晨楓：南北無人制空戰鬥機把落後的帽子甩到太平洋對面去
閱兵中公佈的無人制空戰鬥機，上面的為「無殲-X」，下面的為「無殲-Y」
文/觀察者網專欄作者 晨楓
在九三閱兵中，人們驚喜地看到南北無人制空戰鬥機（下文稱「無殲」）公之於世。閱兵中展示的新銳裝備太多，每一個方隊都可圈可點，但無殲的亮相尤其值得驚喜。
由於現在沒有公佈任何具體的型號，所以我們分別將兩型無殲暫且命名加以區別。其中我們將大三角翼（或者說菱形翼）的無人制空戰鬥機為「無殲-X」，蘭姆達翼的為「無殲-Y」。X和Y當然是不明型號的代稱，無殲則是根據「無偵」系列和「殲」系列的型號命名而推測的型號命名。
「無殲-X」在外觀上與無人化、單發化、去鴨翼、去垂尾的殲-20高度相似，如果是成飛傑作將不意外。「無殲-Y」與網傳北六高度相似，如果是沈飛傑作，也不意外。重要的不是誰家造了哪個，而是這都是中國的，而且不光無人，還是六代。
眾所周知，六代機相比於五代機，其作戰性能將會有質的飛躍。傳統上五代機的特徵包括隱身、超巡、超機動、感測器融合，但四個特徵中只有隱身是定義性的特徵，因為其他特徵，四代機通過深度升級都可以做到。所以從這個意義來說，F-22是標準五代機，F-35也是五代機，只不過部分性能縮水了而已，沒有做到超巡和超機動。但F-15EX就只能是四代半，成不了五代機。
現在，五代機只能做到前向隱身，這對淺近縱深的穿透性制空是管用的，但對於深遠敵後的穿透性制空就不夠用了。在那種環境下，只有全向隱身才能保證足夠的生存力和戰鬥力。雖然全世界尚未就六代機的定義達成共識，但全向隱身和深度穿透應該是六代機的最主要特徵。
在可預見的將來，雷達依然是最主要的防空制空探測手段，世界上不存在物理意義上的完全的隱身，而實現雷達隱身的關鍵在於減小雷達反射特徵。現在世界各型五代機中，垂尾最大的側向雷達反射源；同時在前向，垂尾的線性尺度也構成主要雷達反射特徵之一。所以對於實現全向隱身來說，無垂尾佈局是剛需。
在飛機設計中，垂尾在氣動上相當於豎立的機翼，利用偏航時氣流在兩側產生的不對稱壓力讓飛機在航向上形成自穩定作用。典型設計原則是確保重心之後包括垂尾的機體側面投影面積大於重心之前的側面投影面積。包括F-22和F-35在內大部分戰鬥機的垂尾主體正是用於提供這樣的側面投影面積，因此垂尾的主體大多是固定不動的。
垂尾還可用於機頭航向（偏航）的控制，垂尾後緣的控制舵面就是幹這個用的。但在飛行中，飛機的轉彎不靠垂尾舵面，使用垂尾舵面強行轉彎只能造成飛機縱軸指向改變，飛機將形成側滑但繼續前行。飛機的轉彎是靠機體橫滾到一定角度，機翼產生側向升力而實現的。
全動垂尾可以縮小垂尾的被動安定作用，降低阻力和側面反射面積，通過主動偏轉來維持航向穩定或者實現機頭指向的改變，殲-20和蘇-57就是這樣的。
而無尾則意味著飛機連縮小面積的全動垂尾都沒有。第一種實用化的無尾作戰飛機是B-2。
B-2的構型稱為無尾飛翼。無尾這一點非常顯然，飛翼則指機翼和機體融合為一體。B-2在歷史上首次實現全向隱身，這是敢於深入敵後徘徊獵殲的底氣。
B-2首創用開裂式副翼控制偏航的方法。這是在外側副翼的位置，將原本一片的副翼分成上下兩片，對稱開閉，以形成兩側不對稱阻力，既控制偏航，又不產生「計畫外」的橫滾力矩。
