美軍放話下一代加油機必須隱身！戰鬥機去哪兒加油機就能去哪兒！ 艦載機每年消耗上千萬美元，直呼換輪胎燒錢，3D打印如何降低成本

根據戰區網站消息 美空軍已經對外明確表示 作戰部隊需要在2040年之前呢獲得生存能力更強的加油機 因爲美軍未來在西太平洋地區的活動會面臨更加高端的防空手段壓力 這些飛機需要具備衍生性能 洛克希德馬丁公司的新一代加油機方案也進入了空軍的方案備選庫 美軍新一代加油機有什麼特點 又將如何影響未來軍武發展的 隱身加油機的設想其實在隱身戰鬥機的問世之初呢就已經被提出了 但是在21世紀初 以美國爲代表的先進軍事國家並沒有急於推進隱身加油機的工作 首先呢 加油機並非是一種作戰機型 作爲後勤保障的一環 加油機的最大職責就是在空中爲其他飛機補充燃料 使友軍飛機的最大航程不再受到起飛時的最大燃料裝載量限制 正是基於這種設想 現在世界各國的主力加油機大都是由運輸機改裝而來的 這樣做的原因也很簡單 因爲加油機的本質就是一個把燃油運輸到空中的載體 並且現在的空中加油技術已經比較成熟了 不論是飛毛式軟管加油 還是硬管式空中加油 都不需要運輸機機體在外形上去做專門的適配 只需要接受部分改裝就好了 可隨着現代軍事技術的發展 傳統加油機已經越來越難以應對 越發激烈的空中對抗和空地對抗 加油機可以飛的慢 可以不去前線 卻不能不怕防空導彈 不能不擊彈敵方的戰機 爲了確保將燃油送給友軍單位 加油機必須設法提高自己的生存能力 與此同時 空中加油在未來的衝突中呢 對於支持空軍戰術執行至關重要 指揮官如果因爲加油機存活能力低 就將所有空中加油行動都分配在遠離前線的安全空域 就會極大減少空軍作戰能夠使用的戰法 既然空軍的戰鬥力不能因爲近距離空中加油而被束縛 加油機就必須儘可能的抵近交戰區 在這個快節奏時代承擔更多風險 正因如此 新一代隱身加油機得到越來越多的關注 美空軍更是指出 隱身加油機最好是在21世紀30年代初就能夠進入部隊服役 航空週刊對此曾作出報道 美空軍內部一直都有開發下一代空中加油體系的計劃 代號ngas 而隱身加油機只是ngas計劃的一個組成部分 美國空軍現在的主力加油機有kc46 kc135以及kc10三款 kc10加油機呢 是由賣到的dc10飛機改裝而來 其在1981年就進入美軍服役 六年之後就正式停產了 目前最晚生產的dc10都有將近40年的機齡 正因如此 美空軍計劃在今年年底之前就淘汰所有的kc10加油機 而kc135加油機的情況也不容樂觀 這是從波音36780型飛機改裝而來的 空中加油機作爲美國空軍歷史上第一款噴氣式加油機 它已經走過了半個世紀的服役歷程了 因爲機體老化 其裝備數量也越來越少 既然主力加油機接連退役 現有的kc46加油機也並不適應未來戰爭的要求 美軍自然又將目光投向了別處 洛克希德馬丁公司也爲美軍提出了下一代隱身加油機的解決方案 這次的方案由洛馬公司的臭肉工廠操刀 根據概念渲染圖來看 廠方爲新型加油機設計了一種非常寬闊的平面機翼 機翼明顯帶有剪裁處理 似乎是受到了蘭姆達機翼理念的啓發 蘭姆達翼呢 就是一種前圓後略 後圓呈內凹鋸齒狀的後略翼形 由於後圓外形很像希臘字母Lambda 所以又被稱爲蘭姆達機翼 蘭姆達機翼是一種針對隱身性能進行優化的翼形 與傳統梯形機翼相比 其後圓呈內凹鋸齒狀 