1.讓人類飛得更高、更快、更遠

從萊特兄弟在美國基蒂霍克試飛“飛行者”1號到今天，已過去了100多年，在這100多年中，航空航天科學技術飛速發展，真是不可同日而語，讓人感慨萬千。

20世紀前期，飛機完成了從雙翼機到張臂式單翼機、從木布結構到全金屬結構、從敞開式座艙到密閉式座艙、從固定式起落架到收縮式起落架的轉變，飛機的升限、速度提高了2～4倍。隨著超聲速空氣動力學、結構力學和材料科學的發展，飛機突破了“聲障”和“熱障”，飛行速度達到兩三倍聲速，進入了超聲速飛行時代。變后掠機翼和垂直起落技術的問世，為變后掠翼飛機和垂直起落飛機的發展創造了條件。從20世紀50年代起，噴氣式客機逐漸代替了螺旋槳客機。20世紀70年代初出現了大型寬體高亞聲速噴氣式客機和貨機，接著“協和”式客機又成為世界上第一種超聲速客機。今天，飛機已成為人民生活中不可缺少的交通工具。

展望未來，航空技術發展的目標是讓人類飛得更高、更快、更遠。

所謂“更高”，是指飛出大氣層。人類已實現乘坐以火箭為動力的航天飛機，去地球軌道或去地球大氣層以外旅行。20年后，以吸氣式發動機和火箭的組合系統為動力的空天飛機，將帶領我們實現這種以往只有航天員才能進行的旅行。空天飛機有別于用火箭發射的宇宙飛船，也有別于用火箭發射、可多次使用的航天飛機。它可以像普通飛機那樣，在機場起飛和降落，既能在大氣層內飛行，也能在大氣層之外航行。空天飛機可在一個小時內飛抵地球上的任何地點。空天飛機集強有力的先進推進系統、有效的熱防護技術、特殊的結構和材料、高超聲速的空氣動力技術等于一身，是當代最新科技成就的集中體現。

與50年前相比，民航飛機的速度也有了大幅度的提高。在民用航空器方面，今后的發展將面向三個方向：一是大型亞聲速運輸機，估計到2035年航空運輸主要靠亞聲速客機。二是先進超聲速客機。雖然“協和”超聲速客機已退出歷史的舞臺，但并不能說明超聲速客機的發展就沒有前途了，隨著航空技術的發展和人類對航空運輸的需求不斷增加，超聲速運輸飛機還將受到重視。三是偏轉旋翼式垂直起降支線客機。為解決中心機場的擁擠問題，需要垂直起降飛機實施疏散客流，并進行市區對市區的運輸。因此，需要利用可偏轉旋翼的支線客機完成這一使命。目前呼之欲出的第二代超聲速客機，將使從北京到巴黎的航程由11～12小時，縮短到5～6小時，飛到紐約只要7小時，旅客再也不需要在飛機上打瞌睡。現在，美國、歐洲和日本已提出了第二代超聲速客機的方案并著手研制，這種超聲速客機的速度為聲速的2～2.5倍，載客量為250～300人，航程為11000～115000km，耗油量僅為“協和”號和“圖-144”一類第一代超聲速客機的一半。正在制造的新型客機將更大更舒適，可以讓更多的人享受空中旅行的快捷。目前，運營最多的客機是美國的波音747和歐洲的空中客車A330、A340，最大載客量為400～500人。制造中的巨型客機載客量為600～800人。歐洲空中客車公司研制的A380巨型客機載客量可達550～600人，采用四臺渦扇發動機，航程達14000km，最大起飛重量達500t，飛機高10m，分上下兩層客艙，機內設有臥室、會議室，可達到5星級飯店的標準。國外還提出研制“飛翼”型客機的設想，機身和機翼融為一體，可載上千名乘客，坐在這種飛機里就像坐在大劇院里一樣。科學家們構想中的不著陸飛行器頗令人神往，這種飛機在大氣層外的地球軌道上飛行，而空天飛機將它作為停靠站，往來于地面和不著陸飛行器之間。這種集大氣層飛行和宇航于一體的飛行方式將使人類無所不至。這就是所謂的“更遠”。

在實現“更高、更快、更遠”理想的同時，20世紀初曾風靡一時的飛艇，再度受到青睞。隨著科學技術的發展，飛艇曾存在的致命缺點——安全問題和速度太慢的問題可望解決。全新的飛艇不會燃爆，新型發動機將賦予飛艇更高的速度，其操縱性和靈活性也會大大提高。盡管飛艇的飛行速度不及客機，但就滿足人們對飛行的多種需求來說，仍不失為一種經濟的選擇。

現在全世界飛機總數為47萬多架，其中民用飛機有36萬多架，而從事工業、農業、林業、漁業和建筑業的作業飛行，以及醫療衛生、搶險救災、氣象探測、海洋監測、科學實驗、教育訓練、文化體育等通用航空的飛機，又占到民用飛機的90%，包括中國人在內的許多普通公民都可通過訓練獲得飛行執照，不少農民和居民也購買了超輕型飛機，大型企業購買公務飛機的消息也時有所聞。

在運輸機方面也有了很多創新。航空科學技術的進步促進了運輸機以嶄新的模式，朝著高效率、多功能、低成本的方向發展，出現了飛翼式、連翼型、短機身型、隱身型等運輸機的創新設計。21世紀的運輸機將在現有性能基礎上，實現大載重、短距離起落、高可靠性、易維護、全天候飛行、可直抵偏僻機場，完成“面—點”和“點—面”的空運任務。

