軍事

陸航下一代載具,路在何方?

用「魚鷹」換「黑鷹」

文/觀察者網專欄作者 施洋

 本周,美國陸軍做出了一個將令未來直升機行業發展方向產生重大變動的決策——選定貝爾V-280型偏轉旋翼機作為下一代的通用運輸乃至武裝直升機。

作為當代美、歐、中、俄都在激烈競爭的領域,美軍在產品和技術上邁出的這一步無疑有著先行意義。與此同時,隨著日本和英國、義大利簽署了開發下一代戰機的聯合研發協議,五代機研製的國際競賽也隨之愈發熱鬧。

用「魚鷹」換「黑鷹」

本周,美國陸軍宣佈貝爾公司的V-280偏轉旋翼機擊敗了西科斯基-波音的SB-1高速直升機,贏得了美軍「未來遠端突擊飛機」(FLRAA)的競標。按照美軍的計畫,貝爾公司的V-280將在目前的技術狀態下進一步完善,從技術原型機推進到可生產的狀態,並將在批量投產後取代美軍現役的差不多2000架左右的「黑鷹」通用直升機,成為未來美國陸軍直升機力量的核心和代表。

美軍最終還是放棄了西科斯基-波音的SB-1高速直升機

偏轉旋翼機作為一種垂直起降直升飛機,與傳統的直升機在技術原理上不完全一樣,但在當代美軍的規劃裡,V-280這樣的偏轉旋翼機就成了「黑鷹」直升機的直系替代者。作為陸軍中集火力與機動於一身,能夠快速部署和高速機動的直升機自問世不久就成為美軍「空中騎兵」思想的重要踐行者,美軍直升機也成了美國從冷戰時期到冷戰後征戰四方,到處干涉國際事務的象徵。

一代技術大升級造就一代直升機,而一代直升機又塑造了一代的美軍形象。上世紀50年代後期渦軸發動機技術大發展,萊康明T53發動機的出現,造就了越戰時期美軍遮天蔽日的UH-1「休伊」系列和AH-1「眼鏡蛇」系列直升機;進入上世紀70年代,隨著美國新一代通用T700發動機的問世,美國的直升機力量也實現了全面升級,UH-60「黑鷹」直升機和AH-64「阿帕奇」武裝直升機這些美國陸軍的主力機型以及他們在全球各地進行作戰的畫面,也因此成為了人們關於冷戰末期及冷戰後美國在全球進行武裝干涉的重要印象。

代爾祖爾油田的美軍阿帕奇和黑鷹編隊,這兩款T-700發動機的子嗣是美軍霸權主義的象徵之一

1961年美軍正式列裝UH-1B直升機,1979年美軍正式裝備UH-60A,兩代直升機列裝的時間跨度為18年。按照這個節奏,美軍的新一代直升機應該在世紀之交就出現在美軍之中。不過,一來「黑鷹」時代的直升機更大、更貴,大規模的直升機換裝更加耗時,UH-1系列在UH-60列裝美軍後一直持續服役到2005年才從美國陸軍中完全退役(算上國民警衛隊更是要遲至2016年);二來冷戰的結束讓美軍失去了最大的對手,而現有裝備在後冷戰時代似乎足夠讓美國扮演全世界唯一的超級大國,直升機更新換代的需求一下子變得不那麼迫切。結果就是美軍對於新一代直升機的換代顯得不那麼上心。

在世紀之交,美軍發展了UH-60M這樣一款「黑鷹」的全面改進型號,從2006年開始替換較老的「黑鷹」直升機,這種「裱糊匠」式的升級雖說是一種交代,但美國陸軍對於更好直升飛機的追求在這之前及之後都沒有停止過。早在1980年美國失敗的「鷹爪行動」(救援伊朗扣留美國人質行動)後,針對當時參與行動的美軍直升機暴露出來的性能缺陷,美國就在美國陸軍的領導下在1981年發起了JVX項目,這一項目後來發展為外界所熟知的V-22「魚鷹」偏轉翼飛機,但美國陸軍卻在1988年因為預算不足退出了該計畫。

