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2020年国外航空装备与技术发展综述(上)
类别:汽车高铁  日期:2021-2-3  来源:战略前沿技术  点击率:18972  打印 关闭


 

2020年是国外主要国家航空装备与技术发展一个有重要历史意义的年份。这一年,主要国家大力开展下一代战斗机、先进无人机、机载武器等航空武器装备与技术研发,推进凸显网、云、数字、智能等特征的体系建设发展,航空装备更新换代和技术发展朝着2030年及之后实现重大变革的愿景快速迈进,并取得重要突破。

 

一、持续推进作战飞机新机研发和现役飞机升级
 

1.美俄开展新型战略轰炸机原型机制造

 

美俄将新型远程轰炸机作为空基战略威慑能力的重要组成,并积极推动发展。俄罗斯联合航空制造集团5月已开始制造首架PAK DA 下一代远程隐身战略轰炸机,将于2021年完成飞机总装,预计2025-2026年实现首飞。美空军快速能力办公室主任8月表示,B-21轰炸机首架原型机正在总装、已初具雏形,航电专用飞行试验台已开始部分飞机机载子系统试飞。B-21首飞时间将不早于2022 年。

 

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2020年12月,美空军发布的B-21接受空中加油想象图。从该图可以看出进气口高度很低矮。2021年1月,美空军官员首次公开说明该型机首飞推迟原因:为了使首飞的B-21就接近生产型机成熟度(美空军图片)

 

2.多国下一代战斗机研发迈出实质性步伐

下一代战斗机具有隐身、高机动性等特征,并且按有人机-无人机协同作战设计,是未来夺取空战优势的核心装备。

 

美空军下一代战斗机全尺寸验证机首飞。美空军负责采办的助理部长威尔?罗珀9月宣布下一代空中主宰NGAD)战斗机全尺寸演示验证机已完成首飞并进行多轮次试飞,系统工程、数字工程技术助力美空军下一代战斗机发展加速。美空军2019年提出采用数字化百系列模式发展下一代战斗机,即用数字化快速创新方法,在极短的时间内研发并小批量生产出采用最佳技术的新型战斗机,最终形成不同技术特征的战斗机组成的战斗机家族或系统簇 

 

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美空军研究实验室2018年发布的未来战斗机概念想象图(美空军研究实验室图片)

 

美海军成立PMA-230办公室,为启动下一代舰载战斗机研发做准备。5月,美海军成立PMA-230下一代空中主宰NGAD)项目办公室,为发布信息征询书等做准备。美海军希翼下一代舰载战斗机采用全新设计且有人驾驶,作战半径扩展至1800千米以上。 

 

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美海军很早开始了下一代舰载战斗机的方案分析,上图为2008年公布的一些方案分析结果(美海军图片)

 

欧洲国家合作的下一代战斗机进入验证机研制。法德西三国2月授予法国达索飞机、空客企业等合同,启动未来作战航空系统FCAS)项目演示验证机研制工作。未来作战航空系统下一代战斗机NGF)为核心,包含有人机、无人机和机载武器等互联并协同作战系统簇,其中NGF计划2035年后服役。 

 

 

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法国公布的“未来作战航空系统”之“系统簇”组成示意图(法国国防部武器装备总署图片)

 

英国开展暴风战斗机早期设计研究。英国BAE系统企业2020年上半年开展了暴风战斗机缩比模型风洞试验,并与罗罗、威廉姆斯高级工程企业等合作,研究暴风战斗机动力系统方案和开发能量管理技术,探讨采用混合电或全电推进方案可能性。暴风战斗机计划20352040年服役。 

 

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“暴风”战斗机缩比模型进行风洞试验(英国BAE系统企业图片)

 

日本启动新战斗机研制。日本防卫省4月宣布组建下一代战斗机管理专职团队,标志项目正式启动。9月日本发布F-X战斗机项目招标书,计划2035年战斗机进入服役,并采用对外合作开发模式,10月底授予三菱重工(MHI)研制合同。12月日本防卫省宣布选择洛克希德·马丁企业作为国际合作方并将继续在发动机和航电系统方面与美英企业开展合作。

