美第五代戰機革新設計 開發過程一波三折

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【大紀元2013年09月24日訊】(大紀元特約記者張凡綜合報導)為了開發新一代戰鬥機,美國三大軍種:空軍、海軍和海軍陸戰隊,都把賭注壓在了同一項目之上:F-35聯合攻擊機。

F-35共有三種主要機型,F-35A為傳統起降,供應空軍使用;F-35B具有垂直起降功能,供海軍陸戰隊使用;而F-35C則能夠在航空母艦起降,供海軍使用。

F-35戰機採用了多種新的技術,能夠躲避雷達探測,機載傳感器和電腦能夠顯示出戰場上360度戰況,頭盔顯示器,能夠完全取代抬頭顯示器。然而,為了節約成本,F-35不具備持續超音速巡航能力。為了適應海軍陸戰隊的需要,F-35使用了單一引擎,因而限制了戰機的速度。引擎也不具備向量功能。但F-35的設計者認為,這一戰機不需要超音速續航和向量功能。

F-35能否給美國帶來空中優勢

從機動性能來看,F-35遠遠不如研發之中的俄國的第五代戰機蘇凱T-50(PAK FA),甚至遠不如美國第四代戰機F-22猛禽。基於公開的資料,許多專家進行了電腦模擬,指F-35將無法應對俄國的新一代戰機。而美國空軍則認為,這些分析沒有考慮到保密的F-35指標,因而是基於錯誤的假設而做出的。

到底是美國軍方出現了重大的失誤,還是有外界並不知曉的殺手鑭?現在外界既無法獲得保密的性能指標,也沒有實戰的案例可以參照,因此這個問題,也就無人能夠回答。不過可以想像,設計者不會愚蠢到第五代戰機不如第四代的地步。這一性能上的變化,勢必反映了設計思想的轉變。也許在未來的空戰中,勝負並不取決於戰機的機動性能。現代空戰中,戰機的殺手是導彈。一方面導彈的重量輕,另一方面,戰機的靈活性,受到飛行員身體承受力的限制,因此改進戰機的靈活性,不如提高導彈的靈活性和追蹤能力。

F-35配備的眾多傳感器,以及飛行員的顯示頭盔,使它具有全方位進攻的能力,不論敵機在前方還是在後方,都能夠發起進攻。這也降低了對戰機靈活性的要求。

F-35的雷達系系統,以及更加優越隱形性能,使它能在被敵機發現之前,搶先發起進攻。F-35機群之間,也可以實時共享戰況信息,共同跟蹤敵機。新的通訊能力,或許能夠實時向導彈傳送敵機的準確位置,從而提高導彈追蹤目標的能力,並提高命中率。這就使敵機無法利用其靈活性而躲避導彈的進攻。

F-35 的光電分佈式孔徑系統(EODAS)與機身設計融合在一起,六個紅外傳感器被埋置在F-35機身四周的不同的部位上,這樣就可以為飛行員提供一個圍繞飛機機身的全景視野,飛行員能夠「看透」飛機的底部和側面,沒有任何觀察死角。 同時,F-35把無線電影像和光學影像綜合在一起,飛行員無需觀察兩個屏幕,這就大大減少了飛行員的工作量。分佈式孔徑系統降低了對駕駛艙視野的要求。蘇凱T-50的機體,座艙位置向上突出,提高了飛行員的視野。而F-35的座艙,則僅有很少的突出。

F-35不但能顯示自身傳感器的信息,而且還能夠接受其他偵察機的數據。機上配置的核心處理器,運算速度比F-22提高了10倍,能夠綜合整理各種信息,將最有用的信息提供給飛行員。電子系統採用了模塊化的設計,降低了重量,簡化了維修。系統儘量採用民用部件,減少了成本,並使得未來的更新換代更加容易。F-35的雷達沒有任何活動部件,製造商認為,使用壽命可以達到8,000小時以上。

