未来战机设计趋势

主要军事强国都在寻求新技术和创新设计，以提高其空军未来的生存能力和作战效能。

随着进攻性和防御性技术的发展，跟不上步伐的军队将变得不堪一击。对飞机构成特别威胁的有：射程越来越远、分辨能力越来越强的传感器，以及远程防空武器、隐形拦截机和隐约可见的无人拦截机，它们将形成更加密集的反介入/区域拒止（A2/AD）网络。敌方电子战（EW）系统能力更强，有可能干扰导航和通信系统，包括武器制导系统，而此时军事行动正变得更加依赖网络。与俄罗斯等的潜在冲突日益受到关注，这不仅要求增强穿透力和生存辅助能力，还要求大幅提高作战飞机、空中机动飞机（运输机和加油机）以及指挥与控制单元等专业辅助设备的航程。即使是未来的训练飞机也需要反映新的威胁环境以及下一代作战技术的能力特征。

第六代（及以后）战术飞机

美国、几个欧洲国家和日本都在积极研制第六代作战飞机系统，它们希望根据不同的项目，在大约 2030 年到 2040 年之间引进这些系统。这些计划被命名为 “下一代空中主导（NGAD）”系统（美国空军）；F/A-XX NGAD（美国海军），它不同于美国空军的 NGAD；“未来战斗航空系统”（FCAS，由法国和德国联合开发，西班牙也参与其中）；以及 “全球空中战斗力量（GCAP）”系统（意大利、日本和英国）。

图：诺斯罗普-格鲁曼公司的第六代战斗机概念图。该公司计划参与美国海军 F/A-XX NGAD 战斗机的竞争。 资料来源：诺斯罗普-格鲁曼公司

按照设想，所有这些第六代战术战斗机计划都将采用 “系统簇”或 “系统家族 ”的方法，以有人驾驶战斗机为中心，辅以无人驾驶战术飞机。在美国的术语中，这些无人机被称为 “忠诚僚机”，最近（也是正式的）被称为协同作战飞机（CCA），而空中客车公司则将 FCAS 称为 “远程载机”（RC）。这些无人驾驶飞行器（UAV）将由有人驾驶飞机控制，这种做法被称为 “有人-无人协同”（MUM-T），可执行从先遣侦察到电子战等多种支援功能，还可对敌方防空系统甚至敌方作战飞机实施动能战。总体而言，它们的作用是通过识别和消除飞行路径上的威胁来提高有人驾驶飞机的生存能力，并通过为有人驾驶飞机的远程弹药识别目标来增强攻击能力。

这些计划的大部分细节仍然保密。预计所有第六代战术系统都将实现高水平的连接，不仅能与 CCA 进行 MUM-T 连接，还能建立一个包括飞机、舰船、地面站和卫星在内的高度复杂的态势感知网络。预计这一网络将使所有相关平台和控制站之间具备合作交战能力并交换威胁或目标数据，最大限度地提高进攻行动的速度和效果，同时减少单机暴露在敌方火力下的必要性。有人驾驶飞机将具有先进的隐身特性，通过优化设计、雷达吸收材料以及热、声和电子排放最小化等综合措施来实现。它们将采用开放式结构设计，可以频繁、简便地升级新组件和软件。远程主动和被动传感器、先进的武器装备和电子套件不仅可用于打击任务，还可用于侦察、监视和目标捕获（RSTA）任务以及进攻性和防御性电子战任务。高度的人工智能（AI）和机器学习（ML）有望为人类飞行员提供支持，在快节奏的行动中提高决策能力。

虽然第六代战斗机系统目前还处于早期开发阶段，但有关 “后下一代 ”战斗机的讨论已经开始。在 5 月 14 日举行的 2024 年媒体圆桌会议上，BAE 系统公司的高管概述了该公司的 “空中战斗连续体”概念，预测了未来四分之一世纪的空中力量发展。BAE 的战斗航空战略总监 Mike Baulkwill 提出了第七代战术空中力量的话题，不过他强调，现在预测 “7G 飞机的发展方向 ”还为时过早。Baulkwill和该公司的FCAS军事顾问Jonny Moreton都认为，未来10到15年的战术机队将由第四代、第五代和第六代飞机组成，并越来越多地得到CCA的支持。在此之后，即 2040 年代中期到 2050 年代中期之间，BAE 预计将过渡到 “全面的 6G 能力，并通过自主作战飞机发挥不同作用[和]正在开发的潜在 7G 战斗机计划[具有]更广泛的合作和整合潜力”。尽管如此，两人都提醒说，到那时第七代等术语可能不再适用或相关，并指出 “将有一个基线架构，可以快速、灵活地开发”，但飞机可能会通过非常频繁的软件更新和螺旋式发展 “永远在变”，这将保持作战系统的技术优势。

