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韩国都能造,五代机的“门槛”已经这么低了?
送交者: 曾经的我们[☆★★★声望勋衔15★★★☆] 于 2022-11-27 23:30 已读 851 次 1 赞  

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2022 年 7月 19日,韩国研发的首架 KF-21 战斗机 01 号原型机成功首飞。KF-21首飞成功引来众多关注与争论,其争论的核心是 KF-21 虽然现阶段只达到四代半战斗机的水准,但在某种程度上其“一只脚”已踏入五代机行列。考虑到韩国航空工业水平一般,这是否意味着如今五代机的研发技术“门槛”已不再高不可攀?
F-22A确立五代机“高端”标准

源自美军 ATF计划的F-22A自诞生之日起 就确立了五代机所谓“高端”的4个技术标准(4S)——超机动性能、超声速巡航、超视距空战及超隐身能力。尤其是该型战机在超声速巡航和超隐身能力两项技术上的突破,对战斗机发展而言,具有非凡的意义。

通过升级改进,四代非隐身机虽能获得与五代机相当的超机动性能和超视距空战能力,但无论如何也无法具备与后者相媲美的超声速巡航和超隐身能力。正是这两项技术标准,才真正确立了五代机与四代机的明显代差。 6park.com

美国F-22A战斗机 6park.com

在美军进行ATF计划的同时,苏联也启动了五代机研发项目,即后来因苏联解体而“夭折”的米格 1.44 。米格1.44虽与ATF计划的YF-22(F-22A验证机)、YF-23一样都定位于双发重型隐身战斗机,但其在隐身性能、机动性能及超声速巡航等方面相较 F-22A 的 4S 技术标准还有不小差距。比如,该机在隐身设计上采用S形进气道、机腹内置弹舱及倾斜双垂尾等布局,但细节上做得不到位,仍会产生较强的雷达波漫反射效果,特别是后机身与F-22A 的隐身设计差距较大。此外,苏联在航空发动机研发上落后于美国,以至于无法为米格1.44提供类似于F-22A 搭载的 F119 那样推重比超过10、加力推力156千牛的大推力涡扇发动机及技术成熟的推力矢量喷口,自然难以实现超机动性能和超声速巡航能力。 6park.com

俄罗斯苏-57战斗机 6park.com

事实上,即便是20年后首飞的俄五代机苏-57,在4S 标准上也与F-22A存在差距。苏-57 的隐身设计虽比米格 1.44有不小的进步,但采用的还是类似苏-27系列的直通式进气道而非S形进气道。因为要保留机腹双进气道布局,其内置弹舱只能采用前后串列布局,从而限制了机载制导武器的挂载,并增加了伸缩式弹射挂架的设计难度。此外,为苏-57配套的“产品30”大推力涡扇发动机尚在研制中,该发动机采用的带锯齿三元推力矢量喷口,到底能否为苏-57 提供更强的机动性能及隐身能力也有待观察。
F-35开启五代机“低端”时代

F-22A性能虽出色,但其采购成本也水涨船高。该机在2001年开始量产时的早期批次单价就高达 2亿美元,到 2011年停产前降至1.4亿至1.52亿美元,仍是目前世界上单价最高的战斗机。正因如此,美军最初规划F-22A装备量为 438架,将全部替换F-15系列战机。经几轮削减后,F-22A的总产量降至187架。该机停产后,生产线也随即被洛-马公司关闭,基本上不具备重新复产的可能。 6park.com

美国F-35A战斗机 6park.com

鉴于F-22A高昂的成本,美空军意识到,应延续F-15/F-16的“高低搭配”模式,研发装备一款造价能承受得起且主要用于对陆对海攻击的轻型多用途五代机。与此同时,美海军、海军陆战队及美国的一些盟国也有类似需求,于是 ISF“联合攻击战斗机”项目应运而生,其直接产物就是如今饱受争议的F-35系列战斗机。

