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晨枫小苑

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晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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超级猛禽   

2016-05-31 07:57:18|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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尽管美国国会屡次要求,包括众院军事委员会空地力量小组在2017年预算案中指令美国空军研究再生产至少194架F-22的问题,美国空军的一贯态度始终是反对重启F-22的生产。但即将离任的美国空军参谋长马克?威尔什上将在5月26日的美国空军协会早餐会上说到,“我不认为这(重启F-22生产)是荒诞的主意。”这是美国空军高层首次公开支持考虑重启F-22的生产。


美国空军一直认为现有F-22不够用,但又坚决反对重启生产,不过现在改口了


很大原因是因为搭档的F-35不给力


更因为歼-20太给力

F-22是当今世界最先进的量产战斗机,也是世界上唯一的量产第五代(中国称为第四代)战斗机,但这也是在20多年前就首飞的战斗机。F-35到底是算处在批量生产中还是在后期研发中,谁都说不清楚,唯一清楚的是尚未达到可以实战的全状态,生产交付也还在低速进行中。中国的歼-20尚在紧锣密鼓的试飞中,据说批量装备在即,但离形成战斗力尚有时日。俄罗斯的苏霍伊T-50不光尚未完成研发,至今连正式型号代号都没有,T-50是设计局的内部代号。印度、韩国、日本、土耳其的第四代战斗机连认真的纸上谈兵都谈不上,就更加遥远了。

还在不久之前,F-35项目办公室主任克里斯托弗?博格丹中将还信誓旦旦地说,F-35是世界上最棒的战斗机,连“除了F-22之外”的客气话都刻意省却了,引起人们的很多猜度。美国空军空战司令部司令麦克?霍斯蒂奇上将也说过类似的话,更加引起人们的遐想。不过除了少数高级军官用意暧昧的背书外,美国空军上下对F-22和F-35在空战中的优劣并无犹疑,对F-35充当未来空战主力不看好,而对F-22早早停产口诛笔伐。

F-22是因为成本过高和能力过度而在罗伯特?盖茨任国防部长期间被下令提前停产的,在反恐和军费开支高峰时被看作不必要的奢侈,时任空军参谋长麦克?莫斯利上将和空军部长麦克?韦恩还因为坚拒削减F-22数量在政治不正确而被革职,B-52违规带核弹飞行只是借口。但“低成本”的F-35有违重望,成本居高不下,性能却令人不放心,尤其是空战性能。美国空军对苏霍伊T-50还不太担心,但歼-20的出现使得F-22的能力突然之间不再过度了。F-35对战歼-20的前景黯淡,而F-22对歼-20如果不占微弱优势的话,至少不会居于劣势,难怪美国国内不乏重开F-22生产线的呼声。F-22的最后批量离地单价“只有”1.39亿美元,并不高于F-35多少,随着批量的增加还可能进一步降低。美国国会多次责令美国空军研究有关事宜,但美国空军一直坚决反对。

简单重启F-22生产线的话,F-22首飞以来的大量重大技术进步都难以直接应用到新生产的F-22上,在现有架构上大幅度改进、升级不仅受到原架构的限制,还有显而易见的投资和成本攀升问题,这还不算重启封存已久的生产线的直接投资和时间问题。洛克希德封存的只是与总装F-22相关的最后总装线关键设备,大量的外包部件和系统的生产线、供应链都不在洛克希德的封存范围之内,很多部件的生产早已停止,库存耗尽,生产线转产甚至整体转型。事实上,按照价值计算,F-22的机体只占成本的20%,重启整个生产链兹事体大。兰德公司在F-22尚未停产的2010年就提交了研究报告,指出停产两年后再生产75架F-22需要耗资170亿美元(2008年币值),约合2.27亿(包括研发和生产线投资,不包括的话,离地单价1.79亿)美元单价。相比之下,继续生产的话,单价降低到1.73亿(离地单价1.39亿)美元,当然这已经不可能了。兰德的估价也只适用于停产两年后重启的情况,主要供应链环节依然在运转或者容易恢复,现在也已经时过境迁了,重启投资必将显著增大。

