波音飛行器中的黑科技

沈海軍

“飛剪船”：從水上起飛

如果留意的話，你會發(fā)現(xiàn)，波音公司最早是以水上飛機(jī)起家的。

美國幅員遼闊，兩面臨洋，適于水上飛機(jī)的發(fā)展。鑒于波音公司此前在水上飛機(jī)方面的不俗表現(xiàn)，1936 年，泛美航空公司與波音公司簽訂了6架遠(yuǎn)程水上旅客機(jī)的合同，旨在開辟橫越大西洋與太平洋的國際航線。

1938年6月，37.5噸的波音314快速水上飛機(jī)首飛成功，成為當(dāng)時(shí)最大、最豪華的遠(yuǎn)程飛機(jī)。飛機(jī)上有臥鋪，有特設(shè)的餐廳，可搭載74名旅客，巡航時(shí)速300千米。

波音314的綽號為“飛剪船”，它采用典型的雙翼水上機(jī)設(shè)計(jì)，下機(jī)翼兼作浮筒，雙翼間的肋條完全被取消。為滿足橫越大西洋與太平洋的長航程需要，波音314的體型設(shè)計(jì)得十分龐大，機(jī)長約32米，翼展約46米，安裝了4臺大功率懷特GR-2600雙缸發(fā)動機(jī)。它的誕生為國際航空業(yè)的騰飛做出了巨大貢獻(xiàn)。

波音314“飛剪船”

“馭波者”與空天飛機(jī)

“鬼怪工廠”，又名“鬼怪工程部”，是波音公司的先進(jìn)武器及防務(wù)技術(shù)研發(fā)部門，主要負(fù)責(zé)研發(fā)尖端武器產(chǎn)品，其中涉及許多高度機(jī)密項(xiàng)目?！肮砉止S”從來就不缺大手筆，近些年來出盡風(fēng)頭的X-51A“馭波者”高超音速飛行器與X-37B空天飛機(jī)就是它的杰作。

X-51A高超音速試驗(yàn)飛行器的最大飛行速度超過5.1馬赫，最大航程超過740千米。2013年5月1日，X-51A首次試飛成功，達(dá)到了5.1馬赫高超音速速度，并持續(xù)飛行了210秒。

和一般巡航導(dǎo)彈相比，X-51A還有著三大優(yōu)勢：第一，反應(yīng)速度快。亞音速巡航導(dǎo)彈打擊1000千米外目標(biāo)需要一個(gè)小時(shí)，而X-51A只需要十幾分鐘;第二，突防能力強(qiáng)?，F(xiàn)有的巡航導(dǎo)彈主要依靠超低空飛行和隱身技術(shù)來突破敵方防御，由于速度慢，暴露后易被攔截，而對于在高空飛行的X-51A來說，現(xiàn)有的防空武器對它基本無計(jì)可施;第三，破壞力大。X-51A有著驚人的動能，即便是鋼筋混凝土的打擊目標(biāo)，它也能鉆進(jìn)去十余米，特別適合打擊深埋于地下的指揮中心等堅(jiān)固目標(biāo)。

X-51A現(xiàn)已被美軍列入“一小時(shí)打遍全球”的武器庫當(dāng)中，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)也被美國航空航天協(xié)會授予國家獎?wù)?，獲獎聲明稱：X-51A的試飛成功對美國的航空界有劃時(shí)代的意義。

X-51A高超音速飛行器

事實(shí)上，目前世界上第一種投入服役的軍用空天飛機(jī)X-37B也出自波音公司的“鬼怪工廠”。2010年4月22日，花費(fèi)10年研制的全新“空天戰(zhàn)機(jī)”X-37B首次試飛。這種外形和功能都酷似小型航天飛機(jī)的戰(zhàn)機(jī)通過火箭送入軌道環(huán)繞地球飛行，然后以滑翔方式返回地面。到目前為止，X-37B已經(jīng)先后試飛了4次，曾創(chuàng)下現(xiàn)役空天飛機(jī)的最長在軌運(yùn)行紀(jì)錄：675天。

