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晨楓:歐洲雙風2.0

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-07-25  來源:新格網  作者:新格網  瀏覽次數:987  【去百度看看】
核心提示:原標題:晨楓:歐洲雙風2.0 【文/觀察者網專欄作者 晨楓】 在美蘇爭霸高峰的70年代,美國推出了第

原標題:晨楓:歐洲雙風2.0

【文/觀察者網專欄作者 晨楓】

在美蘇爭霸高峰的70年代,美國推出了第三代(美歐稱第四代,本文用中國劃代標準)戰斗機,也稱“十系列”。F-14首先入場,緊接著是F-15,然后是F-16,最后是F-18壓場。這是美國歷史上最完整、最強大的戰斗機系列,性能先進,功能完善,遙遙領先于美國之外的世界先進水平,技術和戰術影響至今猶存。除了F-14早早退役,F-15、F-16、F-18雖然已經不再是最先進的,但依然是美國和盟國的主力。

蘇聯緊追其后,差不多10年后推出蘇聯戰斗機的天鵝之歌:蘇-27和米格-29。由于技術和經濟基礎的差別,蘇-27與米格-29在個別性能上超過美國對手,但在整體上,后發而并無顯著優勢。

瘦死的駱駝沒馬大

歐洲的境地更加尷尬。在理論上技術積淀深厚,但在實際上由于項目稀缺,基礎和能力流失的后果已經開始顯現。更加糟糕的是經濟基礎,英法都無力單獨承擔戰斗機及體系研發的巨大開支,歐洲經濟的火車頭德國則缺乏完整的航空科技體系,意大利、西班牙等更加不可能獨立研發戰斗機。盡管如此,各國分別啟動了自己的預研,英國有P.106(單發,定位上相當于薩伯“鷹獅”,后放棄)和P.110(雙發,后來演變為“臺風”),法國提交了ACT92(雙發,后來演變為“陣風”),德國提交了TKF-90(相當于雙發雙垂尾的“臺風”),但各國單干顯然是不再可能了。在這個大背景下,以英法為核心,歐洲多國在1981年啟動了歐洲戰斗機(簡稱ECA)計劃。

TKF-90的全尺寸模型看上去就是個雙垂尾的臺風

只有兩年后的1981年,ECA計劃解體了,主要原因是英法對設計主導權和航空工業基礎問題上無法妥協。法國堅持輕巧多用,英國堅持重型防空制空為主;法國堅持用斯奈克馬M88渦扇,英國堅持用羅羅RB199改型渦扇。誰都不肯讓步,最后一拍兩散。

1982年,英國拉住德國、意大利,繼續推動ACA計劃,以P.110為基礎,采用TFK-90的機腹二元進氣道,但改雙垂尾為單垂尾以節約重量。1983年,英法德意再次組團,啟動未來歐洲戰斗機(簡稱FEFA)計劃,但英法的領導權問題依在,FEFA計劃在1985年再次解體。英德意西組隊,以后成為“臺風”;法國單干,以后成為“陣風”。

強扭的瓜不甜,英法聯合戰斗機計劃分分合合還是分了

歐洲兩風在90年代推出、21世紀初最終服役時,美國F-22都要服役了。差距太明顯,歐洲不好意思稱兩風為第四代戰斗機,只好稱之為三代半。

歐洲兩風開創了一個新概念,一個新名詞,引來了之后的不少效仿者

時間快進30年,歐洲又要研發新一代戰斗機了。這一次,一上來就是歐洲兩風2.0,連先合再分的步驟也省略了。2017年6月17日,法國總統馬克龍與德國總理默克爾宣布,將啟動聯合研制第五代戰斗機。2018年范堡羅航展前的6月19,法國和德國國防部長簽署協議,由法國主導第五代戰斗機設計。7月17日,在范堡羅航展第一天,英國國防大臣威廉姆森宣布,將由英國宇航(BAE)、萊奧納多、羅羅、MBDA聯合啟動“暴風”第五代戰斗機的研發。這將是雙發、雙垂尾、無尾三角翼戰斗機,但翼展、起飛重量、發動機推力和基本飛行性能數據都還未見公布。

