海/空軍版通用化戰(zhàn)機(jī)：“一機(jī)多用”的新探索

前不久，印度國(guó)防部初步批準(zhǔn)了增購(gòu)26架法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)，用以補(bǔ)充印度空軍和海軍。此前媒體報(bào)道，歐洲“臺(tái)風(fēng)”、瑞典“鷹獅”等戰(zhàn)機(jī)曾參與該項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)，“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)憑借多用途、?？占骖櫟葍?yōu)點(diǎn)贏得印度軍方青睞。

從一定程度講，印度選擇海/空軍版通用化戰(zhàn)機(jī)，出于防務(wù)建設(shè)精打細(xì)算的目的。其實(shí)，早在20世紀(jì)60年代初，美國(guó)國(guó)防部研發(fā)出F-4海/空軍版通用化戰(zhàn)機(jī)，以減少軍費(fèi)開支。走過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展之路，從早期艦載機(jī)和空中戰(zhàn)機(jī)的折中產(chǎn)品，到技術(shù)較為全面的多用途戰(zhàn)機(jī)，通用化戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展思路逐漸明晰，法國(guó)“陣風(fēng)”和美國(guó)F/A-18E/F、F-35等戰(zhàn)機(jī)陸續(xù)列裝部分國(guó)家軍隊(duì)。不過(guò)，隨著通用化戰(zhàn)機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用，暴露出諸多設(shè)計(jì)缺陷和技術(shù)問(wèn)題，事故頻發(fā)。一時(shí)間，航空專家對(duì)通用化戰(zhàn)機(jī)的評(píng)價(jià)褒貶不一。

直至今天，能夠獨(dú)立研制通用化戰(zhàn)機(jī)的國(guó)家并不多，只有美、俄、法等航空強(qiáng)國(guó)掌握其核心技術(shù)。那么，通用化戰(zhàn)機(jī)研制難在哪？走過(guò)怎樣的發(fā)展歷程？未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如何？請(qǐng)看本文解讀。

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐，部分國(guó)家推出海/空軍版通用化戰(zhàn)機(jī)——

“一機(jī)多用”的新探索

■王東旭　 姜子晗 　張耀存

法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)。資料圖片

追求高性價(jià)比，多國(guó)持續(xù)探索“一機(jī)多用”

此次增購(gòu)法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)，是近年來(lái)印度軍方轉(zhuǎn)變武器裝備采購(gòu)思路，選擇通用化、系列化的武器裝備以減輕軍費(fèi)負(fù)擔(dān)的結(jié)果。

對(duì)比以往海軍和空軍戰(zhàn)機(jī)“兩條腿走路”的研發(fā)方式，通用化戰(zhàn)機(jī)優(yōu)勢(shì)在于：研發(fā)新一代戰(zhàn)機(jī)，可以集中優(yōu)勢(shì)力量打造主戰(zhàn)機(jī)型，稍作改動(dòng)便可適應(yīng)不同作戰(zhàn)環(huán)境；戰(zhàn)機(jī)列裝后，大部分設(shè)備及航材可實(shí)現(xiàn)通用替換，方便戰(zhàn)機(jī)維護(hù)和作戰(zhàn)效能提升。

其實(shí)，“一機(jī)多用”的發(fā)展思路，并非航空設(shè)計(jì)師首創(chuàng)。早在20世紀(jì)初，丹麥槍械師斯考博首創(chuàng)通用化機(jī)槍的概念，在新研發(fā)的麥德森機(jī)槍中采用可快速更換槍管和軟式三腳架，使其兼具輕機(jī)槍和重機(jī)槍的特點(diǎn)。麥德森機(jī)槍在一戰(zhàn)中大放光彩，隨后這種通用化設(shè)計(jì)思路延伸到坦克、戰(zhàn)機(jī)等主戰(zhàn)裝備。

在高科技凝聚的戰(zhàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)通用化絕非易事。海軍戰(zhàn)機(jī)要求對(duì)海攻擊，空軍戰(zhàn)機(jī)必須具備空戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。如何同時(shí)兼顧海軍和空軍作戰(zhàn)需求，研發(fā)人員開啟了艱難探索與論證。

