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[武器展望] 从F-35的前世看F-35的空战性能

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发表于 2011-5-14 05:19:27 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
F-35的空战性能或许可以从F-35的身世看出端倪。在80年代,美国空军、海军、海军陆战队各有一个下一代战斗机计划。海军陆战队需要研制AV-8“鹞”式的下一代,海军需要研制A-6的下一代,空军需要研制F-16的下一代。英国是“鹞”式的家乡,对先进短距起飞-垂直降落(Advanced Short Take Off and Vertical Landing,简称ASTOVL)技术早就开始研究,但英国的战斗机研发经费全部投到欧洲“台风”,无力顾及ASTOVL,而美国海军陆战队也缺乏明确的需求或者订单,再加隐身技术高度保密,不能和英国分享,所以ASTOVL技术搁浅。
90年代时,美国国防先进研究局(DARPA)推动使用升力风扇的新一代ASTOVL研究,避免“鹞”式使用围绕飞机重心的偏转喷口带来的天然局限。更有意思的是,取消升力风扇,就可以把多出来的空间用于增加燃油,增加航程,使ASTOVL和常规起落(Conventional Take Off and Landing,简称CTOL)战斗机共用平台成为可能。这就是DARPA的通用低成本轻型战斗机(Common Affordable Lightweight Fighter,简称CALF)计划。不过ASTOVL的要求也限制了CALF只能是单发,因为在垂直起落阶段,垂直推力必须保持绝对平衡,否则将在瞬间发生倾覆。双发非常难做到推力的绝对同步。不仅如此,由于两台发动机中一台发生故障的可能性是单发的两倍,双发ASTOVL的可靠性实际上反而下降到单发的一半,所以只能使用单发,最终由于重量和推力水涨船高,造成F135发动机今天世界上单台推力最大但依然推力不足的尴尬局面
与此同时,海军的A-12因为严重超支、延期而最后下马,F-18E/F成为填补空缺的过渡,但随着F-14退役和F-22的海军型NATF下马,F-18E/F改作舰队防空,主要用作战斗轰炸机的经典型F-18需要隐身的下一代,当然需要航母上弹射起飞和拦阻索着陆能力(Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery,简称CATOBAR)。空军也需要主要用作战斗轰炸机的F-16的下一代,同样需要隐身。F-16F-18本来就是一棵树上结出的两个果实。1993年,克林顿的国防部副部长威廉·佩里(后接任莱斯·阿斯平担任国防部长)决心整顿国防采购,和专长成本控制的得力干将保罗·卡明斯基一起,把美国空军和海军的下一代战斗机研制整合到联合先进打击技术(Joint Advanced Strike Technology,简称JAST)计划,任命美国空军的乔治·缪尔纳少将负责,缪尔纳此前是美国空军格罗姆湖秘密试飞基地的指挥官,对于隐身和其他先进技术熟悉。在上任前,缪尔纳走访了DARPA和洛克希德-马丁,了解了CALF的进展,马上向佩里建议,将JASTCALF合并。JASTCALF共用平台后,在原则上取消了ASTOVLCTOLCATOBAR在升空后的性能差异,一些原计划寻求F-16F-18替代的用户也可能转向ASTOVL,解决困扰各国空军很长时间的战时跑道受损的问题,扩大ASTOVL的用户群,用更大的产量降低ASTOVL的单位成本,使ASTOVL战斗机走出小众产品的怪圈。1996年,JAST改名联合打击战斗机(Joint Strike Fighter,简称JSF)。
在第一次伊拉克战争中,萨达姆的防空体系在第一天之后就再也没有恢复过来。这显示了未来空中打击的两个特点:1、隐身的高度有效性,2、第一轮打击后,隐身不再关键。由于精确制导弹药的大量使用,大量倾泻弹药不再必要,所以隐身战斗轰炸机不需要太大的机内武器挂载量,用隐身砸开大门后,可以外挂更多弹药,接力打击更多的一般目标。这就似乎JSF的“首日隐身”概念。但是从一开始,对地攻击就是JSF的设计起点,空战能力是次要的,只是在F-22照管不过来的时候在次要作战方向填空补缺之用。从某种意义上说,美国空军寻求的是具有极大提高空战能力、多用途能力和全天候能力的F-117
然而,在和F-35对应的第三代战斗机中,F-16F-18是针对F-4片面强调超视距空战、机动性的问题而产生的。F-16F-18是按照能量机动原则设计的,F-15是不彻底的按照能量机动设计的战斗机,但也以“一磅重量也不用于对地攻击”为口号。能量机动是美国空军怪才约翰·伯伊德少校根据朝鲜到越南战争的空战经验,经过科学总结凝练出来的战斗机空战性能的定量计算方法,综合考虑战斗机在整个性能包线里的推力、阻力和重量,而不是孤立的爬升率、转弯速度等指标。能量机动不仅用于分析、比较战斗机的空战性能,还可以用于指导战斗机的设计,在超视距攻击技术正在成熟的时候,第三代战斗机依然强调格斗机动性,并在战场上证明了设计理念的前瞻性和正确性。由于美国空军和海军用F-15F-14作为空战主力,F-16F-18被用作侧重对地打击的战斗轰炸机,只担任二线空战任务。但在盟国空军中,F-16F-18是用作空战主力的,这原本就是F-16F-18的设计初衷。
历史经验表明,空优战斗机有转型为优秀战斗轰炸机的潜力,F-4F-15都是现成的例子;但战斗轰炸机基本没有成功地转型为优秀空优战斗机的例子,F-111F-105的空战性能都很糟糕,尽管从一开始就标榜多用途。成功的现代双任务或者多任务战斗机在设计的时候就强调空优,兼作对地攻击,F-18、法国“阵风”、欧洲“台风”都是例子。但强调对地攻击而兼作空优的,F-35可谓先例。
8 U' T4 [! k3 Q5 u& F: Y
F-35的另一个特点来自卡明斯基,他把项目成本作为一个独立变量列入项目评估。过去的战斗机项目通常都是由用户指定战术技术性能要求,设计部门提出成本估算。项目启动后,由于没有技术预见的问题而导致成本增加,通常只能由用户追加。但卡明斯基的方法则要求规定一个明确的成本极限,设计中由于任何问题而导致成本增加,只能通过性能要求下调来补偿。这个方法在理论上可以控制成本爬升,但在实际上只是把问题推迟。由于先进技术的不定性,很多技术细节都还不清楚,清晰化后即可能带来惊喜,也可能带来头痛,很多在初始设计时按照最好情况预估的事情,到具体执行时碰到难题,用户不愿从已经达成协议的性能要求上让步,研制方则对技术进步心存幻想,但最后面多了加水,水多了加面,一直到再也绕不过去了,这时总算账,大幅度重新设计,造成成本剧烈飙升。F-35就是这样的情况。如果成本进一步增加,是否会最终逼迫性能作出大幅度让步,现在还不清楚。

