F-35戰(zhàn)機的換“心”之爭

F-35戰(zhàn)機的換“心”之爭

■姜子晗　　宋鵬　　黨秉權

F-35戰(zhàn)機在未來改進中將換裝什么型號發(fā)動機？

前段時間，美國多家軍工企業(yè)就F-35戰(zhàn)機換裝發(fā)動機問題展開激烈爭論，洛馬公司和通用電氣公司公開支持為F-35戰(zhàn)機換裝基于自適應變循環(huán)技術的新一代發(fā)動機，這與美國軍方升級F135發(fā)動機的計劃背道而馳，也遭到發(fā)動機制造商普惠公司的反對，一時間各方爭執(zhí)不下。

可以說，此次紛爭反映出美國軍工企業(yè)背后復雜的利益角逐，也凸顯美軍對航空發(fā)動機發(fā)展方向的舉棋不定。眾所周知，F(xiàn)-35戰(zhàn)機發(fā)動機缺陷問題自服役以來就一直存在。美國空軍高層曾表示，由于維護問題，部分F-35A戰(zhàn)機因發(fā)動機故障原因無法出動，F(xiàn)-35戰(zhàn)機換“心”計劃已迫在眉睫。

一款發(fā)動機為何受到各方如此重視？這場F-35戰(zhàn)機換“心”帶來的紛爭會引發(fā)怎樣的連鎖反應？請看本文解讀。

一家獨大埋下禍根，戰(zhàn)機“心臟病”久治不愈

軍用航空領域，一代發(fā)動機研發(fā)一般需要30年，發(fā)動機廠商通常選擇“生產(chǎn)一代、研制一代、預研一代”的發(fā)展戰(zhàn)略。因此，一款新型航空發(fā)動機的設計思路，將直接影響下一代戰(zhàn)機的戰(zhàn)場表現(xiàn)，改變未來戰(zhàn)爭的走向。

這一研發(fā)理念，在20世紀60年代逐漸成熟——冷戰(zhàn)時期，美蘇兩國為贏得軍事競賽先機，各自推出新型發(fā)動機研發(fā)計劃。美國國防部曾提出用同一個核心機發(fā)展兩種發(fā)動機的決定，為空軍選用更可靠的發(fā)動機提供備份。據(jù)估算，研發(fā)一款航空發(fā)動機的經(jīng)費約占全機費用的25%。如何最大限度提升發(fā)動機效費比，是擺在各國軍方面前的難題。

近年來，美國國防部在軍購中引入市場競爭和經(jīng)濟評估，開始精打細算過日子。2011年，耗資數(shù)億美元的通用電氣公司F136發(fā)動機項目被裁減，方案更為保守的普惠公司F135發(fā)動機贏得F-35戰(zhàn)機訂單，打破了美軍堅持40多年的“戰(zhàn)機發(fā)動機雙生產(chǎn)商采購政策”。

F136發(fā)動機項目終止，固然可以減輕美國財政壓力，但也為未來發(fā)動機發(fā)展埋下隱患。據(jù)媒體報道，F(xiàn)135發(fā)動機的研發(fā)經(jīng)費超支近20億美元，更為重要的是，F(xiàn)-35戰(zhàn)機失去了備份發(fā)動機，F(xiàn)135發(fā)動機稍有故障，極易造成整個F-35機隊停飛。

這并非危言聳聽，F(xiàn)135發(fā)動機在此前的研制階段，曾發(fā)生2次發(fā)動機渦輪葉片損毀。此外，F(xiàn)135發(fā)動機還出現(xiàn)過滑油泵漏油的問題，導致整個機隊2次停飛。戰(zhàn)機“心臟病”問題久治不愈，讓美國空軍頭疼不已。

前不久，美國國會一份報告指出，由于F135發(fā)動機出現(xiàn)嚴重缺陷，美國國防部已投入380億美元的資金進行大規(guī)模維修，以確保其正常運轉(zhuǎn)。這無疑對美軍發(fā)動機更新計劃造成重大沖擊。

種種事件表明，戰(zhàn)機要想可持續(xù)發(fā)展，既要扶持重點廠商，也要避免出現(xiàn)壟斷現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，普惠公司生產(chǎn)的發(fā)動機曾一度占據(jù)美軍近一半的需求份額。F135發(fā)動機被曝出維護和供應鏈問題，引起多個采購F-35戰(zhàn)機的國家高度關注。

