一周军评:陆航下一代载具,路在何方?

来源:观察者网

2022-12-11 10:10

施洋

施洋作者

外交与军事观察者,独立评论员

【文/观察者网专栏作者 施洋】

 本周,美国陆军做出了一个将令未来直升机行业发展方向产生重大变动的决策——选定贝尔V-280型偏转旋翼机作为下一代的通用运输乃至武装直升机。

作为当代美、欧、中、俄都在激烈竞争的领域,美军在产品和技术上迈出的这一步无疑有着先行意义。与此同时,随着日本和英国、意大利签署了开发下一代战机的联合研发协议,五代机研制的国际竞赛也随之愈发热闹。

用“鱼鹰”换“黑鹰”

本周,美国陆军宣布贝尔公司的V-280偏转旋翼机击败了西科斯基-波音的SB-1高速直升机,赢得了美军“未来远程突击飞机”(FLRAA)的竞标。按照美军的计划,贝尔公司的V-280将在目前的技术状态下进一步完善,从技术原型机推进到可生产的状态,并将在批量投产后取代美军现役的差不多2000架左右的“黑鹰”通用直升机,成为未来美国陆军直升机力量的核心和代表。

美军最终还是放弃了西科斯基-波音的SB-1高速直升机

偏转旋翼机作为一种垂直起降直升飞机,与传统的直升机在技术原理上不完全一样,但在当代美军的规划里,V-280这样的偏转旋翼机就成了“黑鹰”直升机的直系替代者。作为陆军中集火力与机动于一身,能够快速部署和高速机动的直升机自问世不久就成为美军“空中骑兵”思想的重要践行者,美军直升机也成了美国从冷战时期到冷战后征战四方,到处干涉国际事务的象征。

一代技术大升级造就一代直升机,而一代直升机又塑造了一代的美军形象。上世纪50年代后期涡轴发动机技术大发展,莱康明T53发动机的出现,造就了越战时期美军遮天蔽日的UH-1“休伊”系列和AH-1“眼镜蛇”系列直升机;进入上世纪70年代,随着美国新一代通用T700发动机的问世,美国的直升机力量也实现了全面升级,UH-60“黑鹰”直升机和AH-64“阿帕奇”武装直升机这些美国陆军的主力机型以及他们在全球各地进行作战的画面,也因此成为了人们关于冷战末期及冷战后美国在全球进行武装干涉的重要印象。

代尔祖尔油田的美军阿帕奇和黑鹰编队,这两款T-700发动机的子嗣是美军霸权主义的象征之一

1961年美军正式列装UH-1B直升机,1979年美军正式装备UH-60A,两代直升机列装的时间跨度为18年。按照这个节奏,美军的新一代直升机应该在世纪之交就出现在美军之中。不过,一来“黑鹰”时代的直升机更大、更贵,大规模的直升机换装更加耗时,UH-1系列在UH-60列装美军后一直持续服役到2005年才从美国陆军中完全退役(算上国民警卫队更是要迟至2016年);二来冷战的结束让美军失去了最大的对手,而现有装备在后冷战时代似乎足够让美国扮演全世界唯一的超级大国,直升机更新换代的需求一下子变得不那么迫切。结果就是美军对于新一代直升机的换代显得不那么上心。

在世纪之交,美军发展了UH-60M这样一款“黑鹰”的全面改进型号,从2006年开始替换较老的“黑鹰”直升机,这种“裱糊匠”式的升级虽说是一种交代,但美国陆军对于更好直升飞机的追求在这之前及之后都没有停止过。早在1980年美国失败的“鹰爪行动”(救援伊朗扣留美国人质行动)后,针对当时参与行动的美军直升机暴露出来的性能缺陷,美国就在美国陆军的领导下在1981年发起了JVX项目,这一项目后来发展为外界所熟知的V-22“鱼鹰”偏转翼飞机,但美国陆军却在1988年因为预算不足退出了该计划。

随后到2009年,面对美军直升机在阿富汗的高原山地环境和伊拉克的沙漠环境实战使用暴露出的各种问题,以及美军各型直升机不同程度的老化问题,美军提出了“未来垂直起飞”(FVL)计划,意图研制一揽子的大小直升飞机来取代美军的现役直升机队,而其中的“中型联合多用途”(JMR-Medium)概念就是要替代“黑鹰”和“阿帕奇”的新型号,这一概念在2019年被美国陆军的“未来远程突击飞机”(FLRRA)项目所继承,而后者在经历了V-280偏转旋翼机和SB-1高速直升机的竞标之后,最终以V-280这样一款本格的V-22飞机继承者的产品胜出作为最终的答案。

但作为V-22这一长胡子的工程的项目发起方,美国陆军最终没有列装V-22

从技术角度看,V-280在规格上又做了相应的调整,在V-22的基础上又进行了进一步发展。V-22是一款起飞重量20吨以上,载员32人,筹载量可达9吨的直升飞机,该机在美国海军陆战队的替代型号是CH-46,在美国海军的替代型号则是C-2,对于替代“黑鹰”的定位而言,这显然太大太重,因此V-280起飞重量只有14吨,载员也只有14人。而在关键的起降结构上,V-22偏转旋翼机将旋翼或者说桨叶与发动机作为一个整体,以两个短舱的形式布置在机翼两端,并在飞行状态变化时进行整体转动;V-280则发展为旋翼转动发动机不动的结构,减少了旋转机构的重量,让发动机在各种飞行状态下都保持相对稳定的状态,也减少了动力系统对机身侧面的遮蔽,便利了诸如舱门机枪等突击运输飞机必备武器的布置和射界。