由于这些问题,美国空军一直反对重启F-22生产线。主要问题还是在于经费。美国空军正在进入“高消费”时期,F-35的大量生产将占用大量军费不说,F-35推迟服役迫使美国空军大量升级延寿F-15、F-16,造成巨额额外开支,加剧了军费拮据的问题。另一方面,空中加油是美国空军远程部署和持续存在的秘密武器,KC-46加油机的批量生产和服役是当务之急,现有的KC-135已经实在太老旧不堪了。在这样的背景下,需求急迫的下一代轰炸机LSR-B(也称B-21或者B-3)已经不能从正常的年度军费中负担,而是要求国会以国家安全关键项目为名专项拨款,以避免挤占正常换装投资。美国海军也有同样的问题,替换“俄亥俄”级的下一代战略导弹核潜艇(简称SSBN-X)的全面研发和建造投资实在太大,必将挤占正常造舰投资,因此也在要求专项拨款。问题是,专项拨款也好,正常军费也好,这只是哪个口袋的问题,美国国会的口袋一共只有这么大,在严峻的预算控制压力下,已经变不出戏法了。这笔糊涂账还不知道怎么解决,重启F-22实在是不必要的干扰。

另一方面,重启F-22生产对下一代战斗机的研发也是不必要的干扰,美国空军已经启动下一代战斗机的预研。F-22代表的是隐身、超巡、超机动和网络战,F-35对隐身和机动性要求降级,取消超巡,但增强网络战能力。然而,无人机和人工智能的发展方兴未艾,未来空中战场上有人战斗机与无人战斗机的组合与协作依然在诱人幻境与可实现前景之间游移,隐身与超视距智能武器的相对实际战场作用也存在争议,下一代战斗机到底应该是什么样的尚且没有定论,全面研发与投产更是必将成为另一个专项拨款。在时间上,考虑到研发时间和预算压力,下一代战斗机不可能在2030年前服役,而歼-20很可能2020年就要批量服役了。在保留必要的本土后援和训练之用之外,有限的F-22把守阿拉斯加-夏威夷-关岛一线已经捉襟见肘,用F-35镇守冲绳和南海又实在不放心,美国空军开始心思活络:或许重启F-22生产真的不是坏主意。

威尔什在早餐会上盛赞F-22的性能,称F-22达到人们的所有期许。威尔什宣称,美国空军正在用全新和有创意的方式发挥F-22的潜力,取得令人炫目的成功。近期的《空中优势2030》报告指出,考虑到需求时间的话,更多的F-22或许是比第六代(在中国称为第五代)战斗机更好的选择。威尔什还说道,美国空军正在与洛克希德一起,研究重启F-22生产的可行性和成本。

威尔什预定在7月1日从空军参谋长位置退下,继任人选尚未宣布。离任也意味着卸下政治正确的负担,离任前常常是高官倾吐肺腑之言的时候。盖茨在卸任国防部长之前,也屡屡“大放厥词”,比如指责北约盟国不肯承担责任,军费占GDP的比例和战备状态达不到北约要求,都在指望美国单独承担联盟的防务重任。这是美国政府悄悄地抱怨很久的事了,但由国防部长直接地、公开地说出来,还是引起不小的震动。威尔什是有3300小时的战斗机飞行员,飞过F-16、A-10,曾任欧洲美军空军司令,熟悉美国空军的战略、战术、技术的所有层面,威尔什关于F-22的说法或许也会引起类似的震动,并可能悄悄地指向美国空军发展的新方向。

