近年來(lái)，歐美等國(guó)已經(jīng)陸續(xù)公開(kāi)了一些六代機(jī)概念方案和項(xiàng)目編號(hào)，如美國(guó)的F-47等。但目前，各型六代機(jī)的詳細(xì)定義、技術(shù)特征、性能指標(biāo)等具體信息依然處于不透明狀態(tài)。這引發(fā)了很多來(lái)自媒體和航空愛(ài)好者的猜測(cè)。
一些文章推測(cè)，目前在研的六代機(jī)飛行速度將遠(yuǎn)高于現(xiàn)有戰(zhàn)斗機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)速度在馬赫數(shù)3甚至以上的長(zhǎng)時(shí)間巡航飛行。但從人類(lèi)現(xiàn)有的工業(yè)能力來(lái)看，該推斷或許過(guò)于樂(lè)觀。
全球首款能夠以馬赫數(shù)3以上速度巡航的飛機(jī)是美國(guó)SR-71“黑鳥(niǎo)”系列，該機(jī)最大巡航速度可達(dá)到馬赫數(shù)3.2左右。盡管距離“黑鳥(niǎo)”首飛已經(jīng)過(guò)去了60余年，但如果目前人類(lèi)要設(shè)計(jì)、制造一款能夠以這樣的速度進(jìn)行高速巡航的全新戰(zhàn)機(jī)，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)在隱身性能、作戰(zhàn)高度、機(jī)動(dòng)性等方面的大幅跨越，難度依然相當(dāng)大。
進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，如果盲目以高巡航速度為首要性能要求，大概率將導(dǎo)致該戰(zhàn)機(jī)不得不犧牲其最重要的能力——戰(zhàn)場(chǎng)生存和任務(wù)執(zhí)行能力。
從飛行器設(shè)計(jì)原理來(lái)說(shuō)，飛機(jī)飛行中，機(jī)體與氣流的高速摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量，使機(jī)身結(jié)構(gòu)處于高溫之中。在馬赫數(shù)3以上的巡航速度下，該問(wèn)題會(huì)尤為嚴(yán)重。根據(jù)試飛員的回憶，在SR-71的早期試飛試驗(yàn)中，試飛員甚至在戴著阻燃手套的情況下，都無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間握持滾燙的操縱桿，不得不頻繁換手操作。
SR-71操縱桿
米格-25是與SR-71同時(shí)代的戰(zhàn)斗機(jī)，其巡航速度可達(dá)馬赫數(shù)2.35以上。也因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的機(jī)體高溫，米格-25放棄使用鋁合金這樣的輕金屬作為主要結(jié)構(gòu)材料——因?yàn)殇X合金在高溫下強(qiáng)度下降，可能導(dǎo)致機(jī)體解體、散架。
米格-25RB，其在正常任務(wù)模式下僅允許以馬赫數(shù)2.35的速度進(jìn)行巡航。受溫度限制，馬赫數(shù)2.65以下，飛行員可巡航15分鐘，馬赫數(shù)2.83以下，飛行員可飛行5分鐘。
“黑鳥(niǎo)”能夠以馬赫數(shù)3.2的速度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間巡航，但在15000米高度，其最大允許速度只有馬赫數(shù)1.5，弱于同時(shí)代的第二代戰(zhàn)斗機(jī)。
SR-71和米格-25分別使用了中、高密度的鈦合金和高鎳合金鋼作為主要結(jié)構(gòu)材料，以實(shí)現(xiàn)高速巡航。但另一方面來(lái)看，由于這兩種材料質(zhì)量較大，兩種飛機(jī)的結(jié)構(gòu)都設(shè)計(jì)得較為單薄，強(qiáng)度不高：SR-71的最大過(guò)載為2.2G，低于大多數(shù)客機(jī)/運(yùn)輸機(jī)。而米格-25的設(shè)計(jì)指標(biāo)僅允許其在15000米以上高度進(jìn)行超聲速飛行。