V-280和V-22一样都有超过500公里/时的巡航飞行速度,较好地实现了美军在JVX、FVL和FLRRA项目中着重的高速性能。这一速度上的优势甚至可能是其击败SB-1型高速直升机的关键因素之一——后者的巡航速度即使在使用新一代引擎的情况下才能达到420公里/时的水平。尽管SB-1的高速直升机构型在悬停性上天然更有优势,在折叠后的尺寸和展开起降时所占据的面积上也更加紧凑,但该机的设定巡航速度甚至达不到2019年美军对FLRAA设定的250节的最低要求,某种程度上也体现了高速直升机构型在高速性上与偏转旋翼机天然存在的差距。

V-280整体尺寸近似黑鹰,某些角度也很像黑鹰

对于美军而言,通过从上世纪80年代开始研制的V-22,到如今构型进一步完善的V-280,虽然偏转旋翼机还有一些先天或者技术限制的缺陷难以根除,但一方面其可靠性已经处于广泛使用的状态,另一方面,其构型在高速性上的优势已经被明显证实,因此尽管偏转旋翼机和高速直升机在构型上各有优劣,但V-22和V-280两款产品在美军中发展已经证明以高速为主要特色的新一代直升飞机将成为美军未来空中突击作战的重要特点。这种速度的增加也许不会显著增强飞机的突防能力,但却能缩短直升飞机往返任务区域的时间、增加直升飞机的任务覆盖区域,从而赋予空突部队更大的战役战术灵活性和突然性。

对于我们而言,中国的直升机工业虽然起步并不晚,但和我国的航空工业一样,在相当一段时间内缺乏实质性的进步,导致我国直到上世纪80年代才开始真正追赶和缩短这一领域与国外的差异。得益于我们在改革开放后与欧洲直升机工业长期保持的紧密联系,以及我国在上世纪90年代以后在直升机工业领域坚定不移的“以我为主”开展踏实的自主研发,以直-10和直-20的定型入列批量生产为标志,我国在需求量最为广泛的中型直升机领域已经有了具有完全自主知识产权,且部分配置和性能也要优于UH-60M这样美制成熟机型的优秀型号。我们如今看到的直-20遍地开花,某种程度上就是我国解决了中型通用直升机的来源问题,不需要依赖进口产品后,我军第一次将直升机的需求完全化为实际装备的过程。

直-10和直-20代表我国直升机工业的两代跨越

也正因如此,无论是大规模直升机部队的使用经验,还是对于现今直升机的更进一步技术需求和趋势把握,我军虽然在过去的使用中有了一定的经验,但相较于使用规模更大、时间更长、实战经验更丰富的美军而言,依然是相对缺乏的。而我们处于追赶中的航空工业虽然已经能拿出与对手现役装备一样好的新产品,但依旧与对手的最新技术存在着相当的差距。在这样的情况下,在按照自己的节奏走好自己的装备更新道路的同时,紧盯对手的选择,在过河摸石头的问题上多观察观察,无疑依旧是我们直升机工业的发展方向。

新一代战机俱乐部的扩张

12月9日,日本、英国、意大利三国政府正式发文宣布,将共同开发下一代战斗机。这一声明中的联合战斗机项目被定名为“全球空中作战计划”(GCAP),开发阶段将在2025年启动,计划在2035年前开发出下一代战斗机。

发布联合声明的同时,有关该型战机的初步想象图也进行了公布,同时还发布了有关战机研发的初步分工安排。按照目前的计划,机身和总体系统研发将由日本三菱重工、BAE系统公司和意大利莱昂纳多集团共同负责,发动机由日本石川岛播磨重工、英国罗尔斯·罗伊斯及意大利AVIO研发,电子设备则由三菱电机、莱昂纳多英国分公司和莱昂纳多意大利本部承担。

三菱重工在9日官宣三国联合研制下一代战斗机的新闻稿件中称,其通过各种相关研究,包括先进技术验证机X-2(心神)的测试,已经具备了先进战斗机的技术积累,2020年10月至今一直在与日本防卫省一同推进概念设计等开发工作。

日英两国的GCAP设想图(上日,下英)

相比世纪之交五代机研发领域只有美国一国公开推进的“孤独求败”,或者2010年前后在五代机领域中俄两国加入之后的“三国演义”,当今世界在新一代战机研发领域的状态多少是有点“百花齐放”了:中、美、俄三国一方面努力批量生产已有的五代机型号,一方面在继续研制技术上更先进的新战机;法国、德国、英国、意大利、日本这些曾在此前的四代机研制领域有所建树的国家看着第一梯队项目的成果,如今也组队搞起了项目;甚至土耳其、韩国、印度这样航空工业基础刚刚打下的国家,也都启动了本国的类似新战斗机项目,并且开始了原型机的制造和试验。

