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晨枫:F-35的苦难结束,而苦恼才刚开始

2018-04-25 13:00:01

【文/观察者网专栏作者 晨枫】

近些时候以来,苦难深重的F-35计划有了好消息。巴黎航展上的公开飞行表演没有消除人们对F-35的机动性的疑惑,但F-35在美国的秘密军事演习中屡屡取得惊人战绩。与此同时,盟国的订购谈不上争先恐后,但“该来的”毕竟大多还是来了,没有多少跳票的。F-35由于设计思想过于激进而导致的生产难关正在被不断克服,不过,接下来还要面对由于维护思想过于激进而导致的使用麻烦。

不断交付的F-35

美国海军陆战队早在2015年7月就宣布F-35B达到初始作战状态(简称IOC),美国空军也在2016年8月宣布F-35A达到IOC,预计美国海军将在2019年2月宣布F-35C达到IOC。至此,所有F-35型号都将达到IOC。尽管不断有人质疑,在空中开炮都做不到的时候宣布IOC有什么意义,但这不要紧,要紧的是F-35的试飞即将全部结束,而且随着3F版软件的认证,空中也能开炮了。

说我不能开炮的都站到我前面来!啊咄咄咄咄咄咄……

到2018年2月5日为止,已经确认和意向订购的包括:

美国空军:1763架F-35A

美国海军和海军陆战队:693架F-35B/C

英国皇家空军和海军:138架F-35B(已交付10架,已订购24架,并确定追加18架)

意大利:60架F-35A和30架F-35B(已交付9架F-35A和1架F-35B,已订购28架F-35A和5架F-35B,计划中的30架F-35B在空军和海军之间对分)

荷兰:38架F-35A(已交付2架,已订购9架)

土耳其:120架F-35A(已订购14架)

澳大利亚:100架F-35A(已交付2架,已订购72架,确认追加28架)

挪威:52架F-35A

丹麦:27架F-35A

以色列:50架F-35A(已交付9架,2017年12月达到IOC,已订购50架,计划追加25架)

日本:42架F-35A(已交付1架,已订购10架,计划38架由三菱重工组装)

韩国:40架F-35A(已交付1架,已订购40架,计划追加20架)

到2018年2月,洛克希德已经交付了265架各型F-35,年产量从2011年的9架增加到2017年的66架,计划在2023年增加到至少160架。目前累计飞行超过12000小时,已经在全世界有14个基地运作,有560名飞行员和5600维护人员获得F-35的飞行和维护资质。除了美国德克萨斯的沃斯堡工厂,意大利卡维利和日本名古屋的总装线也投入运转。除了上述这些订单以外,原本打算“叛逃”到F-18E的加拿大都可能有转机,都怪波音太贪心,揪着庞巴迪不放,结果芝麻没有抓到,还跑了西瓜。

经过十多年的不断努力,F-35A的单价降低到9430万美元,F-35B为1.224亿美元,F-35C为1.212亿美元。这些都是包括发动机的完整价格。

扣除了通胀,我真没贵多少,真的!

至此,F-35的低速试生产(简称LRIP)阶段即将结束,转入定型后的批量生产,一切都即将走上正轨。对于很多国家来说,这是隐身和信息化战斗机时代的开始。但这也是F-35整个项目新的苦恼的开始。

洛克希德被爆存在普遍的质量问题,这是新型战斗机刚转入全速生产时常见的。在从接近手工生产的试生产转向流水线式的全速生产的过程中,总会有全供应链和最后总装质量的磨合,这些问题通常随着时间都会解决的。恼人的是从设计带来的更加深层的问题。

F-35的机动性、隐身等性能问题是老话题了,多说无益。但F-35在量产、批量服役后,可保障性和出动率才是新话题。F-35的自动后勤信息系统(简称ALIS)应该起如虎添翼的作用,如今有成为绑在虎爪上的秤砣的危险。

维护方式的伟大变革——但也得摸着石头过河

战斗机由千千万万个部件组成,很多都需要定期检修、更换。出毛病了当然要马上修、马上换,但为了确保可靠性、不出毛病,通常会根据部件平均寿命,在到期前及时更换,这称为预防性检修(简称PM)。

但部件平均寿命只是平均,实际使用寿命受使用环境和使用强度的影响,是会变得。传统的预防性检修只能按最坏情况考虑,取保险值,实际上是留有相当余地的。在自检系统的监视下,根据部件的实际使用情况,赶在实际部件预期故障前的“最后一秒钟”更换,既保证了可靠性,又最大限度地降低了浪费。这样的视情检修是最理想的。

地勤人员通过自检系统对F-35进行检修

在过去,视情检修所依赖的全程监测不容易做到。即使有某种自检,记录、分析和保存也靠人工,只有最关键的部件管得过来。现在计算机监控发达了,常见的数据分析也可以自动化了,数据记录和自动下载更是不在话下。