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日本下一代战斗机总体方案示意图(日本防卫省图片)

 

3.美俄拓展五代机空战能力

美试验F-35战斗机联合作战能力。第500F-35战斗机于3月交付,其中350多架在美三军服役,并在不断拓展能力。7月,美空军F-35A战斗机在联合演习中为美陆军一体化防空反导作战指挥系统IBCS)的机载传感器适配套件A-Kit)提供目标跟踪数据、实现与IBCS交联。8F-35还试验了为B-2轰炸机和RQ-170侦察无人机等隐身平台提供压制敌军防空(SEAD)支撑的能力。9月美陆军在演习中实现1架美海军陆战队F-35B联入其战术网络,从卫星接收目标数据并传送给地基发射端。由于作战仿真试验未按计划实施,F-35全速生产决策已推迟到2021年。受新冠疫情影响,预计2020F-35交付数为121架,较原计划少20架。 

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F-35战斗机在演习中,通过多条路径与“一体化防空反导作战指挥系统”共享探测数据(美国洛马企业图片)

 

俄苏-57战斗机继续开展试验并完成首架飞机交付。3月,苏-57战斗机的新型产品30发动机进入第二阶段试验,该发动机采用等离子体点火系统和推力矢量控制系统,具有可变涵道比,并提高了雷达和红外隐身能力。6月,苏-57战斗机在协同攻击任务试验中,成功实现对苏-35战机编队的指挥和控制。8 月,苏-57战斗机开展无人驾驶模式试飞。1225日,俄罗斯空天军宣布,已接收首架批产型苏-57战斗机。

 

4.美欧持续推进现役战斗机能力升级

美军开展现役第4代战斗机升级改造。美空军4月底发布F-16 战斗机M7.2+版作战飞行程序,内容包括换装AN/APG-83(V)有源相控阵雷达、综合AGM-158B 增程型联合空地防区外导弹40余项现代化升级,计划实施到600余架F-16C/D战斗机,显著提高态势感知、精确打击等作战能力。7月美空军授予波音企业约12亿美金合同,研制及采购首批8F-15EX战斗机。F-15EX采用电传飞控系统和开放式系统架构,换装AN/APG-82有源相控阵雷达和AN/ALQ-250“‘主被动生存告警系统,武器外挂点增加且可挂载高超声速武器,空中作战、态势感知、电子对抗等能力大幅增强。

 

德国与西班牙为台风战斗机换装新型雷达。6月,德国与西班牙政府批准由空客企业牵头为两国台风战斗机开发、生产和集成捕获者-E有源相控阵雷达。按照合同要求,空客企业将在2023年前分别向德国、西班牙交付110部和5部雷达。

瑞典萨伯企业推进鹰狮E战斗机试验。到20203鹰狮E战斗机飞行试验达到300飞行小时,重点转移到更多雷达、红外搜索与跟踪、电子战等系统试验。4鹰狮E开展了冰冷天气试验。 

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一架JAS-39D机头换装的氮化镓有源相控阵机载火控雷达。该机将对后者进行试飞,该雷达可作为“鹰狮”E/F战斗机的采购选择(瑞典萨伯集团图片)

 

二、发展航空作战支援保障装备
 

1.新型航空作战支援保障装备研发取得进展

 

美空军T-7A红鹰高级教练机继续开展试验。T-7A教练机正在进行工程与制造发展研制试飞的第一阶段,2020年完成了发动机重新起动和倒飞试验,该机最大程度利用开放系统架构、快速App开发和数字工程技术,制造和维护成本低廉,整个系统易于升级。

 

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波音企业先期制造的T-7A原型机。波音企业称,该型机所采用的数字工程流程、敏捷App开发和开放式架构任务系统,能更快速地集成新的概念和能力,并通过虚拟测试、快速迭代、便捷升级等实现更好的经济可承受性。该企业称,与传统的飞机发展计划相比,T-7A的首轮产品工程质量提升了75%,装配工时缩短了80%,App开发和验证时间缩短了50%(美国波音企业图片)

 

俄开展大象新一代军用重型运输机模型风洞试验。3月底,俄大象重型运输机模型已完成第一阶段空气动力学试验,主要内容为研究马赫数0.20.85速度范围的空气动力学特性,试验结果与前期计算结果符合。大象重型运输机方案瞄准替代安-124

