“夸特馬”模型樣機。 MQ-25A原型機試驗為F-35C實施空中加油。 X-61A“小精靈”蜂群無人機完成空中回收試驗。 在高空臺上進行試驗的首臺XA100發動機工程驗證機。 C-17A運輸機試驗投放“托盤化彈藥”。

2021年，航空裝備強國繼續推動戰略轟炸機、下一代戰斗機、先進無人機等研發，實施現役戰斗機、運輸機等裝備能力升級，開展發動機、機載武器新技術研究，為航空裝備的更新換代與能力提升打下技術基礎。

持續推動作戰飛機新機研發和現役飛機升級

（一）美推進新型轟炸機原型機制造美空軍B-21下一代遠程打擊轟炸機原型機制造持續進行，9月，有5架B-21轟炸機原型機正在制造中，預計該機將在2022年首飛。B-21轟炸機采用隱身設計、可配裝高超聲速武器，具備強對抗環境下的威懾和打擊能力。

（二）多國開展新型戰斗機研發美空軍首次在官方文件中披露“下一代空中主宰”戰斗機概況。4月，美空軍在新版《雙年采辦報告》中透露，“下一代空中主宰”戰斗機是一種穿透型制空平臺，重點提升強對抗環境下的殺傷力、生存力和持久作戰能力，該機的概念圖顯示飛機設計采用菱形飛翼布局、單座、雙發、背負式進氣道。

法德西聯合發展的“下一代戰斗機”（NGF）研制工作持續推進。4月，空客公司與法國達索飛機公司達成協議將聯合制造一架“下一代戰斗機”演示驗證機，同月德國MTU公司、法國賽峰公司和西班牙ITP航空公司達成協議合作研發“下一代戰斗機”發動機。

英國新型“暴風”戰斗機進入概念研究階段。7月，英國國防部授予BAE系統公司約2.5億英鎊“暴風”戰斗機研發合同，開發數字概念、新工具等，確定并評估“暴風”的最終方案和能力要求。按計劃，“暴風”戰斗機驗證機將在2025年首飛。

日本推進下一代戰斗機研發。1月，日本宣布成立以三菱重工為核心、多家日本企業參與的F-X下一代戰斗機開發團隊，在3月發布的防衛預算中大幅增加下一代戰斗機相關經費，還計劃在F-X戰斗機研發中采用數字工程和開放式系統架構。12月，日本防衛省宣布將和英國合作開發F-X戰斗機發動機驗證機。日本防衛省計劃2026年開始F-X原型機制造。

俄羅斯推出“致勝”（Checkmate）新型單發戰斗機。7月，俄羅斯聯合飛機制造公司在莫斯科航展上公開“致勝”輕型攻擊戰斗機。該型機定義為第五代隱身多功能戰斗機，大量繼承蘇-57戰斗機的技術，具有超機動飛行性能，并可與無人機協同作戰。該型機單價2500~3000萬美元，預計在2023年首飛。

（三）美國、瑞典改進型第四代戰斗機開始交付

美空軍F-15EX戰斗機完成首飛并交付。2月，波音公司為美空軍研制的F-15EX第四代戰斗機重大改進型完成首飛。3月和4月各1架F-15EX戰斗機交付到美空軍，并于5月參加了美印太司令部舉行的“北方利刃”21演習。10月，F-15EX進入初始作戰試驗與鑒定。F-15EX基于F-15QA研制，增加武器外掛點并可攜掛高超聲速武器，采用開放式系統架構，換裝電傳飛控系統、AN/APG-82有源相控陣雷達和AN/ALQ-250先進電子戰系統，空中打擊、感知和生存等作戰能力得到大幅提升。

“鷹獅”E戰斗機開始交付。11月，瑞典薩伯公司宣布“鷹獅”戰斗機的增強型“鷹獅”E進入交付階段，6架批生產型機正進行交付前試驗，其中4架將交付給巴西空軍、2架交付給瑞典國防軍備部。“鷹獅”E戰斗機較“鷹獅”戰斗機外形尺寸增大，發動機性能提升，采用更先進的雷達系統，同時可攜帶更多武器。