1 @2 h2 i8 \& G4 I) W& x: w) \) C# C
F-35的前世会决定F-35的空战性能吗?现在还不能确定,但要是打赌的话,还是不要赌F-35具有优秀空战性能为好。

评分

参与人数 4爱元 +22 收起 理由
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海天 + 5 呵呵,第一次

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    发表于 2011-5-14 05:24:03 | 只看该作者
    哈哈, 沙发
    : Y& @5 F! `- |8 E: {- j4 `- k5 G' q0 N
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    [LV.8]合体

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    发表于 2011-5-14 07:32:04 | 只看该作者
    f35首架已经交付了,俺就一个感觉:贵,真贵。

    点评

    现在估计全寿命平均采购单价1.25亿,生产后期降低到1.18亿,但F-22如果不终止的话,后期单价也才173亿,那是产量只有1/8的情况  发表于 2011-5-14 21:50
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    发表于 2011-5-14 19:44:01 | 只看该作者
    美国国防先进研究局(DARPA)是个什么机构呀?好像互联网也是这个机构推动的

    点评

    类似国防科工委  发表于 2011-6-28 07:25
    这个比较难,体制和人脉问题。在哪国干这行都不是纯粹的“专业精神”。  发表于 2011-5-16 23:25
    什么时候TG去挖几个人来,把国内的科研方向和评审把把关,绝对有必要。  发表于 2011-5-15 21:51
    这是专门引导军工科研的,相当于中国的国防科委?DARPA自己不做研究,负责制定科研方向和分发经费。  发表于 2011-5-14 21:47

    该用户从未签到

    5#
    发表于 2011-5-16 23:02:04 | 只看该作者
    估计J20和35的纯空战性能谁强啊?

