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本帖最后由 晨枫 于 2022-5-29 22:21 编辑 + o' ~4 g2 F' {6 k) b; _
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2001年10月26日，美国空军宣布，洛克希德X-35赢得JSF竞标。F-35已经20岁了。
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+ A- c$ f: \/ _: ^' `F-35是漫长而熟悉的故事，从头数一遍流水账那是浪费时间了。F-35也是曲折而充满教训的故事，但每一步挫折都不是低级错误造成的，都是深思熟虑后既在意料之外又在情理之中的错误，因此也格外难以纠正。任何轻飘飘一句“如果xxx就解决了”都是图样图森破，任何试图改变F-35的某个技术特征而解决F-35的一切问题的企图都难逃失败，因为F-35的问题不全在于技术。) j& ]8 O' K- I7 f
1 [) ~# b! @) b4 L5 Q在2001年的竞标中，洛克希德X-35在6-7月间就做到了在500英尺（约150米）短距起飞后，达到超音速，然后再垂直降落，全套动作一气呵成。波音X-32也做到了，但是在不同的架次中分别实现的。波音还为满足上舰要求，在最后关头把无尾大三角翼改成正常布局，这样的临时抱佛脚很难使人对波音设计有信心，最后花落洛克希德顺理成章。- ?, ]1 v6 [- P: X8 w
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洛克希德的研发报价是2000亿美元，计划2008年交付第一架生产型飞机，根据不同亚型，单价在4000-5000万美元，折合现在6200-7700万美元。实际上，第一架生产型要到2011年才交付。初期低速生产的单价不算，10年后单价降下来了，约7800万美元，比预期的高，但不离谱，也与第四代同级战斗机可比。# y: Q3 T" M3 @0 \9 K. A5 b* K9 e
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然而，研发开支飙升到3980亿美元，全寿命开支高达17000亿美元，被Frank Kendall（当时国防部负责的采购主管，现在的空军部长）称为“军购中不该发生的事情”（acquisition malpractice）的典型。按照美国航空评论家Richard Aboulafia的说法，“你（F-35）成功了，但别再这么干了”（You succeeded, but please don’t try that again）。他实际上是在说，F-35亡了羊，但补上了牢。如果真成功了，那应该成为后人的典范，而不是别再这么干了。) A* P& k3 \8 V- |( f+ c6 f
$ K" ?: S( C4 Y7 x" QSTOVL的F-35B在2015年首先达到IOC，空军的F-35A在2016年达到IOC，舰载的F-35C在2019年才达到IOC。以色列的F-35A在2018年首先投入在叙利亚的实战，美国海军陆战队的F-35B稍后在阿富汗投入实战，美国空军的F-35A也在中东服役了16个月。
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: T: l: ^9 B; _% S; x现在，澳大利亚、比利时、丹麦、以色列、意大利、日本、荷兰、挪威、波兰、韩国、阿联酋、英国都订购了不同亚型的F-35。土耳其订购了，也开始交付了，但现在看来要黄。! b$ l: ?' u" K8 I* r
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F-35成功吗？从达到设计要求来说，F-35基本上达到了，这是成功。但从达到美国和盟国的战略要求来说，F-35又没有达到，这是失败。F-35是优秀的战斗轰炸机，这从来没有疑问。作为空战战斗机，F-35是否能在实战环境里“打得过”4.5代战斗机（尤其是歼-16、歼-10C、苏-35）是一个公说公有理、婆说婆有理的事情。但F-35能否“打得过”歼-20（甚至苏-57）就不需要争论了：打不过。在F-22数量严重不足、下一代战斗机遥遥无期的现在，这是美国和盟国不可接受又不得不接受的现实。- G( _ V' V5 m) E* d
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这是美国战略误判的结果，但F-35在设计的时候没有为适应战场上的未知而预留余地，不能不说是一个失误。但预留余地是要提高成本的，F-35设计的最大要求就是控制成本，所以这又是不可能的任务。现在美国看清中国的上升轨迹了，在主观上，这样的错误不会再犯，但在客观上，是否还有这个本钱不犯错误就不好说了。
