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趕超的藝術:美蘇戰鬥機發展思路的對比

(2009-10-19 12:08:52) 下一個
美蘇的戰鬥機技術在二戰前都屬於二流,戰後都躍居世界前列。直到蘇聯解體之前,蘇聯戰鬥機一直和美國戰鬥機在世界的天空追逐、爭鬥。相比之下,歐洲戰鬥機雖然號稱如何優秀,但還是無可奈何地退居陪襯地位。比較美蘇的戰鬥機發展思路是一個很有意思的話題,這其中的關鍵在於趕還是超。

  美國:跳躍性發展

  二戰結束時,美蘇都從德國繳獲了大量的航空技術,但很多德國航空科技人才最後流入了美國。由於戰後初期英國經濟困難,美國還得到了大批來自英國的技術移民。美國最大的優勢還在於雄厚的一般工業基礎,沒有受到戰爭破壞的科研環境,加上匹敵世界的巨大財力。這些優勢使美國可以不惜工本地用時間和金錢堆出了一個大躍進,通過接連的大幅度跳躍性技術換代,在二戰結束後短短十年裏,一躍成為世界航空技術最先進的國家,並一直保持至今。

  跳躍性發展的每一代之間有較顯著的差別,換代可以在技術上達到質的飛躍,每一次跳躍進入一個新的境界,擺脫很多上一代技術的局限,形成和對手之間技術水平的很大差距。但跳躍性發展的難度大、時間長、風險高,需要強大的科技基礎和經濟實力。

  F-111是美國第一種采用先進、省油的渦扇發動機的戰術飛機,大推力、高推重比的渦扇發動機從此成為現代戰術飛機發動機的基準技術。變後掠翼的路途要崎嶇一點,盡管變後掠翼的在概念上優越性很多,但很多工程上的實際問題使得變後掠翼的優越性難以充分體現,重量和複雜性隻是諸多技術困難中的一部分。F- 111的變後掠翼位置根據飛行狀態自動優化,最大限度地發揮了變後掠翼的優越性。F-14是F-111海軍型劫後重生的產物,當然也繼承了這些優點,日後成為美國第三代戰鬥機中人氣最高的佼佼者。

  成功的跳躍式發展的結果是在技術上搶占先機,在相當長一段時間內穩居領先地位。技術領先導致的技術儲備也使美國在戰術主導設計的時候有極大的優化餘地。除F-14以外,美國的第三代戰鬥機是受美國空軍怪才約翰伯伊德影響的戰術主導設計的一代,不再盲目追求速度、高度、轉彎速率等“硬指標”,而是從能量機動概念出發,最大限度地優化實戰性能。由於渦扇發動機、電傳操縱、先進氣動設計、先進航電的技術儲備,美國很快就在時間上和技術上形成了第三代戰鬥機的領先,至少在蘇聯10年前搶先投入使用。

  隱身和網絡戰是當前的技術前沿。美國再次搶占先機,第四代戰鬥機F-22在嚴重拖延和減速部屬後也已經大量服役,F-35也即將投入使用。第三代戰鬥機已經開始大量退役。美國海軍的F-14已經全麵退役,F-18A/B已經退出一線使用,隻有少量還在二線使用,美國空軍的F-15A/B和F-16A/B已經全部封存,各型飛機中部分年代較久的C/D也開始退役。相比之下,俄羅斯空軍是通過將改進後的第二代戰鬥機大量退役後才勉強完成向第三代的換裝。蘇聯解體進一步加劇了技術更新的步伐,相當於三代半的現代化改型始終無法在俄羅斯空軍中形成戰鬥力,第四代的實現更是遙遙無期。如果戰爭爆發,這個時間差的後果是嚴重的。

