6代變形戰機順利試飛 陸驗證新概念

中國第6代變形戰機示意圖。(中國空氣動力研究與發展中心)

在中國西北寧夏毛烏素沙漠南緣的機場上,工程師和科學家正在試飛一架世上前所未見的噴射機。最近公開的一些設計圖顯示,這架神秘的戰機由雙進氣道渦輪噴射發動機驅動,採用翼身融合設計,配有後掠三角翼,而這些都高速隱形戰機的特徵。

《南華早報》(South China Morning Post)28日報導,試飛中發生的事情非比尋常:雙側機翼上的一部分從戰機上脫離,變形爲兩架由電動涵道風扇推進的「飛翼」無人機。然而,無人機脫離後,戰機隨即出現震動,這是由於機翼面積突然減少,加上重心移動,導致空氣動力學特性產生顯著變化的結果。儘管如此,飛機和無人機很快恢復穩定飛行,顯示空氣動力學設計和自動控制演算法的有效性。

中國空氣動力研究與發展中心(CARDC)空天技術研究所高級工程師杜鑫說,這次成功試飛證明了中國空軍下一代戰機的「新概念」,而該中心已被美國製裁。杜鑫和同僚在5月29日發表於中國學術期刊《航空工程進展》的論文中寫道:「這代表有人/無人協同作戰的先進模式,也就是整合多架功能不同的飛行器,進行協同飛行。」他並指出,這能效解決有人和無人飛機之間速度和航程不一致等問題,以實現互補優勢。

殲-20戰機總設計師楊偉近年來多次說,中國正在研製一款重心放在能與無人機協同作戰的新一代隱形戰機。楊偉說,中國下一代戰機的顯著特點在於,它具有意想不到的變形能力。「未來的飛機可能像科幻電影中的變形金剛,」楊偉2020年在接受央視採訪時說。他2022年時還說:「在不久的將來,我們很快就會看到殲-30和殲-40。」

事實上,組合不同軍機的構想並不新。德國科學家在第二次世界大戰期間,便率先開創了這類測試。接着在1950年代時,美國空軍大膽嘗試將兩架戰機固定在轟炸機的翼尖上。雖然這增加了轟炸機的航程,但也意外製造了強烈的翼尖渦流。在1953年的一次悲劇性試飛中,一架F-84戰機在連接到B-29轟炸機翼尖時翻轉並相撞,導致一名戰機飛行員和轟炸機上全部5名機組人員喪生。

然而,杜鑫團隊並未採用翼尖連接的方式,而是採所謂的「後緣對接佈局」。他們在論文中寫道:「主機藉由主翼後緣的可伸縮分離裝置,與兩架子機的機翼前緣相連。」這類佈局使戰機在飛行時更穩定,但「主機的重心和焦點在分離前後都可能產生巨大變化,這對控制律(control law)的制訂構成重大挑戰」。

而杜鑫團隊在論文中披露了一種新算法,包括風向變化在內,得以準確分析分離過程中產生的各式干擾。而新戰機和無人機都採用了西北工業大學開發的FCC-100飛行控制電腦,可以在短時間內進行復雜運算,並提供極可靠的控制指令。

此外,杜鑫團隊寫道:「在分離過程中,組合飛機能克服顯著的氣流乾擾,使整個過程在可控狀態下,讓主機和子機能安全平穩地分離。」論文中雖說,相關技術已準備好實際應用,但試飛日期仍是機密。