30年過去,歐洲的技術和能力流失情況沒有改善。據《航空周刊》報道,英國有關方面人士透露,英國還能領軍航空研發的人才已經少到“能報出每個人的名字”的地步了。這不是指凱利·約翰遜、米哈伊爾·西蒙諾夫、楊偉一級的帥才,而是更具體團隊級別的將校之才。

另一方面,歐洲的經濟困難反而加深了。福利負擔繼續深重,在數字化的大潮中落伍,難民潮、失業率、因循守舊心態、新老歐洲撕裂等加重了困難。

好在美國也不再是當年的美國,美國的第五代戰斗機還是天上的畫餅,其實連畫餅的形狀都還沒有確定。因此,歐洲兩風老實不客氣地自稱為第五代了。如果實現,這或許是世界上最早確認的第五代戰斗機。但這是很大的如果。

“暴風”的CG圖

盡管俄羅斯在老歐洲眼里重新成為威脅,歐洲的“高端”安全威脅實際上不大,研發下一代戰斗機的動力除了例行的裝備換代外,主要還是保存航空與相關科技,包括飛機、發動機、航電和機載武器,因此英法的技術要求和主導權分歧肯定要重來一遍,所以長話短說,直接分家了。

但當年大聯合的動力不僅依然存在,而且更加強烈。法國在“陣風”之后,發誓再也不單干了。好在這次拉上了德國,有人墊付了,不過或許不夠,因為德國的手頭也和30年前不一樣了。英國則由于脫歐,現在感覺前所未有的孤單。英國政府宣布將投資20億英鎊(約合26億美元),但“暴風”并不是戰斗機研發計劃,而只是基本技術預研,要求到2025年確定是否正式啟動戰斗機研發,如果確定,要求2035年開始服役。法德的計劃還沒有明確的投資和時間表,但預定在年底前組建項目辦公室和相關團隊。德國“臺風”與法國“陣風”也在2035-2040年左右要考慮換代了。

分久必合,合久必分

英國脫歐解開了第五代歐洲戰斗機“必須”英法德意大聯合的套,但也背上了自籌資金的負擔。英國已經拉上意大利,瑞典有可能加盟,日本甚至印度也有可能加盟。坊間甚至傳說,英國有意拉沙特入伙,沙特對擺脫對石油經濟的依賴有濃烈興趣。這樣的話,英國團隊的整體實力就很強了。法德團隊可能有希望拉上西班牙,但蚊子肉是不能充饑的。雙方在理論上都對更多國家加盟“保持開放”,但在主導權問題上不可妥協的情況下,這只是空洞的姿態而已。除非出現現在還不可預料的超級變局,歐洲兩風2.0似成定局。

歐洲兩風1.0的結局并不好。除了時間拖延、預算超支外,兩風都沒有達到規模經濟的預期。到2018年3月為止,“臺風”累計交付623架,尚未交付和新增訂單不超過100架。“陣風”累計交付164架,尚未交付和新增訂單100架出頭一點。“臺風”的業績似乎好一點,但這是英德意西四條生產線的總業績,分攤下來,并不比“陣風”好看。相比之下,F-15(包括E型)已經交付的就超過1600架,F-16超過4600架,連“銷售疲軟”的F-18(包括E/F型)也超過2000架。沒有足夠的銷售就意味著造血乏力,難怪“臺風”和“陣風”的升級改型也拖拖沓沓的。

F-16的商業成功可能只有F-35能夠復制,但它沒有后者那么強的排他性

市場窄小的壓力對歐洲兩風2.0同樣存在。意大利、瑞典同樣有保護所剩無幾的航空工業產能的壓力,日本、印度也會強烈要求建立自己的生產線。相比之下,法德可能在歐盟一體化架構下理順航空工業產能問題,避免撒胡椒面,不過盤子也要小很多。與歐洲兩風1.0是大體一樣的情況。