  蘇聯:追蹤發展和漸改加針對性的趕超

  蘇聯的工業基礎不如美國,戰爭對蘇聯的原有工業基地帶來了巨大的破壞,戰後的國家滿目瘡痍,百廢待舉。蘇聯也沒有美國那樣把大量西歐頂級人才自願地或不自願地吸引過去的條件。在這樣的情況下,蘇聯采取了針對性趕超的策略,在突出技術連續性漸改的同時,在個別重要技術領域取得突破性進展,在很短的時間裏,也取得了航空技術的巨大成就,以至於米格-15出現在朝鮮的天空的時候,美國竟然一時沒有在技術上可以匹敵的對手,直到F-86的出現。

  不過米格-15的成功與其說是蘇聯技術路線的成功,不如說是噴氣革命的結果。全新的技術使大家的起點相同,粗放型的急速發展使針對性策略和超越性策略的差別幾乎消失。隨著技術的逐步成熟化,兩種策略的差別就開始體現出來了。

  針對性發展針對對手的特點,在傳統成熟技術漸改的基礎上,在幾個關鍵的領域壓倒對方,通過整體優化取得技術上的均勢甚至優勢。針對性發展通常後發製人,看清了對手的底牌,所以比較有的放矢,避免了盲目探索的成本和風險。技術漸改的成本和風險較低,在起點落後不多的情況下,出成果快,有利於技術上弱勢的國家迅速恢複技術均勢,及早形成戰鬥力。

  在傳統技術還有很大潛力、新技術沒有特別顯著的優越性時,漸改加針對性趕超是一個很有利的技術路線。米格-21就是一個典型。為了實現雙二(兩倍音速、兩萬米升限),美國放棄了已經成熟的機頭進氣的F-86、F-100那樣的布局,而是重起爐灶,設計了F-104、F-4等。相比之下,米格-21的機頭進氣和基本機體與米格-15以來的一貫風格一脈相承,但在采用了先進的三角翼和更大推力的發動機後,實現了雙二,在飛行性能上完全可以和F-104、F-4等一爭高下。法國戰鬥機設計不屬於本文討論範疇,但幻影III到幻影2000到“陣風”也是一條漸改加針對性趕超的成功路線。

  技術漸改的缺點在於:一旦傳統技術路線走進瓶頸,就坐失了時機。早期米格的機頭進氣錐內很難安裝較大的雷達,這個技術瓶頸在目視搜索和空戰時代不是太大的問題。但隨著對先進火控的要求越來越高,這個問題也越來越明顯。這最終成為米格-21一個揮之不去的陰影。

  米格-23是按壓倒F-4設計的,采用兩側進氣,空出機頭空間安裝雷達;還采用變後掠翼,避免大後掠三角翼低空低速機動性和起落性能不好的問題。但米格 -23依然采用耗油率較高的渦噴發動機。渦噴在技術上已經成熟,但耗油率太高,最終是沒有前途的。米格-23的變後掠翼隻有幾個固定的位置,需要飛行員根據起飛/著陸、巡航、空戰機動和超音速的要求手動設定。更先進的蘇-24也是采用渦噴和手動設定的變後掠翼。蘇-17更進一步,或者說更退一步,大體采用了蘇-7的機身、發動機、起落架,機翼固定段也是盡可能接近蘇-7,機翼活動段隻有翼展的一半,其簡單的結構和與已有的蘇-7生產線的高度共享。

  米格-23、蘇-17、蘇-24大量采用傳統和成熟技術,通過變後掠翼達到針對性地突破。盡管沒有達到技術上的最高水平,但極大地降低了技術風險,最大限度地利用了現有工業和技術基礎,較快地形成了戰鬥力,成本也較低。更重要的是,設計有明確而具體的目標,可以有的放矢,避免技術彎路和不必要的高精尖。米格-23、蘇-17、蘇-24滿足了戰術需要,似乎再一次證明漸改加針對性趕超路線的正確。

  問題在於技術發展不是到此為止,已經拉開的差距如果不切實填補,將積重難返,最終隻有通過更大的跳躍才能縮小或填平差距。換句話說,這實際上是一種技術上的寅吃卯糧。技術上的跳躍性發展不是想回避就可以回避得了的。