图：有人驾驶的新一代战斗机将成为欧洲 FCAS 系统的核心，由无人驾驶的远程载机护航。 资料来源：空中客车公司

相反，有人猜测第六代战斗机可能是最后一种有人驾驶的战术飞机。这一理论的支持者指出，人工智能制导飞机最近和预期的进步可能会使有人驾驶战斗机成为多余。除了让人类离开驾驶舱以拯救生命之外，他们还指出无人机的成本更低；这两方面都将使飞机更加 “隐蔽”，从而适合执行风险更高的任务，打击价值极高的目标。武装部队是否愿意完全失去人类飞行员对关键决策的控制尚存疑问，但按比例转向使用人工智能制导飞机的可能性很大。

远程轰炸机

美国空军是西方国家中唯一拥有远程或战略轰炸机的军种。美国空军目前正在引进 B-21 “突袭者”，其数字代号清楚地反映了该机作为 21 世纪轰炸机的地位，最终将取代传统的 B-1B 和 B-2A。制造商诺斯罗普-格鲁曼公司将 B-21 描述为 “世界上第一架第六代飞机，通过先进的数据、传感器和武器集成，[代表]了能力和灵活性的新时代”。该公司强调，飞机的开放式结构设计使其能够在整个服役期内快速升级，以应对不断变化的威胁。美国空军表示，“生存能力极强 ”的隐形装备B-21 “将拥有穿透最激烈的威胁环境的航程、通道和有效载荷”。迄今为止，该机的设计细节很少公开，就连内部安装的发动机数量（两台或四台）也是保密的。

图：精心制作的 B-21 照片旨在给人留下深刻印象，同时让对手无法深入了解。 资料来源：美国空军

诺斯罗普-格鲁曼公司在 2023 年 11 月 10 日首飞一架试飞飞机后，于 2023 年底获得低速初始生产（LRIP）合同。第一批飞机的数量没有透露。据负责采购和维持的国防部副部长威廉-拉普兰特（William LaPlante）称，B-21 “预计在 2020 年代中期服役，生产目标是至少 100 架飞机”。新型轰炸机目前正在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行紧张的飞行测试。虽然美国空军一直小心翼翼地尽量减少对飞机的视觉接触--大概是为了防止对手从其视觉配置中获得洞察力--但美国空军确实在 2024 年 5 月 22 日公布了第一批飞行测试照片，不过，这些照片是在一定角度拍摄的，大概是为了尽量减少细节。值得注意的一点是，观察员注意到排气口周围没有发黑现象，这可能意味着排气口在排气前进行了内部冷却；或者，这也可能仅仅反映了迄今为止飞行小时数极少的事实。

采购计划存在很大的不确定性。据估计，每架飞机的单元成本约为 5 亿美元，但这并不公开。确切的生产率和时间表也没有公开，只是笼统地透露。2024 年 3 月 12 日，空军负责计划和项目的副参谋长 Richard Moore Jr.中将在众议院军事委员会（HASC）作证时表示，目前 100 架飞机的目标 “需要我们在 2030 年代末进行采购”。摩尔告诉HASC，关于100单元以上采购的决定点将是2030年代中期到后期的某个时间点，更早做出决定为时尚早。

美国空军继续对 B-21 突击远程轰炸机进行飞行测试。 资料来源：美国空军

2024 年 4 月 16 日，空军参谋长戴维-W-阿尔文（David W. Allvin）将军在参议院军事委员会（SASC）作证时强化了这一观点。虽然将 B-21 称作 “我们轰炸机部队的未来”，但艾尔文解释说，在评估到 2030 年代会有哪些新的技术进步之前，空军将避免过早地投入超过 100 架轰炸机。根据未来十年中期的发展情况，美国空军可能会选择另一种被证明更加有效的轰炸机设计。在这种情况下，由 B-21 和尚未预见的平台组成的混合机队将在本世纪余下的时间里发挥作用。