類(lèi)似這樣的限制，對(duì)于新一代需要執(zhí)行制空和攻擊的多用途戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō)是不可接受的。
盡管現(xiàn)代航空材料對(duì)比半個(gè)多世紀(jì)前已有巨大進(jìn)步，但是在輕質(zhì)、耐高溫材料方面，科研進(jìn)展都比較有限。
碳纖維復(fù)合材料
以碳纖維材料為例，20世紀(jì)70年代之后，人類(lèi)發(fā)明了樹(shù)脂基碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。盡管碳纖維本身耐高溫能力非常強(qiáng)，但將其黏合成型所使用的熱塑/熱固樹(shù)脂塑料，在耐高溫能力上并不比鋁合金更強(qiáng)。也就是說(shuō)，今天，我們可以使用鈦合金等作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)主材料做出強(qiáng)度和剛度更好，維護(hù)檢修更容易，巡航速度可達(dá)馬赫數(shù)3以上的飛機(jī)，但依然難以完全克服SR-71和米格-25身上所固有的性能缺陷。
飛行包線的狹窄使SR-71在馬赫數(shù)3的速度下巡航時(shí)幾乎沒(méi)有應(yīng)變能力。瑞典JA-37曾多次以返航的SR-71為假想攔截目標(biāo)，成功實(shí)施截?fù)粞菥殹?/strong>
瑞典JA-37戰(zhàn)機(jī)，最大速度為馬赫數(shù)2.1。
此外，高速巡航狀態(tài)下的飛機(jī)還難以解決被紅外探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。
通常情況下，針對(duì)常規(guī)雷達(dá)，新一代隱身戰(zhàn)斗機(jī)一般會(huì)通過(guò)多種手段實(shí)現(xiàn)隱身。比如保持電磁靜默，不對(duì)外主動(dòng)發(fā)射信號(hào)，或是以最小的功率發(fā)射信號(hào)并將其偽裝為無(wú)線電噪聲。即使對(duì)方發(fā)起了主動(dòng)探測(cè)，還能通過(guò)外形與吸波材料的結(jié)合，將其吸收衰減并反射到安全方向。
但是紅外特征則難以被掩飾，尤其是高速巡航下機(jī)身溫度很高的戰(zhàn)機(jī)。任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)時(shí)刻不停地主動(dòng)發(fā)出紅外輻射，飛機(jī)也不例外。與外界空氣的溫差越大，飛機(jī)的紅外特征就越明顯。要實(shí)現(xiàn)紅外隱身，唯一的手段就是竭力縮小飛機(jī)與外界空氣的溫差。
為了避免熱量與壓力摧毀飛機(jī)結(jié)構(gòu)，要實(shí)現(xiàn)馬赫數(shù)3速度巡航，飛機(jī)至少要爬升到1.8萬(wàn)米以上高空。這也意味著其將處于一個(gè)毫無(wú)掩蔽的暴露環(huán)境中——機(jī)體多個(gè)區(qū)域超過(guò)200℃，局部區(qū)域超過(guò)300℃，甚至400℃，而環(huán)境溫度僅為-20℃，甚至-50℃。溫差達(dá)數(shù)百攝氏度。這必然會(huì)被敵方的紅外探測(cè)器等光電類(lèi)傳感設(shè)施發(fā)現(xiàn)。
裝甲車(chē)輛的紅外隱身主要依靠隔絕內(nèi)部熱源（比如發(fā)動(dòng)機(jī)）與車(chē)輛外表之間的熱傳遞，對(duì)外表實(shí)施主動(dòng)強(qiáng)制降溫等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這樣的思路在高速巡航的飛機(jī)上是不可行的。