技術漸改最終還是避不開技術跳越

  技術上的更新換代不是興之所至或者追逐時尚,是有切實的技術原因的。美國放棄機頭進氣,是為了空出機頭空間安裝雷達,也有兩側進氣口容易靈活實現單發或者雙發的原因。在雷達技術尚不發達的50年代初,放棄雷達的安裝空間並不是太大不了的事,但這條死胡同不久就見底了。渦噴發動機體積小、重量輕、技術簡單、推力大,但是耗油高、紅外特征大。這條死胡同見底的時間比較晚,但到蘇聯發展第三代(在蘇聯稱為第四代,蘇聯將40年代和50年代的噴氣機分為兩代,歐美把這兩代合並成一代)戰鬥機的時候,也避不開了。

  蘇聯戰鬥機一貫航程較短,單純增加載油量不是辦法,蘇聯最後也走到渦扇發動機這條美國在十多年前就走過的路上。但由於技術水平關係,米格-29采用推重比隻有6.5的RD33渦扇發動機,沉重的機體和耗油率依然較高的發動機使過短的航程始終是製約米格-29的絆腳石。蘇聯的電子技術水平和蘇聯空軍對現代航電的要求嚴重脫節,在蘇-27的原始設計中,航電嚴重超重,AL31發動機的耗油率達不到設計指標,最初的S形前緣的機翼和外傾的雙垂尾也在氣動上出了問題,導致性能嚴重不足,最後隻得背水一戰,全麵重新設計,終於死裏逃生,才造就了今天的蘇-27。但蘇-27本來已經經過八年辛苦的技術攀登,現在延誤了四年之後才重新走上正軌,技術落後使最終還是逃不過的跳躍倍加艱辛。這說明了一個重要的問題:技術漸進最終還是避不開技術跳躍,回避或者推遲不可避免的技術跳躍最終隻能造成更大的技術落後,而造成積重難返。蘇聯在渦扇發動機上晚了一步,到現在也沒有重建和美國的技術均勢。AL41光聽樓梯響,不見人下來,蘇聯解體後的經濟困難更加使AL41揭蓋頭的日子遙遙無期。如果有一天俄羅斯的第四代戰鬥機走上正軌,還是跳不過這一關。

  在成熟技術基礎上追蹤發展的進一步挖潛的改進餘地很受壓縮。除了作為戰鬥轟炸機的米格 -27,米格-23甚至在米格-21尚未完全退出一線之前就提前退休。米格-29和蘇-27外表頗有幾分相像,但兩者在技術水平上的差距很大。米格-29 采用介於靜態穩定與不穩定之間的臨界穩定設計,機械操縱,發動機的推重比隻有6.5,依然是米格傳統的AllEngineNoFuel(最大發動機、最小油箱,以保證總重依然較輕)。蘇-27大膽采用靜不穩定布局和電傳操縱,以及推重比為8的渦扇發動機,在技術水平上終於重建了和美國第三代戰鬥機的均勢。較低的技術天花板使米格-29的發展潛力遠遠不及蘇-27。技術上的縮水縮短了技術保鮮期,提前進入雞肋期,這也是技術漸改加針對性趕超的問題之一。

  追蹤發展的優越性之一是明確技術方向,避免不必要的探索和彎路。然而,技術方向是一個很籠統的概念,惡魔永遠是在細節之中,沒有細節的技術方向和科幻也就差不多了。技術差距較大,而且追蹤的已經是成熟技術的時候,已知細節比較多,追蹤相對容易。然而,越是接近技術前沿,技術方向的清晰度越低。這裏麵有對手的技術保密的因素,也有對手自己也在探索中的原因。如果要等技術方向澄清了再追蹤,時間就錯失了;如果不等技術方向澄清,那就是盲目追蹤。