發展航空作戰支援保障裝備

（一）美俄研發新型預警、電子戰、指揮飛機

美空軍發布預警機替換需求通告。10月，美空軍發布E-3“望樓”預警與控制系統飛機更新換代需求通告（BAA），計劃開展相關的研究與分析工作。

美空軍新型電子戰飛機首飛。10月，美空軍EC-37B“羅盤呼叫”電子戰飛機成功完成首飛。該機以“灣流”G550大型公務機為平臺，配裝“羅盤呼叫”電子戰系統，將替換美空軍現役EC-130H電子戰飛機，成為該軍種主要的防區外電子戰和電子信號偵察機。

俄研制新型電子戰飛機。2月，媒體報道俄羅斯將研制“伐木人-2”電子戰飛機，采用圖-214或伊爾-76作為載機，替代伊爾-22PP“伐木人”電子戰飛機。該機將裝備現代化的電子戰系統，能夠對地面、空中甚至近地空間進行干擾，包括干擾控制外國衛星。

俄開始制造首架基于伊爾-96的戰略指揮機。7月，俄沃羅涅日飛機制造公司已開始制造首架以伊爾-96-400M寬體客機為平臺的戰略指揮機。該機配備先進無線電系統，可對6000千米范圍內的俄軍核力量下達任務指令，并具備空中加油能力。俄空天軍已訂購2架該機，用于取代現役伊爾-80戰略指揮機。

（二）美歐拓展運輸機任務能力空客公司完成“自動空中加油”系統開發。5月，空客公司為A330多用途空中加油/運輸機（MRTT）研制的“自動空中加油”系統，完成所有研制飛行試驗，將正式投入實戰應用。“自動空中加油”系統無需在受油機上安裝額外設備，可自動控制加油套管與受油機對接、供油和脫離，大幅減輕空中加油操作員工作負擔，提高安全性，優化空中加油效率。

美空軍開展軍用運輸機投放“托盤化彈藥”系統級試驗。美空軍“速龍”項目正在發展將防區外空地導彈裝箱安置于軍用運輸機貨物托盤，飛行中投放以實現較低成本發動大規模遠程打擊。8月，“速龍”項目完成C-17A、EC-130SJ運輸機投放“托盤化彈藥”的首輪系統級飛行試驗，實現了首次使用模塊化部署箱成功進行高空空投等。12月，該項目完成最后一次系統級試飛，試驗中MC-130J運輸機飛行中投放聯合空對面防區外增程導彈（JASSM-ER）試驗彈并擊中目標。

先進無人機平臺與技術研發取得進展

美艦載無人加油機原型機開展為有人機空中加油試驗。6月，美海軍MQ-25A艦載無人加油機原型機通過掛裝的加油吊艙，完成對F/ A-18F戰斗機的空中加油試驗，8月和9月又成功開展為E-2D預警機、F-35C戰斗機空中加油的試驗，標志著MQ-25A無人加油機自主加油相關技術已接近成熟。

英美完成多項無人機蜂群試驗。1月，英國完成“多架無人機使作戰更輕松”（MDMLW）項目大規模無人機蜂群演示驗證，演示了20架無人機組網執行態勢感知、醫療援助、后勤補給、爆炸物檢測和處置以及誘騙等任務的能力。11月，美國防預先研究計劃局（DARPA）“小精靈”蜂群無人機項目，成功試驗空中回收X-61A無人機。試驗中C-130運輸機打開機尾艙門，使用專用機械裝置捕獲1架X-61A，將其拖入貨艙完成回收。12月，面向城市巷戰應用場景的國防預先研究計劃局“進攻性蜂群戰術”（OFFSET）項目完成最后一次外場試驗，驗證了使用開放蜂群架構實現三百余個無人機與地面無人車的協作作戰、使用沉浸式蜂群界面完成無人蜂群的指揮與控制。

美無人機自主系統開展裝機試飛。4月底，美空軍“天空博格人”自主核心系統裝在UTAP-22“灰鯖鯊”無人機成功完成首飛，驗證了基本飛行、導航指令響應、實施機動等能力。自主核心系統是包含軟硬件的開放式模塊化系統，適用于多種無人機，類似無人機的大腦實現自主飛行、導航與通信。6月，自主核心系統裝在MQ-20無人機（原“捕食者C”無人機）完成試飛，證實該系統可用于操縱多種類型的無人機。10月，2架裝自主核心系統的MQ-20無人機完成首次無人／無人編組試飛，驗證了該系統的無人機自主編組能力。

