“夸特马”模型样机。
MQ-25A原型机试验为F-35C实施空中加油。
X-61A“小精灵”蜂群无人机完成空中回收试验。
在高空台上进行试验的首台XA100发动机工程验证机。
C-17A运输机试验投放“托盘化弹药”。
2021年，航空装备强国继续推动战略轰炸机、下一代战斗机、先进无人机等研发，实施现役战斗机、运输机等装备能力升级，开展发动机、机载武器新技术研究，为航空装备的更新换代与能力提升打下技术基础。
持续推动作战飞机新机研发和现役飞机升级
（一）美推进新型轰炸机原型机制造美空军B-21下一代远程打击轰炸机原型机制造持续进行，9月，有5架B-21轰炸机原型机正在制造中，预计该机将在2022年首飞。B-21轰炸机采用隐身设计、可配装高超声速武器，具备强对抗环境下的威慑和打击能力。
（二）多国开展新型战斗机研发美空军首次在官方文件中披露“下一代空中主宰”战斗机概况。4月，美空军在新版《双年采办报告》中透露，“下一代空中主宰”战斗机是一种穿透型制空平台，重点提升强对抗环境下的杀伤力、生存力和持久作战能力，该机的概念图显示飞机设计采用菱形飞翼布局、单座、双发、背负式进气道。
法德西联合发展的“下一代战斗机”（NGF）研制工作持续推进。4月，空客公司与法国达索飞机公司达成协议将联合制造一架“下一代战斗机”演示验证机，同月德国MTU公司、法国赛峰公司和西班牙ITP航空公司达成协议合作研发“下一代战斗机”发动机。
英国新型“暴风”战斗机进入概念研究阶段。7月，英国国防部授予BAE系统公司约2.5亿英镑“暴风”战斗机研发合同，开发数字概念、新工具等，确定并评估“暴风”的最终方案和能力要求。按计划，“暴风”战斗机验证机将在2025年首飞。
日本推进下一代战斗机研发。1月，日本宣布成立以三菱重工为核心、多家日本企业参与的F-X下一代战斗机开发团队，在3月发布的防卫预算中大幅增加下一代战斗机相关经费，还计划在F-X战斗机研发中采用数字工程和开放式系统架构。12月，日本防卫省宣布将和英国合作开发F-X战斗机发动机验证机。日本防卫省计划2026年开始F-X原型机制造。
俄罗斯推出“致胜”（Checkmate）新型单发战斗机。7月，俄罗斯联合飞机制造公司在莫斯科航展上公开“致胜”轻型攻击战斗机。该型机定义为第五代隐身多功能战斗机，大量继承苏-57战斗机的技术，具有超机动飞行性能，并可与无人机协同作战。该型机单价2500~3000万美元，预计在2023年首飞。
（三）美国、瑞典改进型第四代战斗机开始交付
美空军F-15EX战斗机完成首飞并交付。2月，波音公司为美空军研制的F-15EX第四代战斗机重大改进型完成首飞。3月和4月各1架F-15EX战斗机交付到美空军，并于5月参加了美印太司令部举行的“北方利刃”21演习。10月，F-15EX进入初始作战试验与鉴定。F-15EX基于F-15QA研制，增加武器外挂点并可携挂高超声速武器，采用开放式系统架构，换装电传飞控系统、AN/APG-82有源相控阵雷达和AN/ALQ-250先进电子战系统，空中打击、感知和生存等作战能力得到大幅提升。
“鹰狮”E战斗机开始交付。11月，瑞典萨伯公司宣布“鹰狮”战斗机的增强型“鹰狮”E进入交付阶段，6架批生产型机正进行交付前试验，其中4架将交付给巴西空军、2架交付给瑞典国防军备部。“鹰狮”E战斗机较“鹰狮”战斗机外形尺寸增大，发动机性能提升，采用更先进的雷达系统，同时可携带更多武器。
发展航空作战支援保障装备
（一）美俄研发新型预警、电子战、指挥飞机