  追蹤的另一個問題是可能在糊裏糊塗中追錯了方向。由於跳躍性發展進入的新境界是前無古人的,所以可能是柳暗花明,也可能是誤入歧途。但在F-111和 F-14之後,美國再也沒有研製新一代的變後掠翼戰術飛機。顯然,變後掠翼最後被證明是技術進步道路上的一段彎路。但蘇聯也跟進了這一條彎路,結果是米格 -23成為米格曆史上機動性最差的戰鬥機,完全失去了米格傳統上簡單、輕巧的特點。

  而追蹤最大的問題在於,相對於對手的技術跳躍型發展,追蹤隻可能實現量的進步,不可能是質的進步,最終不可能超過對手。

  趕的最終目的是超

  在技術起點相近的情況下,漸改加針對性趕超可以迅速形成戰鬥力。在技術起點遠遠落後的情況下,跟隨潮流也可以避免技術上的彎路。如果作為臨戰前的技術路線,這可以迅速形成戰鬥力。但追蹤發展和漸改加針對性趕超在本質上是過渡性的發展戰略,如果作為長期的發展戰略,遲早是要走入瓶頸的,最終將被迫跟著跳躍,還是落後於對手一步的跳躍。也就是說,在你終於跳上對手的上一個台階時,對手已經在往下一個台階跳躍了。在最理想的情況下,這種追蹤戰略也十分被動,最好的情況也隻能是見招拆招。

  戰鬥機的設計不是一個單純的技術問題,下一代戰鬥機的技術方向是由對未來空戰的戰術思想和技術可行性綜合考慮的結果。技術跟蹤的最大問題在於放棄了對未來空戰戰術思想的思考。這和我軍在戰爭年代用繳獲的武器作戰不一樣,那時是被迫的有什麽武器打什麽仗。有意識的技術追蹤意味著對被追蹤對手的戰術思想和技術路線的全麵認同,追蹤的最高境界也就是達到和對手相同,而實際上連這也做不到。在技術上落後一步,還要在戰術思想上亦步亦趨,這裏所意味著的被動不言而喻。

  以弱勝強對我軍並不陌生。在我軍曆史上,以弱勝強最重要的一條就是以我為主,爭取戰略戰術上的主動權。這對空軍的發展也不例外。跟蹤、理解外軍自然重要,但形成我軍獨特的空戰戰術思想和相應的技術路線,奪回主動權,這是中國航空最終必須要走的一條路。有什麽裝備打什麽仗,這是被動地以弱勝強;打什麽仗研製什麽裝備,這是應該開始思考的問題了。

  當然,凡事都有一個度,超越真理一步就是謬誤。技術跳躍發展的難度大,風險高,時間長,還有很要命的一條就是成本高。就是美國空軍這樣財大氣粗的主,也深受成本暴漲之苦。早在70年代末,美國空軍就一心一意要從F-4換代到F-15。但高昂的成本使美國空軍不得不接受高低搭配的概念,這才有了F-16。在F-22的年代,高低搭配都不能完全解決問題,美國空軍連“最低限度”的381架F-22都不能獲得,現在連“廉價”的F-35也要減少采購。數量不等於質量,但沒有數量的質量也是很成問題的。二戰的最後幾個月裏,德國空軍由擊落敵機104架的戰鬥機總監阿道夫加蘭德將軍負責組建第44聯隊,將幸存的最精銳飛行員集中起來,其中1/3以上是擊落敵機超過50架的超級王牌飛行員,記錄最高的六個飛行員的累積擊落總數高達1100架以上,換飛最先進的Me-262噴氣戰鬥機,但在數量上絕對優勢的盟軍戰鬥機麵前,一樣回天乏力。曆史數據證明,在數量優勢超過3:1後,質量優勢的作用明顯下降。不計代價地追求質量優勢,最後也是一條死路。

  超不等於技術上更高的指標,而是在先進戰術思想指導下,最大限度地推進相應的技術前沿。美國對於雙三的追求不算超,在能量機動思想指導下的第三代戰鬥機才是超。中國需要自己的隱身技術、先進發動機技術、先進航電技術,但更需要的是自己的先進戰術思想。隻有這樣,才能談得上超,談得上跳躍。
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