有评论称,F-35开启了五代机低端时代。值得一提的是,这个所谓的“低端”并不是指技术水平低。实际上,得益于航空技术的飞速发展,首飞仅比F-22A晚9年的F-35在航电设备、动力系统、装配工艺及结构设计等方面反而比前者更先进。该机装备的EOTS光电瞄准系统、EODAS分布式光电孔径系统、AN/APG-81多功能有源相控阵雷达及加力推力超过178千牛的F135小涵道比涡扇发动机,都领先于F-22A的同类设备至都没有。“低端”一方面指的是,采购价格低。F-35A目前的最低采购单价已降至此价格根据6870万美元左右。但对美国盟国来说,F-35A的采购单价远不止这个数字,仍达上亿美元。另一方面是指,F-35飞行性能要远低于F-22A包括最大飞行速度、实用升限、航程等指标即便是F-35系列中飞行性能最好的F-35A,也无法实现超声速巡航,更不且备超机动能力,机动性能仅与四代机相当隐身能力也不如F-22A。这主要是由F-35的设计定位决定的,其主要作战任务并非制空作战,其最大技术优势在于信息化程度高,多用途能力强,重点用于对陆对海攻击,兼顾空战,同时可担负侦察、预警、电子干扰等任务。所以,若某个国家希望依靠 F-35 能对抗类似 F-22A 这样的双发重型五代机,恐怕要大失所望了。 6park.com

么事F-35A战斗机 6park.com

不过,F-35即便定位于“低端”五代机,对绝大多数国家来说,仍有难以跨越的技术门槛。尤其是F-35的有源相控阵雷达、大推力涡扇发动机、综合光电系统、DSI进气道、隐身布局设计等核心技术,美国根本不会转让给其他国家。F-35的设计定位,让其他国家意识到,发展五代机并非 F-22A这条技术路线可走。这些国家可以参考F-35的设计模式,降低飞行性能和隐身要求,注重可承受性和多用途能力,从而打造适合本国的隐身战机。
追随者试图迈过入门“门槛”

继美国和俄罗斯后,近年来诸多具备一定航空工业基础的国家纷纷提出本国五代机研发计划,比如印度、土耳其、日本和韩国等国。这些国家有一个共同之处,就是可以从其他国家采购得到五代机。其中,土耳其、日本、韩国已从美国订购了F-35,只不过土耳其因受到美方制裁,所订购的战机全部被扣留,后两者则都完成了批量交付。印度之前也计划在苏-57 的基础上,发展出一款适合本国需求的双发重型五代机。

第二个共同之处在于,这些国家都不具备完整的航空工业体系,所以很难独自依靠本国力量完成五代机的研发。其中,土耳其、韩国能自主研发技术门槛比较低的螺旋桨初级教练机和无人机,在其他国家的技术支持下,能研制轻型喷气式战斗机及直升机。印度和日本的航空工业体系更为齐全,包括整机设计、航发动力研发及提供必要的配套设备等,具备一定的自主研发实力。但总体看,这些国家的航空工业还是无法与美、俄及西欧强国相提并论。 6park.com

韩国KF-21战斗机 6park.com

鉴于此,这些国家研发五代机的初衷在于:一方面通过研发五代机满足本国空军需求,降低对大国的依赖。比如,土耳其和日本都想得到类似于F-22A 的双发重型五代机,而韩国还有不少现役的F-5、F-4 等老旧美制战机亟待以一款相对廉价的新型战机进行替换,采购F-35 显然无法满足这些国家的需求。另一方面,这些国家还希望以研发五代机来提升本国航空工业的实力,从而全面带动整个国防工业体系的发展。当然,上述这几个国家根本无法跨过五代机的技术门槛,即便是F-35这类所谓的“低端”五代机技术门槛也很难达到。那么,最明智的办法就是进一步降低技术门槛,以四代机技术为基础,研发四代半或准五代机。
是循序渐进,还是一步到位?

