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观察者网一周军评:虚拟座舱=六代机?

2018-07-22 09:00:38

【文/观察者网专栏作者 施洋】

本周,范保罗航展上BAE公司展出的“暴风”六代机无疑是装备爱好者们关注的一个重要话题,作为世界上第一种以真机大小模型面貌出现的“下一代战机”,该机在下一代战机的定位上提出了许多有益的设想,算是对于未来空战的一次“官方脑洞”,对于已经站在歼-20身上向未来展望的中国空军,这无疑也是一个值得观察的机会。

同样是在本周,美国海军的最新一艘航母“福特”号在服役接近一周年的时候回到它的出生地,开始进行为期一年的所谓的“维护和升级”,借着这个机会,有关“福特”号上各种的新技术和新产品,也将得到美国海军的审视。

座舱“虚拟”了,就是六代机?

本周一,第51届范保罗航展在英国举行。作为英国在二战后为了展示本国航空工业技术而举办的大型航展,范保罗航展向来是英国乃至欧洲航空技术对外展示的重要窗口,军用飞机和民用飞机在历史上也长期是你方唱罢我登场,共同承包航展的亮点。

范保罗航展作为国际五大航展之一,至今仍然是航空工业重要的展会

但在进入21世纪以后,随着欧洲国家在以第五代战斗机为代表的新一代战斗机领域“集体失声”,当代西欧的两大航展——范保罗航展和巴黎航展在军事航空领域渐渐开始失去往日的光辉,由于欧洲战斗机在“台风”和“阵风”两种四代半(更习惯的说法是三代半)战机之后,欧洲主要国家在战斗机领域就没有新的作品出现。

当美国的F-22、F-35在美国本土甚至欧洲的各种航展上空助兴和推销的时候,当苏-57以双机编队在莫斯科航展上展示模拟空战格斗姿态的时候,当歼-20在珠海航展上以“惊鸿一瞥”式的机动首次在公众面前亮相的时候,欧洲的航展上独领风骚的,只有各种各样的民航客机。

虽然每年都有新的民航机出现,其技术水平也不低,但对于军事爱好者来说,民机表演总有那么些“不过瘾”

当然,在过去几年范保罗航展中,西方在先进战机领域也并非全无建树,一系列先进无人机的概念机、验证机和模型机的出现表明,西方虽然不具备中美俄那样独立上马研发五代机的意志和资金,但在世界军事航空技术的前沿领域,欧洲国家还是有着相当的敏感度和技术实力的。不过由于高性能隐身攻击性无人机目前并未在任何一个大国正式列装,因此这种技术上的跟随的存在感相对就不那么强。

由于关键性的五代战斗机领域的完全空白,外界在评价欧洲的军事航空技术水平时,往往会因为这根“主心骨”的欠缺而对其大打折扣。但五代机发展到今天,中美俄三个航空大国在这一领域都已经以型号的形式确立了本国的技术标杆,欧洲国家在这件事上,却是长期连个正经立项都还没有。

BAE当年的下一代战机计划“复制品”概念机目前算是搁浅了,能否重启很大程度上取决于和日本或者土耳其能否达成有关合作研制的相关协议;英国和瑞典有关下一代战机的研制合作仍然处于“表达了潜在的兴趣”的层面;唯一相对比较靠谱的是法德两国的下一代战机计划,至少已经有了某种程度上的概念,但是距离像当年歼-20研制718工程验证机那样的“概念”似乎还有不少距离。

法德两国的下一代战机计划说是有了概念,但是很显然也没有明确的方向

从这个角度上说,本届范保罗航展在很大程度上“解答”了欧洲下一代战机在哪里的问题,但与此同时,观察家们也被这个问题的答案弄得是云里雾里。

如果单纯看航展上展示的“暴风”战机模型,该机的气动布局虽然与F-22/35、歼-20以及苏-57都不一样,但倒是确实有着浓厚的BAE特色。如果将该机与BAE公司早年研制的“复制品”战机的模型相比,就不难发现,尽管二者在机翼的具体形状,全机尺寸这些参数上有显而易见的差异,但是在总体气动布局和设计思路上,二者可以说是一脉相承。考虑到目前我们观察到的“复制品”战机模型实际上是BAE公司用于测试该机雷达反射情况的缩比模型,那么这种尺寸上的差异实际上也可以忽略。