另一個問題是技術要求。英國的傳統路線是“中型偏重、制空為主”,這是北海防空攔截和控制歐陸制空權的需要,已經訂購和計劃中的F-35也已經滿足了空地作戰的需要。意大利無所謂,沒有太特別的要求。但瑞典的傳統路線是“輕型簡易多用”,尤其強調在偏遠、簡陋機場甚至公路跑道的出動能力,國力限制是另一個偏向輕型簡易的因素。日本如果加入,要求肯定是“重型遠程制空”,以壓倒殲-20為基本要求。印度的要求與日本相似,不過要求成本打對折。沙特的要求簡單,給什么吃什么,只要沒有豬肉就行。

需求多元,土豪太少,BAE難啊

眾口難調,這是歐洲兩風1.0的慘痛教訓。歐洲在同樣的問題上一遍又一遍交學費,空客A400M運輸機是另一個例子。但法德的“法國主導”原則有可能被英國效法,那樣就不是聯合研發,而是入伙研發,就看這一改變是否影響其它國家的加盟積極性了,畢竟他們也有自己的國家利益要考慮。

基本定位問題解決后,接下來是另一個大問題:第五代戰斗機到底應該具備什么樣的特征?第四代戰斗機要求具有隱身、超巡、超機動、信息化能力,但也不是所有第四代戰斗機都達到所有要求,比如F-35就做不到超巡,其機動能力是不是達到“超”也是有爭議的。但除了可有人-無人雙模駕駛(所謂optionally manned)、有人機-無人機組隊作戰外,第五代戰斗機應該達到什么樣的要求并無定論,歐洲兩風2.0除了聲稱第五代外,也沒有在這個問題上給人們多少啟迪,難免使人有四代半的印象,就像歐洲兩風1.0只達到三代半一樣。

三代半,四代,四代半?

大方向問題沒有解決,具體技術方面,英國倒是做了不少準備。BAE不僅通過F-35的深度參與接觸了隱身技術,還通過“復制品”(Replica,很奇怪的名字)計劃積累了第一手隱身設計的經驗;羅羅一度入列美國空軍三涵道渦扇計劃,盡管后來位置被普惠取代;BAe和達索聯合的“未來空戰系統”(FCAS)計劃著重研究新一代航電架構、傳感器和機載系統,原計劃是研發取代有人機的無人作戰飛機,但實際研究下來,全自主在可預見的將來還不現實,遠程遙控則對敵對電磁環境太敏感。但FCAS和BAe自主研制的“塔拉尼斯”無人跡的研究成果對有人-無人雙模駕駛和有人機-無人機組隊作戰是有用的。BAe還在為土耳其的第四代戰斗機(簡稱TFX)研發提供技術支持,盡管TFX很可能最后只能達到韓國KFX那樣的“準隱身”。

但就“暴風”而言,真正抓眼球的新技術是虛擬座艙。說起來,這其實不算黑科技,只能算灰科技,是從F-35的頭盔顯示系統的自然擴充。虛擬座艙的顯示全部集中在頭盔上,好處不是節約了儀表盤,而是飛行員的頭轉向任意方向,都有相應的信息顯示疊加在視覺畫面上,尤其是目標和威脅信息,“所見即所顯”。

虛擬座艙的好處不少,壞處也是顯然的。這樣一來,頭盔顯示不光是作戰信息顯示,也是基本飛行和發動機狀態顯示,一度顯示的延遲、對比度問題幾乎導致飛行安全問題。另一個問題則是重量,不僅頂著沉重的頭盔容易造成脖子疲勞,大過載的時候還可能造成肌肉損傷,彈射時更可能是致命的。最后只有性能要求顯著縮水,才達到最低要求。F-35還具有常規的低頭顯示系統,只是單一大屏而已。