所以ALIS把自检、分析、记录整合进统一的数据库和自动数据分析系统,还在飞行中,就能自动生成检修项目的预先提示和实际请求,甚至可以按照不同检修要求自动归类、排队,使得视情检修的工作负担最优化、均匀化、合理化。当然,这还是针对主要部件,还是会有很多次要部件需要手动启动要求检修的过程,但填表和报批都电子化了。

由于F-35的不同生产批次和不同供货来源,细小的差别会导致不完全的兼容,这是大规模多年生产不可避免的。各种硬件软件升级也导致产品标准千差万别,要不了多久,就远离出厂状态了。还有一个问题是:一些设备是按人、按机定制的。比如说,飞行员的头盔包含头盔显示系统,体积和重量较大,需要与飞行员的头型、瞳孔距、视力等精密配合,才能保证舒适、有效和弹射时的安全,所以统统是定制的。这些数据也要统统记录在与这架飞机和这名飞行员的数据库里。

F-35的第三代头盔内嵌显示器,每顶都是根据飞行员的特征特制的,造价40万美元

每架飞机的地勤有一系列培训和资质要求,不同的系统升级和更新标准还有不同的要求。数据库还要跟踪相关情况,确保地勤有能力提供必要的技术服务,并根据培训课程和现有人员资质自动建议在什么时候补上培训要求。需要的时候,可以自动调动基地上或者系统内其他有适当资质的地勤人员过来增援,而不需要到时候发现人手不够时再凭记忆找人,或者互相问谁能干什么。

在供应链方面,从厂商到主要转运中心到前线备件仓库,所有备件都要精确管理。F-35上没有便宜的东西,哪里都不会没事大量囤积同样的备件,都是最低数量。ALIS自动生成检修请求的时候,不光自动调出本基地仓库里的相关备件,还可在缺货情况下从全系统内就近自动调用,并启动一直到厂商的备件补足。

因此,系统内的所有备件都有独特的序列号,标注从基本型号、生产批次、具体版本、翻修和剩余台架寿命等各种信息,做到全员个性化跟踪,确保要求补充的备件不会张冠李戴。这也只有在全计算机化管理的时代才做得到。

在全系统层面,洛克希德的超级数据库不仅要随时精确掌握各地的备件消耗和库存情况,还要根据不同使用环境和强度,预测备件需求,及时启动补充,而不是等到低于危险线才急急忙忙补充。在所有库存都只有最低数量的时候,危险线与日常线本来就非常接近。只有这样,才能同时兼顾最高效率和最低浪费。除了库存和供应链管理,平时还要根据各地汇集的数据分析需求趋势、使用方式与部件寿命的精确关系等。

F-35的部署将遍布世界各地,后勤网络也要铺到世界各地

这是一个宏大而精美的体系,不光有自下而上的数据和逻辑关系,还有自上而下的关系,而且一切都是动态的。但经验告诉我们,太宏大、太精美的理想常常会因为渺小的现实而出问题,正所谓步子大了扯着蛋。这个巨大的拼版游戏要求一切都精确无误。而现实世界总是充满迷雾的,理论上绝对精确的计算机数据库也是会有差错的。

日常生活中的例子很多。很多大的连锁商店的商品库存可以在网上查到,脱销了就是0,还有多少件是明确标出来的。但在本地店里还有1件或者2件的时候网上下单实地提取,到底是不是真有,是不确定的。这可以是入仓计数的错误,也可以是开包检验时发现有次品退货但没有及时更新的问题,或者卖出的商品没有正确刷磁条而没有及时更新库存数,还有可能是放错架了。

但最简单的情况就是数据不同步。特大数据库的刷新和同步是需要时间的,地理上的高度分散和软件版本的不一致增加了同步的问题。

零售商店通常商品底数较大,“容错”余地也大,实在错了后果也不那么严重,只是“偶尔”碰上恼怒的顾客。太紧俏的商品本来就可能买不到,不通情理的顾客或许还可以不予理会,但F-35就不一样了。所有仓库的容错余地又都很小,品种还多,流动还大,因为数据不同步而掉链子的事情就多了。

F-35的供应体系正在遇到这样的问题,经常有战斗机因为备件不到位而不能起飞,尤其是备用发动机。F-35的出动率因此大受影响。现在碰到的主要还是特大分布式数据库的技术问题,战时遇到网络入侵的话,问题更大。ASLI遍布全球上万个数据节点更是增加了系统的脆弱性。

美军总是喜欢渲染别国的“网络战威胁”,不过也只是和平时期的网络战,不是战时的,针对军用目标的网络战

除了发动机这样的大家伙,有时影响出动率的问题出得很荒唐。在美国空军埃格林基地的一个F-35A飞行员的头盔面罩塑料搭扣坏了,头盔没法用,需要新搭扣。他按照要求,在系统里填写了备件要求。系统提示表明,备件需要3星期才能到达。换句话说,在这3星期里,他就要停飞。中队里有另一个飞行员因病而不能飞,他的头盔不能直接用,但搭扣是可以卸下来换用的。战友病好和新搭扣到货差不多时间,到时候换回来就是了。