這會讓機翼的前後邊緣更容易與機身的其他邊緣部位對齊 這樣的設計在儘可能向外延伸機翼的同時 還提高了空氣動力學效率 不過 蘭姆達機翼也有缺點 那就是機翼後圓的鋸齒設計降低了結構使用效率 並且增加了機翼重量 這對隱身戰鬥機來說是個大問題 對體型本來就龐大的加油機而言 反倒是可以妥協的部分 這一對寬大的機翼作爲加油機的主要儲油部位之一 也能保證飛機的加油能力 而除了蘭姆達機翼之外呢 這款新型加油機的機頭部分還非常突出 讓人聯想起了老前輩黑鳥偵察機 至於後方的兩個垂直尾翼 伸展面積則相對較小 向外傾斜的角度也都不算大 新型加油機的發動機進氣口是一個設計比較巧妙的地方 進氣口在機翼與機身連接處的下方與機身主體緊密貼合 這更像是隱身戰鬥機的設計思路 與b二轟炸機完全不同 與此同時 新型加油機的機身還有一道十分清晰的分割線 這條線從機頭延伸到兩側機翼 將飛機分割出上下兩個部分 並讓飛機的橫截面近似菱形 這也是隱身飛機的特徵 值得注意 還有新型加油的駕駛艙 前座艙擁有一個兩片式的大型擋風玻璃 後座艙則有一塊頂置玻璃 這說明新型加油機大概率是雙座型飛機 並且從機身比例來看 兩名機組成員不會並排乘坐 而是一前一後落座 像雙座型戰鬥機那樣 這也反映出了美空軍想要縮減加油機機組人員的想法 以往的傳統加油機 除了有兩個人負責駕駛之外 還會有調杆操作員以及其他後勤輔助人員 不過 美空軍還在積極實驗單人駕駛加油機 這就說明了美軍在同時研判單座型和雙座型加油機的可行性 洛克希德馬丁公司的方案只是美國空軍備選庫裏的一個有力競爭者 發生這種情況也不難理解 因爲美軍的下一代空中加油體系計劃還包括了空中加油方式的改變 除了單座型和雙座型的比較 美軍以往使用的調杆加油方式很可能也會得到技術更新 既然如此 洛馬公司爲加油機開闢了新思路 臭油工廠設計的新型加油機特意在空中加油杆安放在了機身下方的中央位置 要知道 美軍現有的所有配備加油杆的飛機都會將加油杆安裝在尾部 這樣做的好處是顯而易見的 當加油機不需要伸出加油杆時 調杆可以上臺收起 緊貼機身不會干擾飛行 但暴露在外的調杆也會破壞飛機外形的平整性 從這個角度考慮 新一代加油機的設計其實也合理 當飛機不使用加油杆時 調杆可以直接回縮進機體內部 或者與機身的邊緣部位保持齊平 這樣才能保證加油機的引伸性能 並且新型加油機的發動機噴口部位和現在的引伸戰鬥機更加類似 所以飛機尾部也沒有給調杆留合適的空間 從新型加油機的整體來看 它採用了低可探測性設計 用寬大的機翼容納了足夠的燃油 但並沒有去追求絕對的引伸效果 這並非是什麼缺點 因爲美軍想要的不僅是引伸加油機 而是一款可以爲美軍執行多種任務的大型引伸飛機 如果爲了絕對引伸的機身設計 犧牲掉飛機的後期改裝潛力 這也是美軍不希望看到的 引伸加油機也不是真的要衝在空戰前線 會有真正的戰鬥機在任務空域進行保護工作 只要新型加油機能夠從安全的大後方更進一步來到交戰空域的外圍邊緣部署 對戰鬥機而言就已經是非常大的幫助了 事實上 新一代加油機的形態非常適合執行一些電子戰任務 它本身就是一個空中載具 可以在起飛後再次發射偵察無人機 對於其他防區外的空中任務 大型引伸飛機也是很好的執行者 易機多用的方案形式也有助於美空軍在後期降低組建新機隊的成本 畢竟新型加油機的採購成本是絕對不會低的 不僅如此 