范堡羅的“暴風”展板還展示了語焉不詳的“高超音速”字樣,這只能是指機載武器。MBDA的“流星”中程空空導彈采用新穎的固體火箭-沖壓發動機,也稱“吸氣火箭”。固體助推燃盡后,騰出帶兩個矩形進氣道的主燃燒室,前置固體巡航發動機繼續燃燒,高溫貧氧燃氣依然含有大量可燃物質,與進氣中的氧混合燃燒,形成遠比固體巡航發動機本身產生的更大的推力。由于固-沖用空氣中的氧來燃燒,在巡航段不需要自帶氧化劑,因此能量密度大大提高。固-沖也比固體助推-液體沖壓更加先進。MBDA聲稱速度達到M4以上,這就離高超音速的下限M5不遠了,再努把力,并發揮一點想象力,稱之為“高超音速武器”也未為不可。

但在氣動和發動機等“硬科技”方面,“暴風”驚人地低調,或許是對平平的飛行性能的暗示。

標著高超聲速總不可能真的就飛高超聲速吧?

“暴風”放棄了鴨翼,但保留了無尾三角翼的大體布局,只是機翼后緣像B-2一樣具有倒V形缺口。倒V形后緣有利于實現邊緣對齊,這是隱身設計的重要原則之一。但倒V設計也損失了很多翼面積,損害機動性和翼內油箱容量。倒V后緣還形成不利渦流,增加阻力。當然,放棄嚴格的邊緣對齊,只要“意思意思就行了”的話,淺倒V也減少了不利影響,代價是隱身效果也相應下降。這是一個取舍問題。從現有的模型和電腦效果圖來看,“暴風”采用的正是淺倒V。

但放棄鴨翼也意味著起落性和機動性的損失。倒V三角翼使得升力中心前移,靜穩定性降低,如果配合以推力轉向,是可能重建機動性的。電腦效果圖上似乎顯示了“暴風”采用F-22那樣的二維推力轉向,但現在還無法確認。羅羅應該具有相應的技術。

寬扁而且帶銳邊的前機身不僅具有隱身效果,還起到部分邊條的作用。但強烈邊條作用于DSI的氣動交互影響不容易解決,最終實現時與電腦效果圖有多大差異,還有待觀察。寬扁的前機身明顯影響飛行員的向下視界,這可能用虛擬座艙的虛擬視界解決。

虛擬座艙是“暴風”的一大技術特色

“暴風”也采用了DSI進氣口,這將是F-35之后西方第二個采用DSI進氣口的戰斗機。相比之下,中國已經在殲-10B/C、殲-20、JF-17“梟龍”、教練-9G“山鷹”飛機上等采用了DSI技術。

與典型歐美戰斗機相比,“暴風”的外傾雙垂尾的面積較小,可能是全動的。如果屬實,這將是繼俄羅斯蘇-57和中國殲-20之后第一架采用這一技術的歐美戰斗機。

但綜合權衡下來,“暴風”在氣動設計上乏善可陳,沒有體現出第五代戰斗機應有的領先。“暴風”相對于現有第四代的F-22、F-35、蘇-57和殲-20的領先幅度還不如“臺風”相對于F-15、F-16、F-18,甚至可說沒有任何領先。

在發動機方面,羅羅可能以曾參加美國空軍三涵道渦扇的方案為基礎,推出下一代戰斗機渦扇。展板上提到的全機熱管理和動態性能管理正是三涵道的特征,根據不同階段的飛行需要,或者用外涵道作為機載系統的冷卻氣流,或者與進氣道控制相結合,使得進氣流量、流速、激波位置與發動機工況最優匹配。如果實現,這將與美國空軍同步抵達戰斗機渦扇的下一個里程碑。不過美國空軍的ADVENT計劃已經就進入了樣機試驗階段,羅羅還沒有相應的報道。羅羅是世界三大航發公司之一,但以過去30年里的戰斗機發動機作為參照,羅羅的戰斗機發動機技術達不到同時代普惠或者通用電氣的水平,加上羅羅在“臺風”的EJ200之后在戰斗機發動機研發方面并不活躍,很難想象羅羅一下子就與ADVENT齊肩了。