    点评

    我估计是歼20。  发表于 2011-5-16 23:26
  • TA的每日心情
    开心
    2023-10-20 22:53
  • 签到天数: 12 天

    [LV.3]辟谷

    6#
    发表于 2011-6-27 13:14:43 | 只看该作者
    看晨大的军事贴就是爽啊
  • TA的每日心情

    2021-2-5 00:48
  • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘

    7#
    发表于 2011-6-27 14:10:09 | 只看该作者
    我觉得当初仅仅是像找一个AV8B的后继机型,可是后来发现动力富裕、电子先进,于是乎就有点放卫星的意思了。结过越弄越糟,成了恶性循环。

    该用户从未签到

    8#
     楼主| 发表于 2011-6-27 21:42:02 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2011-6-27 00:10 * d  V4 k* q0 b0 j! m
    我觉得当初仅仅是像找一个AV8B的后继机型,可是后来发现动力富裕、电子先进,于是乎就有点放卫星的意思了。 ...
    9 j3 h  g/ ~! h' ~
    也不完全是,可以说是AV8的STOVL要求,F-117的隐身战轰要求(加强自卫空战能力),最后形成现在的F-35。如此出生,注定空战不是强项。
  • TA的每日心情
    开心
    2015-12-23 04:08
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    9#
    发表于 2011-6-27 22:15:25 | 只看该作者
    本帖最后由 Highway 于 2011-6-27 22:16 编辑
    $ w3 t. t5 {9 l, L
    4 K/ s* G- t" ]/ m& V& U) o/ I) [回复 晨枫 的帖子% t1 F4 c; `" @& q- ~8 u; G7 V; \

    2 O6 u9 P) Z% |: S: C美国佬现在在无人驾驶飞机上投入很大。我觉得这可能是真正的“下一代”战机。4 J. h# T" H7 A  z( q+ K' z: k+ {
    # p6 g7 B/ Y" x% G
    Now a new aviator is headed to Navy carriers, one that never needs training, never tires, and never gets nervous. Called the X-47B, the vehicle flew for the first time this year, in the California desert, in preparation for its first autonomous landing on a carrier, scheduled for 2013. The X-47B is a robot, and though it’s just a demonstrator, it will provide a compelling glimpse into the future of naval aviation.
    8 }* v& j( r: j$ k' z+ ^. k9 K; J$ y! e7 s
    前两天看了这样一篇文章,不知道老晨有什么点评
    3 {# P& y+ m/ _- m; b" x
    & S2 `% S9 j# h5 ^6 q' aPilot Not Included
    . j) ^( w" i" e; i9 w+ e3 y3 Q: _" r. K

    该用户从未签到

    10#
     楼主| 发表于 2011-6-28 00:01:19 | 只看该作者
    Highway 发表于 2011-6-27 08:15
    ' D7 i! u* i0 a3 v; [* d8 I" @( c& E回复 晨枫 的帖子' }( b* W; _* \0 t! I8 }
    $ V; l( e: a- `0 Y, `
    美国佬现在在无人驾驶飞机上投入很大。我觉得这可能是真正的“下一代”战机。
    7 n( u, C2 [. l+ p/ Y& u
    这个话题展开就不是一个帖子甚至一篇文章,而是一本书或者几本书了。简单地说,有两个问题:
    ' D& a( _* |4 Y/ O1、计算机只能codify已知的best practice,但这中间空袭巨大,而且best practice本身是在迅速发展的。这好比把所有现行法律、法规、案例统统输入计算机还是不能使计算机代替法官和律师一样。人工智能可以做简单的、重复的任务,但自学习在本质上还是一个无解的问题,所以全自主的无人作战飞机在可预见的将来不可能实现。+ f2 U" q# N# r6 V7 ]0 T. N
    2、半自主的无人作战飞机要现实得多,人工智能作简单、确定的任务,包括起飞、着陆、空中加油甚至投弹、格斗,但人还是在回路中,作战术决策,或者超越控制,直接介入。但这在电磁对抗通信中断的时候就糟了。# r! h9 e$ M1 K/ g0 b' U

