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[武器展望] 21世纪的“两风”故事:NGF的路越走越宅,GCAP的路越走越宽

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 楼主| 发表于 8 小时前 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在80-90年,欧洲“两风”是一段精彩的故事,英法联合研制的下一代战斗机分手之后,成为英德意西“台风”和法国“阵风”。“两风”在商场上厮杀二十多年,早期“台风”多有斩获,近期“阵风”略占上风。
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2018年,英法再次分手,英国推出BAe“暴风”(Tempest)战斗机,以后发展为“全球战斗机计划”(GCAP);法德推出“下一代战斗机”(NGF)计划,西班牙后来加入。法德最终分手,德国退出,法国还没有明确宣布是否单干。+ t! n  M( E; A( @

0 w$ R& y) f% D, W- x2 V1 C6 \( L: E法国固执地坚持NGF完全的设计决策权、拒绝敏感技术的分享、包揽80%的工作份额,但要各方均摊投资,最终激起德国和西班牙的反弹,导致合作破裂。
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法国这么做并非完全出于自私。缺乏绝对主导的技术合作常常在“委员会决策”的扯皮中举步维艰,最终造成性能、投资、工期的脱轨。但法国急需合作方的投资。在“阵风”之后,法国一度发誓再也不单干了,实在是花不起这个钱。' \2 C7 {; x8 B
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现在看来还是得单干,否则法国就要冒战斗机科技断绝香火的风险。
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8 j# ]6 A# q0 M2 `在GCAP方面,意大利在2019年加入“暴风”,英意日在2022年正式签约,联合启动GCAP,将BAe“暴风”与日本自三菱“心神”以来的隐身研究成果和对下一代战斗机的要求融合起来。
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德国在退出NFG后,一方面推出自己的NGF方案,采用现代战斗机里很罕见的“倒海鸥”机翼;另一方面放风要加入GCAP。现在,加拿大也有意加入GCAP。如果算上此前印度也有意加入GCAP,GCAP的路真是越走越宽了。
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加拿大正在战斗机换型的关键时刻。在F-35A、F-18E/F和F-35A之间翻烧饼后,最后决定购买88架F-35A,在加拿大将称为CF-35。第一批确定订购16架,前4架已经付款,后续8架已经开始支付长期预订件(Long lead items),最初几架CF-35预订在2026年交付,会部署在亚利桑那的卢克空军基地用于飞行员训练。8 j' W, |4 F  C/ B! m. y# j; K# Q
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加拿大现有的CF-18在技术上对标F-18A/B,已经很老旧。几次升级后,在航电和武器系统上相当于F-18C/D,但结构和发动机寿命方面老了就是老了。澳大利亚在接收24架F-18F和开始接收F-35A后,将所有AF-18(同样对标F-18A/B)退役。2017-18年间,将退役AF-18中状态较好的25架买来,作为备件使用,为CF-18吊命,直到CF-35接上来。/ E: a, N6 k1 A5 `7 J( F: w/ D
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特朗普二进宫后,威胁要吞并加拿大,并把加拿大也列入关税战的靶子,在加拿大民众里引起极大愤怒。继续购买CF-35成为极大的政治不正确。卡尼政府将重新获得一定的政治经济自主列为主要政纲,不断炒作起来的“F-35一键停飞”传闻也使得继续订购CF-35成问题。
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9 J9 R+ t7 s0 w* W在技术上,CF-35是否加拿大的最好选择一直是问题。F-35是单发的,隐身达标,但在设计时就是“70%战轰、30%战斗机”,而加拿大需要的是双发、“70%战斗机、30%战轰”的隐身战斗机,只是在当时并不存在这样的选择。10年前小特鲁多否决哈珀购买F-35计划的时候,F-18E/F还是选项,现在已经不是了。美国海军已经为最后的F-18E/F下单,长期预订件交付后,供应量断供的多米诺骨牌已经开始倒下。% d' i* t0 ~# r( E
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在“厌美”情绪的推动下,加拿大开始认真考虑双轨选项,瑞典的萨博“鹰狮”成为补充CF-35的选项,“台风”和“阵风”则是很遥远的可能。
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2 L- D8 e( F% \( R) y“鹰狮”具有良好的北方运作性能,作为轻型战斗机,购置和运作都较低,政治上也“中立、可靠”。瑞典对在加拿大建立组装线很热心,也愿意与加拿大正在考虑的“爱立眼”预警机打包考虑。问题是“鹰狮”的航程和载弹量远远不能满足加拿大的国土防空需求,每次出动都需要加油机支援是不可承受之重。彻底不考虑隐身的“鹰狮”也不能满足加拿大的国土防空要求,能对加拿大造成空中威胁的只有空军强国,“鹰狮”难当重任。
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* Z" M5 L& p* ^( J一个想法是把“鹰狮”用于加拿大的北约义务,只用于欧洲方向的作战。这倒是没问题,“鹰狮”的航程、载弹在欧洲战场够用,也便于与盟军形成混编运作。问题是加拿大根本没有这样的国力,可以支持两支空军,一支用于国土防空,另一只单独用于欧洲战场。对于任何国家来说,建军的首要目的永远是保卫自己的国家,然后才谈得上支援盟军作战。' l' ?4 h: Y! u, r* X

