媒体报道中国神秘飞机隐身设计：却可能意外暴露了六代机飞控技术

射流舵面的安装位置

《南华早报》2月8日的一篇关于《雷达隐身中国无人机机翼设计》的文章意外把一个“射流飞控”的技术推上了热搜，《南华早报》的这篇文章的本意是介绍一种隐身设计的技术，但对六代机比较了解的朋友敏锐的发现，这可能就是妥妥的六代机飞控技术！

《南华早报》报道隐身设计：意外暴露中国六代机飞控

国内多家媒体引用了《南华早报》的报道指出这是2月10日的报道，其实这篇文章在2月8日就发表了，其对这种技术的报道还是比较详细的：

在四川的中国空气动力学研究与发展中心的团队正在测试一种新的飞翼设计无人机：与B-21突袭者设计非常相似，没有升降舵、副翼或襟翼的情况下仍然具有高性能飞行品质，更重要的是这种技术有助于更好的躲避雷达的探测。

研究团队表示，该无人机在试飞期间锁定了升降副翼（不使用气动翼面控制飞行器姿态），仅仅利用引出发动机低压压气级的高压空气进行爬升、翻滚和调整以适应湍流不平衡等复杂飞行条件下的飞机姿态控制。这种引自发动机的高速射流在喷口附近控制面的操作下，完全可以替代如襟翼与副翼等机械动作，一样可以完成俯仰或倾斜等机动飞行。

如此设计：一切都是为了隐身

研究人员表示，之所以要用这种方式来替代是因为隐身设计的需求，现代战斗机对隐身要求很高，这种射流飞控技术可以取消垂尾等多个翼面却不降低飞机的机动性能，可以将隐身设计技术利用到极致！

目前各国空军都在发展雷达隐身的飞行器，包括五代隐身战机和轰炸机，美军的F-22与F-35和B-2以及B-21，中国的J-20等，虽然双方实现的方法不一样，但目前在隐身设计上的主流技术主却不外乎如下几种：

• 1、隐身涂料技术；
• 2、机体驾驶舱与接缝隐身处理设计；
• 3、翼身融合设计；
• 4、进气道/发动机尾喷口背置技术；
• 5、取消垂尾的无尾飞翼设计；

前三项其实大家也看得明白，隐身涂料可以吸收电磁波，机体接缝平直处理成锯齿形减少反射信号，驾驶舱镀膜防止内部镜面反射，翼身融合减少雷达反射面积，理解起来都比较简单，后两项有些复杂，下文作个简单解释：

• 进气道/发动机尾喷口背置技术；

进气道背置实用化最早出现在F-117上，当然这不如B-2来得彻底，背置技术至少有两大好处，一个是复杂进气道唇口是雷达反射的重灾区，放到背部后可以被飞机飞行时的迎角部分挡住。另一个是尾喷口的红外辐射抑制设计，发动机尾流与机翼上表层高速气流混合，降低红外辐射信号，在红外波段也能做到很好的隐身效果。

B-2和B-21的发动机背置技术很好的解决了问题，但战斗机发动机进气道却不能背置，因为大迎角机动时机体背部气流被遮挡会造成发动机推力下降、喘振乃至熄火，因此要求高机动作战要求的战斗机发动机进气道只能机腹配置，但发动机尾喷口可以背置以降低红外辐射信号。

• 取消垂尾的无尾飞翼设计；

目前机体已经可以做到翼身融合以及飞翼设计，垂尾却在很多机型上存在，尽管垂尾对正面方向上的RCS（雷达散射面积）影响不大，但垂尾在侧面上却很容易形成镜面反射，如果能将垂尾取消，显然对隐身性能帮助非常大。

目前的飞翼设计已经非常成熟，但目前的应用仍然局限于轰炸机，在高机动性要求的环境中还是无法选择飞翼，不过这种引自发动机的高速射流可以起到辅助控制飞行器的要求，这将为设计更高机动性的飞翼开启了一条新的路子。

射流级飞控：到底是如何实现的？

射流飞控是个新名词，不过《南华早报》这篇报道中的“射流级飞控”技术的论文早就在1月18日就已经发表在《航空学报》上，那篇论文的标题很容易被大家忽略，因为标题是《基于环量控制的无尾飞翼俯仰和滚转两轴无舵面姿态控制飞行试验》，笔者也收藏了《航空学报》官网，也看到了这篇论文，但标题让我根本就没有进去看一眼的欲望，结果错过了如此重要的技术论文。

技术实现：从发动机压气级引流

常规飞行器中的姿态改变都是用机翼启动翼面实现的，比如鸭翼、襟翼以及水平尾翼和垂直尾翼，这些翼面各有用处，比如水平尾翼提供俯仰角控制、襟翼实现增升或者滚转力矩，垂尾解决航向稳定等，在射流控制系统中可以在没有这些附属控制翼面的情况下解决这个问题：

通过驱动压缩空气射流来改变流经机翼尾缘的空气流动方向，改变局部压力分布从而产生相应的控制力矩，因此实现射流快速、精准、稳定控制是环量控制技术，其关键技术分为括引气系统、气源控制系统和环量激励器，用于解决机载压缩气体引入、控制和射流执行的问题。

射流的气体来源是从发动机压气级引出，以论文为例，从发动机的稳定段嵌入集气环，从压气机的扩压器出口收集高压气体，压力为3.2巴（1巴≈1个大气压），看起来应该是低压压气级引流，气温为120℃，流量为45g/s，因为论文所用的发动机为30千克推力的涡轮喷气发动机。

这些气体通过耐高温管道到达位于机翼后缘的无舵面飞行姿态控制的作动的射流舵面，被称为环量激励器，这是一个可以全向调整出口气流流向的环形控制器，通过压力传感器反馈到控制设备实现快速精准调节。