2.國外發展新一代戰斗機的啟示

現代戰斗機技術發展迅速，更新換代很快，按照歐美的分法，現代戰斗機分成四代。典型的第四代戰斗機為美國的F-22，它將隱身、超聲速巡航、高機動性和敏捷性進行了優化、折中和綜合，使飛機的性能水平和作戰效能有了突破性的提高。F-22采用了繼F-117A和B-2后的新一代隱身技術，使它能兼顧隱身性和機動性、敏捷性。通過采用高性能的發動機和先進的氣動設計，達到了不用發動機加力，就能超聲速巡航的目標。但F-22的單價高達2億美元，即使美國也難于大量購置和裝備。為此，美國又研制了一種三軍通用的輕型第四代戰斗機F-35，單價約為F-22的1/2，把“可承受性”（Affordability）放在優先的地位，強調隱身、航程和短距起落性能，企圖在技術先進性和經濟可承受性之間達到良好的折中。俄羅斯、中國和歐洲等也有發展第四代戰斗機的計劃。

此外，由于高新技術的迅猛發展，無人機在現代戰爭中的作用日益凸顯，雖然無人機不可能完全替代有人機，但在未來的戰爭中，戰斗機將由有人機和無人機混合組成，而有人機將由下一代的新型機和上一代的改型機混合組成。從國外下一代戰斗機的發展趨勢中，我們可以得出十分有益的啟示。

（1）作戰需求是發展第四代戰斗機的主要依據。

由于戰斗機的研制需要一個周期，它研制成功后能否滿足實戰的要求，在很大程度上取決于由作戰需求確定的戰術技術指標是否合理。在戰斗機發展的歷程中，既有成功的經驗，也有失敗的教訓。例如，朝鮮戰爭結束后，國外不少專家預測，在未來空戰中取勝的關鍵是飛機的最大飛行速度，可以放松對機動性的要求；重視剛剛出現的空空導彈，忽視航炮的作用。根據上述作戰思想，制訂了第二代戰斗機的戰術技術指標。結果，根據這些指標設計出來的第二代戰斗機，其作戰效果卻并不理想。雖然，第二代戰斗機的飛行Ma數超過2，并掛裝了第二代空空導彈，但在越南戰爭等局部戰爭中的表現并不好。受許多因素的制約，空戰主要是在亞音速和目視的范圍內進行的，機動性仍至關重要，航炮仍將發揮重要的作用。第二代戰斗機的教訓告訴我們，既要依靠先進技術來提高作戰性能，但又不能不顧作戰需求，片面地追求技術先進。

（2）要把經濟可承受性放在十分重要的地位。

高強度、高消耗是現代高技術戰爭的一個特點。國外下一代戰斗機的研制費用高達數百億美元，單價高達2億美元，甚至美國都不能大量配備。因此，經濟可承受性，就成為發展第四代戰斗機時必須考慮的一個重要因素。我們應盡可能避免“造得起”而“買不起”、“用不起”的情況。

（3）正確處理“研新”和“改現”的關系。

蘇-27飛機是蘇聯在20世紀80年代中期研制成的一種綜合性能很好的重型戰斗機。它的飛行性能很好，機動性能更為突出。機載雷達的探測距離可達200km，紅外/激光探測系統對提高飛機的全天候作戰能力和抗干擾能力有重要作用。它可掛裝各種空對空和空對地導彈，殺傷威力強。另外，它的起飛重量和尺寸都比較大，因而有較大的改型余地。如前所述，蘇-27的改型飛機蘇-35和蘇-37在作戰效能和技術水平方面比原型飛機都有很大提高。但第三代戰斗機的改型，不可能代替第四代戰斗機的研制。例如，蘇-35的性能比蘇-27確有很大的提高，但由于外形、進氣道、尾部和外掛等方面受到原設計的限制，很難獲得更好的隱身性能，其迎頭雷達反射面積為3m2，而不是第四代戰斗機要求的0.1～0.3m2。因此，我們必須把第四代戰斗機的研制和第三代戰斗機的改型作為一個體系，協調它們在未來空中對抗中的任務和作用。

（4）正確處理“有人”和“無人”的關系。

從現在的發展趨勢來看，無人機可在明顯低的費用下，提供性能好的武器系統。但正如美國《空軍2025》報告中的《空中對抗：刀刃》最后指出的那樣，“盡管技術能以冪次律增長，但仍然要求人在回路中和人在現場。機器能夠按程序來學習，機器能夠按程序對給定的情景做出反應，機器能夠決策。然而，機器不能夠用本質的感覺來編程，而本質的感覺過去是，將來仍然是我們如何戰斗的一個組成因素。只要在人工智能研究的神圣殿堂里，仍保留一望而知的推理，那么，最好的計算機將繼續是人的大腦。”由此可見，有人機和無人機在作戰效能上，不是對立的，而是互補的。在技術上也有許多共同之處，關鍵是要進行統一規劃。

（2014-02-09）

3.F-22：一個并不美麗的神話

F-22“猛禽”，是目前世界上唯一服役的第四代超聲速戰斗機。它所具備的“超聲速巡航、超機動性、隱身、可維護性”，即所謂的4S性能，已成為了第四代超聲速戰斗機的劃代標準。從一開始，美國空軍就對F-22提出了“全面掌控21世紀的天空”、“在未來20年內沒有對手”的目標，從而打造了一個“空戰神話”。

