中美俄五代机理念的发展:从单一标准到多点开花
我们都知道自2005年F-22服役以来,人类空军正式迈入了五代机门槛,自此繁荣又多样化的五代机时代开始了,到2020年为止,世界上已服役的较为成熟的五代机一共有四种,它们分别是美国的F-22,F-35;俄罗斯的苏-57;我国的J-20。
这四架五代机的理念和设计方向也各不相同,毕竟各国的需求和现状是有显著差别的,这是十分正常的现象,那么五代机的发展理念是什么呢?又是从什么时候开始的差分标准的呢?
“4S”标准
现在基本上所有的军迷都知道五代机有一个4S标准,只要符合4S标准的五代机就是好飞机。4S标准是:
超机动(Super Maneuverability),隐身(Stealth),超音速巡航(Super Sonic Cruise),超视距(Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)。这四个英文单词或短语都是以S开头的,所以被称为是4S标准。
(PS:前三项基本上是钦定的,最后一项不同的人有不同的看法,有人认为是短距离起降,short takeoff and landing,然后逐渐又转变为stovl,相比短距离起降,stovl增加了vertical垂直这一要求。
短距离起降的确是一个很重要的研究项,在机场受到攻击这样的十分现实的问题下,如何保证战机起飞并作战毫无疑问是十分重要的,这对于当时的苏联和北约来说都是需要解决的问题。毕竟,在地上阻止飞机起飞,肯定要比在天空中击落飞机要容易的多。)
F-22的设计理念
4S标准的说法源于国外还是国内论坛,是官方提出的标准还是民间自行总结的,现在已经不得而知了,而且追究来源已经没有实际的意义了。
但是毫无疑问的是,4S标准出现在F-22之后,因为F-22是第一架五代机。那么我们转头看一下F-22的设计过程和理念,这样想必能够对4S标准有更好的理解。
F-22虽然是在2005年服役,但其制造周期却是非常长的,1981年6月美国发布了ATF计划(先进战术战斗机)为了在未来接替F-15,以及应付对手的苏-27和米格-29两种为主的两种战机。
(PS:当然随后的事实证明,F-22的出现实在是太早了,即使是没有F-22的年代,F-15也很好的撑起了“绝对空优”的梁子,在多场战斗中有着十分出色的表现。美国的未雨绸缪并不是每一次都有恰到好处的作用,F-22目前面临的一些窘境毫无疑问和当初的时代有着很大关系。)
在当时苏联尚未解体的背景下,苏联仍然是整个北约最需要去制约和反制的对手,整个ATF计划就是专为克制未来的苏-27和米格-29以及接替F-15而生的。
所以ATF的计划指标是有很明确的指向性:低可探测性,高机动性和敏捷性,超音速巡航,有效载荷与F-15相当,具有飞越所有战区的航程,短距离起降。
这些特性我们发现可以完全适合当时的北约,低可探测性可以增强飞机的作战能力与生存能力,高机动性和敏捷性可以让F-22近距离接触苏-27和米格-29时占据上风,超音速巡航可以让F-22在省油的情况下尽快的进入战场,有效载荷保证了F-22的作战效能,航程则可以让F-22横跨保护整个北约组织的领空。
F-22可以快速的进入战场,完成制空或截击的任务,也有足够的航程和作战效能,即使是与讲究高机动性能的四代战机在视距内作战,本身设计兼顾高机动性和敏捷性的F-22也是没有问题。
我们仔细的瞧一瞧ATF计划的概念,为什么和4S标准这么像呢?除了超视距没有强调过,其他就是4S标准中的另外三个。
但实际上F-22本身的航电能力绝对是一流的,因为这个习惯从F-4时代就开始了,即在可能的情况下,主力战机总会装备最优秀的航电设备,尤其在导弹性能日益提高的现在,F-22作为新一代战机,装备先进航电去准备超视距空战是绝对的。
这也是4S标准的最后一项,为什么不同的人可能会有不同的标准,因为本身通过ATF总结的ATF计划的标准就不止四个,那么去掉哪个增加哪个不同的人意见当然是不一样的。
4S标准的局限性
4S标准虽然是最广为流传的五代机标准分类,但是实际上这个标准并不是首先从官方说法或正式教材中出来的,是通过F-22的设计指标总结出来的经验性指标。
再加上并没有周全的完善和审核,实际上出现局限性是非常正常,也是非常必然的事情,现在也有越来越多的人在反思4S标准是否能够概括五代机的理念。
F-22的标准不适用所有五代机
我们其实观察4S标准:超视距,超机动,超巡和隐身,除去隐身之外,其他三个标准其实四代机都可以做到,或者已经做到了。
任何飞机都可以通过航电和自身系统的升级做到超视距,也可以通过气动设计和强大的发动机做到高机动性,事实上强调机动性的战机不正是四代机吗?