1960年，美國(guó)海軍F-4戰(zhàn)機(jī)搭載多彈藥試飛，連破多項(xiàng)世界紀(jì)錄，引起美國(guó)國(guó)防部的高度重視。隨后，美國(guó)國(guó)防部對(duì)F-4戰(zhàn)機(jī)加入空軍作戰(zhàn)進(jìn)行評(píng)估，以推行軍費(fèi)縮減計(jì)劃。盡管空軍高層百般阻撓，但F-4戰(zhàn)機(jī)強(qiáng)大的火力受到試飛員的青睞，最終被確定為美空軍新一代戰(zhàn)機(jī)。

有了海軍版的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，空軍版F-4C戰(zhàn)機(jī)從項(xiàng)目提出到完成用時(shí)不到1年。在原有機(jī)型基礎(chǔ)上，F(xiàn)-4C戰(zhàn)機(jī)更換了新型發(fā)動(dòng)機(jī)和具有地形測(cè)繪能力的雷達(dá)，提升對(duì)地攻擊能力。在改裝過(guò)程中，F(xiàn)-4C先后暴露出機(jī)艙空間不足和設(shè)備共振等問(wèn)題，科研人員多次調(diào)整戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)集成電子技術(shù)對(duì)電子元器件進(jìn)行小型化處理，使戰(zhàn)機(jī)達(dá)到空戰(zhàn)要求。

20世紀(jì)60年代，二代機(jī)“火力至上”是各軍種的共同追求，并促成了這場(chǎng)F-4戰(zhàn)機(jī)的?？铡奥?lián)姻”。但之后的三代機(jī)F-111讓美國(guó)海軍和空軍“分道揚(yáng)鑣”——當(dāng)時(shí)，空軍渴望擁有超聲速突防能力；海軍則一心想讓該機(jī)搭載笨重的機(jī)載雷達(dá)和“不死鳥”遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，執(zhí)行截?fù)羧蝿?wù)。

設(shè)計(jì)初期的巨大分歧，為F-111系列戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)埋下隱患。為了化解空軍和海軍之間的矛盾，美國(guó)國(guó)防部雖然采用統(tǒng)一機(jī)型設(shè)計(jì)，但項(xiàng)目?jī)?nèi)部還是分成A和B兩型，并分別交給了美國(guó)通用動(dòng)力公司和格魯曼公司研制。但格魯曼公司研制的F-111B型戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)性能和火控系統(tǒng)不達(dá)標(biāo)，于1968年宣布廢止項(xiàng)目，美國(guó)海軍因此取消了訂單。

通用化戰(zhàn)機(jī)研制好比“相親”，從立項(xiàng)到服役每個(gè)環(huán)節(jié)都可能有變數(shù)，取決于不同用戶間的需求能否達(dá)成一致。比如，英、德、意3國(guó)聯(lián)合研制的“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)，由于軍隊(duì)高層分歧過(guò)大，導(dǎo)致英國(guó)單獨(dú)為空軍研發(fā)了針對(duì)防空攔截的ADV型戰(zhàn)機(jī)；法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)更突出低空飛行性能，以確保海軍版“陣風(fēng)”對(duì)地對(duì)海攻擊能力，空軍版“陣風(fēng)”則列裝矢量發(fā)動(dòng)機(jī)，著力提升機(jī)動(dòng)能力，滿足空中格斗需要。

平衡多方需求，F(xiàn)-35戰(zhàn)機(jī)通用化程度降低

告別劍拔弩張、軍備競(jìng)賽的冷戰(zhàn)時(shí)代，各國(guó)新型戰(zhàn)機(jī)研發(fā)也呈現(xiàn)出新的動(dòng)向：能否在縮減軍費(fèi)的前提下，以最小代價(jià)獲得最大優(yōu)勢(shì)，成為決定未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)勝敗的關(guān)鍵。