事與愿違，F-22橫空出世后，故障不斷并屢次發生重大墜機事故。2012年11月16日，一架美國空軍F-22又在佛羅里達州泰恩代爾空軍基地附近墜毀，再次引起輿論一片嘩然。實際上，早在2009年4月6日，美國國防部公布了2010財年國防預算案，決定在再產4架F-22后，就關閉其生產線。2011年12月13日，洛克希德·馬丁公司生產的最后一架F-22下線滑出裝配廠房。至此，總共交付了187架F-22，與原定的生產750架相差甚遠，從而終結了F-22這個并不美麗的神話。

為什么F-22的神話會提前破滅？美國媒體有各種解讀，有的認為F-22技術跨度大、先進技術密集，研制中出現波折以致服役初期問題不斷是難以避免的。還有的甚至自欺欺人地提出F-22停產是由于它沒有對手等。實際上，戰斗機的研制，需要一個超過10年的周期，假若不能正確預測空戰的未來走向，就會出現剛研制出來，就已明顯落后于形勢發展的現象。戰斗機在發展歷史上也有過誤判形勢的先例。朝鮮戰爭結束后美國專家曾預測，未來空戰取勝的關鍵是飛機的最大飛行速度，可以放松對機動性的要求。結果，根據相關指標設計出來的第二代戰斗機，在越南戰爭中的作戰效果卻很不理想。因此，既要依靠先進技術來提高作戰性能，但又不能不顧作戰需求的變化，盲目地追求技術先進。

F-22的設計思想，起源于20世紀80年代初的冷戰思維，因此存在先天的缺陷，特別是世紀之交，一場新軍事變革和信息化戰爭的出現，已經徹底改變了對有人戰斗機的發展要求，從而導致了F-22的落伍。F-22在設計時的假想敵是蘇聯的米格-29、蘇-27等三代機，把提升制空作戰能力作為首要設計目標，而對多用途，尤其是對地/海攻擊能力考慮不多。同時，為了追求最好的隱身性能，F-22強調在戰時獨立行動而不與普通飛機編隊，因而沒考慮與后者的協同作戰能力。其實，隨著反隱身技術的發展，這種設計思路也應重新檢討了。

21世紀初的戰爭是體系與體系的對抗。在最高層次上它是國家政治與經濟實力的對抗，特別是經濟實力的對抗。新型戰斗機的造價十分昂貴，成本一代超過一代，估計四代機的成本，將是三代機的4～5倍。目前F-22出廠單價已接近2億美元，包括研制費在內的單機成本則超過4億美元。由于F-22的系統過于復雜，其維護保障的費用大大超出預期。F-22每飛行1小時所需要的地面維修保障時間超過30h，每小時的飛行成本超過4萬美元，因此，F-22的全壽命費用大大超過三代機。難怪F-22上馬時，有一位前美國國防部的高官曾說，若戰斗機像這樣發展下去，到2050年美國的整個國防經費，只能買一架戰斗機了。特別是美國自金融危機以來，國防經費相形見絀，為了縮減國防經費，當然首先要拿F-22開刀了。無疑，經費的制約，將促使戰斗機從“以性能為王”，轉變為“以效費比為王”。

其次，在戰爭中交戰雙方的各類武器裝備，將各組成一個體系。雙方的空中對抗裝備，也組成了下一個層次的體系。21世紀初空中對抗裝備由各種有人和無人的戰斗機、預警機、偵察機、加油機，以及地面、海上和空間用于空中對抗的武器裝備（包括衛星、地對空導彈、地面雷達等）組成。在這種體系對抗中，戰爭的勝負并不取決于一種武器平臺是否特別先進，而是取決于整個體系的綜合能力，特別是體系之間的信息連通能力。為了能夠實現先敵發現、先敵發射，達到初戰制勝的目的，下一代戰斗機要具有很強的多目標探測、跟蹤和識別能力。為此，機載傳感器要和整個武器裝備體系的目標監視、跟蹤和識別系統達到一體化，并要和飛機的航空電子系統和飛行控制系統達到一體化。

未來相當長時間內，戰斗機群將由有人機和無人機混合組成，而有人機編隊將由四代的新型機和三代的改型機混合組成，三代的改型機仍可能是主力之一。

（2012-12-13）

4.F-22首戰敘利亞的目的何在？

美國東部時間2014年9月22日晚，美國空襲敘利亞境內的“伊斯蘭國（ISIS）”武裝，F-22戰機首次參加實戰。對美國空軍來說，這是一個重要的里程碑。

美國空軍參戰飛機，包括了遙控無人機，F-15E、F-16、F/A-18和F-22戰斗機，以及B-1轟炸機。五角大樓確認F-22轟炸了“伊斯蘭國”的一處“指揮控制設施”，該設施位于敘利亞拉卡省內，攻擊中使用了精確制導炸彈。

