楊軍威:戰鬥機的劃代與跨代
原標題:楊軍威:戰鬥機的劃代與跨代
遠望智庫高級研究員 楊軍威
戰鬥機劃代概念是上世紀90年代出現的,對戰鬥機的劃代是以噴氣式戰鬥機出現為起始點,以前通常採用的戰鬥機劃代標準是美國標準,美國標準將目前為止服役的戰鬥機劃分為四代。
二戰後出現的噴氣式戰鬥機定義為第一代,典型機型有美國的F-80、F-84、F-86、F-100,前蘇聯的米格-9、米格-15、米格-17、米格-19,我國的殲-5、殲-6等。
F-86 米格-17
具備高空高速作戰能力的戰鬥機定義為第二代,典型機型有美國的F-4、F-5、F-104,前蘇聯的米格-21、米格-23,我國的殲-7、殲-8等。
F-4 米格-25
具備優異低空亞跨聲速性能的戰鬥機定義為第三代,典型機型有美國的F-14、F-15、F-16、F-18,俄羅斯的蘇-27、米格-29,我國的殲-10、殲-11等。
蘇-27 F-15
具備隱身作戰能力的戰鬥機為定義第四代,典型機型有美國的F-22、F-35,俄羅斯的蘇-57,我國的殲-20、殲-31等。
蘇-57 F-22
20世紀90年代冷戰結束,各國開始大幅減少軍費預算,為保持作戰能力,美俄歐採用新技術對三代機進行改進,大幅提升了三代機的性能。經過改進出現的新機型被定義為「三代半」戰鬥機。典型代表機型有美國的F-15E、F-18E/F,俄羅斯的蘇-30、蘇-35,我國的殲-10B/C、殲-16等。
蘇-30 殲-10B
在F-22出現以前,人們對戰鬥機的劃代標準並不十分敏感和刻意追求。隨著F-22的出現,美國空軍和洛馬公司在各種媒體上高調宣傳F-22的「4S」跨代標準,以及F-22對第三代戰鬥機所具有的單向透明的壓倒性作戰優勢,這種帶有威懾性的宣傳強化了人們對劃代標準的關注。一般而言,武器裝備的劃代標準是事後認定的,但隨著人們對武器裝備劃代標準的關注,以及新一代戰鬥機發展的技術難度、經費需求、時間周期都遠高於上一代戰鬥機,因此,有必要事先對新一代戰鬥機的跨代標準,以及由跨代標準牽引出的跨代顛覆性技術進行先行認知。
在戰鬥機劃代標準上,俄羅斯標準與美國標準略有差異。美國的劃代標準依據任務類型、戰場環境、發動機、速度、高度、續航時間、作戰半徑、載荷、武器、自衛、自主性、升級能力等13項技戰術指標對戰鬥機的代別進行劃分,以作戰能力為主要依據,將目前為止服役的戰鬥機劃分為四代。俄羅斯標準是2012年提出的,其劃代標準依據戰鬥機的技戰術指標,按照戰鬥機的服役時間排序,將目前為止服役的戰鬥機劃分為五代,並將採用平直翼的噴氣式戰鬥機定義為0代。
俄羅斯標準與美國標準相比,俄羅斯標準的第四代和第五代分別對應於美國標準的第三代和第四代,對這兩代戰鬥機的劃代美俄的認識是一致的。主要差異體現在對第一代和第二代的劃分上。下表綜合對比了俄羅斯標準與美國標準。
美標 |
第一代 |
第二代 |
第三代 |
第三代半 |
第四代 |
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俄標 |
第一代 |
第二代 |
第三代 |
第四代 |
第四代半 |
第五代 |
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能力 特徵 |
高空高速 攔截 |
高空高速 多任務 多用途 |
超聲速飛行 多任務 多用途 高空突防 |
多任務 多用途 跨亞聲速機動性 低空突防 |
局部隱身 性價比 敏捷性 超視距空戰 |
隱身 超巡 超機動 超視距空戰 |
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威脅 |
高空轟炸機 |
高空偵察機 |
高空偵察機 |
先進防空系統 |
綜合防空系統 |
先進綜合防空系統 |
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技術 特徵 |
後掠翼 |
小展弦比 後掠翼 |
小展弦比 大後掠角機翼 |
邊條翼 前緣襟翼 |
邊條翼 前緣襟翼 |
隱身氣動布局 |
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面積率理論 |
面積率理論 |
細長機身 |
能量機動理論 |
部分使用複合材料 |
大量使用複合材料 |
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靜強度設計 |
靜強度設計 |
疲勞強度設計 |
損傷容限設計 |
結構可靠性設計 |
結構可靠性設計 |
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渦噴發動機 |
渦噴發動機 加力燃燒室 |
改進型 渦噴發動機 |
大推力矢量渦扇發動機 |
高性能矢量 渦扇發動機 |
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速度反饋增 穩操縱系統 |
控制增穩操縱系統 |
主動控制技術 電傳控制技術 |
主動控制 數字電傳控制技術 |
綜合飛控技術 |
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分離式航空電子系統 |