隨後到2009年,面對美軍直升機在阿富汗的高原山地環境和伊拉克的沙漠環境實戰使用暴露出的各種問題,以及美軍各型直升機不同程度的老化問題,美軍提出了「未來垂直起飛」(FVL)計畫,意圖研製一攬子的大小直升飛機來取代美軍的現役直升機隊,而其中的「中型聯合多用途」(JMR-Medium)概念就是要替代「黑鷹」和「阿帕奇」的新型號,這一概念在2019年被美國陸軍的「未來遠端突擊飛機」(FLRRA)項目所繼承,而後者在經歷了V-280偏轉旋翼機和SB-1高速直升機的競標之後,最終以V-280這樣一款本格的V-22飛機繼承者的產品勝出作為最終的答案。

從技術角度看,V-280在規格上又做了相應的調整,在V-22的基礎上又進行了進一步發展。V-22是一款起飛重量20噸以上,載員32人,籌載量可達9噸的直升飛機,該機在美國海軍陸戰隊的替代型號是CH-46,在美國海軍的替代型號則是C-2,對於替代「黑鷹」的定位而言,這顯然太大太重,因此V-280起飛重量只有14噸,載員也只有14人。而在關鍵的起降結構上,V-22偏轉旋翼機將旋翼或者說槳葉與發動機作為一個整體,以兩個短艙的形式佈置在機翼兩端,並在飛行狀態變化時進行整體轉動;V-280則發展為旋翼轉動發動機不動的結構,減少了旋轉機構的重量,讓發動機在各種飛行狀態下都保持相對穩定的狀態,也減少了動力系統對機身側面的遮蔽,便利了諸如艙門機槍等突擊運輸飛機必備武器的佈置和射界。

V-280和V-22一樣都有超過500公里/時的巡航飛行速度,較好地實現了美軍在JVX、FVL和FLRRA專案中著重的高速性能。這一速度上的優勢甚至可能是其擊敗SB-1型高速直升機的關鍵因素之一——後者的巡航速度即使在使用新一代引擎的情況下才能達到420公里/時的水準。儘管SB-1的高速直升機構型在懸停性上天然更有優勢,在折疊後的尺寸和展開起降時所佔據的面積上也更加緊湊,但該機的設定巡航速度甚至達不到2019年美軍對FLRAA設定的250節的最低要求,某種程度上也體現了高速直升機構型在高速性上與偏轉旋翼機天然存在的差距。

對於美軍而言,通過從上世紀80年代開始研製的V-22,到如今構型進一步完善的V-280,雖然偏轉旋翼機還有一些先天或者技術限制的缺陷難以根除,但一方面其可靠性已經處於廣泛使用的狀態,另一方面,其構型在高速性上的優勢已經被明顯證實,因此儘管偏轉旋翼機和高速直升機在構型上各有優劣,但V-22和V-280兩款產品在美軍中發展已經證明以高速為主要特色的新一代直升飛機將成為美軍未來空中突擊作戰的重要特點。這種速度的增加也許不會顯著增強飛機的突防能力,但卻能縮短直升飛機往返任務區域的時間、增加直升飛機的任務覆蓋區域,從而賦予空突部隊更大的戰役戰術靈活性和突然性。

對於我們而言,中國的直升機工業雖然起步並不晚,但和我國的航空工業一樣,在相當一段時間內缺乏實質性的進步,導致我國直到上世紀80年代才開始真正追趕和縮短這一領域與國外的差異。得益於我們在改革開放後與歐洲直升機工業長期保持的緊密聯繫,以及我國在上世紀90年代以後在直升機工業領域堅定不移的「以我為主」開展踏實的自主研發,以直-10和直-20的定型入列批量生產為標誌,我國在需求量最為廣泛的中型直升機領域已經有了具有完全自主智慧財產權,且部分配置和性能也要優於UH-60M這樣美制成熟機型的優秀型號。我們如今看到的直-20遍地開花,某種程度上就是我國解決了中型通用直升機的來源問題,不需要依賴進口產品後,我軍第一次將直升機的需求完全化為實際裝備的過程。

