1月初，“简氏防务”（janes.com)和“飞行国际”(flightglobal.com）等多家媒体报道，波音子公司极光飞行科学公司（Aurora Flight Sciences）开始研制一款新型X系列验证机，名为X-65。

 

 

 

 

 

极光飞行科学X-65验证机风洞模型

 

 

 

X-65是在美国国防部预先研究计划局（DARPA）所规划的“革命性新型效应操控航空器”（Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors，CRANE）项目下开发的验证机。

 

 

 

 

 

BAE为CRANE项目设计的验证机概念图

 

 

 

极光飞行科学公司表示，X-65的研发主要围绕航空器主动气流控制（Active flow control，AFC）技术开展，有望使航空器在空气动力学领域取得新突破，

 

 

 

DARPA认为，X-65旨在展示探索AFC技术未来在军事和商业航空领域的应用。

 

 

 

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主动气流控制技术

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

传统飞机上的气动翼面示意图

 

 

 

传统飞机上，襟翼、副翼、方向舵、升降舵等气动翼面是必不可少的。它们在气流中利用舵面偏转产生的平衡力和控制力来操作飞行，帮助飞行完成升降以及转向动作。

 

 

 

X-65则未设计传统的气动翼面。机身采用三角翼结构，主机翼与尾翼融为一体，在机身表面以及多处机翼后掠面上，嵌入了14个AFC效应器，这种效应器是一种压缩空气喷口，在飞行时，通过从发动机内引出高速气流，从喷口喷射而出，从而直接产生能量，以改变机身周边气流实现飞机转向和升降。因此，AFC也被称为射流飞控技术。

 

 

 

 

 

X-65概念图

 

 

 

X-65这款验证机专为测试主动气流控制（AFC）技术的多种效果而研发，包括飞机在执行战术任务时所必要的速度下开展飞行控制测试，以及全面验证整个飞行包线是否会在AFC技术辅助下实现性能增强。X-65机身采取模块化设计，外侧机翼和AFC效应器均可更换，也为将来进一步测试其他AFC设备留出余地。

 

 

 

采用主动气流控制（AFC）技术或是射流飞控技术能令航空器实现更快速的飞行。同时AFC技术也有利于强化航空器隐身性能——可扭转的气动翼面，会在航空器表面产生缝隙，很容易破坏隐身设计，而AFC技术能够避免机身表面出现不必要的缝隙 ，始终保持航空器隐身性能。

 

 

 

此外，优化掉大量活动部件也能减轻航空器重量，简化航空器的维护保养流程，间接节约了使用成本，提高了航空器安全性。

 

 

 

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为六代机进行技术储备

 

 

 

 

 

 

 

 

 

展示进气道的X-65风洞模型

 

 

 

DARPA在2020年推出了AFC技术验证机项目，2023年2月，极光飞行科学公司完成了最初的概念研发。

 

 

 

近日，极光飞行科学公司表示经过3年多初步设计和风洞实验，X-65的关键设计审查（CDR）已经通过，X-65原型机已经开始设计工作。

 

 

 

极光飞行科学公司的X-65项目总监表示：“X-65有潜力改变航空设计的未来。”

 

 

 

目前X-65无人机验证机部件及其机身正在制造中，之后将在极光飞行科学公司位于美国弗吉尼亚州马纳萨斯的总部进行系统集成和地面测试。

 

 

 

该公司计划最终将制造具有飞行能力的全尺寸无人验证机，重约3.17吨，翼展9米左右，飞行速度马赫数将达到0.7，无人机大小整体和T-38教练机相当。

 

 

 

根据目前的计划，全尺寸验证机将在2025年夏季实现首飞。不过目前极光飞行科学公司尚未披露X-65会采用何种动力系统。

 

 

 

 

 

DARPA展示的X-65概念图

 

 

 

从某种程度上讲，极光飞行科学公司的高层对X-65的高期待并非空中楼阁，有关美国六代机将应用AFC技术的消息早已存在：2022年初，美国《国家利益》杂志刊登了一篇关于六代机技术猜想的文章，其中就提到了AFC技术。

 

 

 

这篇文章认为，AFC技术并不是一个新概念，其技术难度并非登天之难，对隐身战机的性能提升可起到立竿见影的效果。

 

 

 

 

 

B-2飞翼上的气动翼面

 

 

 

文章认为，从F-22、F-35到B-2轰炸机，美国空军在隐身性能与气动优势之间，往往选择牺牲后者来保存前者，特别是像B-2轰炸机，在处于隐身状态时，B-2为了不让机身表面出现缝隙，从而破坏隐身性能，最终选择锁死飞翼的气动翼面，导致在隐身模式时，B-2的机动性较差，甚至无法实现大幅度的机动转弯。

 

 

 

如果AFC技术应用在未来的六代机上，战机可以在保持隐身性能的同时，提高速度和机动性，并携带更多弹药，尤其是能够降低生产成本，这与美军对仍处于研发阶段的NGAD项目的要求不谋而合。

 

 

 

因此，X-65验证机的出现，可以视为美军对未来六代机的技术储备。

 

 

 

 

 

美军NGAD六代机概念图

 

 

 

不过AFC技术也存在缺点：传统由气动翼面控制的飞行器，当出现发动机故障，甚至空中停车时，还可以依靠气动翼面的扭转调整飞行姿态，操作航空器迫降；而使用AFC技术的飞行器，一旦动力系统出现问题，飞行员面临的安全威胁将远大于传统的飞行器。

 

 

 

除去人的因素，如果将AFC技术首先应用在无人机上，无疑会给无人机的性能带来更大提升，也能避免上述安全问题。

 

 

 

《国家利益》的文章提到，美国空军还在探索将AFC技术与传统的飞行控制技术相结合的可能性。譬如或许存在一种可能性，当飞行员需要高机动性应对空战时，就选择AFC技术提升机动性；而在一般飞行环境下，仍选择传统的气动翼面控制模式，这样能尽最大可能避免发动机故障带来的安全隐患。

 

 

 

 

 

全景呈现的X-65风洞模型

 

 

 

此外，AFC技术的广泛应用还需要一个前提条件：材料技术的进步。

 

 

 

AFC效应器，也就是压缩空气喷口喷出的高压气流由于直接来自发动机内部，发动机内部和喷口周边都必须使用耐高温材料，这也意味着整个机体需要更多、更轻的耐高温材料，而且还需能够快速冷却，否则将破坏飞机隐身性能——而现在，F-35飞机的冷却装置已经是雷神技术公司与柯林斯集团的重点研发项目；相信未来六代机所需的耐高温和冷却系统，将对航空科技提出更高的挑战。

 

 

 

目前极光飞行科学公司并未透露X-65采用的材料工艺和冷却系统技术，可以想见这将是其计划成功的重点和难点。从这一点来看，一款先进的航空器的实现，确实是国家综合科技水平的直观呈现。