由於開裂式副翼機械結構複雜，重量較大，所以B-2的機翼結構較為肥厚。同時為了降低重量，B-2的開裂式副翼的面積相對整體機翼面積較小。這使得B-2在正常飛行時為了保持足夠的控制靈敏度，也需要保持一定的開度，形成不必要的阻力。對隱身飛機來說，副翼開裂本身在後向形成了一對角反射器，這對以全向隱身為設計目標的無尾飛機是個尷尬。
開裂式副翼也不宜作為正常副翼使用，機械限制使上下翼面不便同向偏轉。這樣一來，使用開裂式副翼的無尾飛機還要另外設置正常副翼，還因為必須把外側更加有效的位置讓給開裂式副翼，而必須增加正常副翼的面積，帶來重量和阻力代價。
在很長時間裡，開裂式副翼作為「必要的代價」而存在，不管是有人機還是無人機，無尾飛翼幾乎無一例外，都採用開裂式副翼。在南北六代和無殲之前，無尾飛翼都不超過高亞音速，因為後掠較小、翼展較大，靠近翼尖的開裂式副翼不需要多少開度就能實現較大的控制力矩，但是這又帶來一個常見的問題：縱長不足造成飛機俯仰控制力矩的難題。
南北六代和無殲還能稱為飛翼嗎？這是學術上的牛角尖，不重要，不鑽。重要的是，超音速後，後掠角和機體長細比必定較大，縱長和俯仰控制力矩的問題解決了，但翼展較小，偏航力矩的問題出來了。機翼較薄，也不利於採用開裂式副翼。
中國另闢蹊徑，採用全動翼尖，而且問題解決得很徹底、很完美，一步到位實現「無尾自由」，北六和南北無殲都用上了，南六則採用另一思路的分裂式可升降副翼/垂尾。
全動翼尖不對稱偏轉時，可以產生強大的翼尖力矩，無疑對控制偏航很有效。問題是，全動翼尖偏轉時，會帶來不必要的橫滾力矩。可巧，正常的副翼就是用於橫滾控制的，正好用於補償。這樣，副翼和全動翼尖的反向動作正好相當於開裂式副翼，但在機械上更加有利、有力，還不形成角反射器。
而且類似問題中國在V形全動垂尾上已經走過一遍了。殲-20那樣的V形尾的一大問題是偏轉時導致「計畫外」的橫滾，需要副翼動作加以補償。現在只是把全動垂尾換成全動翼尖，就可以實現南技北用了。然後，全動翼尖又回到「無殲-X」，又北技南用了，充分體現了中國航空科技的「競爭中的一盤棋」特色。
全動翼尖不僅可以用於正常飛行時的偏航控制，還可用於尾旋改出。在強烈尾旋時，飛機的前進速度無足輕重，但急速平轉加深飛機的失控，非常危險。
高大的垂尾有防止進入尾旋和幫助改出的作用，開裂式副翼對改出尾旋的作用微不足道，但全動翼尖的改出尾旋的作用十分有利。因為遠在翼尖，遠離重心，制止平轉幾乎立竿見影。這就是說，全動翼尖還有兜底作用，在用尖銳、寬大的邊條或者等效的機頭、機體側棱的時候，可以大膽利用其渦流增升的作用，又不怕非線性升力和不對稱渦流造成失控的危險。波音F-47採用鴨翼，可能有用鴨翼對渦流的控制作用，避免不對稱渦流導致尾旋的考慮，說到底，沒有掌握中國的獨門秘器。
有意思的是，機翼後緣的副翼通常會因為前掠或者後掠帶來的效率損失問題。當與飛機前進方向成非垂直角度的副翼在偏轉時，空氣會與翼面產生與後緣垂直的阻力，這個阻力可分解為平行於前進方向的分力和垂直於前進方向的分力。後掠的副翼產生向內的橫向分力，前掠的後緣產生向外的橫向分力。
正常副翼是左右兩側機翼對稱偏轉的，所以橫向分力互相抵消，這是無用功，只是無法避免而已。
相比之下，襟翼用於低空低速時產生額外升力，以便及早升空，或者降低著陸速度。低空低速時對阻力特別敏感，推力不能在無用功上浪費，所以機翼內側的後緣常常減小後掠，甚至基本平直，有助於襟翼效率最大化。增加的翼根弦長也有利於結構受力。
