赵群力

试验中，X-47B无人机成功由707加油机加油

伊拉克战争和科索沃戰争的经验表明，航空装备是现代战争的决定性力量。一旦失去制空权，就会失去制海权、制陆权、制信息权和战场主动权，陷入被动挨打的境地，战争的失败将难以避免。

为了谋求21世纪的军事优势，美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区都非常注重航空装备的发展，相继启动了B-21、PAK DA、FCAS等航空装备研制项目，并提出了一些新的军事理论和作战思想。在这些新技术、新装备和新理论的共同作用下，航空装备的性能和作战能力有望取得新的突破，其发展趋势值得关注。

航空装备的发展趋势

在未来作战需求和新技术的共同作用下，航空装备将向着体系化、智能化、隐身化、高速化和远程化的方向发展。

体系化 体系也称由系统组成的系统（SOS），是由相互关联、相互依赖的子系统组合而成的复杂大系统。体系能提供的能力远大于其子系统能力之和，并且可以涌现出一些新的作战能力。2016年5月，美国空军发布的《2030年空中优势飞行规划》认为，未来没有任何一种战斗机可以单独地躲避和对抗敌方由地空武器、空空武器、反卫星武器、电子战武器和赛博武器构成的装备体系，只有依靠由战斗机、无人机、卫星、先进机载武器等装备组成的体系，才能有效地夺取制空权。2016年6月，空客防务与空间业务部公布了“未来作战空中系统”（FCAS）的概念方案，其基本思想也是依靠由有人机和无人机组成的装备体系来夺取制空权。航空装备之所以能向体系化的方向发展，主要是得益于信息技术的进步以及基于体系化作战的军事理论、战术和支撑技术的快速发展。在未来战争中，航空装备之间的体系化协同作战能力将不断增强，单靠几种先进的航空装备将很难与紧密协同的航空装备体系进行作战。

智能化 随着计算机技术、大数据技术和深度学习等技术的发展，人工智能技术正在从孕育期转入爆发期。人工智能技术在航空领域中的应用越来越广。目前，人工智能技术在飞机设计、制造、使用、维护的全过程以及气动、结构、航空动力、飞控、航电、机电等专业领域已经得到初步应用，特别是在自适应发动机、变体飞机、能量优化飞机、飞机自主保障等方面受到人们的重视，展现出良好的应用前景。此外，人工智能技术在无人机自主编队、自主起降、自主空中加油、自主后勤补给等方面的应用也在不断拓展。2015年4月22日，美国诺斯罗普·格鲁曼公司研制的X-47B无人机成功进行了自主空中加油试验。2016年6月，美国辛辛那提大学官方网站宣布，由该校博士生领衔开发的“阿尔法”（ALPHA）超视距空战系统通过了专家评估，并在空战模拟器环境下击败了有着丰富经验的美国空军退役上校。

2016年4月，美海军研究局与佐治亚理工学院联合完成连续发射30架无人机并使之在空中自主编队飞行的试验。8月，在美海军年度新技术演习中，航空环境公司和洛马公司演示了潜射无人机发射后自主执行通信中继任务。10月，美国防部战略能力办公室完成了3架F/A-18F战斗机发射共计103架“灰山鹑”小型无人机的演示，发射后的小型无人机自主编成集群，在地面控制站的指挥下自主完成了一系列任务。2017年4月，洛马公司验证了可提升作战效率和效能的有人/无人编队技术，美海军则在模拟空战试验中验证了无人机“僚机”技术。这些进展表明，基于人工智能的集群作战和协同作战技术正在日趋成熟，并将对航空武器装备的发展和作战样式产生深远的影响。

隐身化 隐身技术可以大幅度削减敌方探测系统的感知能力，从而实现先敌发现，先敌开火。目前，F-22、F-35隐身战斗机已经大量装备部队，B-21、PAK DA轰炸机也进入到工程研制阶段，英国、法国、日本、印度也都有意发展新的隐身战斗机和隐身无人机。未来，不但战斗机和轰炸机等主战装备要实现隐身，运输机、无人机、特种飞机等支援类装备和机载武器也都将向隐身化的方向发展。