2021年9月，美國空軍一名高官曾表示，盡管F-35戰(zhàn)機換裝新發(fā)動機計劃造價不菲，且周期漫長，但他依然支持該計劃。主打研發(fā)新一代變循環(huán)發(fā)動機的通用電氣公司迅速作出回應，其研發(fā)的XA100變循環(huán)發(fā)動機節(jié)約的燃油可以抵消前期的高額成本，為徹底解決戰(zhàn)機“心臟病”問題提供了新思路。

舊“心”難堪大用，新型發(fā)動機研制遙遙無期

航空界有句名言：“一代發(fā)動機決定一代戰(zhàn)機?！币缘谖宕l(fā)動機為例，相比上一代發(fā)動機，燃氣溫度和推力都有很大提升，能夠幫助戰(zhàn)機實現(xiàn)超聲速巡航。美國國會表示，從2027年開始，為F-35機隊換裝性能更好的發(fā)動機。

面對更新?lián)Q代需求，通用電氣公司迅速向美國國防部提出新方案：為F-35戰(zhàn)機更換全新的XA100變循環(huán)發(fā)動機。作為變循環(huán)發(fā)動機的研制方之一，洛馬公司也同樣認為，換裝變循環(huán)發(fā)動機是確保F-35戰(zhàn)機在未來戰(zhàn)場上奪取制空權的關鍵。

在今年巴黎航展上，洛馬公司一名高管針對美國國防部當前的F-35戰(zhàn)機發(fā)動機改進規(guī)劃提出質(zhì)疑：“我認為現(xiàn)在的一些做法非常短視，觀念上缺乏更長遠的考慮……”言語間，直指F135發(fā)動機已不具備改進價值。

目前，通用電氣公司僅制造了2臺XA100原型機。該項目負責人在發(fā)動機測試方面也是含糊其詞，并沒有給出準確數(shù)據(jù)。撲朔迷離的研發(fā)周期、造價不菲的換發(fā)計劃，為變循環(huán)發(fā)動機研發(fā)蒙上了一層陰影。

相比通用電氣公司，眼下的“既得利益者”普惠公司則主張通過改進現(xiàn)有發(fā)動機和升級冷卻系統(tǒng)來解決當前發(fā)動機問題，以降低維護保障成本，并對洛馬公司提出強烈譴責：“研制新型發(fā)動機，美國必須多掏數(shù)百億美元，建立與之配套的后勤保障體系?！边@無疑是為了自身利益而對美國軍費預算造成額外負擔的行為。

顯然，普惠公司并不愿意把已經(jīng)吞下去的“蛋糕”拱手讓人——這不單單意味著經(jīng)濟上的損失，也可能帶來一系列連鎖反應。比如，美國空軍可能會在此后很長時間里喪失對普惠公司產(chǎn)品的信心。尤其是面對美國空軍對換發(fā)計劃的直接支持，普惠公司更迫切需要爭取客戶信任。

爭議的背后是各方勢力的角逐，美國參議院和眾議院的選邊站隊更是將此次競爭推向高潮。參議院主張對現(xiàn)有發(fā)動機進行改進，在保證F-35戰(zhàn)機可靠性的同時，減少軍費支出；而眾議院則是希望結束普惠公司F135發(fā)動機的壟斷地位，認為有必要選擇全新的下一代發(fā)動機，以確保美國在軍事上的領先地位。

角力之下，美國軍方成為天平傾斜的最后一個砝碼。今年初，美國國防部發(fā)布2024財年預算，削減了研制下一代變循環(huán)發(fā)動機的預算。這無疑給新型發(fā)動機的研制蒙上陰影。迄今為止，一些議員們還在推動國會讓空軍修改預算，把支持F-35戰(zhàn)機換裝發(fā)動機的經(jīng)費補回去。如何在平衡軍事需求、經(jīng)濟壓力和利益沖突的同時，推動F-35戰(zhàn)機發(fā)動機順利升級，是對美國軍方的一大考驗。