但對於無尾飛機，後掠或者前掠帶來的這個橫向力就是天賜良機了。所以「無殲-X」的後緣前掠、「無殲-Y」的外翼段後緣後掠都較大，一點不顧忌」常識「裡的效率損失和阻力代價。
這樣，對於採用蘭姆達翼的「無殲-Y」來說，要產生機頭向左的偏航力矩，將左側副翼偏轉一定幅度，同時用全動翼尖補償橫滾，偏航力矩得到副翼橫向力和不對稱阻力的雙重加持，可以事半功倍。
採用菱形翼的「無殲-X」也相似，只是副翼橫向力的方向相反。至於是全動翼尖補償後掠（或者前掠）副翼，還是後掠（或者前掠）副翼補償全動翼尖，這就是眼下熱議中「3×8還是8×3」的問題了。只要最後達到控制偏航又不導致「計畫外」橫滾的目的，怎麼解釋都可以。
當然，全動翼尖不是捅破一層紙那麼簡單。這一設計使得，在滾轉動作中本來沿整個弦長的受力結構變為由轉軸的單點受力。而這對結構剛性、轉動的靈敏度、穩定度、機械的可靠性、耐久性都提出了挑戰。這一技術與全動垂尾的技術是相通的，全動垂尾的好處全世界都知道，但全動垂尾在全世界也只有殲-20和蘇-57使用，能大量生產的只有殲-20，並非沒有原因。
然而，解決問題、實現「無尾自由」後，天地就無比寬闊了。
在閱兵中，央視刻意指出這倆無殲是「無人制空作戰飛機」。「無人作戰飛機」（UCAV）的說法已經有一段時間了，後來也用過「忠誠僚機」、「無人僚機」等說法，但核心都是輔佐有人戰鬥機的輔助飛機。
美國空軍從察打一體的MQ-1「捕食者A」和MQ-9「捕食者B」開始，首先推出噴氣化但依然只是察打一體、以察為主的MQ-20「捕食者C」，然後發展到「外載感測器-武器艙」的MQ-67，現在進一步發展到「協同作戰飛機」（CCA），眼下正在YFQ-42和YFQ-44之間競爭。但萬變不離其宗：這些都是亞音速、中等機動、中等隱身、具有有限作戰能力的輔助作戰飛機，主要任務是站崗放哨，最多在有人長機進入交戰時遞刀子。
其實，「忠誠僚機」這個定位本身就說明問題。傳統上在機隊中，長機由經驗豐富的飛行員執飛，帶領僚機作戰，主要任務是搜索和攻擊；僚機由經驗不足的新飛行員執飛，在長機的指揮下作戰，主要任務是觀察和掩護。
在對無人作戰飛機信心不足的時候，這樣的「長幼有序」是有道理的，但也對無人作戰飛機的天花板從定位上就加以限制。事實上，YFQ-42和YFQ-44連「忠誠僚機」都算不上，亞音速、中等機動性的飛行性能意味著它根本跟不上有人機，中等水準的隱身性能也隨時會「出賣」隱身有人機的行蹤。
「完全版無人僚機」的作用依然不超過站崗放哨、必要的時候遞刀子，甚至能在有人長機遇險時起到捨身救主的作用。毫無疑問，這些任務「無殲-X」和「無殲-Y」都能勝任，但這樣無疑會大材小用。必須看到，「無殲-X」和「無殲-Y」從來就不是作為可消耗的低成本無人機而存在，也不該當作低成本無人機使用。
「無殲-X」和「無殲-Y」的速度、機動性、隱身都符合六代機的高標準，既可以充當無人僚機，更擅長充當無人尖兵。可以這麼說，無殲是深入敵後聽風望遠摸哨斬首的特種部隊，而CCA就只是村頭放哨的兒童團，這就是差別。
根據衛星圖像推斷，「無殲-X」的長度為16.67米，「無殲-Y」為14.63米，作為比照，殲-10C為16.2米。三者翼展也相近。殲-10C的最大起飛重量為19.3噸，正常起飛重量14噸。我們可以粗略認為殲-10C與無殲的起飛重量相似，為了簡單起見，假定「無殲-X」和「無殲-Y」的最大起飛重量和正常起飛重量都為20噸和14噸。之所以要做這樣的假定是為了確保飛機推重比和基本飛行性能相似，考慮到兩種無殲都有尺寸可觀的機內武器艙，但不一定有外掛能力，所以相比於最大起飛重量，14噸的正常起飛重量更加重要。