作為一種可自主返回的航天器，X-37B擁有類似機(jī)翼的結(jié)構(gòu)，具有一定的大氣層內(nèi)飛行性能，這與傳統(tǒng)的航天器有著本質(zhì)的區(qū)別。X-37B與航天飛機(jī)的外觀有些近似，但整體規(guī)模要小得多;它的翼展為4.5米，高度2.9米、長8.9米，幾乎把運(yùn)載火箭的整流罩?jǐn)D得滿滿的。

X-37B 的活動范圍極大，可從200千米的近地軌道至接近1000千米的軌道上，這也正是X-37B任務(wù)的精華所在：它能在任何時(shí)間進(jìn)入任意一條軌道，執(zhí)行在軌偵察、反衛(wèi)星、軌道轟炸、捕獲敵方衛(wèi)星等任務(wù)。

X-37B空天飛機(jī)

“掠食鳥”在空中隱身

美國有許多黑項(xiàng)目，而“掠食鳥”飛機(jī)便是其中之一。“掠食鳥”飛機(jī)僅建造了1架，是波音公司和麥道公司研制的一種飛機(jī)，主要用來驗(yàn)證隱身技術(shù)。

“掠食鳥”飛機(jī)于1996年9月首飛，距今已整整20年。其研制費(fèi)用為6700萬美元，同其他項(xiàng)目相比，成本算是較低的。目前這架飛機(jī)收藏于美國空軍國家博物館內(nèi)。

“掠食鳥”飛機(jī)配備有1名試飛員，全長14.22米，翼展6.91米，高2.82米，最大起飛重量3.3噸，最大航速為482千米/小時(shí)。

“掠食鳥”飛機(jī)

從外觀上看，“掠食鳥”飛機(jī)的科幻值很高，會不由得讓人想起影片《絕密飛行》里面的艾迪無人機(jī)。它的外翼有一部分是向下折的，機(jī)頭看起來像一把巨大的寶劍。這架飛機(jī)先后總共進(jìn)行了39次飛行，當(dāng)作為一架驗(yàn)證機(jī)的使命結(jié)束之后，于1999年4月退役。

“掠食鳥”隱身技術(shù)驗(yàn)證機(jī)屬于美國國防部“黑色計(jì)劃”絕密項(xiàng)目，該機(jī)甚至都沒被授予X系列代號。這架飛機(jī)即便是退役之后，也在很久之后才被公開，外界知道它的存在是2003年。在該機(jī)上驗(yàn)證的隱身技術(shù)后來被大量應(yīng)用于波音的X-45系列無人戰(zhàn)機(jī)。

“鬼怪鰩”殺人無形

X-45是美國軍方提出的一項(xiàng)先期概念演示計(jì)劃，其主要任務(wù)是用來驗(yàn)證無人作戰(zhàn)飛機(jī)的技術(shù)可行性，以便更快、更高效地應(yīng)對21世紀(jì)的全球突發(fā)性事件。波音公司承擔(dān)了本次X-45 無人作戰(zhàn)飛機(jī)項(xiàng)目。

X-45C與“鬼怪鰩”驗(yàn)證機(jī)

2002年5月，波音公司的第一架X-45A無人機(jī)在美國愛德華茲空軍基地完成了首次試飛。飛行總共持續(xù)了14分鐘，飛行速度達(dá)到了360千米每小時(shí)，飛行高度2280米。此次飛行不僅標(biāo)志著美國無人戰(zhàn)斗機(jī)（UCAV）計(jì)劃取得了初步的成功，也讓波音公司上下興奮不已。

X-45A采用無尾翼設(shè)計(jì)，以一臺霍尼維爾渦扇噴氣發(fā)動機(jī)作為動力，具備自動駕駛能力。機(jī)身內(nèi)部有兩個(gè)武器彈艙，其中一個(gè)攜帶試驗(yàn)設(shè)備，另一個(gè)可掛載一枚450千克的炸彈。

2003年4月，美國國防部要求波音公司改進(jìn)正在研制的X-45B驗(yàn)證機(jī)，以便同時(shí)滿足美國空軍和美國海軍的作戰(zhàn)需求。于是，接到指令的波音公司將新方案命名為X-45C驗(yàn)證機(jī)，并終止了尚處于設(shè)計(jì)階段的X-45B方案。

