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五代機的時代,霧裡看花六代機
送交者: 一劍破天 2024年11月17日22:17:26 於 [軍事天地] 發送悄悄話

不知不覺中,珠海航展都過去了,中國也從俗了,下一代戰鬥機稱為六代機。還記得殲-20剛出來的時候,有個愛稱為“黑絲”嗎?那是黑色四代的變體。現在還沒有人叫殲-20為“黑五”,那是美國人對感恩節購物狂歡的稱呼;更不能叫“黑屋”,關誰黑屋哪!不過“黑絲他娃”直接躍代了,以後這輩分可就亂了。

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輩分不是問題,“黑絲他娃”長啥樣才是問題。

直到五六十年代,戰鬥機都是按照飛行性能單一軌跡發展,速度,機動性,升限,航程是進步的主線。武器系統當然也重要,但相對不是主導。

在朝鮮戰爭中,米格-15和F-86的大戰成為傳奇,米格-15的速度和爬升率略勝一籌,F-86的水平盤旋性能略勝一籌。但戰鬥機黑手黨教父約翰·博伊德在戰後分析中發現,F-86的飛行員視界更好,有助於在空戰中掌握和利用態勢,從此開始了態勢感知的概念。

在F-15和F-16的設計中,態勢感知成為重要設計元素。F-15的氣泡式座艙蓋使得飛行員具有良好的全向視界。F-16更進一步,座艙蓋下緣幾乎在飛行員的腰線,飛行員擁有前所未有的全向視界。

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如果說F-16還是為視距內空戰設計的,F-15則是第一個把超視距態勢感知作為主要設計元素的戰鬥機,雷達、座艙顯示系統、手不離杆領導時代潮流,也成為F-15與蘇-27的決定性區別因素。單獨來看,蘇-27的雷達強悍,座艙設備“該有的都有”,飛行性能更是略勝一籌,但“以飛行員為中心”的態勢感知和系統整合還是略遜一籌。

F-15E將基本F-15的態勢感知更加推進一步,前後座之間信息共享、分工合作,既適合空地作戰,也適合防空截擊作戰。美國、以色列把F-15E當作戰轟使用,韓國、新加坡、卡塔爾等國都是把各自的F-15E及其改進型作為防空截擊主力使用的。

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F-22在飛行性能上比F-15更進一步,超巡、超機動能力無與倫比。除了隱身的維度,F-22的信息融合把態勢感知推向新高度。F-15時代的態勢感知還是把所有手段統統“科學呈現”到飛行員面前,由飛行員將信息匯總、融合,作出判斷。比如雷達、紅外光電、目視(平顯)都在飛行員容易看到的位置,但是各自獨立的設備。F-22時代的信息融合則將不同來源的信息自動匯總到統一的戰術顯示上,飛行員只需要看到敵機的方位、速度、航向和武器發射情況,以及威脅等級,至於這來自雷達、紅外還是導彈預警,或者是多個來源的複合,並不重要。在戰場環境越來越複雜、威脅數量指數增加的現在,信息融合不是奇技淫巧,而是剛需。

但F-22還是以單打獨鬥刺客為基本設計原則的。六代機在單打獨鬥方面還應該如何推進,正是迷霧之所在。

戰鬥機速度進一步提高已經不現實。F-22的巡航速度達到超音速,但最大速度比F-15還低一丟丟。高超音速“下沉”到戰鬥機還是相當遙遠的事。升限方面也是一樣,作為戰鬥機,進一步提高升限既有困難,也無必要。航程需要進一步增加,三涵道技術有望降低顯著油耗,但大幅度提高航程最終需要攜帶更多的燃油,這又開始了面多了加水、水多了加面的循環,而重量是速度和機動性的大敵。

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在機動性方面,9g是人體極限,進一步提高沒有必要。超音速機動性是新的前沿,但有了推力轉向的加持,這已經不是多大的技術挑戰,靠這個不足以拉開代差。