相比之下,法德團隊的努力至今集中在政治層面,在技術層面上甚至都還沒有拿出“暴風”那樣的畫餅。

空客倒是推出過第五代戰斗機的電腦效果圖。有意思的是,這也是一架雙發、雙垂尾、無尾三角翼戰斗機,同樣沒有指明翼展、重量、發動機推力和基本飛行性能數據。空客方案采用更加“傳統”的加萊特進氣口,保留了增加阻力和雷達反射特征的附面層隔道,但又不像常規加萊特一樣直接暴露在進氣氣流中,而是“躲在”大邊條下,類似F-18E的位置。更有意思的是,圖上顯示出類似蘇-57的可動邊條。前機身設計也與蘇-57高度相似,隱身考慮相對不足。

機翼平面形狀也與蘇-57很相像,但面積更大,外段前緣后掠更小,或許代表了強調機動性的設計重點。后緣還是平直的,可能反映了空客對機動性和隱身與BAe有不同的考慮。同樣,如果采用推力轉向,放棄鴨翼的機動性影響是可能補償回來的。

空客的CG是在有點不夠勁

綜合平衡下來,空客方案的氣動設計水平甚至不及BAE“暴風”。基本氣動外形甚至可說是無尾三角翼版蘇-57。要是俄羅斯指控法德抄襲,老馬塞爾·達索會氣得再死一次嗎?

但空客方案的發動機選擇不明。斯奈克馬M88是法國第一代雙轉子渦扇,性能與EJ200相當,但斯奈克馬的技術功力還不如羅羅,“飯票”是靠在與通用電氣的合作中專攻技術要求較低的低壓、冷端部分掙出來的。

最大的不明則是達索方案是基于空客方案,還是重起爐灶。達索主導的“神經元”項目采用無尾飛翼構型,但一般認為這適合用于打擊飛機,但用于高機動的戰斗機還不行。《航空周刊》曾公布一張據說來自達索的電腦效果圖,結果證明是用錯圖了,那是BAe“暴風”,盡管圖的流出還早于范堡羅航展上的公布幾天。這筆烏龍帳是個謎。

但這一次德國確實只有打下手,連FEFA時代TKF-90那樣的紙上預研都拿不出手。德法倒是合理分工了,德國在戰斗機方面打下手,但主導EuroMALE項目,這是介于MQ-9“收割者”和MQ-4“全球鷹”之間的中空長航時無人機。德國還將主導下一代主戰坦克和自行火炮的研發,預計法國將打下手。法國主戰坦克和自行火炮本來也就在茍延殘喘了,“勒克萊克”的產量只有800多輛,遠遠低于“豹2”的3500輛。當然英國的“挑戰者2”更慘,只有400多輛,所以英國索性不折騰了。現在看來法國也想通了。

由法德意西聯合開發的MALE-RPAS類似于“全球鷹”,不過預計要在2023年才首飛

不管是英國團隊,還是法德團隊,現在都還在紙上談兵階段。英國的20億英鎊不僅還在口頭上,考慮到F-22和F-35的先例,這點投資也根本不夠。以簡單、輕巧著稱的F-16的研發費用在1986年就從計劃的68億飆升到138億美元,折合2018年316億美元。這還是在發動機直接從F-15借用的情況下。考慮到系統復雜性和“隱身加價”,BAE“暴風”要成為貨真價實的戰斗機,研發投資很難低于500億美元。F-35的天價研發費用不是胡亂揮霍的結果,也是一分錢一分錢摳出來的。英國團隊有沒有這個財力和定力是個不小的未知數。

這對法德團隊也是一樣。BAe還通過F-35計劃有點先發優勢,達索的起點就要低一些了。加上斯奈克馬的問題,法德團隊的投資挑戰至少不低于英國團隊。2008年歐洲經濟危機后,法國幸免于淪落到“歐豬”行列,但法國經濟離強勁可是差得遠。德國也不如以前了,難民潮的真實成本開始顯現,傳統的出口經濟又受到特朗普MAGA的胡攪蠻纏,錢也是個問題。

歐洲兩風1.0刮起不大不小的風,盡管開始的時候有點吃力。歐洲兩風2.0能刮起來嗎?就現在看來,決心很大,但力氣很小。天熱了,無風不大好受,那就吃瓜消暑吧。多吃點,管夠。

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