这在某种程度上反映了一种趋势,即高性能战斗机的研制门槛随着时间的推移“看起来”正在逐渐降低。在世界上第一款五代战机F-22问世的世纪之交,与该机相关的技术诸如先进大推力涡扇发动机、先进机体材料和结构研制能力、隐身气动设计能力、先进有源相控阵雷达技术、先进机载武器技术等,除去美国,几乎没有第二个国家能够全部具备。

而随着各国技术的发展以及航空制造业强国在相关技术出口上的放开,航空大国独立研发五代机,或者几个航空强国“互通有无”分工研制,又或者一个国家在其他强国输出的技术或产品的支持下自行开展部分五代机研发工作,在今天看来都并非难以想象。

日本、英国、意大利三国联合研制下一代战机的合作,就属于比较典型的航空强国合作研制——三国都有过相对完整的四代机研制经验(日本在美国的支持下研制过F-2战机,也能许可证生产F-15J;英国和意大利曾合作研制EF-2000,意大利也曾研制过M346高级教练机);在五代机领域,英国和意大利都参与了F-35的研制,英国和日本也各自独力进行了多年下一代战机相关技术和总体方案的研制工作;加上日本在机载航电设备领域有相当的技术积累、英国在航发领域的积淀,以及这几个国家看起来还算不错的经济情况……相比前一阵子自吹自擂的土耳其下一代战机(TFX),至少在技术领域里,这三国能成事的基础至少要好得多。

但多国联合项目在技术能力雄厚的同时,往往也明白地有着各种显而易见的不安定因素:三国之中,英日两国都有本国独自的战斗机项目,从目前的进展看,英国的“暴风”和日本的“次期战斗机”都各自有了技术路线差异不小的总体方案,双方在未来的设计研制中如何平衡,看起来默默无闻的意大利在其中又会扮演什么角色,都值得外界担忧一番。毕竟在多国合作的项目中,多几个“顺风搭车”的伙伴一般不会影响项目的生死存亡,而要是有一对势均力敌又各自有雄心壮志的主要合作方则往往会让研制过程危机四伏。

德国的台风战机和日本F-2战机合影,日本和西欧诸国都有一定的航空工业基础

相比冷战末期由英、德、意、西四国研制的EF-2000战机,GCAP在各方的技术实力上可能更加接近,但目标定位可能差异更大。相比欧洲战斗机研制各国都是北约成员,瞄准的都是20世纪90年代欧洲上空针对华约空中力量的作战需求。而英日两国眼下面对的假想敌战机型号和威胁目标乃至空战环境不尽相同,英国考虑的欧洲空中作战环境里,主要的威胁依旧是俄罗斯空天军以及以苏-57为代表的俄制五代机力量,而日本在东亚则要面对世界第二大空中力量手里规模全球第一的重型五代机机队,二者之间的威胁可以说差了几个量级。英国的战机作为其干涉全球事务的手段之一肯定要追求很强的多用途特别是对地打击能力,而日本在现行体制下对本国战机的打击能力要求自然不会那么高……不同的威胁自然会给战机项目本身的定位和研制方向带来巨大的麻烦。

在这类事情上如果要找历史刻舟求剑的话,英、德、意、西四国与法国因为舰载机型号和外销导向的分歧导致欧洲出现“台风”、“阵风”两种战机的情况无疑要比欧洲战斗机本身的研发故事看起来更合适。考虑到日本、英国、意大利又各自采购了F-35战机作为本国的五代机,一旦项目出现分歧,任何一方打起退堂鼓,直接选择全用美制战机也是可能的一种情况。

日本人的空防压力显然大于欧洲

同样的,在项目推进过程中,由于英、日都有下一代战机相关技术和总体方案,但相关技术成果又只停留在各种风洞模型和全尺寸模型领域。日本虽然试飞了X-2技术验证机,但一来项目本身和下一代战机的关联度有限,二来试飞的架次很少,价值也不宜高估。由于两国都已经多年没有完全独自完整开发过战机项目,这就容易出现在后续的研制过程中互不相让,谁也说服不了谁的情况。

相比之下,欧洲战斗机项目之所以在法国退出后能够最终成功,很大的功劳在于英国在前期独自研发阶段投资制造了“英国航太实验机计划”(EAP),基本验证了欧洲战斗机的总体布局,并且为后续研制提供了大量的数据资料。

如果英国、日本、意大利三国能够克服重重困难,顺利推进GCAP项目的研制,这款“下一代”战机具体指哪一代这事儿,也就是其技术先进性依然不宜高估。正如“欧洲战斗机”虽然启动时美苏的第四代战机都已经服役了,但最终服役的EF-2000也依然只能算作一款比较先进的“四代半”战机。GCAP项目虽然在三个采购和装备了F-35这样一款典型五代机的国家里进行,但以三国的技术实力,该机最终的技术性能是否会比F-35有跨越式的提升,达到英国之前在“暴风”飞机项目上宣传的所谓“第六代”战机的水平,同样也需要打上一个大大的问号。

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责任编辑:王世怡
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