空中机动-运输机和加油机

战斗机和轰炸机最受关注，但加油机和运输机仍然是任何战争计划的决定性因素。为了保持平衡和相互支持的部队结构，在这方面也计划进行重大的现代化改造。这对美国空军来说尤其如此，因为美国空军保持着最大的空中机动力量，但对任何参与远征作战的空军来说都是如此。美国空军空中机动司令部（AMC）司令迈克尔-米尼汉将军强调了未来战斗机、轰炸机、加油机、运输机和武器作战一体化的必要性。他在 3 月 28 日举行的 2024 年网络研讨会上说：需要在更高层次上进行整合，并需要积极加以解决。Minihan强调说，战斗机和机动性飞机必须 “作为一个系统 ”来开发。

虽然隐身主要被视为作战飞机的一个属性，但未来的加油机和空运机可能会显示出各种减少特征的特性，以增强其在有争议空域的作战能力。预计只有一部分空运和加油机机队需要最高级别（也是成本最高的）的减弱特征特性。米尼汉说：我们必须有一支机队能够进入高风险武器交战区。不过，许多空运任务仍将在安全或 “允许 ”的环境中执行，而其他任务则将在中等威胁级别的 “半允许 ”区域执行，他说。优化后的空中机动机队将使用几种具有不同程度低可视性属性的飞机，而 Minihan 对这些飞机是否会体现出与战斗机和轰炸机相同的隐形程度表示怀疑。

2024 年下一代空中加油系统（NGAS）概念图。 资料来源：洛克希德-马丁公司

可以说，加油机也非常需要低可观察性的特点。这将使它们能够伴随或尾随作战飞机执行深入敌方或有争议空域的任务。2023 年 2 月，美国空军提交了一份关于 “下一代空中加油系统”（NGAS）的信息征询书（RFI），提出需要在 2040 年之前部署一种生存能力更强的加油机。虽然该部门在《索取资料书》中避免使用 “隐身 ”或 “低可观察性 ”等术语，但明确表示其目标是能够在对等或近似对等冲突中作战的飞机。空军负责采购、技术和后勤的助理部长安德鲁-亨特在2023年3月的一次新闻发布会上说：与过去的加油机或我们目前机队中的加油机相比，它必须能够在竞争更加激烈的环境中生存和作战。亨特说，美国空军希望加油机能够 “深入有争议的空域，拥有更先进的自我保护能力和更先进的网络能力”。将于 2024 年 10 月完成的 “备选方案分析 ”将确定所需的能力（可能包括更远的航程和更大的有效载荷）。

在2024年4月24日举行的空中加油系统咨询小组（ARSAG）年会上，空军物资司令部机动性和训练飞机总监凯文-斯塔米向记者介绍了NGAS计划。据 Stamey 称，AMC 目前倾向于采用隐形设计的喷气式飞机，其大小与 C-130 大力神差不多。NGAS 将在无争议空域从大容量商用加油机（KC-135、KC-46A）接收燃料，伴随战斗机或轰炸机进入有争议空域，并在它们接近目标时为其加油。然后，NGAS 将返回安全空域，与大型加油机会合以补充补给，然后返回与返回的战斗机会合并加油。在 ARSAG 会议上，人们对加油机在伸出吊臂后能否保持隐身（以及受油飞机的隐身）进行了讨论；关于这个问题，Stamey 报告说，他看到了工业界提交的机密材料，这些材料似乎承诺在整个任务过程中保持可行的低可观察性。波音公司和洛克希德-马丁公司都在开发 NGAS 概念。洛克希德-马丁公司发布的图纸显示了雷达信号最小化结构，包括λ式机翼和发动机凹进进气口。

与 NGAS 同时，美国空军也在开发下一代空运（NGAL）平台。NGAL 是一个飞机家族，将采购多种尺寸和性能的飞机。它们将最终取代 C-17 和 C-130 空运机，并通过在部队组合中增加更小、更灵活的飞机来引入新的能力。据美国陆军航空兵司令部称，下一代和 “后下一代”运输机预计将采用 “革命性 ”而非进化性的设计和能力，以便在高威胁环境中部署和生存。可选择的无人操作和垂直起降能力是正在考虑的技术之一。

作为 NGAL 计划的一部分，美国空军对混合翼身（BWB）设计很感兴趣。根据整体配置（如发动机的位置）的不同，混合翼身可以自然减小雷达截面（RCS），但其本身并不一定是一种隐身设计。由于机翼和机身都能产生升力，因此与传统的管翼式设计相比，BWB 可以实现更高的燃油效率，并提高航程和航速。2023 年 8 月，美国空军与总部位于加利福尼亚州的 JetZero 公司签订了一份合同，由该公司制造一种适用于货运或加油机的大型 BWB 演示机；飞行测试可能于 2027 年开始。该公司认为，这种飞机到 2030 年就可以投入生产，但对于一种尚未得到验证的设计来说，这个目标可能过于乐观。追求混合机翼机身概念的并非只有 JetZero 一家。2023 年 1 月，波音公司展示了一种混合翼身战术运输机的模型，该模型具有许多低可观察性特征；该公司警告说，这一概念仍处于早期开发阶段，并推测它可能在 2030 年代中后期投入使用。空中客车公司也提出了一种航程为 3 704 公里（2 000 英里）的生物战运输机的概念；虽然这种设计不是专门针对军事应用的，但也可用于空中机动行动。