新型加油機方案的問世還體現了美國航空工業界在一身融合設計理念上的新思考 這種設計能夠提升飛機的生力和燃油效率 減少飛機在飛行時產生的噪音 並且還能通過機翼內的儲存空間大幅提升飛機的有效載荷 所以不論是在運輸機還是加油機領域 一身融合設計都有着廣闊的應用前景 洛馬公司在近十年展示過不少一身融合飛機的概念模型 波音公司也曾經在過去設計過多款一身融合運輸機的方案 美國的Jet Zero航空公司就是一直在拓展一身融合飛機的應用場景 這一版又一版的飛機方案呢 也是各個廠家對一身融合設計先天缺陷的一次又一次公關 要知道傳統的圓柱形機身的承壓能力會比橢圓形和方形橫截面的機身更強 因此一身融合飛機需要在結構上做特殊加強 一身融合飛機的飛行穩定性也比不上傳統飛機 隨着現代電船操縱技術的發展 廠商才逐漸解決了這個問題 或許之前很多方案 現在看來都無法達到隱身飛機的外形要求 但他們的出現呢 已經幫軍火商排除掉了大量問題 讓一身融合飛機的實戰意義越來越強 也正因如此 洛馬公司纔敢爲美空軍呈上新型加油機概念方案 不過話又說回來了 重新採用一款新型隱身加油機 對美軍來說並不是最具經濟性的方案 事實上 就連洛馬公司提出的新型加油機設想都會讓人懷疑 這是不是一款隱身轟炸機 要知道 美空軍在此之前是真的考慮過現有的B2幽靈轟炸機 改裝成隱身加油機來用的 就連B21突襲者轟炸機也曾引起軍方人士的改裝興趣 如果利用現有機型改裝加油機 就算會涉及追加生產訂單的問題 也會比研發一款新飛機更加實惠 畢竟美國使用隱身加油機的想法很明確 就算想要節省經費 也不會放棄 隱身飛機的方案 轉頭去買更便宜的普通飛機 美國空軍部長弗蘭克肯德爾在2023年1月的外交關係委員會演講中 就直接表達了軍方的態度 在傳統上 我們可以將商用飛機改造成加油機或運輸機 但他們的設計並沒有考慮到戰場生存能力和彈性作戰的要求 敵對國家日益增長的防空火力威脅 正在剝奪加油機的設計自由 雖然美空軍已經在考慮對目前的加油機進行現代化改造 但我認爲我們必須超越這一目標 直接進入下一代加油機的開發 而且新型加油機必須適應現有戰鬥機面臨的戰場環境 美國空軍啓用隱身加油機的意志 正如空軍部長所表達的那樣 是適應現代戰爭的必要措施 但美空軍後期是否能夠拿出足夠的資金來爲新型加油機保駕護航 依然是個未知數 美國空中機動司令部負責人麥克米尼漢將軍 就在今年2月份舉行的 年度空軍及太空部隊聯合研討會上強調 美國空軍的新型加油機爲了在極端威脅環境中生存 體型可能會變得很小 這不僅是爲了提升飛機的戰場存活力 也是希望通過縮小飛機的方式節省空軍的資金 米尼漢將軍甚至表示 美空軍不會將所有加油機都換裝成先進飛機 但必須保證有一支關鍵的技術力量能夠應對極端危險的戰鬥任務 可即便如此 美空軍對於新型加油機的採購規模 對於新一代空中加油體系的資源投入規模還是遲遲無法確定 美空軍在2024財年的預算提案中 將加油體系更新計劃提供了將近800萬美元的資金 這些預算呢 主要是用於方案分析和審查工作 而直到如今 美空軍也沒能確定要在2025財年爲新型加油機項目投入多少資金 美空軍似乎是想等國內廠商報出大致方案的價格 再籌措資金採購新裝備 正如美國空軍項目規劃負責人理查德摩爾中將說的那樣 那些空軍之外的組織需要爲方案做出一些承諾 才能獲得實際所需的開發和採購資金 