聯合式航空電子系統 |
綜合 航空電子系統 |
先進綜合 航空電子系統 |
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典型 機型 |
F-86 米格-17 米格-19 殲-5 殲-6 |
F-100 |
F-4 F-104 F-105 米格-21 殲-7/8 |
F-5 米格-23 米格-25 幻影-2000 |
F-14、F-15 F-16、F-18 米格-29 蘇-27 殲-10、殲-11 |
F-15E、F-18E/F 蘇-30、蘇-35 殲-10C、殲-16 |
F-22、F-35 蘇-57 殲-20、殲-31 |
按照俄羅斯標準,原美國標準定義的第一代戰鬥機米格-9、F-80、F-84,由於是採用平直翼的噴氣式戰鬥機,被降級定義為0代;原美國標準定義的第一代戰鬥機F-100升級定義為第二代;原美國標準定義的第二代戰鬥機米格-23、米格-25、F-5,由於具有了超聲速飛行能力,被定義為第三代。俄羅斯標準定義的第三代戰鬥機所具有的超聲速飛行能力是靠開加力獲得的,戰鬥機開加力是相當耗油的,因此這種飛行能力實際上是靠犧牲航程交換的。儘管如此,在特定條件下,這種超聲速飛行能力仍具有顯著的作戰實用價值。
由此可見,俄羅斯的標準實際上是將美國標準中的第一代和第二代進行了重新組合、排列,將美國標準劃分的兩代劃分成三代,重點是將原美國標準定義的部分第二代戰鬥機定義為第三代。
依照俄羅斯標準,同樣的隱身戰鬥機,蘇-57是第五代,而按照美國標準,F-22是第四代,美國豈能平白落後一代。由於軍火市場和面子的原因,美國接受了俄羅斯的標準,將原定義為第四代戰鬥機的F-22重新定義為第五代,將即將發展的下一代戰鬥機定義為第六代。
從美俄戰鬥機的劃代標準看,其主要的依據是作戰能力。武器的本質是作戰,以作戰能力為標準進行劃代是科學合理的。目前,據資料報道,美、俄、歐都開始了下一代戰鬥機的研發,美、俄、歐稱之為「第六代」戰鬥機。俄羅斯標準的出現,以及美歐等國對俄羅斯標準的接受,使得對戰鬥機代別的定義產生了一些混亂。目前國內定義殲-20為四代機,將下一代戰鬥機定義為五代機。基於我國的實際,我們的討論仍基於原有定義,即將F-22、蘇-57、殲-20定義為四代機,將即將發展的下一代戰鬥機定義為五代機。
戰鬥機作戰能力是由技術支撐的,因此,在討論戰鬥機劃代標準時,對技術的討論是必然的。可以認為對於戰鬥機劃代標準,技術是標誌,能力是標準。跨代的顛覆性技術是產生跨代能力的必要條件,但不是充分條件。如三代機可以使用四代機的先進技術,如先進綜合航電系統和武器,但由於三代機的機體結構不是基於隱身設計的,因此不可能通過採用四代機的先進技術將三代機升級到隱身的四代機。三代機通過局部修形、採用保形油箱等措施,可以減小RCS,但距離四代機的隱身性能還存在較大差距。但是,採用三代機外形+四代機內核的形式對三代機進行改造升級,對於大幅提升三代機的作戰能力性價比很高。
由此可見,戰鬥機代與代之間根本性的差異主要體現在外形的氣動結構上,內核的升級可以大幅提升戰鬥機的作戰能力,但難以提升戰鬥機的代別等級。
在F-22的「4S」標準中,隱身(Stealth)是由隱身氣動布局、隱身結構設計、隱身材料、LPI、射頻管控等項技術支撐的;超聲速巡航( Super Cruise)和超機動(Super Maneuver)是由氣動布局、飛控、大推力渦扇發動機、推力矢量等項技術支撐的,尤其是推比10量級的大推力渦扇發動機和推力矢量技術的貢獻尤為顯著;綜合航電/信息感知能力(Superior Avionics)則獲益於電子信息技術快速發展提供的全方位技術支撐。
武器裝備的發展主要受到兩個因素的影響,一是需求牽引,二是技術推動。從各代戰鬥機發展的歷史脈絡可看出能力需求和技術發展兩個因素的交替影響。
採用歷史沿革線、能力需求線、威脅應對線和技術推動線四線耦合分析方法,對戰鬥機的發展進行分析可知:第一代戰鬥機實現了動力形態的跨躍;第二代戰鬥機實現了飛行速度的跨躍;第三代戰鬥機實現了低空和亞跨聲速性能的跨躍;第四代戰鬥機實現了隱身和超聲速巡航性能的跨躍。性能的跨越是由技術進步支撐的,渦噴發動機支撐了第一代戰鬥機性能的跨越,帶加力的渦噴發動機支撐了第二代戰鬥機性能的跨越,渦扇發動機支撐了第三代戰鬥機性能的跨越,隱身技術支撐了第四代戰鬥機性能的跨越。
「凡事預則立、不預則廢」,對於即將發展的第五代戰鬥機的能力特徵和技術需求進行前期判斷和預測,對於發展下一代戰鬥機將具有十分重要的牽引作用。第五代戰鬥機的空戰將全面進入隱身空戰時代,目前關於隱身空戰的實踐還沒有,美軍通過演習可能摸索了隱身空戰的規律,但未見公布,其公布的演習場景均是隱身飛機大交換比橫掃三代機。
依據國家賦予軍隊的使命任務,深入研究設計未來的作戰場景,從對未來作戰場景的研究提取作戰能力需求,依據能力需求映射裝備形態,依據裝備形態辨識關鍵技術需求,結合作戰能力需求和裝備形態設想提取和辨識技術突破的方向和程度,為關鍵技術發展提供牽引。這一研究過程是發展新一代裝備應遵循的一般規律,各環節迭代循環,逐步推進。開放的探討、碰撞的交流和相互的爭辯將是新一代裝備發展的福音。
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