殲-10C機內燃油量3860公斤，也就是說，燃油係數27.6%。在第四代戰鬥機中，中規中矩，不算多也不算少。蘇-27屬於變態地高，達到40%，所以原始設計裡根本不帶副油箱。
由於無殲取消了座艙和飛行員，涉及飛行員的系統都可以拋棄，可以給飛機節省大量重量：飛行員典型重量（連裝具、手槍、頭盔等）算70公斤；比照俄羅斯K-36D，彈射座椅算90公斤；比照F-15C和F-16C，座艙蓋算85公斤；顯控、操縱杆、氧氣系統算55公斤。加起來就是300公斤。也就是說，殲-10C取消飛行員的話，可以增加300公斤燃油而不增加起飛重量。
由於沒有飛行員安全顧慮，無殲飛機可以在結構和系統冗餘上放寬要求，筆者認為，減重200公斤應該不難做到。要是激進一點，用電動作動替換液壓作動都可以，那還可以節約更多的重量。殲-10基本設計到現在已經30年了，30年裡的結構、材料、3D列印等技術進步和取消鴨翼、垂尾將殲-10C的9.75噸空重再降低1200公斤有可能做到。
這樣無殲的機內燃油增加到5560公斤，燃油係數上升到39.7%。比照蘇-27，理論上不加油航程可以達到3500公里以上，全內載、無鴨翼、無垂尾的減阻可進一步增加航程，無殲的航程甚至可能達到4000公里以上。
無人制空戰鬥機採用渦扇-10系列發動機
如果無殲採用與殲-10C相同的渦扇10B（加力135kN，軍推89.2kN）的話，整機的推重比可以達到1.04，做好減阻可能使得飛機最大速度上升到M2.2甚至M2.5。作為比照，推重比相似的蘇-27達到M2.35，F-15C達到M2.5。同時無殲的軍推推重比可以達到0.65，接近F-22的0.7。這裡，減阻可以再次發威，使得超巡成為可能。
在機動性方面，目測「無殲-X」的翼面積大於殲-10C，但「無殲-Y」的蘭姆達翼升阻比更加有利。殲-10C翼載381公斤/平方米，與F-22的377相當。尚無證據證明兩種無殲採用了向量推力，但考慮到飛機機翼後緣的控制面夠大，確保了無殲不俗的機動性。
綜上所述，上述參數意味著無殲是妥妥的高性能戰鬥機，而且有全向隱身和深度穿透能力。這意味著無殲更適合用於穿透敵後的獨立作戰，換句話說，無殲們與有人長機之間的配合將會是一種鬆散配合。
在與六代機的配合中，無殲們如魚得水，在深遠敵後大殺四方；在與五代機的配合中，五代的殲-20、殲-35的隱身在淺近縱深依然足夠給力，有無殲們前出刺探、遊獵，可以控制更大的戰場縱深，讓我們實現用五代機打六代機才能打的空戰；而在與四代機的配合中，殲-16、殲-10在戰線的自己一方依然有足夠的生存力，無殲們則可深入到淺近甚至更深的縱深，遊刃有餘地翻江倒海。
在這次無殲的較量中，中國畫餅，中國上桌，閱兵中的無殲們連戰術編號都刷上了；而大洋彼岸的美國則連畫餅的地步都還沒有走到。在當前的CCA計畫之後，美國空軍打算繼續推動CCA 增量2計畫，該計畫要求無人機超音速、高度隱身、高度機動，但這個計畫甚至連PPT都沒有畫全。現在的美國雖然有中國的無殲作為藍本了，但是不是跟得動有太多的「如果」。