为了进一步提高隐身能力，航空装备将从窄频段隐身向宽频段隐身、从单方位隐身向全方位隐身、从单一隐身措施向综合隐身措施发展。除了继续优化隐身外形之外，超材料和纳米材料有望成为提高飞机隐身性能的主要技术手段。

高速化 随着对抗的加剧，未来空中作战的节奏和速度将越来越快。为了捕捉稍纵即逝的战机、防范敌人先发制人的突袭，航空装备的快速反应能力正变得越来越重要。2015年9月，美国空军发布了《空军未来作战概念》，在这份文件中，将作战敏捷性放到了非常高的重要位置，并且明确提出，美国空军将利用其作战敏捷性迅速适应任何情况或任何敌人。无论是指挥控制、情报侦察、全球打击、兵力机动还是一体化联合作战，美国空军都将提高敏捷性作为一个重要的发展方向。为了适应未来战争快节奏的需要，不但高超音速飞机、高速直升机、高速空空导弹、激光武器等将登上战争的舞台，而且在高速通信、数据决策和人工智能等技术的支持下，发现目标、任务规划、作战指挥、效果评估等各个作战环节的速度都会显著提高。

远程化 为了保障基地安全，交战双方通常需要把飞机部署在敌方飞机的作战半径之外。在这种情况下，飞机的作战半径越远，飞机的部署和使用就越灵活，对敌方的威胁也就越大。为了谋取远程作战方面的不对称优势，世界航空强国纷纷研制航程远、留空时间长的新型航空装备。目前，美军已经开始研究作战半径更大的第六代战斗机、远程空空弹和远程反舰导弹。此外，在采购KC-46A加油机的同时，还打算研制无人加油机MQ-25，从而进一步增加其航空装备的远程作战能力。endprint

随着远程作战能力的不断提高，未来飞机的留空时间也将不断延长，从而实现对整个战区的长时间不間断监视和打击。在这种情况下，失去制空权的一方将时刻面临威胁，很难再组织起有效的反击。

主要机种的发展方向分析

军用飞机具有成本高、发展周期长的特点，为了满足未来战争的需要，人们通常需要提前10年甚至20年开展下一代飞机的技术研究和方案论证。根据目前所掌握的资料，未来军用飞机的发展方向如下：

战斗机 目前，美国、俄罗斯、欧盟、日本等都在研究论证新一代战斗机。2016年5月，美国空军发布了《2030年空中优势飞行规划》，表示将依靠由多种装备组成的体系来夺取制空权。在这个装备体系中，穿透型制空（PCA）将处于重要地位，并计划在2028年左右形成穿透型制空能力。2016年6月，空客公司防务部门在慕尼黑公布了“未来作战航空系统”（FCAS）的概念方案。从已公布的信息看，FCAS是由多种平台联网组成的复杂大系统，至少包括有人战斗机、大型无人作战飞机、小型无人机这三种平台。其中新研制的双发隐身战斗机将扮演FCAS核心的角色，这种有人战斗机可以指挥多架无人机协同作战。为了分担飞机驾驶和指挥的工作负担，FCAS的战斗机拟采用双座战斗机。通过有人/无人协同作战，FCAS既可充当执行空战任务，还可以承担情报侦察、电子战和对地攻击任务。

2016年3月，俄罗斯苏霍伊公司向俄国防部提交了发展六代机的初步报告。6月初，俄联合飞机制造公司军机项目负责人表示，其六代机可于2025年左右首飞。2016年6月，日本防卫省发布F-2战斗机后继机信息征询书。8月底，防卫省在《未来无人装备研发愿景》中提出发展协同空战无人机与新一代战斗机协同作战。