超巡通过气动设计和小涵道比发动机也是四代机可以做到的,这些指标和飞机是不是五代机说白了并没有多大关联,这些指标是ATF中的F-22所需要的,但却不应该硬性的规定成为所有五代机都必须要做到的。
(PS:协和式客机的最大速度要超过一票战斗机,大长细比机身,小展弦比,大后掠角的机翼,如果能够进一步增推,使整机取得良好的推重比的话,在配备先进的航电,敷涂一些隐身材料,那么协和式客机理论上就当做五代机来使用了吗?显然是不可能的。)
4S标准是一个固定的指标
4S标准是一个固定的指标,并不具备灵活性,但人们往往对于这个理论有一种莫名其妙的迷信,将自身对于五代机的理解强加在了4S这个定义上,这样就能够强行解释自己的疑惑,这不是掩耳盗铃的行为吗?
在网上的帖子或文章中多次出现了通过4S标准去判断战机是否达到了五代机标准这样的事例,使用存在局限的公式作为做题的准则,无论过程是多么的的公正严明,计算者怎样聪明绝顶,结果都不可能是正确的。
这不是做数学题,生搬硬套公式准则,实际上是完全不可取的。4S逐渐转变为一种教条式的标准,只要你不满足,你就不是五代机,在这些人眼里,只有F-22是五代机,其他战机总有不合格的地方。
4S标准没有清晰的定义
4S不仅是通过F-22总结出来的经验式教条,而且它还没有一般教条式那样清晰的定义,4S标准存在一些不确定的尚且模糊的定义。之前说的4S标准的最后一点是超视距还是短距起降,这就是定义模糊而产生了争议的典型例子。
除此之外,超机动也是,什么是超机动,仔细想一想,从字面意思上去理解就是超出常规的机动能力,那么如何去理解这个超出常规呢?如果结合ATF计划制定的F-22的标准去理解的话,那么这个超出常规的意思应该是优于其他战机的机动能力。
但是超机动还有另外一种定义:
那就是过失速机动能力。这是我在论文中找到的关于超机动的定义,显然保证飞机大攻角下的稳定性,以此来完成机动动作,快速改变飞机机头指向,这类的过失速机动能力和传统的机动能力是两个概念。
通过观察论文发现,超机动能力在学术上的定义还是很清晰的,但在4S标准中依然有人持有不同意见,由此可见学术界真的定义过4S标准吗?
