试飞员徐勇凌博客：全球五代机在忧患中前行

第一款实用型的“五代战机”F-22的服役已经过去将近10年了。10年来，关于"五代机"的各种消息纷至沓来，最近的一次消息是F-35意外地缺席了计划中要参加的范保罗航展。
      2004年底，当一贯高调的F-22经历十几年漫长的研制、试验，终于进入美国兰利空军基地服役时，许多军事专家都在高度关注它服役后的表现，据说在头半年的战术试验中F-22表现卓越，而后，它就不断地在各种航展和航空节上亮相，其所表现出来的前所未有的“超机动”性能为美国人赚足了眼球，只不过那时它还被称之为“四代机”。
       那个时候俄罗斯的“五代机”依然还是一张图纸，中国的“四代机“项目也大致刚刚立项不久；俄罗斯人在米格29验证机上验证了超机动技术的可行性，而美国人所倡导的四代机“4S“理念，俄罗斯的航空团队至少在3个S上遇到了技术瓶颈：隐身技术受到材料和结构设计的限制，超音速巡航受到发动机性能的限制，而高度融合的信息化系统更是俄罗斯的短板。直到2010年初，俄罗斯人期盼已久的“五代机”T-50的首飞才姗姗来迟。
      无论美国人提出的4S理念多么超前，在它没有经历战场验证之前，我们依然难以对他的作战效能做出客观评价。比如F-104、F-111等战机，被美国人吹嘘成技术绝对先进的一代名机，但在战场上却表现平平，有些甚至成为空战“毒药”。因此，F-22的作战效能究竟如何，还有待战争的检验。如今，10年过去了，美国人参与了不少次战争，但我们依然没有看见F-22在战场上露脸，倒是不断传来的各种负面消息令人一头雾水，什么氧气故障，什么发动机叶片裂纹，人们不禁要问：技术如此先进“五代机”为什么频繁发生低级故障？

周期性嬗变——四代机理念应运而生
      上世纪70年代，当美国人的两款三代战机投入使用之后，许多航空军事专家认为，以短距起降、超视距攻击、大迎角机动和远程作战性能为标志的三代机，将是人类军事航空装备技术的终结，直到今天依然有人持有这样的观点。相对于二代机而言，三代机的技术理念实在是太超前了，摒弃了高度速度的盲目竞争，三代机在机动性领域和精确打击技术方面另辟蹊径，这种先进理念在后续的空战中得到了很好的验证。然而，回顾人类航空武器发展我们发现这样一个规律：每过20年左右在战机技术领域就会有一个大的技术飞跃，从早期的三翼机、双翼机，到二战期间的活塞式发动机、金属壳体的单翼机，从第一代喷气战机，到高空高速战斗机再到三代机，这些战机的更新换代周期大致就是二十年。似乎是这种航空武器技术发展规律的一种延续，就在人们认为航空武器技术的终结即将到来的时候，美国人悄悄启动了四代机计划。
      仅从空中优势的技术理念看，“三代机”技术似乎已经发展到了极致，高机动性、精确打击能力、远程作战能力，有了这些技术下一代战机还有怎样的技术发展空间呢？所谓有矛就有盾，既然借助于高技术信息探测技术，三代战机具备了远程精确打击能力，那么如何防范这种技术呢，美国人想到了隐身技术。
      其实，关于隐身技术最早是由俄罗斯人提出来的，但由于受技术发展的限制隐身的理念在工程技术上非常难以实现，因此，关于隐身各国的研发只是处于技术探索阶段，唯有美国人似乎执着于此。为了验证隐身技术的可行性，在“四代机”方案出台之前，美国的臭鼬团队开始了一款叫做“海弗兰”的隐身战机计划，这就是后来第一款投入装备的隐身战机——“夜鹰”F-117。1991年的海湾战争中，几十架F-117战机投入使用，战场上的优异表现更坚定了美国人研制四代机的决心。上世纪90年代初，由洛马公司和波音公司（包括后来合并到波音的麦道公司）共同参与了四代机研制机的竞争，经过多轮角逐，YF-22战胜了YF-23方案，赢得了美国“四代战”机的研制订单，尽管为了照顾波音的情绪最终采用了联合研制的机制，但洛马公司依然主导了研制项目，1997年，生产型的F-22首飞成功。
      F-22的成功意义重大，美苏从40年代末开始的航空武器技术的拉锯式竞争，经过五、六十年年代的不相上下，到三代战机的渐渐拉开距离，美国人终于通过F-22项目的成功，把俄罗斯人远远地甩在了后面，战机技术领域的竞争尘埃落定，美国人用频繁的战机公开表演，毫不掩饰地表达他们的欣喜。然而，成功带给美国人的不是“羡慕嫉妒恨”，反而是一次次莫名其妙的空难，直到今天F-22依然诟病缠身，而与其高低搭配的低端五代机F-35，也因核心技术缺陷装备周期被一拖再拖，人们不禁要问“五代机”究竟这么了。