总的来看，未来战斗机的主要任务仍将以制空为主，适当兼顾对地攻击、空中侦察和电子战。战斗机的最大飞行速度预计在Ma3.0以内，并且仍将是有人驾驶的飞机。考虑到未来的作战环境，第六代战斗机将具有更高的隐身性能，更大的作战半径和更强的网络化协同作战能力，并且有可能配装激光武器，用以干扰或拦截来袭的空空导弹。此外，由于未来空战将以体系化作战为主，所以飞机的网络化协同作战能力将予以优先考虑，飞机的机动性和近距格斗能力将放在次要的位置。预计第六代战斗机将采用的新技术包括：全向宽频隐身、自适应变循环发动机、能量综合优化和有人/无人可选驾驶技术等。

轰炸机 目前，轻型和中型轰炸机已经基本上被战斗机和攻击机取代，未来轰炸机的发展重点是远程战略轰炸机。未来轰炸机不但要承担远程战略打击的任务，还将承担战场遮断、近距空中支援和时敏目标打击等任务。

2015年10月，美国空军选定诺格公司作为主承包商，全面启动B-21轰炸机的研制工作。目前，B-21的总体技术指标仍处于保密状态，美国《航空周刊》估计，该机的最大起飞重量为68～80吨，内埋载弹量为5.5～9.1吨，不进行空中加油的作战半径为3900～4600千米。

俄罗斯PAK-DA（未来远程航空兵系统）的研制进度与B-21大体相当。根据目前掌握的资料，该机将采用亚音速飞翼式布局和内埋弹仓，在结构中大量使用雷达吸收材料，从而减少雷达反射截面。PAK DA原计划于2019年首飞，目前已经推迟到2025年。

总的来看，未来轰炸机将采用全向宽频隐身、电子战、有源/无源诱饵等多种技术手段，并可能配备空空导弹和激光武器以增强其战场生存能力；为了能打击各种不同的目标，未来轰炸机将可以携带空地导弹、巡航导弹、制导炸弹、子母弹、核弹、巨型炸弹、鱼雷、反舰导弹、深水炸弹等武器，甚至可以携带小型无人机完成侦察、干扰、电子战和攻击等任务；为了提高轰炸机的经济可承受能力，预计未来轰炸机的航程和起飞重量与现有战略轰炸机基本相当或略小。此外，由于超音速飞行会导致很高的油耗，并且不利于红外隐身，预计未来的轰炸机仍将以亚音速隐身突防为主，待到高超音速技术成熟后，有可能会出现高超音速轰炸机。

运输机 随着作战节奏的不断加快，运输机在兵力机动和物资保障方面的重要性不断提高。为了满足未来作战需要，美国和俄罗斯都在考虑研制新型运输机。2016年9月，俄伊留申公司表示，将在2017年启动PAK TA系列运输机的研发工作，这种运输机将拥有从中型到超重型的多种型别，其中部分飞机将专门设计用于运送在“阿玛塔”平台上改进的坦克和装甲车辆。PAK TA的批生产预计最早在2024年开始，2027年服役。美国空军则透露了KC-Y和KC-Z加油机的研发构想。其中，KC-Y是KC-46（即KC-X）的改型，将配装先进通信中继系统和自卫用激光武器等，2024年开始采办；KC-Z将是全新加油机，具备隐身性和自主性，能伴随F-35等作战飞机突防，计划2036年开始采办。

随着新技术的不断成熟，预计未来运输机将向以下几个方向发展。一是进一步提高战场适用性，从而更好、更快地把人员和物资运到任何需要的地方；二是提高战场生存能力，降低空中和地面武器对飞机构成的威胁；三是进一步提高飞机的飞行效率，降低飞机使用维护成本。预计未来运输机将采用的技术包括：隐身技术、自主保障技术、来袭导弹告警、激光武器及自卫技术、翼身融合体技术等。此外，通过适当的改装，运输机还具有承担加油、特种作战、空中发射航天器及发射和回收小型无人机等任务的能力。

预警机 随着技术的不断进步，现代预警机已经可以承担侦察、监视、预警、指挥、通信中继、电子战等多种任务。随着信息技术和航空技术的发展，未来预警机的侦察、预警和指挥控制能力将会更强，除了指挥协调有人机进行作战之外，还将为无人机的侦察、攻击和协同作战提供有力的支撑，甚至成为无人机大机群作战的空中中枢。