美軍此次用F-22，出乎大家意料。從目前情況看，對付只有吉普車和裝甲車，沒有什么防空能力的ISIS，明顯是“殺雞用牛刀”。因此，國內外媒體對F-22首戰敘利亞的目的進行了眾多猜測。按照慣例，美國空軍的新戰機首戰的目的，就是通過真實戰場的檢驗，考驗其作戰效能，以便對其進一步完善與升級。為了確保首戰告捷，新戰機首戰的地點，都選擇為防空能力較弱的國家。這次F-22首戰敘利亞，既對敘利亞和ISIS起到了打擊和威懾作用，也考察了F-22在美國亞太地區構建的“海空一體戰”作戰體系中的作用。

對于美國空軍在敘利亞究竟要檢驗F-22的什么性能，媒體有不同的解讀。國內媒體強調的是F-22的“防御性制空”、“進攻性制空巡邏”、“進攻性防空壓制”和“進攻性地面定點攻擊”四項作戰能力。美國媒體則根據美國國防部的觀點，重點指出F-22是一種情報、監視和偵察平臺，強調這種戰機具有獨一無二的信息優勢。美國媒體指出：F-22的電子設備已經進行了升級，還安裝了一套新的傳感器，可用于收集情報，已經成了一個頂級的ISR平臺，同時它仍是一個強大的打擊平臺。這兩個性能結合在一起，使它能夠更好地理解戰況，同時還能為其他飛機提供正在執行的任務信息。

據美國《防務頭條》2014年10月22日報道，美國空軍作戰司令部司令Mike Hostage，就F-22首戰中新一代機與老一代機的配合作戰等問題，接受了采訪。他說：“今天我們使用的任何飛機平臺，都是一體化聯合使用的。即使這次精心策劃的空襲也是如此。除了近距空中支援外，我們不會運用執行單一任務的作戰飛機。人們認為F-22不能與其他飛機平臺聯合作戰是非常可笑的。無疑，從平臺層面，F-22無法使用其他戰機相互通信的方式來與其他飛機通信。但是，從戰術、技術和程序（TTP）上來說，一開始F-22就與其他裝備聯合作戰。”“F-22不太可能單獨作戰。在一體化聯合空襲力量中，F-22與其他裝備一樣承擔了空中打擊任務，但F-22在發動空襲前，還承擔了其他任務。F-22態勢感知能力和保護機隊的能力，是其任務的重要內容。我看不出還有比這個更聯合的了。我曾獲授命，著手實現老一代與新一代之間溝通的能力。老一代將利用新一代的一些能力，如新一代提供的態勢感知能力。該能力將需要充分授權的作戰云，但它屆時將根本改變新一代和老一代的作戰能力。如果沒有實現這種通信能力，老一代的能力和其之前沒有不同。”

這里談及的“作戰云”，是美軍近兩年新提出的作戰概念。目前，美軍對它還沒有統一的表達。作戰云的概念有點類似于“云計算”，“云計算”是在一個由高度分散、自我進化的平臺構成的網絡（如互聯網）中，達到共享信息的目的。然而，作戰云不是整合多臺服務器的計算能力，而是通過利用指揮與控制情報、監視與偵察網絡，快速交換來自各個領域傳感器和射手獲得的任何來源的數據，以整合各個作戰系統的作戰力量，從而增強它們的效能，且獲得規模效益。

實際上，美國空軍提出的新一代戰斗機的戰術技術性能要求，通常稱為4S標準，即Super Maneuverability，Super Sonic Cruise，Stealth，Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness。翻譯成中文就是“超機動性”、“超聲速巡航”、“隱身能力”和“具有戰役感知和效能的超級航空電子系統”。關于最后一項，國內有一些文章用“高可維護性”、“超視距打擊”等來代替。按照F-22的制造商洛馬公司的官方文檔，它可解釋為“高信息優勢”，并認為它是4S中最重要的標準。以此對照國內媒體的報道，都偏重于基于工業時代的前三項標準，這表明我們仍須趕上世界信息時代飛速發展的步伐。

（2014-12-13）

5.殲-15 PK蘇-33

2012年11月25日，我國的殲-15艦載機，順利地在中國第一艘航空母艦“遼寧艦”上，進行了起降飛行訓練，標志著我國自主研發的艦載機獲得了巨大成功，表明我國在航母技術的發展上取得了重大突破。

殲-15裝有兩臺大功率發動機，采用了全新增升裝置、起落裝置和攔阻鉤等系統，實現了機翼折疊，使飛機在保持優良作戰使用性能的條件下，滿足著艦的特殊要求。殲-15具有作戰半徑大、機動性能好、載彈量多等特點，具有全海域、全空域打擊能力，被譽為兇猛強悍的“空中飛鯊”。

國外有媒體，主要是俄羅斯的媒體，根據殲-15的外形和俄羅斯的蘇-33艦載機較相似，提出了殲-15抄襲蘇-33的說法。對此，2012年11月29日，國防部新聞發言人耿雁生指出：“世界軍事發展的規律是客觀的，很多武器裝備的原理是相同的，一些指揮和保障的方法也是相近的。因此，僅僅通過簡單對比，就認定中國‘山寨’了外國的航母技術，這種說法如果不是有意攻擊，至少是不專業的。”

美國的《航空周刊》早就發表文章說：“殲-15類似于俄羅斯蘇-33艦載機，基于沈飛對蘇霍伊蘇-27戰機進行本土改造而來的殲-11B研發，具有前置鴨翼、折疊翼、制動鉤和加強的起落架。像蘇-33一樣，殲-15將從滑躍式跑道而非用彈射器起飛。但它和蘇-33仍有一些不同，它具有更復雜的后緣襟翼和先進的中國電子設備。”這篇文章又說：“關于該戰機在性能方面的爭論異常激烈。俄新社宣稱，殲-15不如蘇-33；但中國官員表示，蘇-33的電子設備落后，所以殲-15裝配了本國產的傳感器、顯示器和武器系統。”

