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競逐六代機 台灣跟不上世界的腳步!
華夏經緯網   2021-07-26 09:48:34   
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      作者 譚傳毅 特約軍事評論人

  美國《空軍時報》網站指出,美國空軍官員今年5月在談論F-22時表示,大約到2030年,F-22已有40歲,已經老去,美國空軍開始考慮逐步淘汰F-22。

  六代機的標準

  過去五代機由美軍制定的“4S”標準:低可探測性(Stealth,俗稱隱身匿蹤)、不開加力超音速巡航(Super Sonic Cruise)、超機動(Super Maneuverability)、高整合航電(Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)。

  至今六代機尚無一個放諸四海的標準,主要是新型戰機研發水準擴散,不再以美軍說的才算數。儘管如此,我們可以在五代機的基礎之上綜合出一些標準:

  第一, 攜帶雷射武器。

  第二, 基於人工智慧。

  第三, 噴氣式超高音速,至少可達驚人的5馬赫。

  第四, 翼身融合的大升阻比設計,外形就像B-2一樣,不會有像殲-20的鴨翼(Canard Wing),能夠兼顧飛機在各種高度、以及各種姿態下的機動性和隱身性。

  第五, 基於物聯網操作的戰機。

  基於物聯網操作的戰機

  五代機是基於網路系統操作,那麼六代機就是透過物聯網互聯互通的操作,可以充分整合陸、海、空、太空、電磁、網路等多維領域。

  物聯網(Internet of Things, IoT)主要的定義是把所有作戰平臺,通過感應識別的設備(Sensors)連接起來,實現智慧識別與管理。可以這麼說,凡是能將 “物”(作戰平臺)與 “物”(作戰平臺)聯結在一起,就是物聯網操作。

  物聯網的運作架構可分為感測、網路與應用三個層次。感測層蒐集各種戰場數據,也就是Sensor。當今感測器裝置能夠依附於更細微的物品之上,例如雷達共形天線陣,就是附著貼合在戰機表面的數組天線,形成與戰機外形相同的天線陣,而且並不破壞戰機結構及空氣動力學。

  網路層主要是把蒐集來的數據,透過各種通訊協議,讓數據進行傳遞、交換、分析與判讀,使其變成有用的情報。隨著網路傳輸速度不提的提升,原本分立的作戰與支援行動開始交叉整合,使得更多的異質性訊息可在不同的平台中傳遞與呈現。

  應用層核心就是雲端計算,雲端計算技術是物聯網操作的最大助力,同時也促成物聯網各個的應用服務。

  透過上述三個層次,六代戰機最重要的精神在於藉由感測器所收集的數據,傳送到雲端運算和處理,然後再透過網路將訊息延伸到更多的終端,形成一個具備自主行動能力的雲端物聯網。

  因此,六代機不但可以是有人機、也可以是無人機,可以指揮各式作戰平臺、也可以作為獨立的打擊平臺。

  翼身融合

  翼身融合(Blended Wing Body, BWB)將傳統的機身與機翼結構融合在一起,變成類似飛行翼的外型,可提升飛機的升力以及燃油效率。由於沒有機翼與機身之分,產生升力與承載是同一結構,大大提高受力效率。

  飛翼可以有垂直尾翼,也可以取消垂尾。無垂尾飛翼不僅具有隱身匿蹤的優點,也可降低重量和阻力,例如美軍B-2和B-21轟炸機。

  有意思的是中國下一代戰機另辟蹊徑,採取了不同模式的尾翼佈局。例如轟-20外形氣動類似于菱形,採用變體尾翼,即在尾部配備兩片舵面。當舵面放平時,可充當主翼的一部分,追求隱身最大化。當舵面旋轉,可充當水準尾翼,追求升力的最大化。而當舵面豎起,則又可充當V型尾翼,追求飛機操控和航向穩定的最大化。

  轟-20在大部分飛行階段變體尾翼都是放平的,以保持最低的RCS反射值。真正需要變體尾翼豎起,是在起降或在近距離纏鬥階段,此時無需考慮敵方的雷達探測。

  變體尾翼還有第三種狀態,即旋轉狀態,充當水準尾翼,以便在近距離纏鬥。這個技術並不難,殲-20的尾翼就是全動式,未來中國六代戰機把殲-20技術照搬過來即可。

  六代機發動機

  美軍已發展出六代戰機發動機:自適應變迴圈發動機(Adaptive Variable Cycle Jet Engine, AVET),最高航速達到驚人的5馬赫。

  現代戰機重量急劇攀升,但發動機卻只能奮戰在推力和航程之間,導致現代噴射飛機航程甚至比不上二戰時代飛機。為了彌補這個差距,就需要進行變迴圈設計,讓飛機能夠在不同狀態下工作。