在SR-71首飛的時(shí)代，受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，光電類(lèi)探測(cè)系統(tǒng)難以對(duì)其形成威脅，SR-71的熱管理系統(tǒng)甚至還專(zhuān)門(mén)涂有散熱涂料，讓熱量轉(zhuǎn)化為紅外輻射散發(fā)出去，協(xié)助機(jī)體實(shí)現(xiàn)30℃左右的降溫效果。但近年來(lái)，隨著全球光電探測(cè)技術(shù)的飛躍式發(fā)展和火控?cái)?shù)據(jù)的信息化，像SR-71這樣以馬赫數(shù)3以及更高速度進(jìn)行任務(wù)活動(dòng)的飛機(jī)已經(jīng)無(wú)法躲開(kāi)現(xiàn)代光電系統(tǒng)的探測(cè)了。也就是說(shuō)，如果要設(shè)計(jì)新一代的高巡航速度戰(zhàn)機(jī)，不僅不能通過(guò)紅外輻射來(lái)進(jìn)行降溫，反而要竭盡全力降低紅外信號(hào)，否則就意味著在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上毫無(wú)生存能力。
例如，美國(guó)五代機(jī)F-35的一個(gè)重要能力就是通過(guò)機(jī)載EOTS/DAS系統(tǒng)中的紅外傳感器被動(dòng)捕獲目標(biāo)的方位信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳遞給包括遠(yuǎn)程防空反導(dǎo)系統(tǒng)在內(nèi)的友軍單位。
對(duì)于紅外信號(hào)強(qiáng)烈的高空目標(biāo)，F(xiàn)-35的探測(cè)距離相當(dāng)遠(yuǎn)。2010年6月，DAS的研制商諾斯洛普·格魯門(mén)公司曾在“獵鷹”9火箭發(fā)射時(shí)，在美國(guó)北卡羅來(lái)納州上空對(duì)該火箭實(shí)施了1300千米外的觀測(cè)跟蹤，并有效跟蹤到了一二級(jí)分離與發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化。
F-35的EOTS光電系統(tǒng)。
F-35的DAS系統(tǒng)在1300千米外監(jiān)視到“獵鷹”火箭2級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃盡。
F-35跟蹤RIM-2“小獵犬”探空火箭（不含工作載荷重量1.3噸）。畫(huà)面中，火箭的一二級(jí)已經(jīng)分離，黃框代表AN/APG-81雷達(dá)跟蹤，洋紅色圓圈標(biāo)志代表DAS跟蹤。跟蹤距離未公開(kāi)。
只有很少的云層高度能達(dá)到15000米以上。
現(xiàn)代的紅外傳感器溫度分辨率已經(jīng)可以達(dá)到0.02℃左右，因此，以馬赫數(shù)3速度巡航的飛機(jī)很難通過(guò)常規(guī)手段實(shí)現(xiàn)紅外隱身。而在11000—15000米的高度范圍，以馬赫數(shù)1.4至1.7的速度進(jìn)行超聲速巡航，機(jī)身表面的大部分區(qū)域溫度可以控制在較為溫和的70℃左右水平，紅外特征要弱很多，而且能借助云層的掩護(hù)，實(shí)現(xiàn)紅外隱蔽。
總體而言，對(duì)現(xiàn)在的軍用飛機(jī)來(lái)說(shuō)，保持馬赫數(shù)3的速度進(jìn)行巡航是一種得不償失的性能要求。參考SR-71的性能特征，并綜合近年來(lái)全球航空科技領(lǐng)域的主要突破，可以發(fā)現(xiàn)，追求單一的高巡航速度，對(duì)戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用來(lái)說(shuō)，都意味著巨大的經(jīng)濟(jì)成本和性能代價(jià)。戰(zhàn)機(jī)的任務(wù)靈活性將大幅犧牲，戰(zhàn)場(chǎng)生存能力也會(huì)降低。而且，這樣的高速優(yōu)勢(shì)也難以消除來(lái)自現(xiàn)代傳感通信和導(dǎo)彈動(dòng)力性能進(jìn)步所造成的戰(zhàn)場(chǎng)威脅。因此，在六代機(jī)身上，我們或許依然難以看到其選擇在高速方向產(chǎn)生跨越式的進(jìn)展。
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