美空军发布预警机替换需求通告。10月，美空军发布E-3“望楼”预警与控制系统飞机更新换代需求通告（BAA），计划开展相关的研究与分析工作。
美空军新型电子战飞机首飞。10月，美空军EC-37B“罗盘呼叫”电子战飞机成功完成首飞。该机以“湾流”G550大型公务机为平台，配装“罗盘呼叫”电子战系统，将替换美空军现役EC-130H电子战飞机，成为该军种主要的防区外电子战和电子信号侦察机。
俄研制新型电子战飞机。2月，媒体报道俄罗斯将研制“伐木人-2”电子战飞机，采用图-214或伊尔-76作为载机，替代伊尔-22PP“伐木人”电子战飞机。该机将装备现代化的电子战系统，能够对地面、空中甚至近地空间进行干扰，包括干扰控制外国卫星。
俄开始制造首架基于伊尔-96的战略指挥机。7月，俄沃罗涅日飞机制造公司已开始制造首架以伊尔-96-400M宽体客机为平台的战略指挥机。该机配备先进无线电系统，可对6000千米范围内的俄军核力量下达任务指令，并具备空中加油能力。俄空天军已订购2架该机，用于取代现役伊尔-80战略指挥机。
（二）美欧拓展运输机任务能力空客公司完成“自动空中加油”系统开发。5月，空客公司为A330多用途空中加油/运输机（MRTT）研制的“自动空中加油”系统，完成所有研制飞行试验，将正式投入实战应用。“自动空中加油”系统无需在受油机上安装额外设备，可自动控制加油套管与受油机对接、供油和脱离，大幅减轻空中加油操作员工作负担，提高安全性，优化空中加油效率。
美空军开展军用运输机投放“托盘化弹药”系统级试验。美空军“速龙”项目正在发展将防区外空地导弹装箱安置于军用运输机货物托盘，飞行中投放以实现较低成本发动大规模远程打击。8月，“速龙”项目完成C-17A、EC-130SJ运输机投放“托盘化弹药”的首轮系统级飞行试验，实现了首次使用模块化部署箱成功进行高空空投等。12月，该项目完成最后一次系统级试飞，试验中MC-130J运输机飞行中投放联合空对面防区外增程导弹（JASSM-ER）试验弹并击中目标。
先进无人机平台与技术研发取得进展
美舰载无人加油机原型机开展为有人机空中加油试验。6月，美海军MQ-25A舰载无人加油机原型机通过挂装的加油吊舱，完成对F/ A-18F战斗机的空中加油试验，8月和9月又成功开展为E-2D预警机、F-35C战斗机空中加油的试验，标志着MQ-25A无人加油机自主加油相关技术已接近成熟。
英美完成多项无人机蜂群试验。1月，英国完成“多架无人机使作战更轻松”（MDMLW）项目大规模无人机蜂群演示验证，演示了20架无人机组网执行态势感知、医疗援助、后勤补给、爆炸物检测和处置以及诱骗等任务的能力。11月，美国防预先研究计划局（DARPA）“小精灵”蜂群无人机项目，成功试验空中回收X-61A无人机。试验中C-130运输机打开机尾舱门，使用专用机械装置捕获1架X-61A，将其拖入货舱完成回收。12月，面向城市巷战应用场景的国防预先研究计划局“进攻性蜂群战术”（OFFSET）项目完成最后一次外场试验，验证了使用开放蜂群架构实现三百余个无人机与地面无人车的协作作战、使用沉浸式蜂群界面完成无人蜂群的指挥与控制。
美无人机自主系统开展装机试飞。4月底，美空军“天空博格人”自主核心系统装在UTAP-22“灰鲭鲨”无人机成功完成首飞，验证了基本飞行、导航指令响应、实施机动等能力。自主核心系统是包含软硬件的开放式模块化系统，适用于多种无人机，类似无人机的大脑实现自主飞行、导航与通信。6月，自主核心系统装在MQ-20无人机（原“捕食者C”无人机）完成试飞，证实该系统可用于操纵多种类型的无人机。10月，2架装自主核心系统的MQ-20无人机完成首次无人／无人编组试飞，验证了该系统的无人机自主编组能力。