JetZero 的混合翼空中机动概念可配置为加油机或空运机。 资料来源：捷零公司

除了引进新机型和新级别外，武装部队还可能为空中机动飞机增加补充任务。美国空军最近通过 “快速龙 ”计划展示了 C-130 和 C-17 平台部署巡航导弹（托盘式弹药）的能力。这种作战概念允许运输机快速增强专用作战飞机的能力，以压倒性的质量或从多个象限进行攻击，压垮敌人的防御，然后返回其主要空运任务。另一个可能的附加功能是充当通信中继和数据链路，以加强指挥与控制、态势感知和目标定位。加油机和空运机保留了相对较大的机载空间--Minihan称之为 “大量的不动产”--可以容纳新的硬件和人员，而不影响执行主要任务的能力。

特种飞机、支援飞机和辅助飞机

迄今为止，所有计划中的电子战飞机、监视和瞄准飞机以及机载预警和指挥（AEW&C）飞机的更换计划都是基于改装的商用飞机设计。这就提出了一个问题：当作战单元和空中机动单元深入到有争议的空域时，如何向它们提供相应的支援服务。目前的做法是将支援飞机保持在冲突区外的安全距离，但随着敌人部署超远程（可能是高超音速）防空武器，这种做法将变得越来越不切实际。为数量相对较少的专用平台进行全套隐形设计并不经济。目前有两种相互支持的解决方案。

目前关于第六代制空权 “系统簇”的讨论已经提出，将电子战、陆地和空中侦察以及指挥和通信节点功能分配给一部分无人护航飞机。与目前的飞机相比，有人驾驶的下一代战斗机的电子战能力预计也将大大增强。这些战术单元可由隐形配置的空中机动平台（永久或轮换装备）进行扩充，以执行相应的支援任务。总之，电子战、监视和瞄准以及指挥与控制（C2）任务将变得与平台无关，过渡到基于硬件和软件的能力，可由与天基资产一起运行的各种飞机按需部署。

共同问题

虽然下一代作战系统的特性备受关注，但有许多技术发展将以这样或那样的方式应用于各类飞机，尽管这并不意味着 “一刀切 ”的方法。战斗机、轰炸机、空中机动和支援飞机都有各自的作战概念和要求，面临敌方威胁的程度也各不相同。然而，所有飞机都必须跟上最新能力的步伐，才能继续发挥作用。

• 联网和先进的通信

当今的通信链路和网络水平，使各种飞机、舰艇和地面部队之间能够共享数据并协调行动，这远远超过了一代飞行员所能达到的水平。下一代飞行员和飞机的网络化程度将远远超过现在的飞行员和飞机。卫星、无人机和高性能机载数据链和通信系统将提供前所未有的实时态势感知，并使传感器-射击网络能够最大限度地提高攻击能力。通过将包括空中机动机身在内的每架飞机都变成一个通信枢纽，将消除目前的覆盖空白，尤其是在大型战区作战时。

• 人工智能副驾驶、可选人员配置、MUM-T

下一代有人驾驶战斗机将与 CCA 配对，以增强进攻和防御能力。此外，美国空军还计划为每架第五代 F-35 战斗机提供两架 CCA 护航机。人们一直在讨论让轰炸机和运输机也能控制无人护航飞机，以抵御地对空导弹（SAM）或敌机（无论是有人还是无人）的攻击。2022 年，美国空军部长弗兰克-肯德尔讨论了为 B-21 轰炸机提供无人护航作为穿透辅助工具的计划。当时，肯德尔提到了一种高性能飞机，其大小与有人驾驶战斗机差不多，航程 2,778 千米（1,500 NM），内部有效载荷 2,200 千克，每架造价超过 3 亿美元。目前，这一想法已被搁置。另一方面，凯文-斯塔梅透露，正在考虑为隐形油轮提供护航。撇开这个特殊项目不谈，美国和其他国家的武装部队很可能会在某个时候重新考虑成本较低的 CCA，以提高在有争议地区或附近执行任务的大型有人驾驶飞机的生存能力。