武器系統方面,相控陣雷達、相控陣光電、超遠程空空導彈、微型自衛反導導彈甚至機載激光武器都在發展,但這些也不足以定義下一代戰鬥機。事實上,現有五代甚至四代戰鬥機的升級中都可以用到這些技術。

隱身是F-22開闢的新賽道,無垂尾可能是下一步。同樣,光靠這,再加上超音速機動、新的武器系統,也不足以定義下一代戰鬥機。這依然是量變,不是代差所需要的質變。

然而,網絡化作戰、有人-無人組隊、人工智能作戰開闢了協同作戰的新維度,難說是否將六代機雲開霧散,但肯定是重要的新維度。

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其實,比照陸戰史和海戰史,容易看到“獨斗的盡頭是群毆”。海戰史尤其說明問題。

戰艦也曾經以航海和彈道性能為設計主線,速度、火力、航程、口徑、防護是硬指標,但在戰後,戰艦的航海性能大體固化,驅逐艦速度甚至從40節降低到30節,導彈火力強大得都,但裝甲防護不值一提。雷達、火控、電子戰、通信技術成為新的發展主線。但這些考慮依然是圍繞單艦作戰的。

在二戰中,美國海軍發明(一說英國海軍首創、美國海軍完善)作戰信息中心(CIC),不僅統籌指揮本艦火力,還精確跟蹤整個艦隊的動向、火力和敵情,開始了協同作戰的時代。但這還是手動協同的時代,靠電話、標圖等古老手段。進入60年代,海軍戰術數據鏈(NTDS)開始了自動化協同作戰的時代,網絡時代的協同作戰能力(CEC)極大提高了協同化的水平,可以A射B導。進入21世紀,“無人僚艦”炙手可熱,協同作戰進入有人-無人合作時代。

在這個過程中,戰艦的航海性能變化不大,但態勢感知、協同作戰能力發生翻天覆地的變化,戰鬥力呈指數式爆發增長。

也因為這樣的經歷,美國海軍對戰鬥機的發展就與美國空軍的思路不一樣,還因為艦載戰鬥機因為上艦增重和增升要求而在飛行性能上註定不及空軍戰鬥機,一直對飛行性能不要求絕對前沿,但在武器系統和態勢感知方面要求至善至美。F-14如果不是變後掠翼,飛行性能並沒有那麼驚艷;F-18一直被譏嘲為塑料蟲,性能被同時代的F-16壓一頭。但F-14的雷達和“不死鳥”遠程空空導彈至今仍是傳奇,F-18從一開始就有完善的多目標超視距空戰能力,而F-16要二十年後才具備相似的能力。

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cic情報中心

在飛行性能走入瓶頸的時代,這樣的思維也必將延伸到空軍戰鬥機。

某種形式的網絡化以經開始了。瑞典“鷹獅”戰鬥機通過數據鏈,飛行員在起飛前就能“看到”天上已經進入交戰的同型戰鬥機的態勢感知信息,在進入戰鬥前就做好準備。更進一步的網絡化需要把空中、地面、海面、空間的信息全部融合到統一的戰術場景內,所有參戰平台之間共享。所有參戰平台既是信息源,也是信息用戶。

進一步,就是把無人平台也整合進來。這正是迷霧的一部分。

無人機是很大的世界,唯一共同點是無人。與戰鬥機相配合的無人機應該是高性能,還是低成本?這不是一句話說得清楚的事情,因為“與戰鬥機相配合”的很可能不是單一的無人機,而是無人戰鬥機、無人偵察機、無人攻擊機、無人電子戰機、無人加油機等。無人戰鬥機需要近似戰鬥機的性能;無人攻擊機主要用於壓製作戰地區的敵人防空系統,為戰鬥機的空中行動保駕護航;無人偵察機相當於分布式預警機,可以更加近似常見的MALE無人機,飛行性能不重要,重點在光學和雷達系統;無人電子戰機和無人偵察機差不多,但還要加上反輻射攻擊能力,差不多是電磁專業的察打一體MALE無人機;無人加油機不僅需要滿足加油機的一般要求,還需要一定的隱身能力,避免被敵人順藤摸瓜,把受到保障的戰鬥機也摸了去,無人加油機還可能成為戰場信息中繼平台。