蘇-33艦載機是基于蘇-27戰斗機發展的艦載改進型飛機。20世紀80年代早期，蘇-27的早期原型機T-10開始進行滑躍起飛試驗，并改進出T-10K驗證機，以此為基礎研制了蘇-33。該機于1987年首飛，1989年11月首次在“第比利斯”（后來的“庫茲涅佐夫”號）航母上進行著艦試驗，1993年正式服役。據海外媒體報道，20世紀90年代，中國就從烏克蘭買回了T-10K。但是蘇-33的技術已經老舊，直接仿制帶來的效益太差，所以沈陽飛機設計所對此進行了徹底改造，也可以說是一項新的設計。

首先，殲-15的航電系統比蘇-33先進一代。蘇-33采用的是老式ARINC429單向低速數據總線的分立式航電系統。殲-15采用的是雙向數據總線的聯合式航電系統。蘇-33火控系統采用的TS-100計算機運算速度只有17萬次/秒，而殲-15的火控計算機運算速度估計已經超過每秒數百萬次。蘇-33采用的雷達也比殲-15落后得多。蘇-33落后的航電系統，導致了蘇-33只能單純作為截擊機使用，缺少對地精確打擊能力。其次，殲-15改進了材料和生產工藝，從而提高了機體強度和減輕了重量。最后，殲-15裝備了國產的WS-10“太行”渦輪風扇發動機，其推力也大于蘇-33采用的發動機。由此可見，殲-15的性能要勝過蘇-33，可以和美國F-18、法國的“陣風”等世界一流艦載機相媲美。

由于時間緊迫，殲-15在氣動外形上雖有改進，但基本上參考了蘇-33的外形。這可能使某些俄羅斯人感到不舒服，但確實是一種實用而有效的做法。實際上，不同的國家有不同的技術專長，為此必須揚長避短。正如最近我國殲-10首席試飛員徐勇凌所說：“俄羅斯相對而言在氣動和飛控領域比較先進。美國當然是全方位的先進。西歐在飛控技術領域應該說也是沒有問題的，在航電領域也可以說是跟美國并駕齊驅，但是在氣動力方面，因為需要大量的試驗，需要大量的財力支撐，因此可以看到英、法、德、意這些國家在三代半飛機的研發過程中，氣動布局方面相對而言比較保守，突破比較少。”

其實，就氣動的水平來說，我國的風洞試驗能力可能比歐洲還要強，但在氣動設計方面，可能也較保守。隨著我國綜合國力的提升，為了加速發展我國航空航天事業，在解決發動機這個軟肋的同時，克服氣動研究單位只是“風洞吹風公司”而缺少創意和儲備的局限，也必將提到日程上來。

（2012-12-02）

6.美軍為何研發遠程打擊轟炸機？

2015年1月28日公布的美國2016財年國防預算申請中，有12億美元將用于發展“遠程打擊轟炸機（LRS-B）”，這意味著LRS-B項目將進入實質性研發階段。據美國空軍網站2014年3月11日報道，美國空軍將在2015-2019財年，為LRS-B項目申請114億美元的預算。

LRS-B的最初起源是2037年轟炸機項目。根據美國空軍1999年公布的“轟炸機路線圖”，下一代轟炸機的研制工作將于2019年開始，服役時間定在2037年。而在“美國2006年四年防務評估報告”中，將下一代遠程打擊系統的服役期限，提前了約20年，改稱“2018年轟炸機”，也就是現在的LRS-B轟炸機。根據2007年5月美空軍公布的要求，2018年轟炸機將具備以下特征：能裝載6.4～12.8t的武器，具備亞聲速飛行能力，作戰半徑不小于3200km，具有全方位隱身能力。據最新報道，LRS-B能夠攜帶常規武器及核武器，可以選擇有人或無人駕駛。

美軍研制LRS-B的重要理由，是現役的B-2過于昂貴，單價超過20億美元，因此，要求LRS-B價格不能超過5.5億美元。LRS-B可能只有B-2的一半大小，并主要采用“現有技術”建造，以節省研發費用。美空軍預計將采購175架該轟炸機，其中120架組成10個作戰中隊，55架用于備用和訓練，計劃總投資400億～500億美元（從美軍飛機研制歷史來看，投資將會大大超支）。從當前進度分析，LRS-B最快將在2024年前后完成首飛，2025—2030年服役。目前，曾研制B-2轟炸機和X-47B無人機的諾斯羅普·格魯曼公司，正與波音和洛馬公司組成的聯合團隊，爭奪該項目的合同。

由于LRS-B剛開始進行初步方案設計，其氣動外形尚未確定，但根據LRS-B的大航程、全隱身和亞聲速飛行能力的要求，采用類似X-47B的飛翼外形的可能性很大。X-47B的大尺寸機身中部裝有后掠角較小的機翼，從而能獲得更高的巡航升阻比，有利于提高航程，這對轟炸機非常有利。其機身長度較大，有利于實現飛機縱向平衡，從而可以采用前緣增升措施，這與B-2外形相比，可以縮短飛機起降距離。但由于X-47B機翼前緣存在不連續折線，會形成較多的雷達反射波密集區，因此隱身性能較差，尚待進一步改進。