除 MUM-T 概念外，人工智能在所有军用飞机概念中正变得无处不在。所谓的人工智能驾驶员预计将承担越来越多的驾驶舱工作量。一方面，这包括日常功能，使人类机组人员能够集中精力处理行动中最关键的方面，特别是涉及战术决策的方面。然而，人工智能也有望在这方面为机组人员提供支持；当机载传感器和来自机外平台的战术数据流有可能使飞行员的认知能力不堪重负时，人工智能将对传入的信息进行分类，对呈现给机组人员的信息进行分流和优先排序。最后，虽然在可预见的未来，大多数主要飞机类别似乎都将保持有人驾驶，但许多开发项目都要求工业界将可选的人员配备整合到基础设计中，从而在飞行员短缺或特定任务面临不可接受的风险时，为操作人员提供灵活性。

• 自我保护套件

非作战的下一代飞机将需要更强的自我保护能力。这将包括防御性电子战和网络安全套件，以防止导航或机载电子系统受到干扰。此外，还提出了干扰系统或激光炫目器，以破坏敌方导弹或无人机上的目标传感器。据 Kevin Stamey 称，隐形加油机也在考虑采用未指定的动能自卫解决方案。空军研究图书馆一直在研究小型拦截导弹，作为防空导弹的近程防御手段。虽然这种导弹主要是为战斗机设计的，但如果能在飞机上集成适当的火控系统，它们也可能适用于大型机身。

• 改进推进系统和扩大航程

未来的飞机将需要改进的推进系统，以实现更远的航程、更大的有效载荷能力，并可能提高空速（至少在 “冲刺 ”阶段）。发动机需要将更大的推力与更高的效率结合起来，同时还要提供更多的发电量，为大量新的传感器、其他电子系统和有效载荷提供动力。功率更大的发动机的一个缺点是发热量更大，这会增加飞机的压力并放大热特征。未来的发动机设计需要采用更强的冷却系统和新型耐热材料。欧洲和美国都在进行针对第六代战斗机的新型发动机的研发工作，预计将在几年内完成原型设计。

为了保持隐形或尽量减少雷达显示，飞机在执行任务的大部分时间里都需要在内部携带所有燃料。虽然空中加油可能是一种通用能力（无人驾驶加油机的引进将提高加油的可用性），但降低油耗将是扩大作战范围的一个关键因素。用重量更轻的复合材料取代某些金属部件也将有助于延长航程。

技术挑战和预算限制将起决定性作用

尽管国防部门和工业界都对未来的飞机设计寄予厚望，但仍有两大变数需要考虑：a）不切实际或不成熟的要求；b）预算限制。在过去的几十年中，有许多很有前途的飞机概念都因为关键技术不成熟或设计不符合承诺而被取消。其他项目，如第五代 F-35 战斗机，也因技术不成熟、供应链短缺等原因而延误。另一个因素是，一旦开始建造，武装部队就倾向于要求更改设计，这可能导致作战系统的实地部署或认证出现重大延误。鉴于下一代飞机（无论是作战飞机还是空中机动飞机）的设计和预期性能参数具有革命性，因此最好对这些系统的生产和投入使用的拟议时间表持谨慎态度。

图：MQ-25A “黄貂鱼 ”预计将于 2027 年实现 IOC，成为首架无人加油机，预示着未来无人机将承担多种支援任务。 资料来源：美国海军

至于预算方面的考虑，预计拟议中的有人驾驶飞机将比传统系统昂贵得多。战斗机的情况尤其如此--极高的性能提升并不便宜。美国空军的有人驾驶 NGAD 战斗机预计单价约为 3 亿美元，大约是 F-35 的三倍。过去，F-22 “猛禽 ”战斗机等高性能平台的采购被截断，远远低于武装部队所倡导的水平。采购成本飙升是取消采购的主要原因。如今，由于国防采购成本普遍上涨，许多国家预算赤字飙升，预算压力更大。虽然各国立法机构不太可能完全取消第六代飞机计划，但仍然存在将采购限额设定在武装部队认为必要的限额以下的实际风险。无人驾驶飞机能力的不断提高，包括那些被直接视为第六代系统组成部分的无人驾驶飞机，将为预算意识较强的立法者提供更多理由，主张最低限度地采购最先进的有人驾驶飞机。考虑到正在进行的无人运输机和加油机的研究与开发，这最终可能会超出作战飞机的范围。