从可以观察到的情况看,“暴风”战机的模型相比“复制品”的设计,采用了当下先进战斗机更加流行,也更有利于隐身的DSI进气道取代了原来的设计。

当年的“复制品”战机概念,外形上比起现在的“暴风”更加像一架精心设计的五代机

不过从现场展出的模型看,“暴风”的设计状态显然还在相当纯粹的概念状态,现场的模型上看不到类似襟翼、副翼之类战机的操纵机构,发动机的尾喷口上也没有看到任何像是矢量推力的结构,起落架结构的设计也看起来不甚合理,对于新一代战斗机至关重要的弹舱结构也没有公开。从这个角度看,“暴风”显然还没有进行太多的深入设计,这个模型更多地只是为了表现“暴风”是一款新一代战机的定位。

“暴风”的尾喷口看起来也很草率……至少没有看到矢量推力的结构

相比“暴风”模型的写意,在航展上的“暴风”模型的座舱倒是不仅详细,而且在整体的概念上体现出了极大的新意和创意:在“暴风”的座舱里,虽然与当代战机一样,在飞行员的面前和两侧都有座舱面板,但是一般战斗机座舱面板上有的指针式仪表、多功能显示器等设备一概没有,只有光溜溜的一块面板,而真正的机载显示器,则要等到飞行员戴上飞行头盔之后,才会在头戴式显示器上显示带有显示器数据的AR图像……这么说听上去有些麻烦,但按照BAE公司的设计,这种战机的显示状态的确就是如此实现的。

戴上AR头盔才能看到的显示器,倒是防止了无关人等的误操作,但是机务检修的时候又该怎么办?

按照BAE公司的观点,这么做有几大优点:首先,虚拟座舱比真实的带显示器的座舱重量轻,所以能够在设计上节省重量,其次,使用虚拟座舱具备更好的可升级能力,可以近乎随意地改变显示器的结构与显示内容,其升级改变的成本也会比传统显示器大幅度降低。

虽说减重一点多少有些无稽,毕竟机载显示器的重量相对于战机本身来说实在是不值一提,但更改显示结构这一点的确是有所裨益的,在战机仪表升级的历史上,早年确实出现过随着战机升级显示器越加越多的时代,而且因为早期显示器的功能相对有限,增加新功能需要更换新显示器的事情也时有发生。

相比这些,AR显示器的扩展性的确是颇有价值,但随着当代机载显示器的逐渐大型化和多功能化,“一平两下”、“一平一下”甚至“没平一下”的新一代机载显示系统已经基本成型,在这样的新时期,各种信息的显示也可以很方便地通过更改相应程序,在大型多功能的机载显示器上实现,BAE说宣扬的“方便升级和改变”的说法,看来也相对有限。

早年战机上,显示器和仪表一大堆,要换一个都不容易,可谓牵一发而动全身

F-22的“一平六下”可能是显示器繁复的高峰

到了F-35这会儿,单个大屏幕显示器已经能取代大多数仪表了

在笔者看来,这种显示方式带来的另一个问题反而更加让笔者不解:既然使用头盔显示器和AR技术,那么按照一般的设计逻辑,机载显示器上的数据显示方式,就应该更加紧密地与各种视觉信息(在飞机上主要是目视观察到的机外环境情况)结合起来才对。结果BAE一方面彻底取消了传统显示器,一方面又在AR显示中虚拟了一个“传统显示器”,这一思路与其说是方便显示信息与周围环境的结合,倒不如说更像各类电子游戏里给玩家还原座舱环境时采用的办法。

虽然是VR技术,和AR技术不同,但是这种模拟一个显示器的精神还是一样的

除了显示器外,“暴风”在其他一些领域提出的技术特点,包括所谓的“先进雷达和传感器””下一代飞行控制系统”等等,在设计精神上实际上和当代的五代机是一样的。在战机技术领域,更先进、更强大的技术性能,往往是依赖于更新一代的技术产品来实现的,而在现在的情况下,“暴风”战机和BAE的技术,显然并没有真正做到这一点,而在如此的前提下,称呼自己为“五代半”乃至“第六代”战机,自吹自擂的商业炒作的味道反而更加浓郁。

在第四代战机的研制过程中,欧洲各国起步最晚,研制的“台风”战机服役时间也最晚,尽管一开始宣称因为相比美苏的F-15和苏-27运用了更先进的技术和设计理念,但从实际情况看,“台风”在服役时间上的“后来”并未给该机带来技术上更加强大的优势。相反,由于在该机服役之后,包括苏-35、F/A-18E后期批次、歼-10B/C等后续的四代半战机相继运用包括机载相控阵雷达在内的先进航电系统,又使得“台风”自称的“四代半”技术特征显得不那么理直气壮。如今到了五代机在全球强国范围内开始批量服役的时代,BAE继续使用这种“晚几年先进半代”的技术策略能否奏效,可能还有待观察。