美軍提前研發LRS-B的用意何在？當然與中國有關。諾斯羅譜·格魯曼公司在其“2018年轟炸機”研究報告中稱，加速發展新轟炸機的主要原因是中國反介入/區域拒止能力正在增強，使得美國空軍在未來西太平洋地區的沖突中，可能無法使用位于第一島鏈的基地，攻擊機只能從關島和澳大利亞出發；但部署新型轟炸機后，可減少美國空軍50%的對地攻擊飛機和60%的空中加油機的數量需求。另外，中國正在發展的可以攻擊美國航母的彈道式導彈如DF-21D等，以及正在發展的航母艦隊，已成為美國在西太平洋實施空海一體戰的最大障礙。LRS-B轟炸機可攜帶4～12枚反艦導彈，可對中國海軍艦隊包括航母在內實施攻擊。同時，LRS-B具有深入敵方國土縱深區域，獵殺導彈發射車的能力。目前美軍B-2轟炸機的數量較少，美軍預計要部署120架LRS-B之后，才能勝任這種任務。

美國國內對美軍研發LRS-B提出了許多質疑：它對國家安全至關重要還是毀滅預算的龐然廢物？美國空軍中將查爾斯·戴維斯日前承認，把研發和生產成本計算在內，LRS-B的單價將從5.5億美元上升至8.1億美元。LRS-B轟炸機與B-2轟炸機存在很多相似之處，那美國現在要花費巨資，研制一款速度更慢且成本仍高的轟炸機，有何價值？日本《外交學者》雜志網站2014年3月13日刊登了題為《美國空軍的新轟炸機用處何在？》的文章，作者為美國肯塔基大學帕特森外交和國際商業學院助理教授羅伯特·法利。文章稱，潛射巡航導彈和隱形無人機，已成為LRS-B轟炸機執行對爭議地區進行遠程打擊任務的潛在競爭對手。從全球來看，這種大型專用轟炸機是瀕臨消亡的機型。事實上，自最后一架B-2轟炸機從1997年開始服役以來，沒有一個國家研制了任何大型轟炸機。幾乎在每支空軍中，多用途戰斗轟炸機都取代了大型轟炸機。

對于美軍研發LRS-B的真正用意何在，它是否會引發一輪新的軍備競賽，它是否能成功研制出來，我們將會繼續關注。

（2014-04-09）

7.馬航MH370的技術反思

馬航MH370航班失聯已接近一個月了，它究竟去哪了？各方為此動用了大量先進手段，從直接分析飛機發出的各種信號，到衛星和雷達的天羅地網，再到各國出動了多架飛機、艦艇甚至包括核潛艇，但迄今為止仍無頭緒。2009年法航447航班失事，兩年后才找到黑匣子，三年后才完成調查報告，總共花了3500萬歐元。估計這次馬航MH370的調查，可能會花費更多時間和更多資金。這樣嚴峻的事實正在引起民航業、衛星業從業人員的反思：在信息技術突飛猛進的今天，能否對民航飛機進行實時跟蹤？

MH370航班是一架波音777-200飛機，機上裝有3部甚高頻（VHF）電臺、2部高頻（HF）電臺、1部衛星通信系統（SATCOM）和能向地面發出信號的應答器。應答器須與地面空管的二次雷達配合使用。飛行員主要用VHF電臺與地面通話，但其作用距離比較近，最遠只有300km～400km，所以在遠距離越洋飛行時，飛行員只能使用語音質量較差的HF電臺。一般情況下，飛行員會將一部VHF電臺設定用于機上ACARS（飛機通信尋址與報告系統）與地面站的數據通信。而在VHF電臺超出其與地面站通信距離或因故障失效時，ACARS可以自動通過SATCOM，向通信衛星如國際海事衛星（Inmarsat）上傳數據，衛星再將數據傳回地面站。由于這是付費服務，馬航為了節省費用并未購買，但失聯航班上的衛星電話仍在失聯后向通信衛星發出了“握手信號”（又稱ping信號）。英國航空事故調查部（AAIB）根據這些信號，確定失聯飛機往南飛向了印度洋。

飛機上裝有見證飛行事故的黑匣子。它主要由飛行數據記錄儀（FDR）和座艙語音記錄器（CVR）組成。目前黑匣子都采用固體記錄設備，可在深于4000m的海底工作30天。黑匣子外部裝有發射超聲波的信標。實際使用證明，打撈黑匣子十分費時費力。

在法航447航班失事后，業界就呼吁對所有航班，至少對國際航班進行實時衛星跟蹤。在軍用飛機廣泛采用“衛星數據鏈”的今天，這頂技術完全可以實現。但是由于要增加費用，許多航空公司并不積極，也有一些飛行員認為這項措施不利于保護飛行員的隱私而表示反對。

