美国空军加速研制大型翼身融合飞机，计划2027年后首飞

 

 

 

 

 

 

 

据路透社报道，当地时间8月16日美国空军选定Jet Zero公司负责下一阶段翼身融合（BWB）验证机的研制，预计在4年后完成建造并实现首飞。

 

 

 

据报道，这款飞行器大小将与波音767相当，有望在21世纪20年代末接替KC-46成为美军新一代加油机，并计划在未来数十年，为取代C-5与C-17战略运输机提供“全新思路”。

 

 

 

分析人士指出，这一决策可能影响美军未来空中运输机动力量的构成。

 

 

 

 

Jet Zero公司翼身融合验证机概念图。

 

 

 

 

 

01

数十年来，翼身融合飞机走向成熟

 

 

 

 

 

麦道公司的早期翼身融合设计图。

 

 

 

根据《航空周刊》（Aviation Week）的报道，美国国家航空航天局（NASA）曾在1988年发起一项“航空运输革命性设计理念”的号召，当时麦道公司的设计师借此机会勾勒出了早期翼身融合（BWB）飞机的设计图样。

 

 

 

当时，麦道设计师称：“全新的设计有望将运输机升阻比从17提高到接近28”。在这一思路的影响下，NASA与波音研发出了X-48验证机，此后数十年间，波音在X-48基础上进行大量实验，推出多款升级型号。随后，洛马、空客、庞巴迪以及数量众多的初创公司纷纷入局翼身融合飞机的研发。

 

 

 

 

X-48验证机。

 

 

 

从技术角度分析，翼身融合（BWB）飞机相比传统管翼飞机，综合高展弦比机翼与宽翼型机身的双重优势，能够在机身全跨度上产生升力，同时最大限度减小阻力，使飞机获得更远的航程、更长的滞空时间、更有效的运输载荷。

 

 

 

也因此，理论上来说翼身融合飞机对比传统飞机更省油，起飞时需要的滑跑距离也将缩短。

 

 

 

然而，以上看似简单的概念表述要转化为实际的工程设计仍具有极大的挑战性，其种种理论上的优势最终能否实现仍是一个未知数。

 

 

 

 

Jet Zero翼身融合验证机空中加油概念图。

 

 

 

据《航空周刊》报道，2023年4月，来自加州的初创公司Jet Zero曾对外透露，有望成功竞标美国国防部的翼身融合验证机项目。该公司旗下的验证机代号为Z-5，可能被评估为美军下一代加油机和运输机。

 

 

 

根据Jet Zero公开信息，Z-5验证机作为运输机时，航程超过9000千米，最多可容纳250名乘员。在作为加油机时，这架采用全复合材料机身的飞机，最大任务航程中携带的燃油量将是现役KC-46加油机的两倍。

 

 

 

目前，Jet Zero正在对一架比例为1:8、翼展约7米的翼身融合验证机开展飞行测试，这验证机在早期研发阶段曾得到NASA的资助，其目的在于评估Z系列翼身融合验证机的多项关键设计功能，包括独特的旋转式前起落架。

 

 

 

可以说，经过30多年的小规模测试与优化设计，翼身融合飞机正在逐渐走向成熟，距离最终的生产应用只差“临门一脚”。

 

 

 

02

激烈竞争，如何脱颖而出？

 

 

 

 

 

Space X“星舰”。

 

 

 

 

“自由升举机”水上飞机概念图。

 

 

 

 

跨声速桁架支撑翼验证机（TTBW）概念图。

 

 

 

虽然翼身融合技术已经获得了来自美空军的“下单”支持，但这一产品也面临多个强大的竞争者。

 

 

 

据《航空周刊》报道，美国空军研究实验室（AFRL）推出的火箭运送计划，提议使用类似Space X“星舰”的技术，以突破大气层的方式，实现1小时内，将相当于C-17运输机的载荷量，输送至全球任何地点，乃至于低轨道空间站内，这项雄心勃勃的计划也受到了美空军的青睐。

 

 

 

同时美国国防部预先研究计划局（DARPA）正在推进的“自由升举机”（Liberty Lifter）水上飞机项目，旨在研发一款大小与C-17运输机相当的水上飞机，能够在太平洋上运送人员与货物。

 

 

 

此外，还有波音公司与NASA合作推出跨声速桁架支撑翼验证机（TTBW），以及当前美军标准军用运输机升级的改进型号，在不同应用场景下各具优势，可算是翼身融合飞机的竞争者。

 

 

 

 

Jet Zero翼身融合验证机与F-35编队概念图。

 

 

 

但一些业内人士认为，翼身融合技术与上述竞争者相比有一个巨大优势，那就是使用可再生能源带来的环保政治正确加成。

 

 

 

2022年4月，美国空军能源、设施和环境办公室早就曾推出翼身融合验证机的方案，美国空军在当年6月发布的后续说明书中进一步表示：

 

 

 

“无论是在性能优化还是减少温室气体排放方面，翼身融合都是未来美国空军飞机最具影响力的潜在技术之一。”

 

 

 

此外，从20世纪80年代开始至今，各制造商的参与为翼身融合飞机的实现积累了庞大的数据和试验资料，这也是翼身融合飞机实现功能化的有力支持之一。

 

 

 

03

美国空军提出了现实目标

 

 

 

 

 

C-17运输机。

 

 

 

作为美军构想中的未来战略武器，翼身融合飞机要想最终研制成功，离不开美国国会的经费支持。

 

 

 

2023财年，美国会曾授予美国空军国防创新部门（DIU）4190万美元预算，用于启动翼身融合验证机项目竞标。

 

 

 

同时，美国空军还在请求国会在2024财年为该项目追加8820万美元预算。

 

 

 

美空军已经对Z-5提出了具体的设计目标：

 

 

 

Jet Zero公司的Z-5翼身融合验证机，需要完成其配置承诺，即相比C-17运输机减少30%的燃油消耗，以及比KC-46加油机增加60%的航程以及运输能力。

 

 

 

在第一阶段的测试工作中，翼身融合验证机将先不配备加油系统与货运坡道，并分别与KC-46和C-130的原型机开展竞赛，以测试其能否达到美国空军的预定目标。

 

 

 

 

KC-46加油机。

 

 

 

对于未来美空军的机队配置，《航空周刊》表示，美空军运输机队预计将在未来20~30年更换新型飞机，而加油机的更换时间还将更早。

 

 

 

因此，Z-5翼身融合验证机能否经受住考验，对于美军空中运输力量的未来而言相当重要。

 

 

 

目前，美国军方高层官员整体上对于翼身融合验证机持乐观态度。美国空军部长弗兰克·肯德尔（Frank Kendall）就表示：

 

 

 

“翼身融合体飞机可能会显著减少燃油需求，并扩大全球覆盖范围。快速、高效、远距离调动部队和物资是实现国家安全战略的关键能力。”

 

 

 

此外，美国空中机动司令部（AMC）也认为，该项目能够提升美空军作战能力，并增强部队机动性。