  飛機發動機核心技術在於提高燃油使用效率。噴射發動機原理是將空氣吸入發動機後和燃油混合加熱,後高溫高壓氣體向後噴出產生推力。

  然而,這個高溫高壓氣體本身就擁有巨大能量,卻在噴射的過程中被浪費掉了;而當飛機在航行過程中,很多航程是無需使用這種高油耗率的工作方式。於是變迴圈發動機結合了多種工作模式,併合理規劃發動機工作,達到了最佳使用效果。

  一般噴射發動機工作原理:進氣→壓縮→燃燒→帶動渦輪→噴射。變迴圈發動機則將氣流分在三個涵道(Ducts),這3個涵道可以電腦控制變換大小口徑,組合搭配之後就是最佳的工作模式,可以進行經濟巡航、超音速機動與超音速巡航。

  使用變迴圈技術後,在相同燃油的情況之下,飛機的滯空時間可以提高50%,航程增加33%,減少25%的燃油消耗率,達到60%的燃油熱吸收率。這種發動機將首先在F-35進行測試,原來攜帶兩枚1000磅JDAM的F-35C作戰半徑為1440公里,使用變迴圈發動機之後,作戰半徑可達到2160公里。

  基於人工智慧的六代機

  人工智慧可以分為 “人工”和 “智慧”。 “人工”的爭議性不大,可是 “智慧”的問題就大了,這涉及了例如意識(Conciousness)、自我(Ego)、思維(Mind)、無意識思維(Unconcious Mind)等問題。 軍事來講,就是判定一個武器平臺例如無人機艦自主性工作的能力。

  我們對於自身智慧的理解都非常有限,更難去定義 “人工”製造的 “智慧”。然而人工智慧在機器人、指揮決策、控制系統、倣真系統中得到廣泛應用。

  通常機器學習的基礎是統計學、資訊論、控制論以及其他非數學學門。機器學習對於經驗的依賴性很強。電腦需要不斷從問題與解決的經驗中獲取知識、並學習策略,以後在遇到類似問題時,運用經驗知識解決問題並積累新的經驗。

  最困難的是創造,也就是 “跳躍型學習”,某些情形被稱為 “靈感”或 “頓悟”。事實上電腦最難學會的就是頓悟,只有 “人”才有這種能力。

  例如二戰日軍零式戰機讓美軍大吃苦頭,後來美軍捕獲1架失事的零式戰機,經過好幾次測試,終於找到零式的缺陷。若交給電腦操作,可能經過數萬次的測試也不會結果,如果 “人”不介入的話。

  目前人工智慧的成就還是有限,特別是在空戰需要飛行員極大的靈感與頓悟,未來人工智慧還有非常寬廣的空間。

  攜帶雷射武器

  近年雷射武器開始小型化,過去以化學燃料提供動力的鐳射器的體積過於龐大,且耗能很高,目前正利用固態鐳射器,也就是使用電力而不是化學燃料來提供動力。

  目前小型化機載雷射武器即將突破技術瓶頸,系統重量可降至幾百公斤,功率提高到兆瓦級,體積更小的固態鐳射器達到200千瓦至300千瓦級。當然,小型機載雷射武器的工作距離也較短。裝載于五代戰機上的雷射武器有效射程,能達到20到30公里就不錯了。

  除了雷射武器,六代機還可能裝載微波武器,也就是俗稱的電磁脈衝武器,主要是靠高能量的電磁輻射攻擊和毀傷目標。

  微波武器基本工作原理與雷達差不太多,只是其發射的能量更高、更集中。微波武器可以是單獨的機載武器系統,也可與機載雷達結合在一起,形成雷達射頻武器;只是雷達射頻武器發送的是連續的電磁波,功率要比較低。

  電磁輻射波束必須在目標停留一段時間,其軟殺傷作用較好,硬殺傷能力不足,更適合用於長時間的電子干擾。裝置在轟炸機堶掄晱i以,但要作為戰鬥機的武器之一,可能還需要時日。

  小結

  軍事科技的快速進步逐漸向資源多的大國靠攏,次之於後的中型國家例如日本、英國、法國、德國等,只能以聯合方式開發,降低成本與風險。

  台灣地區無外援且明顯的跟不上大部隊腳步。武器自造當然是好事,但在沒有外銷市場支援的情形之下,自造的成本怕是遠超過效益。

    華夏經緯網專稿 如需轉載請註明來源 

 

 

責任編輯:黃楊

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