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不同的無人機有不同的協調要求,僅數據鏈而言,無人戰鬥機需要近程超高速,無人偵察機和電子戰機需要遠程但數據傳輸速度要求可以降低,無人加油機需要更加遠程,數據傳輸速度要求最低,但這也可能是戰場數據鏈轉發中心。高度互聯的信息架構是網絡化作戰基礎。

人工智能是另一個維度。無人機的的飛行自動化已經不是問題,問題出在任務自動化。無人預警機不能把數據統統下傳、由地面站或者空中站集中處理,而是需要用AI在機上進行深度數據融合與判讀,提供威脅評估和任務引導,而不只是簡單化地提供戰場畫面。無人電子戰機更加需要高度AI化,靠數據下傳和遠程處理根本來不及對迅速轉移的電磁威脅作出及時反應。無人攻擊機需要自動判別目標性質,既不能錯過,更要避免誤擊,尤其要在自我犧牲前把威脅信息儘可能完整地發送回去。無人加油機都需要足夠的AI,審時度勢,出現在最需要的地方,避開最容易受打擊的地方,而不是被動地等待召喚。

戰鬥機本身也需要高度AI,對紛雜的信息和瞬息萬變的戰場環境作出及時判讀,輔佐飛行員的戰術決策。

有意思的是,這些都與飛行性能無關。換句話說,如果在五代機的超巡、超機動、隱身基礎上,加入網絡化、信息融合和AI,或許就離六代機不遠了?

那樣的話,殲-20雙座型不說達到完成版,也是“半途版”,至少提供了很好的平台。雙座使得飛行員和系統員可以分工合作,而且在大部分任務階段,可以兩人交替執行,分擔工作負擔,延長任務時間。至少在六代機定義完全之前,可以作為5.5代甚至5.75代使用很長的時間。


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美國就不大好辦了。F-22已經停產了,怎麼折騰都死馬成不了活馬了。F-35要研發雙座型很難。座艙後的結構本來容易安插後座,但這裡是F-35B的升力風扇的位置,在F-35A和C上是額外油箱的位置,在機體總體設計上改作後座不容易。機頭往前延伸再插入後座的艙段更加麻煩,重心、氣動升力和重量分布統統變了,機頭錐對進氣口的預壓縮作用也變了,機體的縱向剛度也要完全重新考慮。

繼續單座的話,只能用自動化代替後座了。自動化能做的事越來越多,但需要做的事情增加更快。自動化的盡頭不是無人化,這方面存在太普遍的誤解。最後結果是:F-35的天花板太低。

F-35的天花板問題還會波及到美國海軍,中國殲-35很可能也在設計的時候就考慮了雙座問題。沈飛有殲-16和殲-15S的現成經驗,給殲-35S預留空間不會忘記。

如果在戰鬥機方面,中國戰鬥機比美國領先進入5.5代或者5.75代,差距還長期化(不能在三五年內填補),這事情就好玩了。

美國曾經設想六代機為一系列“專業戰鬥機”,各有絕技,但都不是全能機。這樣容許迭代發展,避免求全而造成的複雜性、重量和成本代價。在戰鬥中,組隊出戰,善丟石子的張清配合揮舞大刀的關勝、長於弓箭的花榮一起出戰,輪番攻擊。但這要對方也陪着玩回合戰才行。要是對方是“通吃”的全能型,偏科生組隊就吃虧了。說不定這才是美國空軍NGAD最後弄到3已美元單價的原因,只是這還是沒能玩下去。

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