F-22毕竟是1997年首飞的,如果算上技术验证机YF-22的话,更是1990年就已经首飞,那是26年前的事了。换成一个人的话,从出生算起,抓紧一点的话,都可以博士毕业了。在这20多年里,航空技术有了大幅度的进步,电子技术的进步更大。在YF-22首飞的1990年,大板砖一样的“大哥大”摩托罗拉手机还在领导潮流。即使在F-22首飞的1997年,21英寸单枪三束彩色CRT用作电脑显示器还是寻常人家可望而不可即的奢侈。斗转星移,如今iPhone都已经第7代即将上市,24英寸液晶显示器则成了低配必备。F-35采用的分布孔径系统(通过软件从多个光电探测头整合完整的全向态势)、低可截获概率的通用保密数据链、软件相控阵雷达、头盔显示系统等更是F-22不具备的先进技术。最为人诟病的是F-22至今缺乏头盔瞄准具,这是米格-29、苏-27在30年前就装备的东西,当代美欧一线战斗机中也就F-22还没有装备了。

F-22采用开放系统架构,但采用的理念和标准毕竟是20年前的。F-22时代的开放系统理念相当于总线结构,规定通用的通信和数据交换协议,预留适当的接口以备未来发展,但基本架构和性能天花板是在设计的时候就已经决定了。总线结构在理论上可以灵活扩充增减,但随着硬件、软件技术的发展,总线标准本身都容易很快过时,常常出现老的总线与新的总线不匹配的问题,比如PC机上AGP显卡接口已经淘汰,现在都用PCIe了。工业控制系统上常有这样的尴尬:在功能上老系统依然适用,但新的系统架构已经与老标准不再兼容,因此被迫整体升级。这样的开放系统并不是真正的开放系统。新的概念是所谓“联邦系统”(federated system),好像容许自愿加入的松散联邦一样,系统可扩充性和兼容性极大提高。

在基本航空技术层面,这20多年里也出现了很多新技术。F-22采用的还是加莱特进气口,在附面层的处理上更是采用陈旧的隔道设计。F-35开始的DSI进气口在设计理念、气动效率和隐身效果上都更加先进,歼-20采用的也是DSI进气口。歼-20采用的另一先进技术是全动双垂尾,在保持气动控制效率不变的基础下,减轻重量,降低阻力,缩小雷达反射面积。歼-20还采用独特的侧弹舱门设计,使得可以在近程空空导弹想外伸出的同时,侧弹舱门依然关闭,大大降低阻力和雷达反射面积。

在发动机方面,美国空军正在加紧研制的三涵道自适应循环发动机不仅可以根据不同飞行状态在涡扇和涡喷之间平滑过渡,可望降低25%的耗油量,还提供主要用于冷却和进气道气流管理的第三涵道,解决了隐身战斗机电子系统的热量管理和发动机进气道的气流管理的难题。这代表了下一代战斗机发动机技术的前沿。

在设计理念层面上,F-22是针对欧洲战场设计的,意图与B-2轰炸机配合,在第一时间里打掉苏联防空体系。除了战略核打击外,B-2的作用在于依托全向高度隐身,深入苏联内陆,以常规打击手段攻击指挥控制中心和关键地面节点;F-22的作用则是以隐身和超巡确保生存力,深入苏联领空,在空中打掉预警机、空中战略指挥所等关键目标。欧洲战场对于航程的要求相对不高,导致F-22航程相对不足,还不及单发的F-35。这是超巡要求导致的。

超巡不是勉强超过音速,那与高亚音速的差距不大,没有实际意义。超巡要达到M1.2以上才有意义,最好M1.5-1.6以上。F-22正是能达到M1.6超巡,但为此F119的涵道比较低,接近涡喷,飞机气动设计也为超巡优化,难以用降低到高亚音速巡航而大幅度增加航程。F-22的超巡要求从原始设计的全程60%以上超巡,降低为能以军推实现超巡,依然航程不足,对于浩瀚的太平洋和遥远稀疏的基地来说,更是如此。