高超聲速飛機驗證機啟動研制

美空軍正式啟動研發高超聲速飛機驗證機。7月，美空軍聯合私營投資公司授予美赫米爾斯（Hermeus）公司三年6000萬美元的科研合同，開展一型渦輪基沖壓組合發動機（TBCC）的飛行驗證和3架“夸特馬”高超聲速飛行驗證機的研制試飛等工作，這是美空軍近十余年以來首個高超聲速飛機驗證機研發項目，該機未來計劃用于執行要員運輸、情監偵等任務。“夸特馬”高超聲速飛行驗證機設計采用大后掠三角翼無平尾加單垂尾布局，無人駕駛，最大飛行速度馬赫數5，總重約4～5噸，以渦輪基組合循環發動機（TBCC）為動力。11月，赫米爾斯公司展出了“夸特馬”首架全尺寸實物模型樣機，并以最大加力狀態啟動發動機進行地面演示。按計劃“夸特馬”驗證機將在2023年首飛。

先進軍機發動機技術研發取得進展

美空軍自適應變循環發動機完成首臺驗證機試驗。5月，美通用電氣公司宣布完成首臺XA100自適應變循環發動機全尺寸驗證機試驗，試驗結果表明驗證機性能超過設計目標。8月啟動、12月完成第2臺驗證機第一階段試驗。自適應變循環發動機可根據需要提供更高推力和提升燃油效率，滿足未來戰斗機不同場景的作戰需求。XA100是美空軍正在研發的面向下一代戰斗機發動機工程驗證機之一，另一型是普惠公司的XA101。XA100試驗的順利進行有助于大幅度降低技術風險，為開展自適應變循環發動機工程研制做好準備。

美公司完成高性能渦輪發動機核心機試驗。6月，美克拉托斯公司完成美空軍“經濟可承受先進渦輪技術”（ATTAM）計劃下的發動機核心機試驗工作，達到了預期的關鍵性能指標。ATTAM計劃是當前美國國家級航空動力技術發展計劃，克拉托斯公司在該計劃支持下正在研發用于未來巡航導彈和無人機的小型、經濟可承受的高性能渦輪發動機。

俄美日成功完成爆震發動機測試。4月，俄羅斯聯合發動機公司稱已完成脈沖爆震發動機樣機的第一階段測試，各項指標均達標。5月，美國中央佛羅里達大學首次在斜爆震發動機測試中捕獲到穩定斜爆震波，初步驗證了斜爆震波穩定控制的可行性。7月，日本航空航天探索局及其合作機構發射了一枚配裝有一臺旋轉爆震發動機和多臺脈沖爆震發動機的探空火箭，每臺爆震發動機均產生了數秒正推力。爆震發動機是基于爆震燃燒的新型發動機，采用更簡單的結構設計，與傳統渦輪發動機相比具有巨大的經濟優勢，且熱循環效率更高，推重比更大。上述進展表明各國正以不同路線加速發展爆震發動機且已取得巨大突破。爆震發動機研制成功后，可用于火箭、高超聲速飛機和空天飛行器等航空航天領域。

先進機載系統技術展現良好應用前景

機載氮化鎵雷達技術邁向應用的步伐加快。當前，國外正在開展戰斗機機載氮化鎵雷達的應用試驗，并在開發下一代戰斗機、無人機用的氮化鎵雷達。4月下旬，美國雷神公司向美海軍陸戰隊交付首個裝有氮化鎵發射/接收組件的AN/APG-79（V）4有源相控陣雷達原型系統，用于裝在F/A-18C/D戰斗機進行早期試飛和完成武器系統集成，按合同雷神公司從12月開始首批25臺生產型AN/APG-79（V）4雷達的交付工作。瑞典薩伯集團正在利用一架JAS-39D雙座型“鷹獅”戰斗機試飛氮化鎵機載有源相控陣雷達，到7月已完成包括對抗戰斗機目標在內的一系列試飛。日本正在為F-X下一代戰斗機研制氮化鎵有源相控陣火控雷達，英國和美國的新型戰斗機雷達設計方案中，氮化鎵已是用于下一代作戰飛機最有前景的半導體材料。9月，雷神公司推出一款緊湊型機載氮化鎵有源相控陣火控雷達，目標配裝教練機、無人機和直升機。