也正因如此,無論是大規模直升機部隊的使用經驗,還是對於現今直升機的更進一步技術需求和趨勢把握,我軍雖然在過去的使用中有了一定的經驗,但相較於使用規模更大、時間更長、實戰經驗更豐富的美軍而言,依然是相對缺乏的。而我們處於追趕中的航空工業雖然已經能拿出與對手現役裝備一樣好的新產品,但依舊與對手的最新技術存在著相當的差距。在這樣的情況下,在按照自己的節奏走好自己的裝備更新道路的同時,緊盯對手的選擇,在過河摸石頭的問題上多觀察觀察,無疑依舊是我們直升機工業的發展方向。

新一代戰機俱樂部的擴張

12月9日,日本、英國、義大利三國政府正式發文宣佈,將共同開發下一代戰鬥機。這一聲明中的聯合戰鬥機項目被定名為「全球空中作戰計畫」(GCAP),開發階段將在2025年啟動,計畫在2035年前開發出下一代戰鬥機。

發佈聯合聲明的同時,有關該型戰機的初步想像圖也進行了公佈,同時還發佈了有關戰機研發的初步分工安排。按照目前的計畫,機身和總體系統研發將由日本三菱重工、BAE系統公司和義大利萊昂納多集團共同負責,發動機由日本石川島播磨重工、英國羅爾斯·羅伊斯及義大利AVIO研發,電子設備則由三菱電機、萊昂納多英國分公司和萊昂納多義大利本部承擔。

三菱重工在9日官宣三國聯合研製下一代戰鬥機的新聞稿件中稱,其通過各種相關研究,包括先進技術驗證機X-2(心神)的測試,已經具備了先進戰鬥機的技術積累,2020年10月至今一直在與日本防衛省一同推進概念設計等開發工作。

相比世紀之交五代機研發領域只有美國一國公開推進的「孤獨求敗」,或者2010年前後在五代機領域中俄兩國加入之後的「三國演義」,當今世界在新一代戰機研發領域的狀態多少是有點「百花齊放」了:中、美、俄三國一方面努力批量生產已有的五代機型號,一方面在繼續研製技術上更先進的新戰機;法國、德國、英國、義大利、日本這些曾在此前的四代機研製領域有所建樹的國家看著第一梯隊專案的成果,如今也組隊搞起了專案;甚至土耳其、韓國、印度這樣航空工業基礎剛剛打下的國家,也都啟動了本國的類似新戰鬥機專案,並且開始了原型機的製造和試驗。

這在某種程度上反映了一種趨勢,即高性能戰鬥機的研製門檻隨著時間的推移「看起來」正在逐漸降低。在世界上第一款五代戰機F-22問世的世紀之交,與該機相關的技術諸如先進大推力渦扇發動機、先進機體材料和結構研製能力、隱身氣動設計能力、先進有源相控陣雷達技術、先進機載武器技術等,除去美國,幾乎沒有第二個國家能夠全部具備。

而隨著各國技術的發展以及航空製造業強國在相關技術出口上的放開,航空大國獨立研發五代機,或者幾個航空強國「互通有無」分工研製,又或者一個國家在其他強國輸出的技術或產品的支援下自行開展部分五代機研發工作,在今天看來都並非難以想像。

日本、英國、義大利三國聯合研製下一代戰機的合作,就屬於比較典型的航空強國合作研製——三國都有過相對完整的四代機研製經驗(日本在美國的支持下研製過F-2戰機,也能許可證生產F-15J;英國和義大利曾合作研製EF-2000,義大利也曾研製過M346高級教練機);在五代機領域,英國和義大利都參與了F-35的研製,英國和日本也各自獨力進行了多年下一代戰機相關技術和總體方案的研製工作;加上日本在機載航電設備領域有相當的技術積累、英國在航發領域的積澱,以及這幾個國家看起來還算不錯的經濟情況……相比前一陣子自吹自擂的土耳其下一代戰機(TFX),至少在技術領域裡,這三國能成事的基礎至少要好得多。