F-35的研發過程一波三折成本飆升

F-35的研發過程,並非一帆風順。首先,利用同一機體開發三種機型,滿足空軍、海軍和海軍陸戰隊的不同需要,這一策略,本來旨在增加共同性,節約成本。但事實上,各軍種要求不同,很快使三種機型的共同性大大縮水,而成本則迅速提高。飛機的設計者試圖依賴電腦模擬,不經試飛直接開始生產。然而這一嘗試過於大膽。在生產之後發現了許多模擬中忽略的問題。此外,國防部和洛克希德•馬丁公司採用了一邊開發,一邊生產交貨的「並行模式」,意圖是讓軍隊儘快裝備最新技術。然而實際上,隨著設計的更改,已經交貨的飛機都必須改裝,以反映最終的設計。這也大大的提高了成本。

現在,這一項目比原先的目標落後幾年,價格也比原計劃超出近70%。雖然如此,F-35項目毫髮無傷。一方面洛克希德•馬丁公司巧妙的利用就業確保國會支持。另一方面,軍方也沒有能夠代替F-35戰機的項目。

洛克希德•馬丁「政治工程」有效保護了F-35項目

到目前為止,洛克希德馬丁公司,有效的保護了價值4千億美元的F-35開發預算,使之成為美國歷史上最為昂貴的武器項目。在美國國防部2013年預算中, F-35也是最為昂貴的單一項目。雖然如此,F-35項目卻毫髮無傷,顯示出洛克希德•馬丁公司「政治工程」的功效。

洛克希德.馬丁把這一項目分散在全美45個州中,有效的得到國會兩黨的支持。 美國的8個盟國也承諾購買F-35戰機。 如果美國削減的訂購數量,每架飛機的單價就會上漲,因而引發其他國家的不滿。批評人士把這些舉措稱作「政治工程」。

F-35計劃難以停步的另一個原因是「同步生產」的開發模式。現在這一戰機還處於研發階段,但已經生產並出售了多架F-35。現在大量軟件依然有待開發,大量試飛有待完成。然而等到2017年這些工作完成之際,洛克希德馬丁已經出售了365架F-35。等到F-35結束測試,就沒有餘地取消這項計劃。

為了儘快裝備最先進的武器,美國國防部早就允許軍火商在測試階段開始生產。然而F-35的做法卻達到了登峰造極的地步。這一策略,不但使公司更有效的抵禦軍費削減,而且也增加了開發成本。由於測試中會發現新的問題,戰機的設計也依然在變化之中,已經出售的幾十架戰機,以及在今後幾年內出售的戰機,都必須改裝以跟上設計的變化。這將增加40億美元的成本。

在國防部批准F-35計劃之際,洛克希德馬丁許諾總成本為2,330億美元,一共開發生產2852架F-35。現在國防部估計成本將達到3,971億,而訂購量卻減少了409架。

這一項目比歷史上任何其他軍火項目都更加昂貴。在設計和初期生產階段,納稅人已經支付了840億美元。相比之下,在第二次世界大戰期間,生產18,000架B-24戰機的成本,經通貨膨脹調整後,只相當於現在的600億美元。

軍隊領導人也力挺F-35,稱這一戰機是應對潛在敵人的必要武器。這一戰機的支持者,美國空軍和海軍陸戰隊認為,這一項目的功效值得花這麼多錢。在步兵作戰中,傷亡在所難免。然而1991年的海灣戰爭中,美國戰機在伊拉克迅速掌握制空權,而損失卻極少。美國軍隊很快將這一模式當作常規,認為在未來戰爭中,戰機需要完成任務並且避免遭到擊落。

但是許多獨立國防分析人士並不同意這一觀點,認為這項計劃的政治工程以及在開發過程中提前購買的模式,掩蓋了性能和成本方面的深刻問題。

F-35三種機型共同性大幅縮水 成本飆升

F-35戰機的研發在13年前開始。當時的一大賣點,是使用同樣的機身,打造三種不同的機型,以供空軍、海軍,以及海軍陸戰隊使用,只需要少量修改,就可以適應不同需要。因此F-35被稱作聯合攻擊機。支持者們認為,使用通用部件將減少成本。

幾個月後,項目的問題就已經浮現。空軍、海軍和海軍陸戰隊都要求修改以適應各自的需要,使得三種機型的共同性大大減小。更大的問題是,打造同一戰機,既要有隱形功能,又要滿足空軍的快速和遠程作戰的需要,又能夠滿足海軍在航空母艦上起降的要求,同時還要滿足海軍陸戰隊兩棲作戰所要求的垂直起降功能。