2016年2月，瑞典萨博公司推出“全球眼”多任务机载监视系统。该系统采用庞巴迪公司的“环球”6000公务机，搭载了全新的“爱立眼”雷达和任务系统，配装采用氮化镓集成电路的有源相控阵雷达，实现了仅采用一个平台，同时对空中、陆地和海上目标进行远程探测、跟踪和监视警戒的能力，即使在杂波和干扰环境下，“全球眼”仍可跟踪空中和海面的低可观测目标，包括隐身飞机、巡航弹或潜艇潜望镜等。2016年12月，美国空军发布了E-8替换机的工程与制造发展（EMD）阶段招标书，预计诺格、波音和洛马公司将会参加这一项目的竞争。按计划，E-8替换机将在2018财年授出EMD阶段合同，2024财年第四季度形成初始作战能力。endprint

随着技术的发展，预计未来的预警机将重点提高以下三方面的性能，一是进一步提高侦察探测能力，特别是提高探测隐身目标、导弹、小型无人机和电磁信号的能力；二是进一步提高自身安全性，除了提高电子对抗和干扰诱饵技术水平，预警机将不断增强与无人机的协同工作能力，利用无人机发现远处、危险地区的目标；三是进一步提高飞机的经济性，主要措施包括：选用吨位较小的通用航空平台、采用开放式架构和商用货架产品、提高机载设备和系统的通用性等。

无人机 随着智能化程度的不断提高，无人机的作战能力越来越强，并且呈现出颠覆未来作战样式的发展潜力。目前，美国已经启动了多个无人机研制项目，其中具有代表性的项目包括：（1）诺格公司的“战术侦察节点”（TERN）无人机。该机具备长航时飞行能力，并可携带450千克任务载荷，在距舰船1700千米的范围内执行侦察监视和打击任务，其最重要的特点是不依赖航母，可在驱逐舰或护卫舰上起降，从而使美军数百艘水面舰艇具备使用长航时无人机的能力，大幅提升美海军作能力。（2）MQ-25舰载无人加油机。该机不但能执行空中加油任务，而且具有情报侦察和攻击能力。（3）“小精灵”无人机。该机作战半径926千米，巡航时间3小时，载荷54.5千克，最大航速不小于0.8马赫，可用运输机或轰炸机发射和回收，并可携带多种侦察、攻击、电子战载荷实施集群作战。（4）“可重构嵌入式航空系统”（ARES）。该项目旨在发展具备模块化运输和垂直起降能力的无人运输机。这种无人机重1.8吨，可吊挂1.4吨的功能模块，最大速度370千米/时，可执行多种任务，预计2017年秋季首飞。

总的来看，未来无人机将向以下几个方向发展：一是型谱系列将更加完善，全面覆盖有人飞机的空域、速域，并且在更小、更快、更持久等方面超越有人机；二是执行任务的能力不断增强，将具备执行侦察、攻击、电子战、运输补给、对空作战等任务的能力；三是将形成一些新的作战使用模式，例如：有人无人协同作战、子母机、无人机集群作战等。为了满足这些无人机作战的需要，可能会采用的新技术包括：新型气动布局、新概念航空动力、自主控制、集群组网、智能航电等。

直升机 直升机不受机场的限制，使用灵活，但是飞行速度较慢，运载能力较低。为了更好地满足未来需要，军用直升机将向以下三个方向发展。一是直升机的产品系列将进一步完善，除了目前已经服役的轻型、中型和重型直升机之外，微型直升机、单兵直升机、超重型直升机都有希望得到发展。此外，无人直升机的机型也将更多。二是直升机的飞行速度将大幅提高。目前，美国、欧盟、俄罗斯都已经开始研制高速直升机，预计未来直升机的最大速度可以达到700千米/时以上，巡航速度达到400千米以上，远远高于现役的直升机。三是直升机的飞行效率将大幅提升。根据美国国防高级研究计划局的VTOL-X研究计划，未来直升机的巡航升阻比将从目前的5～6提高到10，这将使未来直升机的飞行效率和运载效率大幅高于现役直升机。