20世紀(jì)末，為了降低戰(zhàn)機(jī)研發(fā)費(fèi)效比，美軍高層表示，未來(lái)國(guó)防預(yù)算不可能再支持美國(guó)空軍和海軍各自獨(dú)立發(fā)展自己的機(jī)種。1994年，美國(guó)推出“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)”研發(fā)計(jì)劃，由波音、洛馬等公司提供機(jī)型合并方案，打造一款價(jià)格相對(duì)低廉的五代機(jī)，以補(bǔ)充F-22戰(zhàn)機(jī)數(shù)量不足的問(wèn)題。

為了滿足空軍常規(guī)打擊、海軍艦載起降、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)短距垂直起降的需求，科研人員保留F-22戰(zhàn)機(jī)成熟的隱形機(jī)身、座艙設(shè)置和操控系統(tǒng)，將雙發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)改為單發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)出基本型F-35A，并分別通過(guò)置換帶升力風(fēng)扇的發(fā)動(dòng)機(jī)和加裝折疊機(jī)翼，推出短距垂直起降型F-35B和艦載型F-35C。

然而，將這些要求融合在一個(gè)平臺(tái)上難度很大。F-35B使用的升力風(fēng)扇系統(tǒng)有1噸多重，與此同時(shí)，洛馬公司必須對(duì)F-35機(jī)身加大加寬，以容納艦載型戰(zhàn)機(jī)的加強(qiáng)起落架和桁架。

機(jī)身增重必然帶來(lái)機(jī)動(dòng)能力下降，科研人員選擇升級(jí)戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)和F-135發(fā)動(dòng)機(jī)，增強(qiáng)低速操控性，進(jìn)而消除戰(zhàn)機(jī)缺陷。此外，生產(chǎn)部門還充分發(fā)揮F-35各機(jī)型零部件通用化優(yōu)勢(shì)，建立三型共線生產(chǎn)的組裝模式，利用世界各地的生產(chǎn)商完善供應(yīng)鏈，以相對(duì)較低的費(fèi)效比搶占世界軍貿(mào)市場(chǎng)。

美國(guó)軍方對(duì)F-35項(xiàng)目的最初要求是“用得起的隱形戰(zhàn)機(jī)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自F-35戰(zhàn)機(jī)研發(fā)以來(lái)，每架戰(zhàn)機(jī)售價(jià)已降低60%。如今，每架戰(zhàn)機(jī)價(jià)格已從1億美元降至8500萬(wàn)美元以下。

然而，隨著美軍作戰(zhàn)要求提高，目前3種機(jī)型的通用化程度已明顯下降，且通用化設(shè)計(jì)問(wèn)題不斷。有人甚至說(shuō)，F(xiàn)-35B與F-35A已不屬于同一型戰(zhàn)機(jī)。通用化下降的后果，是研發(fā)難度提高、測(cè)試時(shí)間拉長(zhǎng)。更大的負(fù)面作用是戰(zhàn)機(jī)后續(xù)維護(hù)和保養(yǎng)成本驟增，這與“用得起”的研發(fā)初衷漸行漸遠(yuǎn)。

此外，洛馬公司拿下了全部的F-35訂單，可謂“一家通吃”。失去了替代計(jì)劃，美國(guó)國(guó)防部在F-35項(xiàng)目中經(jīng)費(fèi)投入越來(lái)越多。F-35戰(zhàn)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為戰(zhàn)機(jī)通用化設(shè)計(jì)研發(fā)帶來(lái)頗多啟示。

系統(tǒng)互聯(lián)互通，六代機(jī)一體化勢(shì)在必行

2018年英國(guó)范堡羅航展，英國(guó)首次公開了“暴風(fēng)”六代機(jī)模型。盡管航空界對(duì)六代機(jī)的概念還沒(méi)有統(tǒng)一，但英國(guó)給出解釋——陸、海、空、天、電、網(wǎng)一體化性能。

在數(shù)字陣列、人工智能等高新技術(shù)的推動(dòng)下，?？章?lián)合作戰(zhàn)正向空天一體信息化作戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)變，六代機(jī)通用化也隨之呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)——