高超声速飞机验证机启动研制
美空军正式启动研发高超声速飞机验证机。7月，美空军联合私营投资公司授予美赫米尔斯（Hermeus）公司三年6000万美元的科研合同，开展一型涡轮基冲压组合发动机（TBCC）的飞行验证和3架“夸特马”高超声速飞行验证机的研制试飞等工作，这是美空军近十余年以来首个高超声速飞机验证机研发项目，该机未来计划用于执行要员运输、情监侦等任务。“夸特马”高超声速飞行验证机设计采用大后掠三角翼无平尾加单垂尾布局，无人驾驶，最大飞行速度马赫数5，总重约4～5吨，以涡轮基组合循环发动机（TBCC）为动力。11月，赫米尔斯公司展出了“夸特马”首架全尺寸实物模型样机，并以最大加力状态启动发动机进行地面演示。按计划“夸特马”验证机将在2023年首飞。
先进军机发动机技术研发取得进展
美空军自适应变循环发动机完成首台验证机试验。5月，美通用电气公司宣布完成首台XA100自适应变循环发动机全尺寸验证机试验，试验结果表明验证机性能超过设计目标。8月启动、12月完成第2台验证机第一阶段试验。自适应变循环发动机可根据需要提供更高推力和提升燃油效率，满足未来战斗机不同场景的作战需求。XA100是美空军正在研发的面向下一代战斗机发动机工程验证机之一，另一型是普惠公司的XA101。XA100试验的顺利进行有助于大幅度降低技术风险，为开展自适应变循环发动机工程研制做好准备。
美公司完成高性能涡轮发动机核心机试验。6月，美克拉托斯公司完成美空军“经济可承受先进涡轮技术”（ATTAM）计划下的发动机核心机试验工作，达到了预期的关键性能指标。ATTAM计划是当前美国国家级航空动力技术发展计划，克拉托斯公司在该计划支持下正在研发用于未来巡航导弹和无人机的小型、经济可承受的高性能涡轮发动机。
俄美日成功完成爆震发动机测试。4月，俄罗斯联合发动机公司称已完成脉冲爆震发动机样机的第一阶段测试，各项指标均达标。5月，美国中央佛罗里达大学首次在斜爆震发动机测试中捕获到稳定斜爆震波，初步验证了斜爆震波稳定控制的可行性。7月，日本航空航天探索局及其合作机构发射了一枚配装有一台旋转爆震发动机和多台脉冲爆震发动机的探空火箭，每台爆震发动机均产生了数秒正推力。爆震发动机是基于爆震燃烧的新型发动机，采用更简单的结构设计，与传统涡轮发动机相比具有巨大的经济优势，且热循环效率更高，推重比更大。上述进展表明各国正以不同路线加速发展爆震发动机且已取得巨大突破。爆震发动机研制成功后，可用于火箭、高超声速飞机和空天飞行器等航空航天领域。
先进机载系统技术展现良好应用前景
机载氮化镓雷达技术迈向应用的步伐加快。当前，国外正在开展战斗机机载氮化镓雷达的应用试验，并在开发下一代战斗机、无人机用的氮化镓雷达。4月下旬，美国雷神公司向美海军陆战队交付首个装有氮化镓发射/接收组件的AN/APG-79（V）4有源相控阵雷达原型系统，用于装在F/A-18C/D战斗机进行早期试飞和完成武器系统集成，按合同雷神公司从12月开始首批25台生产型AN/APG-79（V）4雷达的交付工作。瑞典萨伯集团正在利用一架JAS-39D双座型“鹰狮”战斗机试飞氮化镓机载有源相控阵雷达，到7月已完成包括对抗战斗机目标在内的一系列试飞。日本正在为F-X下一代战斗机研制氮化镓有源相控阵火控雷达，英国和美国的新型战斗机雷达设计方案中，氮化镓已是用于下一代作战飞机最有前景的半导体材料。9月，雷神公司推出一款紧凑型机载氮化镓有源相控阵火控雷达，目标配装教练机、无人机和直升机。