最初的計劃,三種機型將有70%的共同性,而現在,共同性只有30%,造成了成本上漲以及進展的拖延。現在三種機型已經大不相同,並且各自成為不同的設計項目。

即便是分成三種機型,原來的設計也已經大打折扣。為了隱形的需要,彈藥必須隱藏在彈藥艙內,從而減少了攜帶彈藥的數量。海軍陸戰隊要求使用單一引擎,從而限制了戰機的速度。

電腦模擬掩蓋設計問題 並行生產套牢軍方

洛克希德表示,使用電腦模擬可以找到設計中的問題,從而在飛機試飛過程中,減少修改的必要。基於這一假設,F-35項目大膽的採用了設計和生產同時進行的策略。

雖然反對的聲音警告國防部應該先看到戰機試飛再承諾購買,但布什政府和國防部高級官員並沒有聽取這些警告。

早期的試飛顯示,電腦模擬中忽略了許多問題。垂直起降等關鍵系統設計週期嚴重拖延,成本急劇上漲。到2009年,國防部長蓋茨認識到了問題的嚴重性。他扣押了支付給洛克希德的6.14億美元費用,解僱了兩名海軍陸戰隊的兩星將軍,任命了海軍副元帥文萊特扭轉局面。在2011年,蓋茨暫停了海軍陸戰隊的垂直起降機型的研發,並警告,如果不能及時解決問題,就會取消這一機型。在進行了一系列調整之後,垂直起降的機型終於恢復研發。

文萊特的副手博格丹具體管理F-35的研發項目。博格丹迫使洛克希德承擔部份風險。按計劃,已經交貨的戰機,在開發階段結束後,必須進行改裝以反映設計的更改。博格丹迫使洛克希德分擔改裝費用。F-35的軟件程序,也由國防部接手開發。

在未來飛機的維護方面,博格丹也不讓洛克希德和發動機供應商普惠(Pratt & Whitney)壟斷,而是鼓勵其他公司參與競爭。在F-35的整個服務週期,維護費用估計高達5,000億美元。

對於國會立法人來說,他們更加關注F-35給本州帶來的就業機會。洛克希德反覆對立法人強調,這項計劃能夠創建13萬3千個職位,包括1,300個承包和零件供應商,遍佈美國45個州。如果按計劃在2018年全面開始生產,洛克希德稱就業數字將上升到26萬人。

而對於軍方來說,現在也沒有任何其他項目能夠取代F-35,因此這一項目勢在必行。

歷盡挫折 F-35項目似有專機

垂直起降機型的問題,導致開發成本增加了60億美元。為此,文萊特必須向國會要求提高預算、延長期限。2009年,國會批准將預算增加60億美元,開發期延長了2年半。

2012年12月,空軍中將博格丹被提拔為F-35項目的總負責人。

今年3月,博格丹公開表示,他的前任文萊特和他本人,與洛克希德•馬丁合作,在過去4年中扭轉了項目的狀況。現在,每一批戰機的生產,成本都比前一批降低。今年5月,這一項目第一次下調了開發成本的預估,幅度為45億美元。

今年7月,博格丹向國會報告,在經過7,000小時的試飛之後,下調了F-35在55年使用週期中的運營成本,從2年前估計的11,000億美元,下調了22%,達到8,570億美元。博格丹指,以前的估計,沒有考慮到試飛中獲得的新數據。不過現在美國國防部的官方估計依然維持在11,000億美元。

現在這一項目必須達到兩大里程碑,在2015年提交海軍陸戰隊的機型(F-35B),在2017年全部完成F-35開發項目。現在研發項目還有10%尚待完成,預算中還剩下60億美元。然而剩下的開發項目卻是最為艱難的,其中包括大量軟件開發。

博格丹承認F-35依然面臨相當的風險。開發的拖延和成本的上升,有可能使潛在客戶,尤其是外國客戶,退出協議,而此舉又將進一步提高單位價格,形成惡性循環。不過美國軍方和洛克希德都否認惡性循環將會發生。 現在參與項目的國際夥伴依然對這一項目保持信心,新的國家,例如韓國,也在考慮購買這種戰機。不過,這一項目能否搶在惡性循環到來之前起飛,就要看計劃實施的質量了。

(責任編輯:童宇)

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