问题是,所有备件都有独特的序列号,别人的头盔搭扣随便拿过来用,就会把数据库里的记录打乱,这是不容许的。这个空军少校不知道是上天心切,还是被这样荒唐的数字官僚主义惹火了,逐级申诉,最后把“官司”一直打到国防部负责F-35计划的联合项目办公室(简称JPO)。

JPO负责F-35的研发、生产、交付和技术服务管理。传统上,美国空军或者海军管理自己的战斗机研发项目。但F-35是三军联合项目,所以由国防部出面,直辖JPO。最初由一名少将负责,但海军陆战队的大卫·海因茨少将把前期研发搞砸了,被国防部长罗伯特·盖茨撤职,换上大卫·范立特海军中将,此后一直由一名中将负责,现任是温特海军中将。随着F-35研发完成、生产转入正轨,美国国防部计划撤销JPO,有关的项目管理转回空海军(陆战队的装备研发与采购挂靠在海军之下),但要到2035年才会完成转型。现在还是JPO一手抓。

JPO也认为这个问题太荒唐,直接介入,更改数据库记录,使得更换得以完成。问题是,在基地层次,这样的更换实际上很多,而且不是都像这个空军少校一样,按照正规渠道最后解决的。

软件化战机的问题

由于新飞机、新系统和不断的软件更新,洛克希德和其他供应商派出大量技术人员,直接驻扎在F-35的各大基地,现场提供技术保障。所有软件都是有后门的,而厂商技术人员由于查错纠错或者是保障出动的临时需要,是可以接触这些后门的。比如说,软件版本不到位,本来可以自动交换的信息就需要手动“强制”输入。等到软件更新完成,再把手动强制撤销。他们也确实是这样做的,由于种种原因“强制”改写若干记录,或者解除若干软件的一致性核查。

这不是自说自话的胡作非为,而是在不影响大原则前提下的相机行事。这样的头痛医头脚痛医脚在工业界大型系统开发和投运初期是常见的。谁都是好心,都想早日把系统开起来。谁都认为这点小改动无伤大雅,但问题累积起来,后果就会不可预测。

比如说,全盘计算机辅助设计的大型工业装置的管路在最后对接的时候,会“神秘”地短了几米。在理论上是不可能出这样的事情的,但在实际上就是出了,连盘查问题出在哪里都不容易。管路短几米是有办法的,用法兰盘再接一段就是了。但像ALIS这样依赖精确和实时的巨无霸“软”家伙就不大好办了。现在只有依赖软件更新的时候把人工强制清零来重新理顺,但软件更新正在成为新的问题。

F-35是高度软件化的战斗机。也就是说,在硬件不变的情况下,单纯刷软件就可以解锁很多前所未有的功能。也正因为如此,IOC的定义更改了,容许在硬件到位而软件还没有到位的情况下就宣布达到IOC。只要软件更新的路线图和时间表达到要求,刷软件解锁新功能以达到所有要求只是时间问题,并不需要对机体和系统做硬性改动。

早先对F-35还不能在空中开炮就达到IOC的质疑实际上是有点不与时俱进了,这是对软件化战斗机研发过程的误解。

所以再说一遍,不是我不行,是我太先进!

当然,软件更新有时不简单为软件更新,硬件也要刷新才行,F-35早期LRIP飞机有一些需要CPU级的硬件更新才能适应最新的软件版本。但这毕竟是较小的改动。问题是,经常刷软件不比每天化妆,今天画得太浓了,可以抹掉重来,最多明天画淡点就行了。大型软件的升级刷新兹事体大,刷砸了是要死机的。像F-35这样需要高度互联的系统,刷完了还要与其他系统和数据同步,这又是一个麻烦。就是手机,一般人也是能不刷尽量少刷的,通信录、微信群刷乱了,是要出大事的。

但软件化的优势正是在于不断的“无成本”升级更新,这相当于手机的各种新应用。F-35的基本软件研发正在收尾和最后完善阶段,升级更新更是频繁。现在要求每三个月更新一次。这是比Windows打补丁大得多的工程。但升级更新落后与周期的话,又要造成种种互联问题,比如ALIS的不同步。这也不行。这是战斗机技术保障的新挑战。

F-35的研发和初始生产问题过去了,批量生产和批量部署开始了,出动率和可保障性正在成为新的苦恼。希望这是成长中的阵痛,并为后来者趟出一条路来,因为软件化、互联化和某种形式的ALIS是所有未来战斗机都梦寐以求的。F-35加油,都在等着你的血的教训呢!

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晨枫

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来源:观察者网 | 责任编辑:于宝辰
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