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( o- D4 U( c* B' `+ B- ]F-35的大部分问题都来自三军联合的要求，但F-35的存在也得益于三军联合的要求，只有规模经济才能降低飙升的军备成本。空军需要替换F-16、A-10，海军需要替换F-18，海军陆战队需要替换AV-8B，各自研制可以分别优化，但研发投资和制造成本是不可接受的。美国是从空海联合的F-111走到分别研制的F-14、F-15和F-16、F-18的。“十系列”是美国历史上最成功的一代战斗机，也是最昂贵的一代战斗机。美国玩不动这样的豪华游戏了。联合研制是美国海军陆战队获得全新研制STOVL战斗机的唯一希望，DARPA验证了可以用同一气动平台实现常规起落与STOVL后，美国空军和海军不再有理由拒绝加入联合研制，否则不可能通过国会拨款的关。但F-35似乎把未来联合研制的路也堵死了，怎么办？“主流意见”是还是要回到分别研制，但到拨款之前，谁都不知道最后会怎么办。对于未来几十年的美国，“没钱才是硬道理”。别把美联储放水和真有钱混淆起来。
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% d# u/ E# ^# Q, U' `* R+ ]9 p冷战结束也是美国工业合并大潮的年代。竞争产生效益是对买家而言的，规模产生效益是对卖家而言的，这两者是天然有矛盾的。在成熟、内卷的民用市场上，合并是做强做大的必须。在后冷战的军工市场上，这更是必须，美国已经养不起那么多军工公司了。1997年，国防部长佩里把各大军工公司的头目招来开会，明确表态：内卷没有出路，合并才是生路。这就是有名的“最后的晚餐”（Last Supper）。( P: ^( p. n% S
) h8 }5 ?9 e& Y. I在JSF时代，诺斯罗普已经“半退出”战斗机业务了，只有洛克希德和波音还有战斗机业务。但规模经济思路导致“赢者通吃”的竞标模式，输者面临拆锅扒灶的前景，无人机是不足以维持的。
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' D$ M7 {8 K7 Y! ^$ T. [5 h1 b6 i“赢者通吃”思维像消费者购物，“我就是挑最便宜、最对胃口的店家买”。在有一个大商场可以挑的时候，这没错。要是市面上只有两家店，而两家店的生存都依赖你的生意，选择就不那么容易了，因为死者只有哀怨，但活者从此就拿捏定你了。4 v! Q7 k1 I3 v: W( Q
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F-18E的生产一直没断，美国空军甚至恢复了F-15E（改进后更名为F-15X）的生产，波音还获得T-7教练机的竞标，这些都是保护波音战斗机业务不断香火的，避免波音彻底退出。但“赢者通吃”模式使得美国吃的苦头还不止工业基础萎缩，一切与F-35有关的升级、维修都将通过洛克希德，这是美国空军自己给自己套上的霸王条款。, c8 C, w, n; h2 h P+ F* ^* {9 k
/ n5 K$ X/ N. s1 @- I+ }在定价上，美国空军也试过各种办法。价格封顶的包干如果迫使飞机公司破产，不仅已经沉没的投资没了，战斗机也没了。最后只好再“破顶”，帮飞机公司兜底。历史上的F-14和格鲁曼就是先例。固定利润是另一个办法，成本直报直销，但利润是固定的。其结果是公司对降低成本毫无兴趣，还是达不到降低开支的目的。
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F-35采用分阶段的做法，每年一批低速生产都要重新谈判。这不仅耗费精力，洛克希德也因为不能做长期规划，把投资分摊到长期批次中，所以初始批次价格奇高。
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8 l: o. o$ u( [% J% J! {更大的问题是边试飞、边生产。洛克希德和美国空军都太轻信计算机辅助工程了，认定试飞只是验证，不会有大问题，结果一错再错。试飞发现了大量问题，已经交付的飞机都要返工，不仅是公关灾难，也是成本控制的灾难。 R% p# @; l. d% b+ B
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边试飞、边生产是为了加速批量投产时间，尽早投产就尽早将研发投资转化为战斗力和盈利，降低拖延造成的成本。结果欲速则不达，过早冻结设计然后被迫返工，包括生产线的重新调整，是研发投资几乎暴涨一倍的主要原因。事实上，试飞到现在还没有彻底结束，理论上还是有可能要继续修改才能达到真正的量产标准。+ R0 W! b g$ |1 a