美国战斗机通常在设计的时候,就对改进、升级有明确的规划和时间表。在研发的后期,各种深入的具体考虑和实际试验常常激发大量的新设想,但尽早冻结设计和加速投产的要求必须排除这些新设想的干扰。因此,A型通常是全新设计的基本型,只要求达到基本要求,尽快形成战斗力。B型是A型的双座型,在技术上是同时代的。C/D 型的才是“目标状态”(F-35是一个特例,A、B、C型为常规跑道起落型、短距起飞-垂直降落型和舰载型,目前还没有D型),这才是融入大量来不及整合进最后设计的新设想的地方,同时也解决了A/B型在早期使用中发现的问题。但因为早早停产和批量限制,F-22只有基本的A型。重启F-22生产至少要升级到C型,但C型根本不存在,而且时间相隔那么久,加上航程不足的基本欠缺,A型到C型的升级也不再能满足时代的要求了。好在美国有F-18E的成功先例。


F-18C到F-18E的升级是“超级猛禽”的很好启示


大了很多的F-18E与F-18C貌合神离,实际上是全新的设计了

F-18也经历了A/B型到C/D型的过程,美国海军的A/B型已经基本退役,但对C/D型基本满意,只是对航程和着舰重量不足很是不满。还在F-18研制过程中,麦道就提出加大的“大黄蜂2000”设想,作为F-18的深度发展型,这就是F-18E的前身。隐身的A-12攻击机和NATF战斗机相继流产后,F-18E意外地成为美国海军的下一代主力战斗机,将继续担当舰队防空主力至少30年,F-35C都没有动摇F-18E的地位。

F-18E与F-18C貌合神离,但正因为如此,F-18E是作为F-18C的低风险改进型向美国国会推销的,研发也确实做到了无惊无险,最突出的是,这是近几十年里美国战斗机研发中唯一没有超时超支而性能达标的。F-18E比F-18C大20%,空重增加3200公斤,满载重量增加6800公斤,机内燃油量增加33%,返航着舰时容许挂载4100公斤以上的武器,航程增加41%,留空时间增加50%,发动机推力也增加35%,实际上已经是新的战斗机了。F-18E采用半隐身设计,装备主动电扫雷达,采用增推20%的F414EPE发动机后,超音速加速能力和机动性大大提高。波音正在研制机腹下的隐形吊舱,用于装载空空导弹或者其他空射武器,降低分散外挂的武器造成的雷达反射,缩小与F-35在隐身能力方面的差距。波音还在用原计划为X-32装备的电子设备为F-18E升级,使得F-18E Block III在电子系统能力方面也和F-35相当。


如果F-22能放大20-25%,能解决很多现有的不足,而投资和单价依然在可接受的范围

如果把F-18E的思路用到F-22的改进上,“超级猛禽”(不知道会命名为F-22C还是F-22E,传统上,C与A只有小改,大小、重量、气动性能相似,E才是深度大改,但F-22没有C,直接跳到E有“跳代”的问题)可以在较长的时间里满足美国空军的要求,更重要的是,这是一个短平快的项目。美国空军负责战略规划的詹姆斯?霍尔姆斯中将在3月8日国会作证时说道,美国空军最急切需要的是在5-10年里就能形成的新的战斗力,而不是20-30年。全新一代战斗机有太多的未知,不光有巨大的技术风险和投资问题,还有初始定位的不确定性问题。世界变化太快,要准确预计30年后的世界很困难,但5-10年还是比较有把握的,5-10年里的技术可行性也比较容易确定。为此,美国空军有兴趣在现有平台基础上改进、升级,比如以F-22、F-35为基础。就美国空军急切需要填补的空战能力空缺而言,单发的F-35的升级空间远远不如双发的F-22。这是“超级猛禽”的又一个重要动力。