“自動對地防撞系統”功效受美國國會充分肯定。7月，美國國會國家軍事航空安全委員會稱，機載“對地自動防撞系統”可有效防止飛行員飛行過程中喪失空間方位感導致的飛機失控和撞地事故，對于保障戰斗機飛行安全具有重大作用和現實意義。目前美軍對地自動防撞技術已在F-35A和F-16戰斗機上得到應用；正在開展對地防撞與空中防撞的綜合技術研發，有望應用于下一代戰斗機。

開展機載蜂群彈藥技術研究

美空軍完成“金帳汗國”自主彈藥蜂群項目第一階段飛行試驗。5月，美空軍利用兩架F-16戰斗機分別投放2枚和4枚“合作式小直徑炸彈”，演示了多彈同時命中多個目標、雙彈同時命中同一目標等能力，成功完成“金帳汗國”自主彈藥蜂群項目第一階段全部試驗。第一階段試驗的完成標志著該項目已取得重要進展，實現了從技術開發到成果演示的突破。9月，美空軍研究實驗室宣布該項目轉向開發“斗獸場”數字化武器試驗環境，在“真實、虛擬和構造”（LVC）環境中快速開發與演示驗證組網合作與自主武器技術，將加快美空軍新型機載網絡協同武器的發展。

英國啟動機載蜂群彈藥研究項目。7月，英國國防部國防科技實驗室啟動“協同打擊武器技術演示器”（CSWTD）項目，將探索通過升級彈載軟件實現彈間通信，使機載導彈協同打擊目標，提升其對威脅或場景變化的響應能力，項目研究周期2年，計劃開展一次演示驗證。

發展跨平臺協同空戰能力

美空軍加快先進作戰管理系統（ABMS）成果交付。美空軍2021年將先進作戰管理系統演習試驗改名為“架構演示與評估”，分別在2月和7月舉辦了第4次和第5次演習試驗，更多作戰部隊參與試驗，測試了空天地作戰平臺間的信息傳輸和交互。美空軍還宣布該項目將于2022年實現首個能力部署，其形態是安裝在KC-46加油機上的通信吊艙。隨著先進戰斗管理系統的持續完善和進化，將實現美軍指揮控制能力的全面大幅提升。

英國皇家空軍Nexus戰斗云即將投入使用。7月，英國皇家空軍上將邁克·威斯頓表示Nexus戰斗云已準備就緒投入使用。該系統旨在通過建立一個分散的、具有網絡彈性的協作信息網絡，使用基于云的技術將陸地、海洋、空中和太空的節點連接起來，實時融合傳感器數據，以提供增強的態勢感知能力。2020年，英國皇家空軍已利用空客A330加油/運輸機試驗Nexus戰斗云，充當聯合作戰信息節點。

數字工程技術擴展應用到多型空戰平臺研發

國外新型空戰裝備研發過程中正不斷擴展數字孿生、數字線索等數字工程技術的應用，促進空戰裝備壽命周期的成本降低和效益提升。5月，波音公司宣布美空軍首架T-7A“紅鷹”高級教練機不到30分鐘實現了前后機身對接，與傳統對接流程相比耗時減少95%，質量得到顯著提高，驗證了數字工程技術應用的優勢。6月，美空軍裝備司令部宣布設立常設的數字轉型辦公室，專門負責推進空軍和太空軍向以數字工程為核心的數字組織轉型，表明美空軍已經將數字工程作為長期推進的關鍵戰略任務，正在常態化推進數字工程轉型。目前，美空軍應用數字工程的項目涉及多種空戰平臺，包括“下一代空中主宰”（NGAD）戰斗機、F-15EX戰斗機、T-7A“紅鷹”高級教練機、天空博格人無人機、高超聲速飛行器等。其他國家也開始在新型空戰裝備發展中試點應用數字工程技術，如英國“暴風”戰斗機、日本F-X下一代戰斗機等項目也已宣布采用數字工程技術來提高設計、研制、生產和維護的效率。

結束語

2021年，航空強國加強了下一代航空裝備以及機載子系統技術的探索與研發，同時關注拓展現役航空裝備作戰能力和跨域裝備平臺作戰能力，不斷探索新型空中作戰方式、挖掘空戰潛能以維持空中力量優勢。（本文作者單位系航空工業發展研究中心和中國航空研究院 吳蔚 張慧 閆娟 李蘊 廖孟豪）

關鍵詞： 技術發展