8 R& N, M- C/ a! |% L另外一个大问题是软件。F-35是第一架软件化的战斗机，软件研发的工作量巨大，因此从一开始就制定了升级路线图，分类分步升级，逐步过渡到完整的作战能力。IOC实际上只实现了基本飞行功能，高g机动都没有解锁。也只有基本的空战和对地攻击能力，远没有到可以使用所有设计要求的主要机载武器的程度。
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9 U6 }( ~* S- M# e饶是如此，各种版本和补丁使得软件管理成为噩梦，各单位甚至每一架飞机都处在不同的版本或者补丁的状态，因此软件故障分析和解决就成为不可能的任务。而且项目拖延的时间之长，使得早期飞机的硬件已经过时，无法进行软件升级。这还不是换一块板子的问题，在架构上已经不能升级了。扒掉全换则代价太大，不值得。想想也是，20年前攒的PC机，现在已经没法升级到Win11，需要换主板、CPU、内存、显卡，最好硬盘换SSD，电源也需要换更大功率的。要想面板上带USB3插口，连机箱也得换。这样，也就键盘和鼠标没换了。部份F-35已经已经未老先衰，只能用作二线训练了。
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F-35的经验教训促使美国空军重新认识军机的研发和制造。这不是消费者进商场购物，市场规律不能硬套。首先并没有那么多商家，不能把商家弄到店大欺客。其次商家并不是真正的商家，因为只有美国空军这一个消费者，所有军火出口都是经过美国空军批准的，在某种程度上可看作是美国空军的衍生体。因此，唯一的买家不捧场的话，商家只有退出。反过来，50年代时美国航空工业的爆炸式竞相发展是雨露均沾的结果。/ L0 }9 z" s6 T. K+ v% l
/ ~/ t5 W! i% [. R$ K更多商家的存在也鼓励竞争。这不仅是商业上的竞争，也是技术上的竞争。垄断意味着同质化和技术发展的僵硬化，连军方要找人对技术方案做独立评审都难了。不在其中，难品其味，军方的技术资源是有限的，而且视角不同，很难对设计和制造上的问题做出准确评估，但设计和制造是可以使得看似光鲜的小船说翻就翻的。6 e( {, ]( l ?: D
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50年代时，美国空军有5家主要的战斗机制造公司，其中三家是“一线”公司：北美、共和、康维尔；还有两家“二线”公司：洛克希德和诺思罗普。美国海军有4家主要的战斗机制造公司：格鲁曼、沃特、麦克唐纳、道格拉斯。现在只有洛克希德算“一线”公司，波音算“二线”公司，诺斯罗普是否还保留战斗机的研发和制造能力已经存疑了。这是很使得美国空军焦心的。波音、洛克希德、诺斯罗普三足鼎立但各有所长的局面看来不会大变了，雷西恩、通用原子等可能成为二线公司，以保持最低限度的工业基础。, c: I1 R( D- Y! s3 v0 t( J
, l9 g6 q; t% R8 H# r项目拖延时间太长是另一个问题。现行方法是在项目开始时，对所有技术要求事无巨细地严格规定。但为了避免水多了加面、面多了加水的螺旋形攀升，设计要求一旦制定，就严格冻结，对供应侧和需求侧的新要求都置之不理，而是预留适当空间，在后续升级中解决。由于研发过程冗长，新战斗机有出生即过时的危险，IOC后的初始升级实际上是回头打补丁，把研发时间过长导致的欠账补起来。但要是技术或者经济原因导致升级遇阻，新增要求会迅速堆积，加重后续升级的负担，而且环环相扣，不容许失败。F-35就是这个情况。+ U3 U6 S4 o: M: [ E/ N5 W1 Z
t8 z( T' f- t4 d" K# @缩短研发周期对成本控制的作用显而易见，滚动发展也容许把上一代研发中已经意识到但来不及实施或者正在涌现的新技术付诸实施，也便于推倒重来，而不必拘泥于削足适履。后浪马上就要推过前浪也迫使飞机公司不断在技术研发方面不断投入，增强技术活力。. K2 [; q! P8 }# k
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缩短研发周期和生产周期也促使飞机公司有条件着眼于接踵而至的下一代新设计，而不拘泥于当下的得失，减少落选公司患得患失的“竞争不公”官司和行业内耗。这还鼓励各大飞机公司融入开放架构，不仅大家有碗饭吃，而且可嫁接到下一代的滚动研发。. o3 v: K, L# a f
& l7 o9 X& S! `' y美国空军的设想是：; i, Y2 q" l4 e7 l" u
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1、 不再强调经久耐用，只求在10-15年（一开始时是5-10年，已经延长了）里保持足够先进% ~' Q: _' H* c* c- h6 h- S3 v
2、 不再强调性能上均衡地全面领先，只要关键技术到位，就着手研发和装备1 j: g' H2 n( {0 Q9 o