为跨越五代机这道“龙门”,印度、土耳其、日本和韩国等国在具体项目实施上,也根据自身的条件和实力采取了不同策略。

首先,印度、日本和韩国采取的是循序渐进的发展模式。日本最初希望沿用F-15J的模式,从美国采购F-22A作为下一代主力战机。甚至引进该机的组装生产线。然而,美国国会一纸禁令,让日本这一梦想化为“泡影”。之后,日本防卫省技术研究本部便启动了名为 ATD-X 的五代机技术预研项目——“心神”。该机设计定位以 F-22A为目标,在技术探索上经历了方案论证、雷达反射截面全尺寸模型测试、缩比例无人机试飞等几个阶段。2016 年 4月22日,名为X-2的“心神”技术验证机成功试飞,标志着 ATD-X 项目进入到一个新阶段。该机外形尺寸与高级教练机相当,气动布局与F-22A 类似,装备了2台自主研发的 XF5-1 小推力涡扇发动机及折流板式矢量推力喷口。在完成32次试飞后“心神”技术验证机于2017年10月31日宣布停飞。此后,防卫省技术研究本部继续推进 ATD-X 项目,但其气动外形设计方案已与当初全尺寸模型和技术验证机发生很大变化。事实上,日本已经意识到,凭借自身力量无法完成五代机项目,于是有意与英国BAE系统公司合作、引进“暴风”第六代战斗机项目的相关技术,所以 ATD-X项目后续还要进行大量技术验证工作。若项目进展顺利,有望在2026年生产出第一架ATD-X原型机。 6park.com

韩国KF-21战斗机 6park.com

韩国此次成功首飞的是KF-21Block1的01号样机,属于真正的原型机。由于得到洛-马公司在设计上的支持,加之采用了类似F-22A的成熟气动布局,KF-21实际上跨过了技术验证机阶段,直接进入到原型机阶段。不过,韩国对于自身航空工业的实力还是有着比较清醒的认识,非常谨慎地采用了循序渐进的三步走发展战略:第一步,完成Block1型的研发工作。这一型号为吊舱和机载弹药完全外挂的四代半战斗机技术状态,隐身性能略优于四代机,2026年开始投入量产,2028年正式服役,总产量预计为120架。

第二步,在Block1型的基础上改进研发Block2型,开始设有机腹弹舱,隐身性能显著提升,成为准五代机,2032 年开始批量服役。为大幅提升KF-21的远程对陆对海打击能力,韩国还计划从 2040年开始为其配备先进空射隐身巡航导弹。

第三步,完成Block3型的研发工作。这一型号将成为达到或接近 F-35 水平的完全版五代机,计划在2041年后投产服役。 6park.com

日本“心神”试验机 6park.com

印度曾提出过两个五代机研发计划,其一就是上文提到的俄印合作的FGFA双发重型五代机项目。该项目被印度以俄方拒绝转让技术为由,单方面叫停。另一个就是,在2010年启动的AMCA双发中型五代机项目。在经历了方案选型及论证、风洞试验、详细设计等几个阶段后,印度斯坦航空公司终于在2022年3月9日开始制造 AMCA五代机全尺寸模型的首个结构零部件。从目前确定的设计方案看,AMCA五代机几乎可视为双发版的F-35,连后者标志性的半气泡形座舱盖和DSI进气道都被原模原样地“拷贝”过来。

与KF-21类似,AMCA也将有Mk1型四代半战机和升级版Mk2型准五代机两个阶段。不过,AMCA的发展之路可能会相当漫长,目前至少要先闯过全尺寸模型和技术论证两大难关。

与上述三国相比,土耳其和巴基斯坦联合研发的TF-X项目,采用一步到位的模式。该机设计定位是类似于F-22A和苏-57的双发重型五代机,但核心设备包括大推力涡扇发动机和火控雷达等,都源自四代机。这一做法虽会一定程度降低TF-X的“含金量”,几乎等于是“五代机的壳子,四代机的里子”,但却是研发风险最小、耗时最短的办法。所以,TF-X项目可跳过技术验证机阶段,不必分几个型号循序发展,而是从一开始就达到预定技术状态。2019年以来,土耳其多次在巴黎航展、新加坡航展等展示TF-X全尺寸模型,其气动外形设计同样源自 F-22A,包括进气道和内置弹舱布局。在动力系统上,TF-X 将引进许可证生产的通用动力公司的F110-GE-129 涡扇发动机,其加力推力为13.38吨,与F119、“产品30”等真正的先进涡扇发动机相比,还有很大差距。按土国防部制订的计划, TF-X 项目原型机将于2023年下线,经2年地面试验和测试后,于2025或2026年实现首飞,2029年开始先期服役,将同时提供给土耳其和巴基斯坦两国空军。

总体看,随着越来越多的国家采用不同策略研制本国五代机,在某种程度上已很难以某一个型号为标准,来定义所谓五代机的技术门槛了。正因如此,评价一款战机的性能,更多还是要对其技术指标进行具体分析,而非简单地以划代来区分。

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