 

2.拓展现役航空作战支援保障装备新能力

 

空客企业完成首次全自动空中加油试验。4月,空客企业一架配备了自动空中加油A3R)系统的加油机试验机,与葡萄牙空军的一架F-16战斗机成功完成首次全自动空中加油试验。A3R系统无需在受油机上安装额外设备,可自动控制加油套管与受油机连接、供油和脱离。该系统已累计完成45个飞行小时、120次干接触的试飞活动,计划2021年转入认证阶段。 

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空客企业宣布完成首次全自动空中加油试验(空客企业图片)

 

美空军发展军用运输机托盘化弹药投放能力。托盘化弹药概念旨在将现有运输机货舱变弹舱,获得向对手密集投射防区外精确打击火力的有效手段,增强运输机的任务弹性,同时为武库机概念探路、进行技术摸索和储备。1月至11月,美空军已完成至少5托盘化弹药飞行试验,包括从MC-130JC-17A等运输机投放模拟托盘化弹药10月底,美空军研究实验室授予洛克希德·马丁企业托盘化弹药实验项目第4阶段合同,支撑未来18个月相关技术研究和试验。

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MC-130J多用途特种作战运输机在试验中投放模拟的“托盘化弹药”(美空军图片)

 

美海军下一代干扰机低频段(NGJ-LB)进入工程与制造发展阶段。12月,美海军授予L3-哈里斯技术企业4.96亿美金工程与制造发展(EMD)合同,将设计与制造下一代干扰机低频段8个作战原型吊舱和4个试验吊舱,并进行试飞。下一代干扰机低频段是一型外挂干扰吊舱,将集成到EA-18G咆哮者飞机,增强其空中电子攻击能力。

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2020年5月,L3技术企业的方案装在EA-18G飞机上进行微波暗室试验(美海军航空系统司令部图片)

 

三、持续发展无人机装备与技术能力
 

1.发展新型无人机装备

 

美空军发展下一代多用途无人机。6月,美空军发布将用于替代MQ-9死神无人机的下一代多用途无人机MQ-Next)项目信息征询书(RFI),启动多用途无人机装备的更新步伐。MQ-Next为可在高威胁环境下实施中空侦察和打击任务的下一代多用途无人机,预计其研制生产可能融入自主、人工智能、数字工程、开放任务架构、低成本可消耗技术等先进技术,2030年服役。 

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通用原子企业拟用于“下一代多用途无人机”想象图(美国通用原子航空系统企业图片)

 

俄罗斯猎人无人机持续试验。201912月,俄罗斯国防部与苏霍伊企业签订2022年前交付3猎人无人机原型机合同,随后开始产品初始状态试验。2020猎人无人机进行了多次试飞,主要评估了飞行品质和主要机载系统的运行情况。12月,俄军方在阿舒鲁克训练场首次以战斗机-拦截机方案,对配装空空导弹模型的猎人原型机进行了试飞,验证了猎人无人机的弹舱具有挂载空空导弹的能力。 

 

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俄罗斯早在2019年9月就开始了“猎人”无人作战飞机原型(上)和苏-57战斗机(下)的编队试飞,距离该无人机8月首飞仅一个多月,是目前世界上已公开项目中,首飞之后最快进行与有人机编队飞行试验的无人作战飞机原型。由于当时还没有任务上的协同,因此只能称之为“编队”(formation)而不是“编组”(teaming)。但从后来情况看,俄已开始就设想利用“猎人”与苏-57编组协同作战。因此,国外一些重点发展的新型无人机无论是低成本可消耗的还是“猎人”这种大型化的,都已开始就设想好了与有人机编组协同作战(俄国防部图片)

 

2.新概念无人机研发取得进展

 