. ~/ _% r: |, U" p. l在这样的情况下,GCAP成为有意思的选项。这是双发重战。项目方面号称为六代机,实际上也就5.5代水平。五代机的核心特点是前向隐身, 这正是GCAP的基本设计所能达到的。六代机需要全向隐身。
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8 c6 v  T9 W2 ?% b英国和意大利并无重战要求,但日本出于西太平洋作战的要求,需要两倍于F-35A的航程和载弹量。但日本并不要求超巡,使得GCAP在尺寸和重量上不至于离谱。这不光是技术和成本上的谨慎之举,也由于是技术条件的限制。& s) K. E. A- H5 Z

$ ?$ Q4 r+ C% e5 t超巡不仅需要发动机推力大,还需要发动机推重比在10-11以上,否则战斗机整体推重比上不去,推力和重量水涨船高,没法超巡。GCAP的发动机只能来自罗尔斯-罗伊斯,罗尔斯-罗伊斯只有先进中推(“台风”上的EJ200)经验,从未研制过先进大推,要在推力和推重比上同时跳上新的台阶,技术风险太大。( P/ h# B& ~) ?% p2 Y! q* {  t2 g. N  }
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事实上,GCAP技术验证机将用两台EJ200推进,就为GCAP的基本尺度和重量定了调。定型发动机的推力和推重比会更高,但是有限度的。比照“台风”研制时,ACA技术验证机使用两台RB199推动,推力和推重比都提高25%左右,很显著,但依然不够。EJ200的军推为60kN,加力推力90kN,推重比9.2。提高25%后,推重比足够,但军推只有75kN,加力推力112.5kN,与F119相距甚远。即使推力提高50%,也只有135kN,勉强达到AL-31的水平,远远不够重战超巡所需。
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F-22需要F119那么大的推力,不是任性。超巡需要战斗机在军推下达到0.7以上的推重比。在技术条件一定时,结构重量、发动机重量、航电重量、燃油重量、武器重量是面和水的关系,不是能轻易增加一方面而减少另一方面的。要满足基本的航程、载弹、航电重量还要超巡、高机动的话,最后均衡下来,F-22的空重、发动机推力差不多是“先天”决定的,做不到就别玩超巡。日本正是在几轮核算之后,认定要航程和载弹量就没法要超巡,才放弃超巡要求的。
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8 ]4 b! O) X9 b, n$ U换句话说,就战斗力而言,GCAP相当于双料F-35,不仅双发,载弹和航程也差不多双料。有意思的是,在GCAP圈子里,“双料F-35”几乎满足所有人的需求,只有日本会觉得不满足,毕竟歼-20都能超巡,六代机更绝望了,但这已经不是GCAP圈子能搞定的,连美国六代机就开始“保密就是保落后”时代了。4 h6 _3 l# j5 \4 D
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GCAP尤其适合加拿大:隐身,远程,双发,非美。加拿大航空工业从一开始就投资加入F-35的制造体系,参与制造平尾、机体框架、起落架部件等。不使投资打水漂也是在哈珀时代不经竞标就选定F-35、小特鲁多时代用F-18E替换但最终回到F-35的重要原因。这样的工业基础对GCAP也是有用的贡献。+ n5 B6 q8 s: P5 q5 w2 G# e

0 a" g3 V$ r7 _0 F4 W  [% ]( QGCAP也成为德国事实上的唯一选择。退出NGF后,德国的下一代战斗机成了问题。德国已经订购35架F-35A,用于替换老旧的“狂风”,还可能追加50架,使得总数达到85架。这是很大的数量,但也差不多是“狂风”的数量。
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, z; i/ q# j" r  q“狂风”在德国空军主要用作战轰和电子战,还负有北约核共享任务,用F-35A替换很合适,尽管当年遭到法国的激烈抨击。但和所有F-35A用户一样,德国空军还需要至少120架空优战斗机,“台风”升级也只能是过渡。
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德国航空工业界组团提出自己的NGF方案,难说这是不是认真的。“倒海鸥”机翼在二战舰载战斗机上使用,是为了降低翼下主起落架的支柱高度和重量,外段上反也有利于横滚方向上的自然稳定。
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" x) R2 J% z1 U  q: R现代战斗机用飞控和气动控制面(襟翼、副翼、平尾)来主动控制横滚稳定,不需要机翼上反来达到自然稳定,也减少上反带来的升力损失。机体下的外八字起落架比翼下起落架更坚固,也不需要“倒海鸥”来降低起落架支柱高度和重量。* S: u# |  g% l' [- E

$ T0 }2 W# \4 X6 S* d8 {有些战斗机采用变扭转角设计,内段迎角大于外段迎角,以改善升力分布和受力分布。外段较小的迎角还有利于推迟大迎角时的翼尖失速。从前面看过去,内段好像带一点下反,外段倒是基本水平的,两段式下反角有点像“倒海鸥”的样子,但这不是“倒海鸥”。# Q9 @/ ^  Z2 u) U' [

