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王孟源: 未來十年的中美空軍武器對比
送交者: wushuijian[♂巡抚★★♂] 于 2017-02-01 5:08 已读 34 次  

航空與半導體並列為21世紀美國製造業的兩顆閃亮明珠,所以美國空軍近年的武器採購史沒有陸軍那麼悲催,尤其是Boeing一直到最近十幾年才開始嚴重腐化(最知名的案子是2003年的加油機案,Boeing買通了國防部的一個文職官僚,叫Darleen Druyun,得以用高價贏得好幾個合約),777以及更早的各式大飛機都已成熟,改裝的工作量很小,所以毛病還不顯著;但是其他的公司就不一定有同樣的技術水準,其中最大的問題企業首推Lockheed。

我們從F-22談起吧。它的最早起源點是1981年的Advanced Tactical Fighter(先進戰術戰機)競賽,其目標是在冷戰背景下設計一架能在中歐上空輕易獵殺大量Mig-29的隱身戰機。Lockheed玩弄了很多把戲(主要是把YF-22畫得很傳統很漂亮,卻沒有做真正的工程驗證工作,然後憑空編出在性能和風險上的優勢;換句話說,就是公關主導工程)打敗了競爭對手(主要是YF-23),成為主承包商,隨後其他三家公司受命協力合作,必須反過來倒幫Lockheed完成YF-22的工程化工作,其結果就是F-22。80和90年代是美國國力的巔峰,我有一個美國朋友當時在F-22計劃裡做電磁工程師,他回憶說他們“在錢裡面游泳”(“Swimming in Money”),所以什麼技術問題都解決了。完成後的F-22毛病不在技術,而在於原定的任務使命上:既然是要在中歐作戰,航程就不重要。更糟糕的是80年代的美國空軍主管沒有認識到下一代戰機的費用將會大半來自電子系統,仍然根據以往的經驗法則而限制了飛機的尺寸,這對必須內藏武器的隱身飛機來說是雪上加霜,雖然工程師們硬是滿足了大部分的性能指標,內載燃油還是不得不被犧牲掉了,使得航程進一步下降。另一個一般人不會注意到的問題是F-22的內部空間空前緊張,不但增加維修的困難,也使日後的一些簡單升級都成為巨大的工程。

共軍的J-20在開始設計時,F-22早已定型,因此得以吸收後者的開發經驗,針對西太平洋的特殊地理環境,強調了航程的重要性。2017年將開始批量部署的J-20第一批次,如果要和F-22單打獨鬥,可能還稍遜半籌,這主要是引擎上的些許劣勢使然(隱身能力上的一點差距可以由光電系統結合較大型的長射程全向紅外線導彈來彌補,共軍的PL-10正是為此而量身設計的)。但是F-22的航程缺陷在西太平洋會有毀滅性的後果:共軍只要先行打擊琉球和關島的機場,即使還有F-22能進入戰區,也必然得依賴大批的加油機。J-20不須要和F-22狗鬥,只要打下加油機,F-22自然就不戰而敗。我在前文《2020年前的台海戰役》中提到的Rand Corporation的論文正是根據這個邏輯所做的論述。到了2025年,WS-15引擎的改進型應該也已經成熟,那麼J-20在和F-22單挑時也不會落於下風。

其實我在前一篇文章提到的超支、超重和落後進度的軍工問題在F-22上也都發生了,只是空優隱身戰機是空地一體戰和空海一體戰的絕對支柱,所以美國沒有“放棄”的選項,最終還是靠砸錢解決,也就是把其他問題集中到“超支”上。結果195架F-22一共花了667億美元,平均3.4億一架。金融危機後的美國承受不起這樣的價碼,所以在2009年終止了訂購,最後一架F-22在2012年服役。此後美國空軍、海軍和陸戰隊的隱身戰機夢就只能投注在同樣由Lockheed研製的F-35上。F-35源自1996年開始的JSF(Joint Strike Fighter,聯合攻擊戰機)計劃。這時Lockheed已經比15年前更加肥大,結果JSF只有Boeing做了象徵性的競爭就由Lockheed得標。F-35雖然是冷戰結束後才開始的設計,它的先天不足反而比F-22還嚴重,這是因為政治影響力強大的陸戰隊要求垂直起降能力(嚴格來說是STOVL,Short Take-Off Vertical Landing,短場起飛垂直降落),為了一機三軍通用,有STOVL能力的F-35B成了制約設計優化的緊束衣。明明隱身機的內置彈艙適合雙引擎設計,卻因為STOVL而採用單引擎方案,結果對推力的要求高到連Pratt & Whitney都覺得有很大困難的地步。其他各種大大小小的妥協(包括因為STOVL而對尺寸,尤其是機身長度,有更嚴苛的限制)和Lockheed買通軍方後的腦殘管理(例如軍方居然同意未定型就先批量生產,那個將軍後來被撤換退役,提早成為Lockheed的高薪顧問)總加起來使得超支、超重和落後進度的問題比F-22還嚴重得多,很多美國軍官私底下拿Comanche來和F-35相比(其中有些已經退役的就公開地說)。

F-35B的內部剖視圖,請注意短短的機身中線被推進系統完全佔據,以致空間安排比F-22還要緊湊困難。

這是F-35B的肚皮照片,可以看出為了彌補兩側彈艙深度不夠而做的四個弧形突起,也因此使F-35贏得了“懷孕鯨魚”的外號。

這是四種隱身戰機的尺寸對比,由左至右分別是共軍的J-20,俄國的T-50,美軍的F-22和F-35C(海軍版,是F-35最大的一型),可以清楚看出F-35短小緊湊的程度。J-20極為修長,彈艙、燃油和引擎可以自前而後佈置,鴨翼式佈局也使主翼在重心之後,所以橫截面可以控制得很小很均勻;乍看之下是龐然大物,實際上反而是四型戰機中超音速阻力最低的。F-35則剛好相反,機翼、引擎、彈艙和燃油都必須放在通過重心的同一個橫截面上,所以穿音速和超音速阻力極大,既不能狗鬥也不能超巡。