按照聯(lián)合無人空戰(zhàn)系統(tǒng)計(jì)劃，波音公司從2004年6月開始組裝首架X-45C驗(yàn)證機(jī)。然而，美國空軍和海軍在無人戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)需求方面產(chǎn)生了巨大差異，無人空戰(zhàn)系統(tǒng)計(jì)劃被終止。波音公司的X-45C無人機(jī)方案也隨之?dāng)R淺。

不過，波音公司并未放棄這個(gè)項(xiàng)目。為了在今后的戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)市場中占據(jù)一席之地，波音公司從2007年夏天開始醞釀一項(xiàng)名為“鬼怪鰩”的項(xiàng)目，決定重啟處于凍結(jié)狀態(tài)的X-45C驗(yàn)證機(jī)。直到2009年5月，公司才向外界初步透露了這一情況。

“鬼眼”高空長航時(shí)無人機(jī)

2011年4月，波音公司研制的“鬼怪鰩”驗(yàn)證機(jī)終于在愛德華茲空軍基地秘密完成了首次飛行?！肮砉嘱帯币訶-45C驗(yàn)證機(jī)為原型，總體設(shè)計(jì)上非常簡潔，外表極其光滑，從前方看，就如同深海中的鰩魚，并因此而得名。

它采用飛翼式布局，不僅可以顯著降低氣動阻力，在所裝燃油量一定的條件下可大大增加航程，而且省去了相關(guān)的結(jié)構(gòu)材料和操縱機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)重量明顯減輕?！肮砉嘱帯睓C(jī)長約為11米，翼展15.2米，總重量16.5噸。在性能方面，其巡航速度為0.8馬赫，設(shè)計(jì)使用高度12100米。

“鬼怪鰩”承襲了X-45C驗(yàn)證機(jī)的武器艙設(shè)計(jì)，尺寸上與F-35戰(zhàn)斗機(jī)的武器艙完全相同，可以攜帶8枚“小直徑炸彈”。在不進(jìn)行空中加油的情況下，它的往返航程超過1800千米。

這款驗(yàn)證機(jī)可以被看作是美國海軍艦載無人駕駛監(jiān)視與打擊系統(tǒng)計(jì)劃的“起點(diǎn)”。同時(shí)，波音公司也希望以“鬼怪鰩”作為試驗(yàn)平臺，用來研制未來的無人戰(zhàn)機(jī)系統(tǒng)技術(shù)。

兩萬米高空中的“鬼眼”

長期以來，美國空軍一直希望能設(shè)計(jì)出一款高空長航時(shí)的無人偵察機(jī)，能夠飛到1.96萬米的高空，航時(shí)長達(dá)一周，并可攜帶一噸重的感應(yīng)器和計(jì)算機(jī)。波音公司接受了這一挑戰(zhàn)，重新審視一些過去的設(shè)計(jì)理念，并結(jié)合最新技術(shù)制造出了“鬼眼”高空長航時(shí)無人機(jī)。

2012年6月，“鬼眼”樣機(jī)造好后在愛德華茲空軍基地完成首飛。該偵察機(jī)三分之二縮比樣機(jī)的建造和測試工作得到了美國國防部的資助。此后，“鬼眼”還進(jìn)行了5次試飛。按照波音公司的設(shè)計(jì)，新型“鬼眼”無人機(jī)可在空中停留數(shù)天，這對美國空軍產(chǎn)生了極大吸引力。

目前，“鬼眼”是一種雙引擎飛機(jī)，翼展46米，有效載荷205千克。發(fā)動機(jī)使用的燃料是液氫。該推進(jìn)系統(tǒng)效率很高，并具備很好的燃油經(jīng)濟(jì)性，其唯一的副產(chǎn)品是水，所以它還是一架“綠色”飛機(jī)。

全尺寸“鬼眼”有望一次在1.9萬米的高空飛行10天;在這一高度上，飛機(jī)不會受到天氣影響，且能夠全天候監(jiān)視數(shù)千平方千米的土地?！肮硌邸奔饶苌逃靡材苘娪?，如果全尺寸“鬼眼”能夠滿足計(jì)劃要求，它將能以更加低廉的成本提供“衛(wèi)星式”覆蓋，將在大范圍自然災(zāi)害（地震、洪水、臺風(fēng)、龍卷風(fēng)）發(fā)生時(shí)為地面救援提供持久可靠的幫助。

【責(zé)任編輯】趙 菲