值得关注的航空关键技术

随着新世纪的到来，技术发展的速度不断加快，一批具有颠覆性潜力的航空关键技术已经初露端倪。这些技术一旦成熟，将会对未来航空装备的发展产生重要影响。

高超音速技术 高超音速是指5马赫以上的飞行速度。由于飞行速度快，高超音速飞机可以有效突破现有的防空系统，执行侦察、打击和运输任务。此外，借助于极高的飞行速度，高超声速飞机还可以作为航天发射的第一级，执行航天发射任务。由于在动力、热结构、气动布局和飞控等方面技术难度极大，所以该技术发展比较缓慢。近年来，随着相关技术的发展和投入力度的不断增大，制约高超音速技术发展的技术难点正在逐步被攻克。根据美国空军制定的高超音速技术发展路线图，2020年高超音速武器能够形成装备，2030年的时候使用数量和频次相对低的高超音速飞机可以交付使用，2040年可以长时间重复使用的高超音速飞机有望装备部队。高超音速飞机一旦取得成功，将使现有的防空系统基本失效，并将对航空侦察、运输和作战产生革命性的影响。

智能无人机技术 随着信息技术和人工智能技术的发展，无人机的智能化程度不断提高。通过X-47技术验证机，美军已经掌握了无人机自主起飞、自主着舰和自主空中加油技术。此外，美国还开展了目标自动识别技术、认知无线电技术和智能化电子对抗技术研究。2016年6月，美国辛辛那提大学开发的一种名为“阿尔法”的人工智能机器人在模拟空战中击败了有丰富经验的飞行员。美国前国防部长罗伯特·盖茨认为，现在的无人机就像当初莱特兄弟发明的“飞行者”号飞机一样，具有巨大的发展潜力。随着智能化程度的不断提升，无人机将在侦察、通信、电子战、攻击、运输、空中加油和制空作战中发挥越来越重要的作用，并将对未来的空中作战产生颠覆性的影响。

变体飞机技术 变体飞机能根据飞行任务的不同改变飞机的形状，从而提高飞行效率。其技术难点是如何实现快速、准确的结构变形。常用的压电材料，响应速度快，但是变形量不够；而记忆合金变形量较大，但是响应速度太慢。美国和欧盟都已经对变形飞机技术开展了多年的研究，目前已經取得突破性进展。2015年，美国柔性系统公司研制的分布式变形机翼在“湾流”Ⅲ飞机上完成了飞行实验，达到了30?偏转角的变形量。飞行试验数据的估算结果表明，变形机翼可以使飞机的巡航阻力降低3%，燃油效率提高3%～12%，噪声减小40%。随着变形飞机技术的进一步成熟，未来飞机的功能和飞行效率有望取得大幅提升。

分布式电推进技术 分布式电推进系统是指利用燃气涡轮发动机或电池为分布在机翼和机身上的多个电机提供电力，并由电机驱动风扇提供飞机所需的绝大部分或全部推力（燃气涡轮发动机可部分提供或不提供推力）的一种新型推进系统方案。这种动力装置能够大幅提升飞机的气动和推进效率，降低噪声和能耗，但是对电机的效率和电池的储能密度有比较高的要求。目前，美国和欧洲已经制定了多个分布式电推进技术的研究计划。endprint

空客公司的“E-Airbus”100座级支线客机采用6台电动风扇，其推进系统的等效涵道比预计将超过20。NASA则打算把意大利的Tecnam P2006T双发轻型飞机改装成X-57分布式电推进技术验证机。该机重新设计了机翼和动力系统，采用了大展弦比机翼，并布置了14台电动推进系统，其中12台用于在起降时提供拉力，翼尖布置的2台更大的推进桨，用于在巡航飞行时提供拉力。按计划，首次飞行测试将在2018年春季开始。