' s9 ]" e5 m7 c但“倒海鸥”可以在垂直方向上形成平面-边缘对齐,这是符合隐身设计原则的。另外,外段上反可能还提供额外的后半机体侧向投影面积,有帮助浅V形尾翼的方向安定性的作用。
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德国在“台风”合作期间建立的研发产能不宜在空转中耗散,德国退出与法国的合作本来就是不满法国独霸NGF的研发和制造。但德国NGF解决不了发动机、雷达等关键问题,很难独立成事。NGAP也对德国是“过度性能”,德国空军要不了那么大的航程和载弹量,但这是德国最现实的选项。和西班牙一起加入,使得“台风大家庭”重新团圆了,有利于合作中的磨合。“优先购买欧洲制造”也符合“后特朗普时代”德国的“重建欧洲军备”的原则。) d0 L3 k3 e2 Q6 Y) J5 |) Y
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印度也有加入GCAP的想法。
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: Z! ~- l4 {; H" o0 p更多的空军大国加入有利于GCAP计划达成某种规模经济,但对德国和加拿大来说,现在加入已经有点晚,对基本技术路线的影响优先,对制造份额也处于不利。当然,英国、意大利有可能愿意和德国、西班牙按照“台风”的模式分享制造份额,加拿大可能需要和日本分同一杯羹了。" i( X: w) ?6 T, D
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一个大问题是:GCAP圈子可以扩大,但学渣抱团还是学渣,成不了学霸。在英国、德国、意大利、西班牙、日本、加拿大之间,英国的航空科技决定了GCAP的上限。英国缺乏重战、隐身的设计经验,罗尔斯-罗伊斯缺乏大推的经验,但日本需要“双料F-35”级的隐身重战,英国则因为经济困难而迟迟不能启动GCAP的具体设计,这使得GCAP什么时候能开始投产成为大问题。  E  ]! D5 W: o; r! j3 f% K, J( X

$ R2 Y* M4 e6 M' g. u* n, r现计划在2027年进行技术验证机试飞,2035年开始量产和投入使用。比照“台风”,BAe在1983年启动EAP技术验证机计划,在1986年首飞。除了采用“狂风”的垂尾和发动机,在基本气动设计上已经与成型的“台风”十分相像了。“台风”在1994年首飞,2003年服役。“冷战后“历史终结”的思维对影响“台风”的研制和试飞已经太晚,但“台风”服役用了那么长的时间确实受到影响。
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  T. z5 x9 N5 f" l8 H1 z: }$ k: K& `现在还没有冷战结束前的紧迫性,但欧洲的经济状况要差得多,尤其是火车头德国的气缸漏气严重。如果“暴风”技术验证机在2027年首飞,8年后定型“暴风”首飞,那就是2035年,投入量产和使用在最乐观的情况下也要2040年之后了。
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“暴风”相对于“台风”的技术跨度不比“狂风”到“台风”小,威胁环境更为复杂。“台风”可以打酱油,这只是欧洲对西方四代机的贡献,成与不成,都有美国“十时代”(F-15、F-16、F-18)撑着西方的天空。在“后特朗普时代”,欧洲需要撑起自己的天空,日本则要直面中国的五代机甚至六代机,只能打酱油是不行的。
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+ W- G0 \3 ^' X; K4 T这就是说,“暴风”的研发过程可能更长,投产时间可能更晚。加拿大和德国作为GCAP的后来者,既错过对设计有所影响的窗口,也在订购和提货上要排队拿号。* p8 Q1 e! Q, _4 y4 J

$ g# R# ^  R# m, s3 |7 ~( E7 j. j% w4 D这问题对加拿大尤其大,现有的CF-18要撑不住了。一个办法是增购CF-35,比如说增加到50-60架。但如果已经达到这样的数量时,合理的做法是清一色CF-35,简化机队保障和运作。机队总数不到100还引入GCAP就不合理了,增加机队的保障和运作成本。另一个办法是租用一批“鹰狮”,与不超过20-30架的CF-35一起过渡,撑到加拿大GCAP开始交付。
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从战斗机队构成和战斗力来说,这可能是最优选项,但租赁不便宜,投入的租金也最终打水漂,还要同时投资GCAP,可能对加拿大财政是不可承受之重,只有在公众决心“多花钱也要国防非美化”才可行。( P8 D  w7 R. ~# b1 e
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但这条路要是走通,也意味着英国(为主的)战斗机在二战后首次回到北美大陆。战后初年加拿大空军曾短暂装备过英国德哈维兰“吸血鬼”战斗轰炸机,但空战主力是美国F-86,以后一直美系战斗机。“暴风”如果到来,不仅意味着加拿大空军装备的非美化,也意味着加拿大在战略思维上开始非美化,甚至可能也意味着日本在战略思维上的非美化。这可能才是GCAP的最大意义。
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