“自动对地防撞系统”功效受美国国会充分肯定。7月，美国国会国家军事航空安全委员会称，机载“对地自动防撞系统”可有效防止飞行员飞行过程中丧失空间方位感导致的飞机失控和撞地事故，对于保障战斗机飞行安全具有重大作用和现实意义。目前美军对地自动防撞技术已在F-35A和F-16战斗机上得到应用；正在开展对地防撞与空中防撞的综合技术研发，有望应用于下一代战斗机。
开展机载蜂群弹药技术研究
美空军完成“金帐汗国”自主弹药蜂群项目第一阶段飞行试验。5月，美空军利用两架F-16战斗机分别投放2枚和4枚“合作式小直径炸弹”，演示了多弹同时命中多个目标、双弹同时命中同一目标等能力，成功完成“金帐汗国”自主弹药蜂群项目第一阶段全部试验。第一阶段试验的完成标志着该项目已取得重要进展，实现了从技术开发到成果演示的突破。9月，美空军研究实验室宣布该项目转向开发“斗兽场”数字化武器试验环境，在“真实、虚拟和构造”（LVC）环境中快速开发与演示验证组网合作与自主武器技术，将加快美空军新型机载网络协同武器的发展。
英国启动机载蜂群弹药研究项目。7月，英国国防部国防科技实验室启动“协同打击武器技术演示器”（CSWTD）项目，将探索通过升级弹载软件实现弹间通信，使机载导弹协同打击目标，提升其对威胁或场景变化的响应能力，项目研究周期2年，计划开展一次演示验证。
发展跨平台协同空战能力
美空军加快先进作战管理系统（ABMS）成果交付。美空军2021年将先进作战管理系统演习试验改名为“架构演示与评估”，分别在2月和7月举办了第4次和第5次演习试验，更多作战部队参与试验，测试了空天地作战平台间的信息传输和交互。美空军还宣布该项目将于2022年实现首个能力部署，其形态是安装在KC-46加油机上的通信吊舱。随着先进战斗管理系统的持续完善和进化，将实现美军指挥控制能力的全面大幅提升。
英国皇家空军Nexus战斗云即将投入使用。7月，英国皇家空军上将迈克·威斯顿表示Nexus战斗云已准备就绪投入使用。该系统旨在通过建立一个分散的、具有网络弹性的协作信息网络，使用基于云的技术将陆地、海洋、空中和太空的节点连接起来，实时融合传感器数据，以提供增强的态势感知能力。2020年，英国皇家空军已利用空客A330加油/运输机试验Nexus战斗云，充当联合作战信息节点。
数字工程技术扩展应用到多型空战平台研发
国外新型空战装备研发过程中正不断扩展数字孪生、数字线索等数字工程技术的应用，促进空战装备寿命周期的成本降低和效益提升。5月，波音公司宣布美空军首架T-7A“红鹰”高级教练机不到30分钟实现了前后机身对接，与传统对接流程相比耗时减少95%，质量得到显著提高，验证了数字工程技术应用的优势。6月，美空军装备司令部宣布设立常设的数字转型办公室，专门负责推进空军和太空军向以数字工程为核心的数字组织转型，表明美空军已经将数字工程作为长期推进的关键战略任务，正在常态化推进数字工程转型。目前，美空军应用数字工程的项目涉及多种空战平台，包括“下一代空中主宰”（NGAD）战斗机、F-15EX战斗机、T-7A“红鹰”高级教练机、天空博格人无人机、高超声速飞行器等。其他国家也开始在新型空战装备发展中试点应用数字工程技术，如英国“暴风”战斗机、日本F-X下一代战斗机等项目也已宣布采用数字工程技术来提高设计、研制、生产和维护的效率。
结束语
2021年，航空强国加强了下一代航空装备以及机载子系统技术的探索与研发，同时关注拓展现役航空装备作战能力和跨域装备平台作战能力，不断探索新型空中作战方式、挖掘空战潜能以维持空中力量优势。（本文作者单位系航空工业发展研究中心和中国航空研究院 吴蔚 张慧 闫娟 李蕴 廖孟豪）