國際航空運輸協會（International Air Transport Association，IATA）總干事湯彥麟（Tony Tyler）承認，公眾現在普遍不相信無法定位失聯航班，航空業需要做出回應。他說：“在我們的一舉一動似乎都可以追蹤的當今世界，人們很難想象一架飛機竟然會消失，而飛行數據和駕駛艙語音記錄器這么難回收。”由于實時追蹤的成本可能高達每架飛機數十萬美元，而這還只是安裝機載設備的費用，因此，他呼吁著手制訂針對商用飛機位置信號傳送（無論它們飛到哪里）的全球通用標準。在作者看來，作為這個計劃的第一步，可以先解決緊急情況下黑匣子數據的實時傳輸問題。這將有助于解開各種謎團，及時提高安全性能，并使搜救行動更有針對性。與此同時，可將互聯網引進所有飛機客艙，讓所有乘客在飛機巡航狀態下，可以通過互聯網發出信息。這次事故中，假若有乘客通過互聯網發出一些信息，我們就不至于“大海撈針”。

從長遠來看，應積極發展基于衛星的空中管理系統，以代替目前基于地面雷達的系統。這項旨在改善空中交通管理的新技術，可能會使追蹤變得更加容易，因為該技術能實現全球覆蓋，包括沒有雷達覆蓋的偏遠海域，以及大大提高空中管制的效率。總部位于美國弗吉尼亞州的Aireon LLC公司，是著名的銥星通信公司與4個國家空中交通管制服務提供商的合資公司。這家公司計劃2015年發射能應用“廣播式自動相關監視（ADS-B）”技術的72顆衛星中的首顆。輸送給衛星的數據將包括詳細的GPS數據、飛行高度及飛行速度。預計該系統將在2017年投入運行。

最后，MH370航班失聯，也給航天界提供了深刻教訓，降低成本（包括發射成本、衛星成本和運行成本）已刻不容緩。

（2014-04-03）

8.超聲速客機何日重現？

曾投入實用的超聲速客機，已遠離人們長達12年之久，卻常有念舊之人緬懷那些造型優雅的飛機穿梭天際的美好時代。

作者曾在《現代民航》1990年第4期上發表了《迎接21世紀初的超聲速客機》一文。該文認為，市場調查表明，21世紀初遠程航空運輸量，特別是太平洋地區的航空運輸量將持續急劇增加，技術的發展使得有可能較大幅度提高超聲速客機的性能，并解決相應的環境問題。該文分析了超聲速客機對環境的影響，包括發動機的排出物對高空臭氧層的影響、機場噪聲和音爆。

25年過去了，現實并不像預測的那樣樂觀。從1976年1月21日開始投入商業運行的“協和”號超聲速客機，最大飛行Ma數可達2.04，巡航高度為18000m，在24年內并未發生任何事故，獲得了全球最安全客機的名聲。2000年7月25日，“協和”號于巴黎戴高樂機場附近發生空難，113人罹難。事故之后，“協和”飛機雖重獲適航證書，但超聲速客機的諸多問題漸漸浮出水面。音爆帶來的掣肘與高昂的營運費用合在一起，幾乎直接斷送了這種飛機的生命。2003年10月24日，“協和”飛機執行了最后一次航班后全部退役，從此天空中再也不見超聲速客機的身影。

歷史上第一架超聲速客機，是由蘇聯設計制造的“圖-144”。只可惜它先后發生了3次飛行事故，其中一次是著名的1973年巴黎航展中半空爆炸分解，給圖-144的命運渲染上了悲劇色彩，最終其于1985年被封存入庫。

25年過去了，航空發動機有了很大進步，其能效提升了將近30%，因此相對的燃燒消耗量也大大下降，從而減輕了對臭氧層的影響。就像汽車制造業一樣，航空業也著眼于發展混合動力發動機，未來客機也可能采用電力推進。2014年NASA對一種新設計的排氣噴管進行了地面試驗，結果證明這種噴管能大大降低噪聲，達到了未來機場噪聲法規的要求。

當前，NASA正在為解決“音爆”問題而努力。當飛機在空中做超聲速飛行時，飛機頭部會像水中前進的快艇一樣撞開空氣，而在飛機尾部空氣又會閉合，從而形成兩道激波。空氣通過激波，其壓強、密度和溫度會突然升高，而空氣流動速度立即下降。當激波波及任何物體時，均會讓其感受到這種強烈的變化。對人耳來說，耳膜遭遇空氣壓強驟變，人就會聽到雷鳴般的巨響。這種響聲被稱為“音爆”（Sonic Boom）。對地面建筑物來說，極端條件下，音爆達到60后，其產生的沖擊足以震顫地面居民的窗玻璃。目前，業界使用“感知分貝水平”（PLdB）來衡量音爆的大小。以“協和”飛機為例，它的“感知分貝水平”達到了105。研究人員普遍認為，75是陸地上空超聲速飛行的可接受值，NASA更希望將該水平降到70甚至更低。由于音爆與飛行器重量成正比，小型公務機或許可以輕松實現，但大型載人客機則要困難得多。

解決“音爆”問題主要依靠設計產生較弱“音爆”的外形。幾年前，美國洛馬公司與波音公司，都曾向NASA提交了未來新型超聲速飛機的方案。洛馬公司的“超聲速綠色飛機”方案，其關鍵創新之處在于采用了倒V字形尾翼，在其上面布置發動機，并在發動機上方再安置拋物線狀尾翼。波音公司發布的方案，也使用了V字形的雙尾翼，發動機也安置在尾翼上部，而“協和”飛機與幾乎所有的普通客機一樣，發動機位于機翼下方。洛馬和波音公司的方案，在風洞試驗中的分貝水平降到了79，但NASA堅持“70-”的高標準，因此仍需要加快技術攻關的進程。NASA自己也正在研究試驗超聲速客機的氣動外形，它具有更加細長的機首、更加平滑的機身，以及有利于降低音爆的三角翼等。在風洞試驗的基礎上，NASA已經在加州的阿姆斯特朗飛行研究中心試飛了小型樣機。NASA表示，“更安靜的超聲速飛機”，將逐步解除不允許在陸地上空進行超聲速飛行的行業禁令。由此可見，新型超聲速飛機的概念設計雖日臻完善，但它們離“上天”還有些時日，預計可在2030-2035年投入運行。