各方利益錯綜復雜，換“心”費用難以平衡

事實上，為F-35戰(zhàn)機選擇發(fā)動機，美軍內(nèi)部的態(tài)度也并不一致。美國空軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊三大軍種，雖然同為F-35戰(zhàn)機用戶，但他們有著完全不同的戰(zhàn)略需求，裝備F-35戰(zhàn)機的具體型號和規(guī)模數(shù)量也不盡相同。在這種情況下，F(xiàn)-35戰(zhàn)機的改進升級，需要平衡各方作戰(zhàn)性能指標和使用成本。

F-35B戰(zhàn)機?？吭诤侥讣装迳?。 資料照片

相比F-35A戰(zhàn)機采用的常規(guī)陸基版本發(fā)動機，F(xiàn)-35B和F-35C都需要長時間在海洋環(huán)境下使用，對于防潮排水、防鹽霧腐蝕等方面性能有著特殊要求，這意味著大量部件從基本材料、表面處理工藝、緊固件選用都不相同。

其中，F(xiàn)-35C需要頻繁進行撞擊式降落的著艦飛行試驗，發(fā)動機結構和緊固件需要進行額外強化，才能保證可靠性和使用壽命。而F-35B的發(fā)動機差異最大，它不僅需要從前方分流出巨大的機械功率用于驅(qū)動專門的升力風扇，而且尾噴管也必須是更復雜的可偏轉(zhuǎn)結構。

按照目前公布的數(shù)據(jù)，美國空軍計劃購買1763架F-35A，美國海軍計劃購買273架F-35C，美國海軍陸戰(zhàn)隊計劃購買353架F-35B和67架F-35C。當前，美國空軍實際服役320架F-35A，美國海軍陸戰(zhàn)隊實際服役127架F-35B，美國海軍實際服役26架F-35C。不難看出，F(xiàn)-35A的數(shù)量，特別是尚未投入制造的數(shù)量，遠高于F-35B和F-35C。如果考慮到F-35戰(zhàn)機的全球市場，擁有大噸位常規(guī)起降航母和兩棲攻擊艦的客戶很少，F(xiàn)-35B和F-35C的數(shù)量比例劣勢還將進一步放大。

顯而易見，如果F-35戰(zhàn)機要裝備新一代變循環(huán)發(fā)動機，最占便宜的一定是美國空軍，花的錢最少，能改裝的戰(zhàn)機最多，軍種整體作戰(zhàn)能力提升最大，形成戰(zhàn)斗力也最快。按照此前通用電氣公司的表態(tài)，如果一切順利，XA100變循環(huán)發(fā)動機的正式版本A-100，最早可以在2027年裝備在F-35A上交付使用。

相比之下，美國海軍要吃虧不少，他們要支付更多的額外費用用于發(fā)動機研發(fā)，而且只能分攤在200多架戰(zhàn)機上。而美國空軍則是投入更少費用，分攤到1000多架戰(zhàn)機上。

如果只是從技術角度來講，美國海軍陸戰(zhàn)隊是最渴望更新?lián)Q代發(fā)動機。F-35B垂直起降的特殊設計，占據(jù)了戰(zhàn)機很多可用空間和重量指標。XA100變循環(huán)發(fā)動機的更高推力、更低油耗，可以使F-35B的載荷能力、作戰(zhàn)打擊半徑等方面獲得性能提升。

但出于經(jīng)濟角度考慮，美國海軍陸戰(zhàn)隊恐怕是對換裝XA100最不感興趣的軍種。一方面，研發(fā)XA100垂直起降型發(fā)動機的成本高昂，遠高于研制艦載機常規(guī)起降版本。另一方面，目前F-35B戰(zhàn)機已經(jīng)交付超過1/3，考慮到為XA100適配升力風扇、偏轉(zhuǎn)噴管等額外工作所需要的時間，將使戰(zhàn)機服役時間變得遙遙無期。

對五代機的改進升級，新一代變循環(huán)發(fā)動機有著巨大吸引力，但不同F(xiàn)-35戰(zhàn)機型號之間存在使用需求差異，決定了F-35B和F-35C換裝新型發(fā)動機，將面臨遠高于F-35A的研發(fā)成本。未來，有可能會出現(xiàn)部分F-35A換裝變循環(huán)發(fā)動機，而F-35B和F-35C均繼續(xù)使用F135改進型發(fā)動機的情況。而這樣的高低搭配效果如何？仍需進一步觀察。