=當(dāng)年美國(guó)海軍的X?47B隱身艦載無(wú)人機(jī)，創(chuàng)造了彈射起飛、攔阻著艦、空中加油、與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)等多項(xiàng)歷史“第一次”，在軍迷圈掀起一陣狂熱。

可是，這個(gè)看似完美的項(xiàng)目，被美國(guó)海軍在2015年無(wú)情終止，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一直攻不破隱身性能、空氣動(dòng)力學(xué)和推進(jìn)系統(tǒng)之間無(wú)法調(diào)和的矛盾。

如果說(shuō)X?47B是無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的一道“地獄級(jí)考題”，那么這個(gè)考題十年后竟然被中國(guó)工程師拿下。

2025年7月，中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的黃江濤團(tuán)隊(duì)，在《航空學(xué)報(bào)》上發(fā)表了同行評(píng)議論文，宣布他們開(kāi)發(fā)出一款革命性的飛機(jī)設(shè)計(jì)軟件方案，成功打破長(zhǎng)期被視為業(yè)界禁區(qū)的“維度詛咒”。

X?47B項(xiàng)目自2011年首飛后，就實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)首次在航母上彈射起飛、攔阻著艦、以及與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)和空中自主加油等歷史性突破。

它的無(wú)尾翼、噴氣式隱身布局，加上航母操作能力，使它成為行業(yè)范例的“縮小版B?2”，盡管完成了這些“第一次”，但當(dāng)引擎、流體、隱身性能的多維優(yōu)化同時(shí)施壓時(shí)，工程師們發(fā)現(xiàn)自己深陷變量耦合的深淵，雷達(dá)反射性能極低的幾何形狀往往大幅拖累氣動(dòng)效率，而追求流暢氣動(dòng)外形又會(huì)犧牲隱身特性。

最終，項(xiàng)目因?yàn)闊o(wú)法解決隱身?氣動(dòng)?推進(jìn)三者之間的平衡，被迫中止，X?47B的失敗，暴露了設(shè)計(jì)變量如機(jī)翼前緣、進(jìn)氣道彎度、吸波材料厚度等數(shù)百項(xiàng)參數(shù)之間密不可分的連鎖影響，每一種微調(diào)都可能引發(fā)整體系統(tǒng)性能崩盤的惡性反饋。

這也是后來(lái)文章所說(shuō)，“當(dāng)隱身、氣動(dòng)、推力糾纏在一起，就像解一個(gè)沒(méi)有答案的方程”的根源，現(xiàn)代隱形飛機(jī)往往涉及設(shè)計(jì)變量上百甚至上千個(gè)，從機(jī)體幾何形狀、材料屬性，到進(jìn)氣道流線、吸波涂層厚度……

每一個(gè)變量都可能影響雷達(dá)信號(hào)、氣動(dòng)阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)效率，一旦變量超過(guò)幾百，傳統(tǒng)全局優(yōu)化算法的計(jì)算復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，人類再多的超級(jí)計(jì)算機(jī)也難以承受。

在美軍當(dāng)年用傳統(tǒng)算法試圖優(yōu)化X?47B時(shí)，哪怕只處理幾百個(gè)變量，也要幾個(gè)月時(shí)間算出一個(gè)次優(yōu)解，更不用說(shuō)要全面兼顧飛行阻力、發(fā)動(dòng)機(jī)性能和雷達(dá)反射特性時(shí)，計(jì)算成本高得令人絕望。

這種“變量耦合”類似蝴蝶效應(yīng)，改動(dòng)一個(gè)小細(xì)節(jié)，可能引發(fā)全系統(tǒng)性能大幅波動(dòng)，但卻無(wú)法通過(guò)局部?jī)?yōu)化快速推導(dǎo)結(jié)果，一言以蔽之，“維度詛咒”曾經(jīng)讓美軍的隱身無(wú)人機(jī)研制停在“設(shè)計(jì)模型驗(yàn)證”階段，始終沒(méi)能走向?qū)嵱没?/p>

黃江濤團(tuán)隊(duì)提出兩大關(guān)鍵創(chuàng)新，真正讓這一“難題”可解。

一是“幾何靈敏度計(jì)算法”。它把設(shè)計(jì)變量之間的耦合關(guān)系拆解為相對(duì)獨(dú)立模塊，通過(guò)阻抗邊界條件建模，給每個(gè)變量裝上“開(kāi)關(guān)”，實(shí)現(xiàn)梯度計(jì)算時(shí)將復(fù)雜度從指數(shù)變線性。

換句話說(shuō)，740個(gè)變量就像740個(gè)開(kāi)關(guān)，計(jì)算成本與變量數(shù)量無(wú)關(guān)，二是“統(tǒng)一場(chǎng)建?！卑盐ú牧系碾姶盘匦匀谌霘鈩?dòng)敏感度方程。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，吸波涂層是貼在飛機(jī)外表的額外層，厚度每增加一毫米，就可能降低雷達(dá)截面一半，但卻會(huì)增加10%氣動(dòng)阻力。