    - B7 X2 W& \" t* U- t8 z5 Z现在无人机的新趋势是optionally manned,可以在有人和无人之间切换,就是考虑到这些问题。无人机是非常重要的趋势,但无人机不会代替人。never tires是对的;never gets nervous也对也不对,应该是easily frustrated and gets lost;never need training不对,控制员需要的训练比现在的有人战斗机要求还要高,工业自动化高度发展早已证明了这一点,自动化程度越高,操作工要求也越高,因为责任范围扩大,而且应急要求提高,平时只是看着,到all hell broke lose的时候,手忙脚乱,比纯手工要糟糕100倍。
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
  • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    11#
    发表于 2011-6-28 02:41:10 | 只看该作者
    本帖最后由 MacArthur 于 2011-6-27 13:43 编辑 ) ^& o  }+ p$ J% v
    ) s. n* q/ S. ?4 D
    回复 晨枫 的帖子
    + Q0 p& B% N3 ]5 h1 @% t' ~, a
    5 I+ ^& g* r0 `这玩意儿也就对付一下弱小的、没有像样防空的“流氓国家”还行。。。 要拿来跟大国正儿八经开打,首先就得考虑一下无线电中断了咋办。。。 没有了地面指挥,仅仅凭机载的那点儿人工智能,就是一火鸡呵。。。
    ( t( K- ^( e/ o
    1 L' n; t  s# K7 S8 @! y( d比方说有人驾驶的战斗机偷偷跟住它,不开火控雷达,直接用光环瞄准 -- 这要是有飞行员的话,一回头就发现了。。。 现在无人驾驶,地面又控制不了,它如何能“知道”危险迫在眉睫?
    5 V' V' P( ?( `$ J7 G6 O6 f
    ) n) E& G' p2 S. _& p  E7 H这也就美国人用合适 -- 不死人,摔了再造,拉动内需。。。 专门欺负小国,享有完全电磁制空权。。。 % z! o9 X& f/ A0 c4 o

    , I2 S1 q/ C6 @8 X: |6 n7 T  |$ ?4 |/ a- @9 k
  • TA的每日心情
    开心
    2015-12-23 04:08
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    12#
    发表于 2011-6-28 02:55:06 | 只看该作者
    本帖最后由 Highway 于 2011-6-28 02:58 编辑
    / _1 Q' s. V5 ?. ]# z9 V7 t1 [7 K/ |
    回复 晨枫 的帖子
    " y( c& C. [6 ^; W9 v6 a# a& Y' R0 {- w+ M, G# O
    计算机只能codify已知的best practice
    9 P. H* e& ]) B, K$ x1 W
    也没这么惨。因为没人在,飞机的设计可以更aggressive,飞机可以做人做不了的动作,人的生理局限还是很大的。这就是为什么有人开着的飞机,还是躲不过没人驾驶的导弹。人能承受几个g的过载?
    % k5 g: R; A3 g' r! \% z6 x% M; e( W$ r% J; q7 z2 l: x$ `! r
    再说,如果计算机能把现有的best practice固化到程序里,那也是很了不起的。因为历史上80%的飞机是被不到20%的优秀飞行员击落的。也就是说,驾驶员中“东郭先生”是主流。无人驾驶飞机不求击败那些elite飞行员,只求把东郭先生干掉就足够了。甚至和东郭先生1:1对磕都行!
    6 K* ]% B$ C4 l7 P7 A! F! G4 W( ~% x! l2 _. `% r1 N  v
    我不认为20年内无人机会取代现有飞机,但是这个方向确实是很有潜力的。AI的发展今后几十年不仅是越来越牛,同时会越来越便宜。而飞行员的成本是降不下来的。就像现在只有IBM的至牛超级计算机可以击败国际象棋大师,再过个10年8年,你的手机可能都能从容应付两三个卡斯帕罗夫!$ Q! f/ o% C* `3 N; r+ W! e
  • TA的每日心情
    开心
    2015-12-23 04:08
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    13#
    发表于 2011-6-28 03:12:39 | 只看该作者
    回复 MacArthur 的帖子7 |- |( c1 @  i+ u' E0 K! ~3 R; s
    & L; {3 M0 _6 u0 U& N5 e
    现在好一点的汽车上都前前后后的安上摄像机了,也就是百十块钱的是。放几个到飞机上很难吗?没有人的飞机,设计可以向导弹看齐,肯定可以比载人的飞得快。等你悄悄的在后面瞄准好了,人家一开After burner绝尘而去了。说不定还恶搞你一下,喷一股烟,搞成一个字样“KISS MY ASS!”