在我們知道有哪些實際選擇之前 我們根本不知道具體的預算情況 關於新一代加油機 美國究竟會選擇哪種方案 又能否在10年內達成目標計劃呢 歡迎各位在評論區留言 我是大斌 我們下期節目再見 根據美國戰區網站5月7號的報道 美國海軍航空司令部增裁製造團隊的項目經理 孝多格朗達在參加華盛頓海空空間會議時表示 美國海軍的F18大黃蜂戰機現在光是換一個戰機輪胎就要花掉足足10萬美元 美軍需要發展3D打印技術 降低武器裝備的後勤維護成本 那麼爲什麼一個輪胎會這麼貴呢 3D打印在軍事領域又有哪些作用呢 軍用輪胎的歷史呢 可以追溯到1839年 美國發明家查爾斯·古德伊爾發現天然橡膠與硫黃粉混合加熱後 能夠形成預熱不粘 預冷不硬的高彈性材料 用橡膠製作的輪胎 這纔開始流行於世界各地 世界著名輪胎公司固特異的名字就是爲了紀念古德伊爾 在這個時期呢 歐美各國軍隊拖行大炮資重的馬車也換上了橡膠輪胎 但是這些橡膠輪胎都是實心的 除了讓車輪更耐用之外 在行駛平穩性上的提升作用不大 和普通的民用輪胎也沒多大區別 時間轉眼來到了1845年 英國人羅伯特·湯姆遜發明了世界上第一款衝氣輪胎 他將壓縮空氣填充到了一個塗上橡膠的帆布囊裏 用來緩和車輪受到的震動和衝擊 這樣的輪胎呢 其實還比較脆弱 因爲橡膠底下的帆布很容易磨破 並且這種衝氣輪胎的推廣過程比較漫長 因爲英國當時在執行保護馬車的政策 爭汽車的發展速度並不快 直到40多年後 衝氣輪胎才因爲汽車的誕生流行開來 並且人們也開始給輪胎內部鋪設鋼絲層或者其他纖維線材 用來替代之前的帆布 給輪胎內部加裝胎線的設計 提升了輪胎的耐磨性與緩衝性 到了這時期 軍用載具所使用的輪胎已經開始將輪胎尺寸加大 並將橡膠胎壁加厚 但這樣做的效果呢 還是難以滿足戰場環境的需求 這些後輪胎在面對碎石子時 或許有一定的防護性能 可只要被子彈或者尖銳物品擊中 該爆胎還是會爆胎的 這就給軍用輪胎的發展呢 帶來了第一個問題 那就是輪胎被敵方武器命中之後呢 還能不能保證正常運作 如果手槍和步槍的子彈 以及手雷和炮彈的破片 能夠立馬癱瘓一輛軍用車輛 這無疑會給軍隊作戰帶來許多麻煩 而軍隊裏並不是所有載具都能夠用上金屬履帶行進的 還是會有許多車輛會使用輪胎的 人們爲此想到的第一個解決辦法呢 就是改進軍用輪胎的材料 用更堅韌的複合材料替代傳統橡膠 並且加厚輪胎的側面厚度 除此之外呢 軍用輪胎還增加了內滲層 在輪胎內部保留質地軟 密度高 粘性強的膠質物 當輪胎完整時 這些膠質物呢 可以在輪胎內部自由流動 輪胎一旦被扎破 膠質物會迅速堵住漏洞 使戰車依舊能夠正常行駛 這就實現了軍用輪胎的自封技術 不過這種做法呢 也有其侷限性 那就是輪胎遭受攻擊之後 如果產生的窗口太大 輪胎內部的膠質物也封不住輪胎的破洞 所以軍用輪胎的胎體連線還會採用特殊材料 強度是普通鋼絲的5-6倍 提升了輪胎的耐用性和堅固度 擁有良好的防彈性能 到了現在 輪胎設計師還設計出了無氣輪胎 就此徹底解決了輪胎的爆胎問題 目前無氣輪胎有兩種 一種是彈簧無氣輪胎 它的內部材料呢是橡膠 用彈簧作爲支撐 彈簧能替代空氣 承擔緩衝和減震作用 不過這種輪胎呢也有兩個缺點 一是輪胎內部的彈簧是豎向分佈 雖然解決了垂直方向的減震問題 但還缺乏橡膠充氣輪胎那樣的側偏特性 這會影響車輛操縱的穩定性 