一是綜合作戰(zhàn)平臺(tái)。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)，六代機(jī)不是孤軍奮戰(zhàn)，而是與其他武器系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)。作戰(zhàn)中，既要有雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，還要融合信息化作戰(zhàn)平臺(tái)互聯(lián)互通。為實(shí)現(xiàn)資源利用最大化、功能多樣化，六代機(jī)會(huì)在態(tài)勢(shì)感知、電子戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)及隱身能力等方面進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，打造綜合作戰(zhàn)平臺(tái)。

在聯(lián)合研發(fā)“暴風(fēng)”六代機(jī)時(shí)，各個(gè)參與研發(fā)的國(guó)家更為看重的是六代機(jī)的強(qiáng)大傳感器和信息網(wǎng)絡(luò)能力。據(jù)報(bào)道，科研人員計(jì)劃利用人工智能技術(shù)和認(rèn)知電子戰(zhàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)和電子戰(zhàn)的融合，利用一體化作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行電磁攻擊和掩護(hù)。此外，“暴風(fēng)”六代機(jī)還將具備與無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的能力。

二是有人/無(wú)人聯(lián)合。隨著人工智能技術(shù)蓬勃發(fā)展，科研人員嘗試將無(wú)人機(jī)與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，形成一個(gè)龐大的信息網(wǎng)，既能擴(kuò)大作戰(zhàn)范圍，還能取長(zhǎng)補(bǔ)短。六代機(jī)將成為未來(lái)協(xié)同作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，突破單一戰(zhàn)機(jī)作戰(zhàn)的性能瓶頸。

比如，法、德等國(guó)聯(lián)合研制的六代機(jī)項(xiàng)目“未來(lái)空中作戰(zhàn)系統(tǒng)”，提出有人/無(wú)人模式可切換能力，并在2022年底進(jìn)行了大規(guī)模多域飛行演示。在飛行演示期間，空中機(jī)群與地面部隊(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，協(xié)同捕獲敵方目標(biāo)，展現(xiàn)出智能化指揮作戰(zhàn)的新樣式。

三是模塊化設(shè)計(jì)。為保持作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，六代機(jī)戰(zhàn)機(jī)必須具備模塊化、易升級(jí)等特性。很多國(guó)家期望六代機(jī)可以不再配備雷達(dá)和無(wú)線電，取而代之的是大量模塊化的子系統(tǒng)組件，能夠基于不同任務(wù)需求更換組件實(shí)現(xiàn)功能切換。

美國(guó)雷神公司科研人員表示，在美國(guó)六代機(jī)NGAD項(xiàng)目上，傳感器將使用通用化接口與機(jī)載計(jì)算機(jī)連接，無(wú)論是光電傳感器還是紅外傳感器都能在短短幾秒鐘內(nèi)完成更換。俄羅斯推出的蘇-75戰(zhàn)機(jī)，使用多種易替換部件，可以配置為單座、雙座或無(wú)人駕駛隱形戰(zhàn)機(jī)，以應(yīng)對(duì)多種戰(zhàn)場(chǎng)要求。

此外，六代機(jī)作為一種新型綜合作戰(zhàn)平臺(tái)，將通過(guò)引入新的隱身性能、武器應(yīng)用方式，以及集成收集、處理和分析信息的先進(jìn)算法，成為無(wú)人機(jī)群或無(wú)人系統(tǒng)的新型預(yù)警平臺(tái)。據(jù)報(bào)道，美國(guó)六代機(jī)NGAD有可能取代E-2D“先進(jìn)鷹眼”艦載預(yù)警機(jī)，進(jìn)而推動(dòng)空軍和海軍的攻擊方式發(fā)生重大改變。

種種跡象表明，六代機(jī)將告別單一通用化機(jī)型研發(fā)，走上多型同步迭代發(fā)展路徑，即多款有人機(jī)與無(wú)人機(jī)共同設(shè)計(jì)，新型遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈、激光武器等機(jī)載武器同步更新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高層次的聯(lián)合作戰(zhàn)。不過(guò)，六代機(jī)設(shè)計(jì)極其復(fù)雜、技術(shù)空前顛覆，未來(lái)通用化戰(zhàn)機(jī)從概念設(shè)計(jì)走向現(xiàn)實(shí)注定不是一條坦途。