五代机的通用标准
那么五代机就没有通用标准了吗?有的,那就是低可探测性,目前已服役的四架五代机都在一个点上下了功夫,那就是隐形。有的战机对于隐形的标准很高,有的则稍微低了一点,但是都考虑到了隐形,从气动设计上就可以看出来。
有人可能会问,之前不是说,超巡,超视距,超机动这些都是四代机能够做到的事情,不算五代机的标准吗?四代机也有一些做到了隐形啊。
不是这样的,已服役的四代战机的隐形除了F-117,都是不完全的隐形设计,只是敷涂了隐形材料,但是隐形设计还有气动设计。
不考虑气动设计,隐形涂料能够起到的作用是有限的,所以一些四代机改进计划中也有敷涂隐形涂料的项目,作用是比较有限的,不过也能起到一定的效果。
只有隐形设计是五代机的通用标准,隐形设计给五代机带来的优势是巨大的,因为可以极大的减少雷达对己方的探测距离,这很大程度上提高了战机的生存能力,而且提高了进攻能力,这也是五代机能够对四代机在一对一中形成绝对优势的原因。
百花齐放的五代机理念
通过上面的文章,我们发现4S标准可能并不是五代机的真正定义,它只是属于F-22的五代机标准,是五代机标准的其中之一,并不能以偏概全,那么五代机的标准究竟是什么呢?
其实五代机除了一个隐形这样的通用标准,其余的要根据各国的需求来具体去考量,F-22考虑北约和苏联相互克制的体系,加入了高机动性,航程和作战效能等需求。
(PS:其实四代机也差不多,除了高机动性的硬性指标,其余各有差异。)
J-20的五代机理念
简单的观察J-20的翼型和机体,小展弦比,大后掠角的翼型,大长细比的机身,这样的设计明显是偏重于超音速性能的设计,这样的战机是非常适合截击和制空的。
结合我们的国情,我们发现这样的设计简直太适合我们了,自建国以来,我们对于DCA(防御制空)以及截击任务一直有很大的需求,以至于歼-8这类专职于截击的战机出现。
后续进口的J-11也是基本用于防空的,J-10这类的多功能战机由于三角翼+近距鸭翼也有不错的超音速能力,这些能力用于防空上是特别合适的。
J-20的理念应该是以超音速性能为主,BVR(超视距)为主要作战手段,然后再配合良好的隐身能力,J-20是一款符合我国需求的战机。
F-35的五代机理念
F-35的五代机理念是我个人很推崇的,那就是通用性和多用途。
F-35有很强的的亚音速机动能力和世界顶尖的航电,这不仅赋予了F-35这架战机非同寻常的战斗能力,也让其可以很大程度上参与其他任务。
和以前那些多用途战机不一样,F-35在制空和打击任务同时达到了非常优秀的水平,从这点上来看,F-35和F-15E这类的双重任务战斗机是有异曲同工之妙的。
但是F-35凭借先进的航电,适应能力远比F-15E更深更广,它可以完成更加多样化的任务,真正的一机多用,就目前来看F-35可以完成的和有完成趋势的任务种类是非常多的:空优,对地打击,反舰,护航。助推段拦截弹道导弹,作为CEC的区域中心等等。
而且在此基础上,F-35的系统工程问题也解决的很好,它还很高的可靠性,很高的产量和低廉的价格。
目前F-35的总产量已经达到了500架,其中分别有354架F-35A,108架F-35B,38架F-35C。目前美国是最大的F-35拥有国共有353架F-35,JSF计划成员国有92架F-35,同时对外出售了55架F-35。
生产速度非常快,从6-4到3-4,也就9个月的时间,这还是将生产线分散到很多地方,如果全部有洛克希德生产,那么想必还会再快一点。
目前F-35累计飞行时长超过28W个小时,也只坠毁了两架,一架是2018年9月美国海军陆战队的F-35B坠毁,一架是2019年4月日本的F-35A坠毁,讲道理,这样的安全性和可靠性已经很高了。
价格从一开始的1.2亿美元的单价,降到8500万美元,再降到目前8000万美元都不到,相当物美价廉了。
(PS:当然这是F-35A的价格,F-35B和F-35C稍贵一些在1.2亿美元左右,不过这个价格也不算贵,而且随后应该也会降一部分。)
F-35的通用性和多用途有它的必然性,因为其JSF计划从一开始就是个天坑,反反复复整合,最后所有军种对下一代战机的要求融为一体,这是很难做到的,因为不同军种有不同的需求和侧重,不过虽然开头和过程很艰难,但结果还是不错的。
F-35显然是一款让世人瞩目的战机。
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