    该用户从未签到

    14#
     楼主| 发表于 2011-6-28 03:28:06 | 只看该作者
    Highway 发表于 2011-6-27 12:55 + Q) M1 |* P8 j$ G* Y
    回复 晨枫 的帖子

    / |( _7 l! o  P; x3 B无人机在理论上可以做到更高的机动性,但实际上现在没人这么做,原因很简单:更高的机动性要求极大地加强机体强度、气动控制面的功率和发动机的推力,机动性不是把舵拉得更狠就可以提高的。但那样,无人机的成本可就太高了。现在无人机已经不便宜了,MQ-9 Reaper是螺旋桨的,速度和高度比P-51还差,但单价是1050万美元,你要一个机动性比F-15还高的无人机,只怕美国空军脸都要绿了。1 m. y0 Q# C$ V6 }! o
    ; F" w% P' x8 @2 z% P3 x1 N
    best practice固化到计算机里,这一句话说说容易,实际上极难做到,或者说不可能做到。best practice的基本原则很容易固化,但原则之间有极大的空间open to interpretation,这也就是顶级飞行员和平庸飞行员之间的差别,因为基本原则大家都知道。用传统战争做例子吧,正规军校出来的军官都学过兵法,说不定都是学的同样几本书,但战场上的表现千差万别,原则中间的灰色空间就是原因。那灰色空间能白色化吗?在某种程度上能,但白色化的过程导致更大的灰色空间。这几乎是一个fracto问题,而不是一个有限空间的问题,钻进一层,又会生出新的一层。
    2 c4 O6 S: g4 @- C, R  K) C; v# |( [; P+ J3 o2 I
    卡斯帕罗夫是一个很好的例子。国际象棋再复杂,只有那么几个棋子,每个棋子的行走都有严格规定,变量其实有限。战场上的问题就复杂多了。首先这不是两个人的对弈,而是四国大战、八国大战;其次对手会赖皮,不按规则来。人工智能要达到这一地步,我的有生之年怕是看不到了。

    点评

    但自控理论上现在和阿波罗时代没有代差的变化,阿波罗时代和40年代倒是一个飞跃。  发表于 2011-6-28 03:47
    别对科技发展的速度那么悲观。看看三十年前,程序员还穿着白大培训怎么打孔呢。现在呢,你的手机比得上阿波罗计划的主机。  发表于 2011-6-28 03:41

    该用户从未签到

    15#
     楼主| 发表于 2011-6-28 03:32:37 | 只看该作者
    Highway 发表于 2011-6-27 13:12 ( @& s2 P; \- V5 N
    回复 MacArthur 的帖子) W) C( t0 J, G; R
    + ?. }. d+ h( m* B; z1 j7 i
    现在好一点的汽车上都前前后后的安上摄像机了,也就是百十块钱的是。放几个到飞机 ...

    % W; O5 `5 k  k0 l2 t多安几个摄像机不是问题,问题在于如何从这许多摄像机整合出一幅完整的图画。这不是简单的叠加。还有多个摄像机/雷达/……信息不一致、造成冲突的问题,这有时候是一个传感器看不出来,但另一个看出来了;有时候则是一个失灵了,另一个还在正常工作;有时候一个说在3点钟,一个说在2.45;这些情况如何处理,比多装几个摄像机难多了。
    ) z* w) J5 U( D/ c) x/ ?5 K# |# g3 U* w  K/ O
    大楼监控也一样,面前放着20个屏幕,看起来很威武,但要是19个屏幕太平无事,只有一个有状况,他能处理;要是15个屏幕都出状况,但其中6个串信号了,另有3个黑了,这就糟了。
  • TA的每日心情
    擦汗
    1 小时前
  • 签到天数: 3024 天

    [LV.Master]无

    16#
    发表于 2023-9-25 05:20:03 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2011-6-27 14:32
    - U7 x9 Z  w# d! w多安几个摄像机不是问题,问题在于如何从这许多摄像机整合出一幅完整的图画。这不是简单的叠加。还有多个 ...
    - i: k- \3 u6 [4 m$ `+ d) Z
    这些总体上不是问题了。技术上基本解决了。当然,现在的水平是否能够达到战斗机的要求,这个不敢妄言。到底战斗机的准确率喝容错率要求可能比较高。
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