3、 不再强调规模经济，可能每年订购24架，只持续3-5年，总数不超过几百架，但利用数字化设计与制造、3D增材制造降低成本
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这是以工业界正在积极拥抱的新质技术研发和制造理念为基础的：
. H1 S' O, d3 ^4 ]1、 敏捷研发，不求一步到位，容许偏废，快速迭代，避免冗长的传统研发过程; A% I8 ?6 X+ r' C" p0 A& _
2、 开放架构，重要系统可以在不同厂商、不同代的战斗机之间即插即用" I% I' n2 [% {$ p# z
3、 高度数字化贯彻于设计、制造、使用、保障、报废的全过程1 W% N$ ~9 o2 f
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不过适用于iPhone的理念未必适用于战斗机，任何一代iPhone的产量都不可能用“小批量”来描述。iPhone也是“用烂就扔”的，再“低成本”的战斗机都不可能这样，快速更替的累计成本根本没法接受，苏联战斗机重研制、轻改进、只在乎一招鲜、不在乎吃遍天就是快速更替的思路，但历史证明这导致高度浪费和反复建设。
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敏捷研发也意味着频繁的重新训练，更意味着繁多的机型。新增一种机型就新增一套支援保障体系，这个固定开支与机队的大小关系不大，但分摊的底数缩小使得单位支援保障开支急剧上升。据美国战略与国际研究中心（简称CSIS）估计，5种、每种72架、总数360架战斗机的混合机队的支援保障成本与1800架的单一机队的支援保障成本相当。这是与成本控制的初衷背道而驰的。- Z2 p& G' r5 i6 P$ G
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另一方面，实际作战需要的是各种能力的综合，机型有所偏废意味着需要多个机型联合出动，意味着几乎所有行动都需要增援才能发动，不仅增加了行动的复杂性，也在拆东墙补西墙的过程中加剧了机队数量不足的难题。相比之下，F-35作为具有自护航能力的战斗轰炸机，就是天赐的优点了。' _7 Z( L, `4 G- Q
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开放架构要求军方拥有最终设计的知识产权和源代码。原制造商与第三方一起，要通过竞争才能得到制造、升级和维护的合同。这有利于不断拉平起跑线，破除赢者通吃和垄断，破除钓鱼。但军工公司存在的目的是盈利，如果盈利前景不大，脱离军工就是选项。美国军工行业在冷战后的几轮合并在很大程度上是军工订单不再能支持股东盈利预期的结果。
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' _+ H) M9 K- S* Z% ?( z开放架构还要求军方主导技术标准的制定与合规认证，否则还是军工行业主导的话，只能导致碎片化和貌似开放、实质封闭。不过军方毕竟是打仗的，这样的深度技术介入并非强项，既缺乏人力，也缺乏组织支援。漫天画饼不是制定技术标准，技术标准不能在真空里产生，需要有设计、制造、升级、维修方面的丰富经验才能避免脱离实际，美国在5G标准方面缺乏发言权就是这样的问题。开放架构也常常与成本控制相悖。开放架构需要预留很多短期内用不到的接口和升级空间，有些可能因为种种原因而永远用不到。这意味着额外成本，再次与成本控制的初衷相悖。
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设计-制造-试飞-改进的全程高度数字化大大理顺了整个研发过程。波音在3年内就设计和首飞了T-7“红鹰”教练机的原型机，并中选为美国空军下一代高级教练机。但中标三年后，评估试飞还在进行，还出现了横滚不稳定的低级错误，第一架量产型更是遥远，IOC推迟到至少2024年，FOC则要2034年。这只是技术和性能要求不高的教练机，说明数字化依然任重道远。
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- c7 Z! S" E7 k1 Z7 L* x/ ^F-35的20年是充满故事的20年。一方面，很多新技术成为标杆；另一方面，从定位到项目管理充满了失败的教训。F-35最大的贡献是迫使人们重新思考战斗机：性能不是全部，成本更不只是竞标和合同执行的问题，必须从体系和发展来考虑。F-35是一个“功夫在机外”的故事。
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发表于 2022-5-30 12:23:26
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