和7月公開(kāi)了高超聲速飛機(jī)概念方案和高超聲速客機(jī)概念方案。其高超聲速飛機(jī)方案采用大后掠雙三角翼無(wú)平尾加雙垂尾布局，使用常規(guī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組合的渦輪基沖壓組合（TBCC）發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)為無(wú)人駕駛，將作為未來(lái)高速打擊和偵察飛機(jī)。波音高超聲速客機(jī)概念方案的設(shè)計(jì)布局與前者近似，大小介于遠(yuǎn)程公務(wù)機(jī)和波音737之間，飛機(jī)巡航速度為5馬赫數(shù)。之前美國(guó)洛克希德·馬丁公司提出了SR-72高超聲速飛機(jī)概念方案。兩家公司的方案在飛機(jī)布局、發(fā)動(dòng)機(jī)選擇、任務(wù)定位等方面很接近，表明美國(guó)軍機(jī)巨頭已高度關(guān)注高超聲速飛機(jī)這一發(fā)展方向。另外，DARPA正在開(kāi)展馬赫數(shù)5級(jí)渦輪基沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)地面驗(yàn)證項(xiàng)目，10月完成了新型亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在NASA蘭利2.4米高溫風(fēng)洞的自由射流試驗(yàn)。美國(guó)相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備已基本具備了不久后開(kāi)展高超聲速飛機(jī)集成驗(yàn)證的條件。

美俄發(fā)展機(jī)載高超聲速導(dǎo)彈。美軍加速發(fā)展可裝備常規(guī)作戰(zhàn)飛機(jī)的高超聲速導(dǎo)彈。美空軍4月授予洛克希德·馬丁公司“高超聲速常規(guī)打擊武器”（HCSW）研制合同，將研制一型固體火箭助推、GPS制導(dǎo)的戰(zhàn)術(shù)級(jí)空射高超聲速導(dǎo)彈，可裝備現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)，要求2022財(cái)年形成早期作戰(zhàn)能力。美空軍8月授予洛克希德·馬丁公司“快速響應(yīng)武器”（ARRW）高超聲速導(dǎo)彈研制合同，賦予該導(dǎo)彈編號(hào)AGM-183A。該彈為空射型高超聲速助推滑翔導(dǎo)彈，計(jì)劃2021年形成早期作戰(zhàn)能力。

俄羅斯高超聲速航空彈道導(dǎo)彈服役。俄總統(tǒng)普京3月稱俄新研“匕首”（Kinzhal）空射高超聲速導(dǎo)彈已從2017年12月開(kāi)始服役，該彈由米格-31戰(zhàn)斗機(jī)投放，最大飛行速度約為10倍聲速。

加強(qiáng)航空關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

注重發(fā)展下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。美歐開(kāi)展下一代作戰(zhàn)飛機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研發(fā)。美國(guó)國(guó)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(kāi)展面向下一代戰(zhàn)斗機(jī)的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)預(yù)先研究。美國(guó)空軍10月授予通用電氣公司“支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)能力的先進(jìn)渦輪技術(shù)”（ATTAM）階段I合同，研發(fā)用于下一代渦軸和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)。德國(guó)MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司4月宣布，正在為法德“新一代戰(zhàn)斗機(jī)”開(kāi)發(fā)“下一代歐洲戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)”。

先進(jìn)機(jī)載武器技術(shù)研發(fā)取得重要進(jìn)展。在常規(guī)機(jī)載武器方面，國(guó)外正聚焦發(fā)展高精度、遠(yuǎn)程新型機(jī)載武器技術(shù)。2018年美國(guó)雷聲公司小直徑炸彈II（SDB II）“風(fēng)暴突擊者”進(jìn)入作戰(zhàn)試驗(yàn)。該彈為全球首款采用三模末制導(dǎo)技術(shù)的機(jī)載武器，其導(dǎo)引頭將毫米波雷達(dá)、紅外成像和半主動(dòng)激光傳感器與全球定位系統(tǒng)（GPS）/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）自動(dòng)駕駛儀集成到一起，可實(shí)現(xiàn)惡劣天氣下防區(qū)外精確打擊。俄羅斯R-37M超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈進(jìn)入最后試驗(yàn)，該彈射程300千米，用于打擊高價(jià)值目標(biāo)，飛行最后階段速度可達(dá)6馬赫數(shù)，將裝備蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)。印度10月完成“阿斯特拉”空空導(dǎo)彈研發(fā)試驗(yàn)，該彈為印度自研的全天候超視距空空導(dǎo)彈，用于奪取制空權(quán)。