相比於空軍，更加緊迫的是美國海軍。海軍的六代計畫FA-XX上上下下，現在還要為空軍的F-47讓路。本來F-18E/F頂住殲-15/T還行，F-35C對抗殲-35也不至於一邊倒，但無殲們要是上艦，美國航母就徹底沒有活路了。
殲-36
殲-50
雖然現在無殲們不宜直接上艦，但上艦潛力很大。
對於無人作戰飛機來說，最大的挑戰從來是自主作戰：自主發現目標不難，難的是自主識別目標。但在海上，自主識別目標的挑戰反而小。戰艦的外觀好認，甚至可以用圖像識別來精確辨別艦艇型號和舷號，確保正確識別。大洋上空的飛機更好認。過往民航飛機有ADS-B系統，作戰飛機的敵我識別也更加簡單，一共只有這麼幾架自己人的飛機，不容易發生誤擊問題。
另一方面，艦載戰鬥機飛行員的訓練是世界級難題，時間長、成本高，還需要長期保持熟練。無人機只要設計、驗證過關了，反而沒有日常操作的規範性、熟練性問題，畢竟精確、敏捷、規範的動作其實是AI最拿手的。
彈射起飛不是難題；在合作式著艦引導下，精確著艦也做得到。在美國海軍飛行員訓練中，已經在考慮取消全手工著艦資格的要求，因為實際使用中基本上都是自動著艦。
與有人機混合的甲板、機庫、升降機運作有很多細節問題，但沒有克服不了的技術門檻。艦上維修則與有人機沒有原則差別。
這意味著「無殲-X」、「無殲-Y」在上艦方面可能有特殊有利條件。當然，「無殲-X」、「無殲-Y」也不能就這麼上艦，需要進行上艦改裝。雙前輪、尾鉤這些都是常規的適應性改裝，都沒有克服不了的困難。真正的挑戰是機翼。
「無殲-X」的菱形翼、「無殲-Y」的蘭姆達翼作為空軍飛機的設計沒毛病，但要上艦，需要改善低空低速的升力特性，在這方面，X-47B是很好的參考。X-47B採用蘭姆達翼，尖銳的中央菱形體既有利於隱身，也降低阻力；兩側相對較小後掠的機翼提供較高的低空低速升阻比，有利於艦上起飛著陸，也有利於較大的航程。
X-47B
「無殲-X」、「無殲-Y」的先天條件好，都有利於蘭姆達翼的改裝。「無殲-Y」本來是蘭姆達翼，相對容易延長機翼，或者在延長機翼的同時減小外翼段後掠，維持升力中心大體不變。內外翼段的銜接處正好成為機翼的折疊點。「無殲-X」是菱形翼，在現有翼梢增加減小後掠的外翼段，也可以形成蘭姆達翼，可以達到同樣的目的。
在不太遙遠的將來，中國航母上或許能搭載12架殲-35作為基本防空制空力量，6架殲-35S（比照殲-20S的雙座型）作為空中戰場的前沿指揮控制和ISR節點，12架殲-15T作為反艦對地打擊的基本力量，6架殲-15DT作為電子戰飛機，8架艦載無殲作為穿透性制空力量，4架空警-600作為預警指揮，還需要8架MQ-25一級的加油機/反潛機，另加4架傾轉旋翼搜救機。一旦成型，這將是令人望而生畏的理想艦載航空力量。
「中國MQ-25」現在還沒有看到在研製中，但是會有的。利用戰鬥機的夥伴加油只解決有無問題，自身油耗大，加油效率低，可轉移燃油量不足，需要專用的艦載加油機。也許我們可以將閱兵上看到的貌似「飛鴻97」的「無人僚機」作為起點，加以放大。這類飛機的上艦難度應該低於無殲上艦，它還可以是有用的反潛巡邏機和指揮控制中繼節點。
南北六代也能上艦，但龐大的體形和沉重的重量是不利因素，艦載航空力量的數量還是非常重要的。無殲與殲-15/T、殲35/S可以形成一支形成均衡、可靠的海上空中力量。而這一切，都是從解決超音速高機動無尾飛機的飛控難題開始的。