新方法把兩者耦合到一個(gè)統(tǒng)一物理場(chǎng)里優(yōu)化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)“隱身增益”與“阻力代價(jià)”自動(dòng)平衡，更讓人印象深刻的是，他們還搭建了一個(gè)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)模型庫(kù)，在優(yōu)化過(guò)程中無(wú)需重新模擬整機(jī)電磁散射或氣動(dòng)仿真，只需調(diào)用模型庫(kù)即可。

如此一來(lái)，以X?47B原始外形為例，原本需要數(shù)月的優(yōu)化過(guò)程，被壓縮到僅需30分鐘就能出結(jié)果，還能保持高精度一致性，團(tuán)隊(duì)以X?47B為案例，啟動(dòng)740個(gè)變量?jī)?yōu)化計(jì)算，僅用200小時(shí)就得出比原設(shè)計(jì)顯著優(yōu)異的替代方案。

優(yōu)化后方案雷達(dá)反射截面縮減至0.0005㎡，約為原設(shè)計(jì)的一半；同時(shí)航程提升500公里，氣動(dòng)效率和總壓恢復(fù)性能也有所改進(jìn)，相比之下，美軍2020年雷神公司用傳統(tǒng)算法優(yōu)化300個(gè)變量就用了3個(gè)月時(shí)間，結(jié)果還只是次優(yōu)解，對(duì)比之下，中國(guó)團(tuán)隊(duì)效率提升、性能提升都可謂“碾壓”式領(lǐng)先。

這不是理論炫技，而是在X?47B這個(gè)全球公認(rèn)的高難項(xiàng)目上，“復(fù)活”了一個(gè)曾被美國(guó)放棄的方案，讓人看到：中國(guó)的算法實(shí)力，已經(jīng)足夠在一流隱形無(wú)人平臺(tái)研發(fā)中占據(jù)一席之地。

當(dāng)前，美國(guó)NGAD項(xiàng)目、歐洲FCAS、俄羅斯“獵人?B”無(wú)人機(jī)等多國(guó)六代戰(zhàn)機(jī)計(jì)劃，無(wú)不因多變量耦合優(yōu)化問(wèn)題遲滯，NGAD停擺、FCAS推遲到2040年、獵人?B僅停留在原型階段，都反映出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式面臨共同的“維度陷阱”。

黃江濤團(tuán)隊(duì)的技術(shù)，被認(rèn)為正對(duì)接中國(guó)下一代戰(zhàn)機(jī)平臺(tái)，比如“殲?36”“殲?50”等項(xiàng)目，憑借這套優(yōu)化軟件，中國(guó)可望在設(shè)計(jì)階段用極低的算力和時(shí)間成本，完成更精細(xì)的隱身、氣動(dòng)、推力平衡，從而在起跑線上奪得先機(jī)。

未來(lái)的技術(shù)游戲里，不再是單純的硬件對(duì)抗，而是算法、算力、設(shè)計(jì)流程的“比拼”，在這場(chǎng)賽道上，中國(guó)或?qū)⑾刃幸徊?，科技界長(zhǎng)期以為“維度詛咒”幾乎無(wú)解，是隱形飛機(jī)設(shè)計(jì)的集體痛，中國(guó)團(tuán)隊(duì)用數(shù)學(xué)革新打破這個(gè)認(rèn)知盲區(qū)。

能在高難度軍工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)原創(chuàng)算法突破，遠(yuǎn)非簡(jiǎn)單跟風(fēng)或模仿，而是顯示出體系化研發(fā)能力成熟，算法適配性強(qiáng)，可直接向民用領(lǐng)域擴(kuò)展，如民航飛機(jī)的噪音、燃油效率優(yōu)化，也面臨多變量設(shè)計(jì)難題。

從X?47B的項(xiàng)目困局，到中國(guó)團(tuán)隊(duì)技術(shù)公布，再到性能驗(yàn)證完成，這一系列事件構(gòu)成了一個(gè)邏輯閉環(huán)，曾經(jīng)是美軍“解不了的難題”，如今中國(guó)技術(shù)人員給出了答案，關(guān)鍵不在硬件攤多少塊，而在于用“數(shù)學(xué)魔法”讓復(fù)雜問(wèn)題變得可解。

今天，中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心以黃江濤為代表的團(tuán)隊(duì)，用算法破解了航空設(shè)計(jì)的魔咒，明天，這種算力驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)路徑，將可能重塑全球隱形飛機(jī)乃至第六代戰(zhàn)機(jī)競(jìng)賽的版圖。

更值得期待的是，這股算法賦能浪潮，不僅能推動(dòng)軍用平臺(tái)升級(jí)，也可能在民用航空、汽車、能源等行業(yè)催生新一輪技術(shù)革命。

可以說(shuō)，與其擔(dān)心被硬件封鎖，不如把目光投向“軟件那一端”，因?yàn)楝F(xiàn)在我們已經(jīng)看見(jiàn)，中國(guó)的科研力量，不再是在硬件缺陷中掙扎，而是用軟件創(chuàng)新完全掌控設(shè)計(jì)節(jié)奏，中國(guó)科學(xué)正走上主動(dòng)創(chuàng)新之路，潛力無(wú)限，值得期待。