但多國聯合項目在技術能力雄厚的同時,往往也明白地有著各種顯而易見的不安定因素:三國之中,英日兩國都有本國獨自的戰鬥機專案,從目前的進展看,英國的「暴風」和日本的「次期戰鬥機」都各自有了技術路線差異不小的總體方案,雙方在未來的設計研製中如何平衡,看起來默默無聞的義大利在其中又會扮演什麼角色,都值得外界擔憂一番。畢竟在多國合作的專案中,多幾個「順風搭車」的夥伴一般不會影響項目的生死存亡,而要是有一對勢均力敵又各自有雄心壯志的主要合作方則往往會讓研製過程危機四伏。

相比冷戰末期由英、德、意、西四國研製的EF-2000戰機,GCAP在各方的技術實力上可能更加接近,但目標定位可能差異更大。相比歐洲戰鬥機研製各國都是北約成員,瞄準的都是20世紀90年代歐洲上空針對華約空中力量的作戰需求。而英日兩國眼下面對的假想敵戰機型號和威脅目標乃至空戰環境不盡相同,英國考慮的歐洲空中作戰環境裡,主要的威脅依舊是俄羅斯空天軍以及以蘇-57為代表的俄制五代機力量,而日本在東亞則要面對世界第二大空中力量手裡規模全球第一的重型五代機機隊,二者之間的威脅可以說差了幾個量級。英國的戰機作為其干涉全球事務的手段之一肯定要追求很強的多用途特別是對地打擊能力,而日本在現行體制下對本國戰機的打擊能力要求自然不會那麼高……不同的威脅自然會給戰機項目本身的定位和研製方向帶來巨大的麻煩。

在這類事情上如果要找歷史刻舟求劍的話,英、德、意、西四國與法國因為艦載機型號和外銷導向的分歧導致歐洲出現「颱風」、「陣風」兩種戰機的情況無疑要比歐洲戰鬥機本身的研發故事看起來更合適。考慮到日本、英國、義大利又各自採購了F-35戰機作為本國的五代機,一旦項目出現分歧,任何一方打起退堂鼓,直接選擇全用美制戰機也是可能的一種情況。

同樣的,在專案推進過程中,由於英、日都有下一代戰機相關技術和總體方案,但相關技術成果又只停留在各種風洞模型和全尺寸模型領域。日本雖然試飛了X-2技術驗證機,但一來專案本身和下一代戰機的關聯度有限,二來試飛的架次很少,價值也不宜高估。由於兩國都已經多年沒有完全獨自完整開發過戰機專案,這就容易出現在後續的研製過程中互不相讓,誰也說服不了誰的情況。

相比之下,歐洲戰鬥機專案之所以在法國退出後能夠最終成功,很大的功勞在於英國在前期獨自研發階段投資製造了「英國航太實驗機計畫」(EAP),基本驗證了歐洲戰鬥機的總體佈局,並且為後續研製提供了大量的資料資料。

如果英國、日本、義大利三國能夠克服重重困難,順利推進GCAP項目的研製,這款「下一代」戰機具體指哪一代這事兒,也就是其技術先進性依然不宜高估。正如「歐洲戰鬥機」雖然啟動時美蘇的第四代戰機都已經服役了,但最終服役的EF-2000也依然只能算作一款比較先進的「四代半」戰機。GCAP項目雖然在三個採購和裝備了F-35這樣一款典型五代機的國家裡進行,但以三國的技術實力,該機最終的技術性能是否會比F-35有跨越式的提升,達到英國之前在「暴風」飛機項目上宣傳的所謂「第六代」戰機的水準,同樣也需要打上一個大大的問號。

連結:一周军评:陆航下一代载具,路在何方?-施洋 (guancha.cn)