美国航母新时代的艰难开局

本周一,美国海军海上系统司令部发言人比尔·库奇宣布,“福特”号在进行了81天的试航之后,已经回到了纽波特纽斯造船厂,准备进行长达一年的维护和升级。作为美国海军50年来建造的第一款全新的航空母舰,“福特”号的建造和服役过程显然是不太顺利。

7月15日进港的“福特”号,它身前的就是已经退役的“企业”号航母

相比上一次美国海军遇到这种“划时代”的航空母舰——“企业”号核动力航母的时候,该舰1961年11月25日服役,12月就编入了美国大西洋舰队;随后该舰在1962年1月12日进行了为期3个月的处女航也就是试航,并在这一过程中顺便客串了“水星计划”水星-大力神6号太空舱的海面救援舰,负责打捞首位环绕地球的美国宇航员约翰·格伦,并在当年4月返航入坞;之后在1962年6月19日,“企业”号就再次出海训练,并在8-10月进行首次海外远洋部署,参与了在地中海的北约联合演习;在返航之后的10月,该舰又作为紧急部署的航母力量参与了古巴导弹危机,并负责执行对古巴的海空封锁……说“穷人的孩子早当家”不符合“企业”号的身世背景,但是说“福特”的入役过程不顺利,好像也确实没什么毛病。

“企业”号服役不足一年就执行实战任务,真的是战斗的一生

当然如果仔细分析,“福特”号的服役艰难也算是理由充分。虽然对于航母这种规模庞大、造价昂贵、建造时间长、服役时间更长的装备,每一艘舰上都会有大大小小的技术升级和改进项目,但是对于航母来说,动力系统和舰载机运作的相关设备才是航母之所以为航母的关键核心。

在过去几十年中,从常规动力到核动力的技术飞跃出现在“企业”号上,而在航母运作的核心设备上,包括弹射器、阻拦系统、斜角甲板在内一系列舰载机运用的关键设备,在上世纪50年代就基本发展定型,在上世纪60年代已经相对稳定,因此虽然美国航母上的舰载设备更新换代,但是基本上没有遇到大的挑战。

蒸汽弹射器取代其他弹射器的革命,在上世纪50年代就发生了,此后几十年,弹射器的基本架构就没有发生变化

“福特”级在这一领域却有了巨大的更新:该级舰相比于“尼米兹”级最大的不同,不在于其全新的核反应堆,而在于其使用的电磁弹射器和先进阻拦系统,尽管美国反复宣称这两件产品技术上已经成熟,但对于航母工程来说,将其投入运行仍然存在不小的风险。

由于这两件设备体积庞大、结构复杂,不可能像助降镜之类的装备一样快速拆装,因此不存在让航母“回滚版本”,在电磁弹射器不可靠的情况下换回蒸汽弹射器的可能性。而如今航母的电磁弹射器在测试和使用中遇到了问题,对于航母来说就相当于电脑CPU的驱动有了问题,其所影响的,不是航母的任何“部分功能”,而是航母几乎所有的基本功能。

没有弹射器的航母……就只能当直升机航母了

尽管如此,美国对于“福特”级航母还是充满了信心,毕竟无论如何,使用电磁弹射器这一决定在技术路线上不仅科学可行,而且确实是提升未来美国航母作战能力的重要手段。中国在反复抉择之后选择跟进美国选择的技术路线,很大程度上也是出于相似的考虑。从这一点讲,尽管“福特”级在今天遇到了不算简单的技术问题,但在经过美国下一阶段的技术攻关和改进之后,其电磁弹射器和阻拦设备所遇到的问题终究将在几年之内获得较好的解决。

当然,对于在技术原理上完全不同的电磁弹射器而言,其在美军中的服役显然也不可能一帆风顺,目前“福特”号进行的还只是技术测试和试验,美国海军在接下来也要花时间熟悉电磁弹射器的各种不同于蒸汽弹射器的新“脾气”。尽管现在就说“福特”号的建造已经大功告成依然有点早,但不得不承认,随着该舰后续试验和改装的稳步推进,“福特”级距离形成作战能力会越来越近,而世界航空母舰技术的全新标杆,也正在这其中重新树立起来。

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施洋

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外交与军事观察者,独立评论员

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