在F-35計劃剛開始的時候,其價錢目標訂在等同最新型的F-16,大約6000萬美元左右;到了2014年,Lockheed的公關報告已經給出從8500萬到1.5億間的好幾個不同數目,《時代周刊》(《Time》)於是做了深入的會計分析,發現實際上美軍的花費在跳動之後應該會穩定在2.2億美元一架,而且這是排除研發費用、實現量產效率之後的數字;Lockheed的數字遊戲基本上靠沿用多年前的老估計值並且排除了引擎、頭盔、塗料、軟體等附件而製造出來的(美國的製造業以製造謊言為核心競爭力,至少對Lockheed是切實的描述)。但是Lockheed的政治遊說力量已經大到不可能讓F-35被取消的地步,而且空軍和陸戰隊的幾千架舊飛機壽命即將屆滿,F-35是替換它們的唯一選項(海軍的F/A-18E/F還半新不舊,對F-35就完全沒有熱情),所以在延誤超過十年、性能因超重而大幅縮水(最近在不用新式傳感器的傳統狗鬥試驗中被F-16打得落花流水)、價錢已超過目標值三倍半的情形下,美國只能硬著頭皮繼續Throw Good Money After Bad。

其實F-35的性能缺失並不完全是意外,Lockheed和美國軍政菁英在計劃一開始就知道一機三軍通用會使得F-35的性能平庸。他們的如意算盤是冷戰後盟友們都在削減軍事預算,剛好可以用大家合作建F-35的藉口來消滅西歐的戰機研發和製造能力,並且為Lockheed開拓更大的外銷市場。為此國會還通過特別法案,禁止F-22的外銷,讓F-35成為唯一的選項。既然F-35主要是外銷機,那麼個別子系統的技術可以是極度先進的,但是整體性能卻不能接近F-22。反正技術分享只是騙顧客簽約的假話,事後可以賴賬;而且用外國顧客的錢發展出來的新銳子系統,可以用來升級F-22。沒想到Lockheed的超支、超重和落後進度等等問題會如此嚴重,更沒想到F-22的短航程會使它在西太平洋無用武之地,以致害人卻先害了自己。目前F-35還沒有定型,卻已生產了100多架;美國最新的計劃是還要買2400架左右,盟友們(包括日韓)的訂單則超過800架。依2.2億美元一架來估算,美國自己在F-35上的財務支出還有5300億的購買費,現代戰機的使用費是購買價的250%左右,所以全壽命費用是1.9萬億美元,這是美國每年國防總預算的三倍。從共軍的觀點來看,F-35的隱身和格鬥性能都與J-20有代差,在西太平洋戰場完全沒有意義;看著美軍浪費三年的總軍費在這個項目上,實在是夢寐以求的好事。

在大型飛機方面,美國有民航工業的先天優勢,到2025年為止,共軍以C919為載機的預警機、加油機和反潛機可以大致追到沒有代差的地步,在預警機的雷達和電子系統上應該還有很大的領先(NATO計劃到2035年才替換E3,即使沒有延遲,E3現在已經落後一代,未來20年只會越加落伍;參見http://www.reuters.com/article/2015/02/01/us-nato-arms-idUSKBN0L51SE20150201)。不過共軍在現代轟炸機上是一片空白,未來十年只怕還無法完成與B-2同級的產品,最有可能的是開發出類似B-1B的超音速轟炸機,但是去掉可變翼,加入局部的隱身處理,也就是B-1的現代化升級版。這會留給美軍突擊共軍縱深的單向透明能力,是在推倒美軍支配西太平洋戰場能力的過程中的最大阻礙之一。美軍也認識到這一點,所以未來十年固然會浪費很多資源在沒有實際軍事意義的F-35上,但是還是會維持甚至擴張三個主要生產項目和兩個研發計劃以因應未來西太平洋戰場的需要;那三個生產項目是Virginia Class核子攻擊潛艇、Arleigh Burke Class Block III防空驅逐艦和Ford Class航空母艦,兩個研發計劃是替代Ohio Class的新型戰略導彈核潛艇和B-3隱身轟炸機。除了B-3之外,都是海軍的計劃,我們在下一篇文章再繼續探討。

關於B-3,基本上是縮小廉價版的B-2。原本計劃叫做Next Generation Bomber(NGB,下一代轟炸機),2004年開始,預計2018年服役,2009年被砍,改名為Long Range Strike Bomber(LRS-B,長程攻擊轟炸機),新預計在2025年左右服役,空軍希望以5.5億美元的單價購買80-100架。目前有兩個團隊在競爭,今年年底前應該會決定由誰得標。依美國軍工近年的表現來做樂觀的推測,這個計劃會延遲五年,單價會倍增到11億美元左右(因為已經有B-2做範本,超支、超重和落後進度可能不會太離譜;不過F-35也有F-22做範本,結果還是一場大災難)。如果能達到這樣的指標,美軍的採購數量應該不會被大幅削減;但是等到它批量服役,已經是2030年代,屆時VHF雷達的演進有可能已經能抵消這類飛機的隱身能力(目前只有龐大而且固定的HF陣列雷達才能對抗B-2和B-3;參見前文《雷達與隱身技術之間的矛盾關係》);共軍自己的版本在15-20年後也極可能已經實用化,所以即使美國的軍工業沒有把LRS-B計劃搞砸,它仍然可能是Too Little Too Late,而沒有決定性的戰略意義。

http://newsblog.chinatimes.com/duduong/archive/36718

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