好消息是小型超聲速公務機可望更早上天。美國Aerion航空技術公司正在與歐洲空中客車集團合作，研發超聲速公務機AS2，目標是從倫敦到紐約的飛行時間縮短為3小時。這架可載12名乘客的快速穿梭于全球大城市之間的飛機，造價將高達1億多美元，預計于2019年開始試飛，2021年投入運行。

9.現代工業皇冠上的明珠

中國的航空工業經過60年的發展，取得了舉世矚目的巨大成就。然而，與世界航空強國相比，航空發動機仍是我們的“軟肋”，也讓國人為之糾結。

在珠海航展上，中航工業展出了國產大涵道比渦扇發動機的金屬同比例模型。這款“長江1000A”發動機，將用于中國造的大飛機C919。全球150座級飛機的發動機只有兩類：CFM56系列和V2500系列。前者由美國通用電氣與法國斯奈克瑪公司的合資公司CFM國際公司生產，后者由以美國普惠公司、英國羅爾斯·羅伊斯公司為主，德、意、日企業等參與合作組建的IAE公司生產。中國的航空發動機何時才能打破它們的壟斷呢？

2012年10月29日，路透社在香港發表了題目為《由于無法復制，中國努力制造自己的飛機發動機》的文章。該文指出：“中國既設計了核導彈，又將航天員送上了太空，但仍有一項重要技術沒有掌握。盡管進行了幾十年的研發工作，中國迄今仍然未能建造出一臺可靠的、高性能的飛機發動機。”文章最后說：“一些專家說，即使進行密集研發，并且有可能獲得技術轉讓，外國發動機仍將繼續統治中國的天空。據說，這一狀況至少在未來10～15年內不會改變。”

噴氣式飛機發動機從前端吸入的空氣經過壓氣機和燃燒室后，變為高溫、高速的燃氣，再從噴管向后噴射出去，產生向前的推力。所以，航空發動機的特點是高溫、高壓、高轉速、高負荷。燃氣溫度越高，發動機推力越大；通過的空氣流量越大，發動機推力也越大。

20世紀80年代中期，中國決意發展新一代大推力渦扇發動機，即渦扇10系列的“太行”發動機。這款發動機在2006年定型時，曾讓人們興奮不已，但“太行”的技術水平，僅相當于俄羅斯20年前投產的航空發動機AL-31F。軍用發動機要求適合軍機靈活、快速、高機動性的特點，而民用發動機則強調高可靠性、長壽命、低噪聲和經濟性，因此它對發動機性能的要求就更高。國際上民用發動機的涵道比要達到10以上，即通過外涵道不參加燃燒的空氣是內涵道的10倍。這就需要大涵道比的風扇葉片。軍用發動機風扇葉片長度一般只有300mm～400mm，而民用發動機葉片長度在1m以上，A380飛機的發動機葉片更長達3m，這就對葉片材料和加工都提出了巨大的挑戰。2012年11月14日在珠海召開的“飛機關鍵制造技術高層論壇”上，有發動機專家表示，目前我國的材料和工藝技術還不能滿足航空發動機研制的需求，這是中國當前大飛機發動機制造遇到的兩大難題。

實際上，我國航空發動機的發展還面臨其他方面的挑戰。雖然我國航空發動機在理論上早就有許多建樹，如吳仲華院士在20世紀50年代提出的“葉輪機械三元流動通用理論”，曾得到了國際公認；但由于航空發動機的研制涉及氣體動力學、工程熱物理、機械、電子、自動控制等許多學科，其內部的氣動、熱力和結構材料特性十分復雜，因而目前仍不能從理論上給予詳盡而準確的描述，所以研制航空發動機，主要依靠試驗。國外研制一臺發動機，要進行整機地面試驗超過10000h，飛行試驗則需5000h以上。因此，可以毫不夸張地說：“航空發動機是試出來的。”我國的地面試驗能力，目前還明顯不足，如目前我國還沒有一座推進風洞。更重要的是我國缺乏掌握復雜試驗技術和能對設計進行調整的人才。美國一些著名大學航空系的實驗室，都有若干非常敬業的高級技工，他們的工資和受尊敬的程度也都不低于教授。2011年7月29日，《中國青年報》發表了空軍工程大學程禮的文章《中國航空發動機弱在哪兒》，文中指出：“我國歷來重學術而輕技術，加上我國當前教育體制、模式的限制，使得航空發動機行業嚴重缺乏對機械產品悟性深刻的設計師和技術工人。”

由此可見，發展中國的航空發動機，不能就技術論技術，還要考慮文化因素。我國必須克服“萬般皆下品，唯有讀書高”、“學而優則仕”的“官本位”思想和重“道”輕“器”、重理論輕實踐、重解釋輕技術等傾向，勇于創新，勇于實踐，才能摘下這顆現代工業皇冠上的明珠。

（2012-11-27）