美国海军是在1992年确定订购F-18E的,F-18E在1995年11月29日就首飞了,1997年9月就开始全速生产,1999年完成全部测试和评估。计划总成本480亿美元(2011年币值),这包括了研发和至少500架飞机的采购。F-35仅研发就超过600亿美元了,全新研制第六代战斗机也少不了。对于一架接近全新的战斗机来说,这是不可思议的,但并不奇怪。F-18E比F-18C大了20%,但气动设计是最容易直接放大的,局部修形(如斜切菱形进气口取代半圆形进气口、哥特式大边条取代S前缘窄长边条)对美国航空科技来说完全在轻松处理的范围内,这去除了很大一部分技术不确定性和风险。机体结构不能等比例直接放大,但美国航空工业有足够的经验,这依然不是难事。发动机要相应增推,这在很多别的国家可能成为拦路虎,但美国航发世界最强,这依然顺利过关了。F-18E的F414发动机是F-18C的F404的大改,发动机推力增加,耗油、寿命、可靠性还改善了。F-18E的电子系统也采用渐改路线,初期采用与后期F-18C相似的系统,但预留改装空间,以后的生产型改用全新系统,已经交付的飞机也在定期返修中逐步改装到全新标准。

“超级猛禽”也可以持基本气动设计不变,这不排除局部修形,如改用DSI进气口和全动双垂尾等。隐身与形状的关系比尺寸更大,这样基本的隐身性能也可以保持,采用F-35的新型隐身涂料还可以降低维修要求。结构放大依然不是问题。发动机方面,F-35的F135涡扇发动机来自F-22的F119。由于单发的F-35常年苦于推重比不足,F135的推力从最初设计要求大幅度提高,普拉特?惠特尼为此积累了大量增推而不降低可靠性和使用寿命方面的经验,可以回馈于F119。现有F-22没有增重问题,并不需要更大的推力,“超级猛禽”有增推的需要,增推F119的技术起点很高,应该问题不大。在远期,还可以用三涵道发动机替换。因此,F-22基本型的隐身、超巡、超机动都可以保持,但航程可以显著增加,机内弹舱也有望增大,更加适合多任务。电子系统方面,F-35的现有经验更是可以成片照搬。

如果美国空军决定走“超级猛禽”路线,是有可能在5-10年里就形成战斗力的,而且技术风险和投资相对较小。在政治上,美国国会里支持重启F-22生产线的力量强大,民间也有这样的呼声,比较容易得到支持。不过这代表了美国空军传统路线的悄悄转向。从50年代以来,美国空军一直不遗余力地追求最大技术优势,总是在奋力拓展战斗机技术前沿。50-60年代的高空高速是一个极端,70-80年代的高机动实际上是在技术前沿上略为后退一点,转而从战术要求出发,决定技术方向。80-90年代的隐身、超巡则再一次追求技术极端。这当然为美国空军带来几十年的技术优势,但也是代价巨大、充满不定性的道路,变后掠翼(如F-111 )和三倍音速(如XF-108)就是事倍功半的例子。另一方面,由于航母起落的要求,舰载战斗机在技术性能上天然不如陆基战斗机,美国海军在传统上对战斗机的极端性能并不敏感,但更加注重体系对抗和训练、战术、武器的作用。“超级猛禽”可能使得空军路线向海军路线靠拢,也给人工智能和无人作战飞机更多的时间成熟起来。

不过“超级猛禽”不是没有副作用的。美国海军虽然对半隐身的F-18E基本满意,但那是在没有歼-20的年代。F-35C是战斗轰炸机,不适合空战。要是美国海军必须用F-18E掩护F-35C,那就纠结了,歼-20的隐身、超巡、超机动会造成难以承受的压力。美国空军和海军分别启动了第六代战斗机的预研,一般预期国会将迫使两家合并,共同研发。要是美国空军转向“超级猛禽”,第六代战斗机就要搁置很长一段时间。美国海军的例行拨款已经被“福特”级航母、“弗吉尼亚”级核潜艇和“伯克III”级驱逐舰吞噬,SSBN-X必须恳求国会专项拨款(尚未批准),再要独力启动第六代战斗机研发,实在力有不逮。但这对美国空军未必不是好事,兵不血刃就击落了“盐水战斗机”,凸显空军的战略重要性,何乐而不为?
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