低成本无人作战飞机研发取得进展。低成本无人作战飞机采用隐身设计,可与隐身战斗机协同作战。美空军研究实验室低成本可消耗飞机技术LCAAT)项目的XQ-58A技术验证机1月试飞中达到更高飞行高度,12月完成与F-22F-35的伴飞,并承担通信中继任务。英国国防科学与技术实验室6月完成轻量级经济可承受创新作战飞机LANCA)计划下发展无人机技术验证机的蚊子项目1年期初始阶段研究,将选择团队进入第2阶段的优化设计,计划2022年开展无人机试飞。波音澳大利亚企业空中力量编组系统ATS)无人机首架原型机5月总装下线,10月到12月开展了低速、高速滑行试验,即将首飞。该机是波音为澳大利亚皇家空军研制的能与有人战斗机编队作战的忠诚僚机,具有较强的经济可承受性和作战灵活性。 

 

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ATS无人机原型机进行滑行试验(波音澳大利亚企业图片)

 

开展蜂群无人机试验。蜂群无人机以数量优势、作战灵活性强、抗毁能力强成为当前发展热点之一。美国防高级研究计划局(DARPAX-61A小精灵空中投放回收蜂群无人机于201911月成功首飞,7月完成系留飞行、受控空中发射和自由飞行试验的第二次试飞,10月完成多架无人机自主编队飞行和空中回收尝试的第三次试飞。9月,DARPA和美空军增加X-61A项目第四阶段工作,将聚焦压制/摧毁敌防空作战能力验证。面向地面部队城市巷战应用场景的DARPA进攻性蜂群战术OFFSET)项目20201 月、9月开展第3次、第4次外场试验,分别演示了异构蜂群无人机完成城区突袭任务以及无人车辆、蜂群无人机自主定位可疑目标、保卫多个模拟目标的能力。英国多架无人机轻松工作MDMLW)项目探索1名操作员控制20架小型蜂群无人机的技术可行性和军事应用,3月成功完成飞行验证。 

 

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X-61A“小精灵”无人机由C-130A 运输机载飞并发射(美国戴内提克斯企业图片)

 

3.美军持续推进无人机空战技术研发

DARPA分别于5月、7月、11月授予多项合同,全面启动空战进化ACE)项目研究工作,研发自动化格斗技术、全尺寸空战试验平台、智能空战算法。ACE项目发展无人机空战格斗自主决策和智能空战算法,突破无人机近距格斗空战关键技术。美空军加快天空博格人Skyborg)项目发展。7月至12月,美空军授予波音、通用原子航空系统等共计14家企业合同,研发天空博格人空中平台,随后开展原型化、实验和自主性开发工作。天空博格人项目旨在发展更具可信性的自主飞行管理和自主空战决策App,并将自主可消耗无人机技术与开放任务系统集成,实现有人机-无人机协同作战。

 

四、发展先进旋翼航空器平台与技术
 

1.合作开发新型直升机

北约五国签署下一代旋翼机能力联合开发协议。11月,英、法、德、意和希腊五个北约组织成员国签署换装老旧直升机意向书,计划在下一代旋翼机能力NGRC)项目下发展中型直升机,替代2035-2040年间到达服役寿命的AW101NH90等现役老旧中型直升机。NGRC项目很可能选择欧洲高速旋翼机方案。

 

2.研发创新旋翼航空器平台与技术

美空军探索电动垂直起降航空器开发与军事应用验证。电动垂直起降航空器具有环保、使用灵活、运营维护成本低等特点,可用于实行运输等任务。美空军2月启动敏捷至上项目,面向载人和载货需求,支撑全电或混合电推进垂直起降航空器设计和演示验证,探索该航空器在人员投送与撤离、后勤运输、搜救等军事任务中的可行性,目标是2025 年前后实现部署应用。

欧盟投资开发直升机/无人机编组作战技术。4月,欧盟宣布将为工业界提供约2380万美金用于开发下一代作战直升机技术,重点是开发新通用接口以创建协同系统,提高有人-无人平台编组的任务效率,工作包括初步设计和可行性研究、作战概念开发、原型机制造和技术飞行验证,此举表明欧盟开始重视无人机的协同使用对直升机作战效能和战场生存性带来的显著收益。 

 

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2018年,空客企业利用H145直升机开展了与S-100“坎姆考普特”无人直升机的编组试飞,实现了对后者起降、飞行、传感器等的全面控制(空客企业图片)

 

 

 




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