二是彈簧輪胎與地面接觸時不像充氣輪胎那樣均勻 也不具有良好的包裹特性 通過一些坑窪不平的路面時 減震能力需要加強 另一種則是無氣蜂窩輪胎 輪胎內部呢就像是一個蜂窩 通過網狀結構爲車輛提供支撐力 由於兩種輪胎都是無氣設計 自然不必擔心爆胎漏氣的問題 無氣輪胎已經成爲了未來軍車重點發展方向 可以說每個時代的戰爭形態都在對每個時期的軍用輪胎提出新的要求 而越來越先進的輪胎也在推動戰爭形態的演化和發展 不過話又說回來了 雖然軍用輪胎越來越先進了 但其相應的造價也越來越高了 技術要求也是越來越多 以戰鬥機的輪胎爲例 他們看上去普普通通 毫無亮點 卻是戰鬥機起飛和着陸的關鍵部位 根據美國聯邦航空管理局的數據 在所有的飛行事故中 有六成左右的意外都是在飛機起降過程中發生的 其中80%都與飛機輪胎有關 而現代戰鬥機重量大都在10噸到30噸之間 這些戰鬥機在起飛時會將滑行速度提高到每小時350公里左右 他們的輪胎在承受自身自重時呢 還要承受戰機進行水平加速產生的摩擦負荷和迎面而來的風阻 到了降落的時候 戰鬥機的速度雖然也降低了很多 但輪胎還要承受戰機下落的衝擊負荷 並且戰鬥機在水平方向上的減速摩擦力會高過戰鬥機的加速摩擦力 這麼一來呢 戰鬥機輪胎在降落時所承受的壓力就更高了 正因如此 這些戰機輪胎的單胎載荷能夠達到15噸 是普通汽車輪胎的十多倍 而且戰機的輪胎通常會使用氮氣充電 這種氣體的熱膨脹係數更低 本身也不可以燃燒 能夠延長輪胎的使用壽命 並且防止戰機輪胎髮生高溫自燃現象 可即便如此 戰機輪胎的使用壽命還是長不了 以美國海軍F18E戰鬥機爲例 他們常常會在航母甲板上猛烈降落 戰機的主起落架輪網常常因此變形 讓安裝在輪網上的輪胎鬆動 一旦發生這種情況 輪胎組件就只能被拆下並且丟棄 這些輪胎自身的價格都在幾萬美元之間 而更換輪胎時呢 還要一併更換組合的輪網 這樣以來 美國海軍的後勤部門就必須以套裝形式給F18E戰機換輪胎 而每個輪胎套裝的更換成本呢 都高達10萬美元 如果一架F18E戰鬥機的出勤次數比較多 則其每年都要用掉160個輪胎 不許算這架戰鬥機一年的其他後勤成本 光是在輪胎上 美軍一年都要爲其花上1600多萬美元 真是輪胎技術含量有多高 燒起來錢呢就有多快 人們都知道航母導彈這樣的尖端武器不好做 卻不知道這些軍用輪胎對許多國家也是沉重的財力負擔 實際上呢 軍用輪胎之所以燒錢 除了自身的造價偏高之外 還有使用損耗大 更換次數多 以及修補方式少的因素 別的零部件壞了都能修修 輪胎壞了卻需要直接換 這成本呢當然低不了了 況且軍用裝備的重量通常都比較大 動輒十幾噸 數十噸 像漢馬車和輪式裝甲車這樣的地面載具 還要經常在環境惡劣的非鋪裝路面高速前進 他們的輪胎承受各種磨損 只是家常便飯 對於軍隊來說 輪胎真的只是一種消耗性 而人們呢 還需要在這些輪胎在報廢的前一個小時 空出遠離和緊急避難的時間 按照國際通行標準 一輛裝備有防彈輪胎的軍車 即便呢是有一半輪胎中彈 也可以按時速50公里行駛一個小時 正常來說 這一個小時的行軍足夠讓車輛脫離戰鬥 到後方維修區 但敘利亞和烏克蘭的慘烈戰鬥表明 這個標準呢也不一定夠 早在2022年3月 俄羅斯軍隊的運輸車輛就因爲烏克蘭的泥濘季節以及軍用輪胎的性能不夠穩定 導致前行車隊行動困難 不僅延誤了戰機 