机载激光武器 激光武器具有反应速度快、成本低的特点。人们对激光武器的研究已经持续多年，但是都没有成功。上世纪90年代，美国空军启动了基于氧碘激光器的ABL机载激光武器研究计划。2010年，由于试验未达到预期目标，以及使用维护上的诸多困难，空军停止了这项计划。尽管如此，美国在目标搜索与跟踪、激光大气传输补偿、抖动控制和高能激光束管理等方面取得了重要进展。目前，美国已经把激光武器的重点放在电激光器上，并且不断取得进展。根据美国空军机载激光武器的发展路线图，2016年将完成机载激光武器杀伤效果验证和激光武器系统模型验证；2022年，将用F-15开展功率数十千瓦的激光武器演示验证；2029年后，将为六代机研制功率在100千瓦级的机载激光武器。此外，美国导弹防御局还资助新型高能激光器的研究，并打算把它装在无人机上，用于拦截助推段的弹道导弹。

自适应发动机技术 自适应发动机可根据不同的飞行任务特点，通过改变发动机工作点的热力循环参数，满足不同飞行任务的工作需要，达成增加推力、降低油耗、延长寿命、提高安全度和环境友好的效果和使用要求。与F-35战斗机配装的F135发动机相比，采用自适应发动机还可使飞机作战半径提高25%～30%，续航时间增加30%～40%。2016年6月30日，美空军向通用电气公司和普惠公司同时授予“自适应热力循环发动机验证项目”（AETP）合同，价值合计达20亿美元，用于设计、研发和试验自适应热力循环发动机工程验证机。项目为期5年，计划到2021年完成整机试车。预计在2035年前后，美军的下一代战斗机和F-35、F-22的改进型飞机都将采用自适应发动机。

纳米技术 该技术是指纳米级（0.1～100nm）的材料、设计、制造、测量、控制和产品技术，主要包括：纳米材料、纳米元器件、纳米机电技术等，这些技术对于提高航空器的强度、减轻重量、改善隐身性能、提高机载系统工作效率等方面具有广泛的影响。美国防部把纳米技术列入未来的颠覆性技术之一，并安排了多个研究项目。洛马公司已经用碳纳米管增强的热固性环氧复合材料代替碳纤维复合材料用于生产F-35翼尖整流罩，并计划用碳纳米管增强复合材料取代F-35上其他由复合材料或金属材料制作的约100个零件。波士顿大学对纳米制造技术进行了研究，并采用精度达纳米级的微机电系统，在小于400微米的硅基片上成功绘制图案。纳米技术的主要难点是高精度的加工和测量技术。随着扫描隧道显微镜、原子显微镜、电子束光刻，以及各种纳米加工和组装技术的不断完善，未来飞机的结构、航电、机电系统都将大量采用纳米材料和纳米器件，从而使飞机的性的得到巨大的提升。

超材料技术 通过人为设计微结构单元及其排列方式，超材料具有天然材料所不具备的某些超常物理性能，如：负折射、反多普勒效应、反常光压等。利用超材料，可以对电磁波、光波、声波的传播方向进行控制。2012年，美国防部长办公厅将超材料列为六大颠覆性基础研究领域之一。国外研究超材料在隐身、雷达罩、宽频天线、光学器件等领域的应用已取得了一些進展。美国纳米声学公司开展了E-2预警机大型雷达罩材料研究；杜克大学对声隐身超材料进行了研究，研制出世界首个三维声隐身斗篷原型，可以在任何角度让声波绕过；英国BAE系统公司研制出了可以汇聚电磁波的超材料平面天线，这种天线的形状可以实现流线化、尺寸小、重量轻，可控制波的传播方向，压缩波束宽度，提高天线增益。此外，还可实现多频操作，用一副天线替换多副天线。随着超材料技术的不断发展，预计未来飞机在隐身、探测、传感器等方面都会大量使用超材料，从而使其性能迈上新的台阶。

（编辑/王路）endprint