比较有趣的是控制气流的方向还不需要用机械去控制，还可通过气流去引导，气流经过向下的弧面，由于康达效应，吸附在弧面上流动，形成向下的喷流转向，形成抬尾的力，此时就相当于襟翼放下。

在弧面上释放一道喷气流，射流就会调整角度变成向后平吹，此时调整左右的射流即可调整偏航力矩，如果增加弧面上释放喷流的强度，那么这个射流角度会向上，相当襟翼向上偏转。这个方法可以大幅度减少控制机构的复杂程度，

上图中的A状态就相当于襟翼向下偏转，而B状态则相当于襟翼向上偏转，如果左右机翼都是A状态，那么飞机就相当于放下了襟翼增升，如果左右侧是AB状态，那么飞机就会进入滚转状态，左右侧如果是平直出气，但流量不一样，就能修正飞行器的航向稳定性。

据1月18日发表在《航空学报》上的这篇论文表示，其射流作动系统响应延迟小于0.02s，射流作动无人机姿态角速度响应时间小于0.02s；俯仰环量激励器压比-1.025与升降舵-2.5°舵偏角产生的俯仰力矩相当，滚转环量激励器压比1.050与副翼2.0°舵偏角产生的滚转力矩相当，并分别实现纵向和横向无舵面姿态控制。

中国六代机无尾布局：或已实锤

在射流级飞控技术公布以前，坊间一直怀疑中国六代机可能不会出现无尾布局，因为这种无尾布局存在非常严重的问题，在轰炸机上问题并不大，但在高机动性的战斗机上甚至完全无法满足作战要求！

X-44的“烟雾弹”：否定了无尾战斗机的一切努力

F-22装备美军后，洛克希德曾和NASA一起研究过一种无尾梯形翼布局的先进战斗机，这架战斗机基于F-22设计，拉大了F-22的梯形翼，取消了水平尾翼与垂直尾翼，研究的结论是这种战斗机与F-22相比，在燃料容量或者内部载弹量上有很大的优势，并且机械复杂性也得到大大下降，但偏航、俯仰和滚转控制等都必须用推力矢量保持。

这个计划已经于2000年结束，从结论来看问题还是比较大的，毕竟要求发动机实现全向推力矢量要求是比较高的，目前的五代机中只有F-22实现了二维矢量推力。六代机会装备全向矢量推力发动机吗？根据X-44的研究，似乎矢推势在必行，要是没有矢量推力控制，六代机连偏航稳定性都难以保证。

此后在美军在NGAD上公开了多款六代机的CG图，坊间都怀疑美国人是不是一直在放烟雾弹，因为这些飞行器有很多都是尾喷口安排在背部，并且还是内埋式尾喷口，无法设置矢量动力的那种。

射流级飞控：问题或将迎刃而解

其实美国人也没说错，射流飞控也是矢量推力的一种，只是它引出的不是发动机的高温燃气流，而是在压气级的高压气流，比如AL-31F的发动机涡轮压缩比可达23:1，F135发动机的压缩比则高达28.5:1，在高压压气机出口温度可达600℃以上。

当然射流飞控也不一定需要那么高气压，只需在低压压气机位置引出，甚至在涡扇发动机的外涵道引出即可，这些气流通过耐热管道到达射流舵面辅助控制飞机的机动。

中国意外公开六代机气动布局：或可能成真

2023年1月18日，微博军事巨佬“沉默的山羊”发布了航空工业上电所模拟飞行器上的一架无尾战斗机飞行姿态，成为大家关注的焦点，各位军事界大V也分析表示，中国六代机可能将采用无尾战斗机布局。

关于中国六代机可能的气动布局，早在2021年10月30日，美媒《战区》就曾以“Tailless Fighter-Like Airframe Spotted At Chinese Jet Manufacturer’s Test Airfield”（中国喷气式飞机制造商的试验机场发现类似无尾战斗机的机身）就发布疑似中国六代机的卫星照片。

这架飞行器位置在四川成都的成飞工厂机场，在停机坪上展示了五架J-20、18架 J-10、几架无人机和一架飞翼布局的飞行器，类似钻石机翼的三角平面形状，并且具有比较薄的机鼻部分，翼展和歼-20的差不多，与X-44 Manta试验机型非常相似。

最近一次“官泄”是1月31日，航空工业视频号发布了的雷达所的宣传片《神鹰》，内容是PD雷达的研制历程，但在宣传片中却意外的出现了六代机的CG图片，这架CG的无尾布局战斗机似乎和J-20有些相似之处，看上去很像是J-20战斗机去掉了鸭翼和垂尾，然后将机翼拉成菱形并加大面积，机身也比J-20要更宽一些。

此前还有网友表示六代机可能会带垂尾，因为高机动姿控比较困难，而此次公布的射流飞控，反应速度以及控制要求完全达到了气动翼面的控制水准，表示中国六代战斗机的飞控问题或已迎刃而解，未来采用六代机的可能性已经大增。

延伸阅读：BAE无襟翼飞行器

射流控制姿态并不是中国第一个发明的，英国的BAE就是射流控制的先驱，其制造的Demon就曾在2014年的范保罗航展上展示，这是一架襟翼与射流控制并行的验证机，在测试飞行时候可以锁定襟翼控制并用射流控制，控制效果非常不错。

2018年时BAE制造了MAGMA验证机，这是一架飞翼无人机，但仍然没有取消垂尾，其射流控制技术是类似的，上文已经介绍，就不再啰嗦了。

在中国《航空学报》上论文中出现的那架无人机则要比两者更激进，完全取消了垂尾，这表示中国在英国BAE研究的基础已经大大前进了一步，直接为未来的六代机飞控打下了基础。