還導致部隊暴露在敵軍火力之下 一般來說 俄羅斯軍用卡車爲了保持其輪胎中中央衝放器系統能夠正常運行 每個月都至少要啓動和行駛一次 車輪中央衝放器系統 簡稱CTIS 它能讓駕駛員在規定範圍內改變輪胎氣壓 這樣的就能在進入不同的路況和氣候條件時 分別調整前輪與後輪的胎壓 增強車輛對地附着力和操控靈活性 提升軍用車輛在野外環境下的通過能力 不僅如此 俄羅斯軍方重視中央衝放器系統 還有防止卡車輪胎老化的用意 用於橡膠材料的特性 那些長期暴露在陽光直射下的輪胎很容易出現性能下降的情況 而使用CTIS系統降低胎壓 可以讓輪胎的側臂保持柔軟 只要側臂不因爲緊繃狀況撕裂 就不會給軍隊添麻煩 但俄軍的輪胎在使用壽命末期 很難爲行進中的車隊提供最後安全的一個小時 這些軍用卡車在尋找後勤支援 準備更換輪胎時 這些老化的輪胎已經拖慢了行進速度 戰爭的局面也已經發生了改變 那麼究竟有沒有一種辦法讓戰車與戰機的行進裝置更耐用 並且讓各國軍隊在輪胎保養上多省一些錢呢 美軍呢 其實還真的想到了一種修補方法 能讓輪胎變成可循環使用的部件 那就是固態冷噴塗3D打印技術 只要能修復那些容易變形的金屬部件 光是換輪胎和補胎面 其實也能省錢和省時間 冷噴塗是一種增材製造工藝 可以改進傳統的3D打印技術 簡單來說呢 就是將微小的金屬顆粒與氮氣或者氦氣混合成複合材料 並用打印噴嘴將這些混合物加速到2-3馬赫的速度 這些修補材料呢 會被直接噴灑到輪胎等破損零件上 通過添加顆粒材料的形式修補零部件 使其恢復堅固狀態 不過呢 冷噴塗並不是真正的低溫噴塗 這種技術使用的修補顆粒其實也是經過加熱的 只是加熱的溫度會低於材料的熔點 這些修補顆粒會凝結成固態 形成高強度的堅固粘合物 在進行零部件維修時 修補材料會匹配這些部件的原始形態 來完成修補過程 事實上 從2020年起 美空軍就一直在使用這種冷噴塗工藝 不論是戰鬥機的腳鏈 支撐軸 還是起落架部件 美軍都在嘗試3D打印技術 如今 美國海軍航空司令部已經向33個軍事單位提供了96臺增材製造設備 如果3D打印技術能夠進一步成熟 完全替代F-18E戰機的輪胎修復工作 其帶來的經濟效益無疑是巨大的 根據美國軍方現有的測試數據 用冷噴塗技術修復輪胎只需要花兩個小時 成本也只有300美元 就算輪胎的損壞頻率還是比較高 每年爲一架戰鬥機耗費的成本也不過只有4000美元左右 不過呢 話又說回來 冷噴塗技術也不是沒有侷限 美國海軍並不能在海上對裝備進行修復 由於需要使用粉末狀修復材料 這種技術對使用環境有一定要求 目前呢 只能在岸上後勤基地進行操作 但隨着技術研發的推進 運用3D打印技術一定會越來越便捷 所以美軍方面呢 還是對增材製造技術產生了濃厚興趣 畢竟的確有很多武器裝備的零部件是能夠在修復後循環使用的 而不是被直接更換掉 並且對於3D打印技術的軍事應用 世界上還有很多國家在推動 就在2023年 英國國防公司就推出了全球首個3D打印無人機防禦系統 該系統輕便耐用 可以產生高功率電磁信號 以干擾和破壞無人機的控制指揮鏈路 進而消滅敵方無人機 整個系統大部分是通過3D打印技術生產 可以在作戰現場進行打印 相信在不久的將來 世界各國還會出現越來越多的3D打印武器 這會是未來軍武的突破方向之一嗎 歡迎各位在評論區留言 我是大兵 我們下期節目再見