先進(jìn)制造技術(shù)提升航空裝備生產(chǎn)效率。航空制造商與科研機(jī)構(gòu)正在開(kāi)發(fā)多種技術(shù)與工藝，減少航空裝備制造過(guò)程的時(shí)間、提升生產(chǎn)效率。洛克希德·馬丁公司1月在沃斯堡工廠開(kāi)始部署“智能空間”工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可以通過(guò)射頻識(shí)別、藍(lán)牙等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，建立F-35戰(zhàn)斗機(jī)總裝線生產(chǎn)環(huán)境和裝配流程的實(shí)時(shí)鏡像，對(duì)總裝流程提前謀劃和實(shí)施調(diào)度，縮短總裝時(shí)間。英國(guó)焊接研究所1月展出世界最大的線性摩擦焊組件——一個(gè)飛機(jī)鋁金屬翼肋。利用線性摩擦焊技術(shù)將翼肋連接到2.5米長(zhǎng)的底板上，可減少70%的材料浪費(fèi)、43%的加工時(shí)間。空客公司旗下Stelia航宇公司3月以增材制造集成加筋結(jié)構(gòu)的方式，制造出世界首個(gè)自加強(qiáng)機(jī)身壁板，這項(xiàng)技術(shù)可以擺脫飛機(jī)機(jī)身壁板必須在成型后再連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的約束。英國(guó)BAE系統(tǒng)公司2018年底開(kāi)始采用協(xié)作機(jī)器人參與“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)雜裝配。協(xié)作機(jī)器人可從事重復(fù)性安裝工作，讓工程人員專注高技能任務(wù)，還可提升裝配自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)率和質(zhì)量。

新型材料技術(shù)為航空產(chǎn)品性能提升奠定基礎(chǔ)。材料是航空裝備發(fā)揮效力的基礎(chǔ)，當(dāng)前航空新材料技術(shù)發(fā)展正朝著不斷突破性能邊界、實(shí)現(xiàn)新功能邁進(jìn)。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室3月成功3D打印出目前最耐高溫的增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料零件。這些零件可承受大于300℃的環(huán)境，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上有潛在應(yīng)用，可減輕重量、改善紅外隱身性能。美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校6月開(kāi)發(fā)出一種超薄紅外隱身薄片，該薄片具有極強(qiáng)的中、長(zhǎng)波吸收能力，可使被遮擋的物體或人體在紅外探測(cè)器中更難以被探測(cè)，隱身能力較其他熱屏蔽技術(shù)有顯著提升，對(duì)單兵、裝甲車(chē)和無(wú)人機(jī)系統(tǒng)有很好軍事應(yīng)用。美國(guó)航空航天局（NASA）研究團(tuán)隊(duì)8月利用形狀記憶合金（SMA）實(shí)現(xiàn)一架F-18飛機(jī)全尺寸機(jī)翼翼段的折疊。NASA使用新研鎳鈦鉿高溫SMA萬(wàn)向軸管作動(dòng)器，通過(guò)電加熱和冷卻，精確控制翼段的偏轉(zhuǎn)。利用SMA實(shí)現(xiàn)機(jī)翼形狀改變，克服了以往機(jī)械裝置笨重和機(jī)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，以更輕和更簡(jiǎn)潔的硬件實(shí)現(xiàn)機(jī)翼折疊，在飛行中提升飛機(jī)性能、優(yōu)化飛機(jī)控制。

2018年航空強(qiáng)國(guó)加強(qiáng)了下一代戰(zhàn)斗機(jī)、高超聲速飛機(jī)、無(wú)人機(jī)等平臺(tái)技術(shù)研發(fā)，繼續(xù)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、機(jī)載武器技術(shù)的發(fā)展，并在先進(jìn)制造技術(shù)、先進(jìn)材料技術(shù)方面不斷取得新突破。發(fā)展創(chuàng)新型空戰(zhàn)平臺(tái)及技術(shù)、構(gòu)建新型空中作戰(zhàn)樣式將是未來(lái)方向。