间歇性故障——新装备在阴沟里翻船
      截止目前，算上YF-22验证机，该系列飞机已经在试验和训练中至少坠毁了8架飞机，其中由飞控技术引发的飞行事故大致有3起，这种现象在美国的军机发展史上是极为罕见。尽管在F-16和F-117的试验飞行中也发生过一些飞控技术缺陷引发的故障，但如此先进的五代机F-22为什么在机械系统上出问题呢，谈到这一点首先我们需要了解五代机飞控系统的特点。如果说三代战机实现了全舵面一体化数字操控，也就是说飞控系统可以通过最佳控制率组合，合理地配置机动飞行中各舵面的协调操控，以获得最佳的机动控制效果，这种数字电传控制技术其实已经相当复杂。那么五代的飞控技术需要在此基础上实现飞控系统与发动机矢量推力的一体化控制，简称“飞-发一体化控制”，“飞-发一体化控制”的难度在于，在同样的气动环境下，发动机的推力是一个变量，而舵面效能基本是一个不变量，要讲变量与不变量进行一体化融合控制，其软件设计的难度可以想象。而如果矢量推力控制方面一旦出现问题，对飞机的稳定操控与结构强度会产生灾难性的后果。如YF-22的早期事故，就是在起飞着陆构型下，飞发一体化控制出现异常造成的，飞机在收起襟翼后意外产生俯仰震荡，飞控系统处于数据溢出状态，完全失去了多飞机的控制，飞机最终坠毁在跑道附近。
      如果说飞控系统故障技术复杂但原因还容易探明，而在F-22服役后不断暴露的氧气系统问题，却让技术团队长时间处于迷失状态，开始是不是氧气系统故障都无法确认；后来确认是氧气系统故障后，由于故障处理牵扯到初始设计，整个系统需要推倒重来，这使得故障排除周期远远超出了人们的预期。经过半年多的集中技术公关后，再次复飞的F-22并没有给研制团队带来惊喜，氧气系统故障依然没有彻底排除，军方不得不在训练中对飞行高度进行限制，而几名高水平的战术试飞员的一等事故，令飞行员对F-22谈虎色变，一些人甚至拒绝执飞F-22战机。
      与F-22由细节引发的飞行事故不同，F-35战机的问题似乎更加严重，为了追求完美并同时适应空军型、海军型和舰载型三型战机融合设计，F-35被赋予了太多的理念和功能。项目研制之初就因为功能与整机设计的矛盾，出现了超重600多千克的重大设计问题。而由于结构的复杂性所引发的系统干扰的问题，更是令设计团队大伤脑筋，整合似乎成为F-35最大的难题。这也难怪研发团队，在航空装备的设计领域，所有那些想法太多的团队，都会遇到融合困难的问题，由于最终无法整合而被送入飞行博物馆的“流产”型号，在美国军机研制史上不胜枚举。

群体性焦虑——五代机的未来路在何方
      从信息化战争的角度看，五代机的核心理念大方向是基本正确的，高度融合的信息化系统将是未来空中中决胜的关键技术，而超音速巡航的意义在于，在未来需要快速解决、迅速主导战局的全球作战中，速度将是空中武器装备的重要指标。正是因为如此，尽管五代机技术极为复杂，但航空大国似乎不愿意接受由美国人独享五代机技术的局面，随着中俄五代机的先后首飞，许多国家也坐不住了，纷纷上马五代机项目。从中俄五代机试飞的情况看，尽管试飞架次在不断推进，新的验证机也一架架推出厂房，但核心技术如隐身技术、矢量推力技术等方面的突破似乎并不快。与此同时，其他国家似乎也不甘寂寞，日本的“心神”战机项目，印度与俄罗斯联合研制的五代机项目都纷纷起动，并在这几年取得了实质性的进展，连伊朗这样没有航空装备研发传统的国家也在跃跃欲试。一时间五代机技术呈现出多点开花的局面，然而在明眼人看来，如此热闹场面的背后却是许多项目顶层设计上的不得要领。
      首先，从信息融合与多种打击模式组合的角度看，未来的五代机一定是一款中大型战机，而我们看到，由日本和伊朗各自提出的下一代战机方案显然个头太小，是研制成本不堪重负还是技术基础不足以支撑大型战机的研制，我看两种因素都有。如果说四代机从技术角度看跨越幅度太大，因此设计研制难度太高，那么从国家实力角度分析，五代机的高成本与核心技术瓶颈才是航空欠发达国家最大的门槛，一些看似理念先进的概念机，仅从外形看就呈现整合不佳先天不足，五代机却是不是一般人能干的活，对于这些国家的战机项目我并不看好。
      五代机为主导的战争还没有打响，关于下一场空战到底是怎样的争论已经热闹非凡。有些人认为五代机很可能是有人操控的空中武器的终结版，有人认为无人化、小型化、太空化才是下一场空战的主要形态。除了对于五代机未来前景的迷茫，有技术隐患所引发的各种故障和事故也令人们对五代机技术信心不足，由美国人引领的五代机技术的博弈，究竟谁是赢家似乎还有待未来战争的检验。

原文链接：  http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b76f5770102uy31.html第一款实用型的“五代战机”F-22的服役已经过去将近10年了。10年来，关于"五代机"的各种消息纷至沓来，最近的一次消息是F-35意外地缺席了计划中要参加的范保罗航展。
      2004年底，当一贯高调的F-22经历十几年漫长的研制、试验，终于进入美国兰利空军基地服役时，许多军事专家都在高度关注它服役后的表现，据说在头半年的战术试验中F-22表现卓越，而后，它就不断地在各种航展和航空节上亮相，其所表现出来的前所未有的“超机动”性能为美国人赚足了眼球，只不过那时它还被称之为“四代机”。
       那个时候俄罗斯的“五代机”依然还是一张图纸，中国的“四代机“项目也大致刚刚立项不久；俄罗斯人在米格29验证机上验证了超机动技术的可行性，而美国人所倡导的四代机“4S“理念，俄罗斯的航空团队至少在3个S上遇到了技术瓶颈：隐身技术受到材料和结构设计的限制，超音速巡航受到发动机性能的限制，而高度融合的信息化系统更是俄罗斯的短板。直到2010年初，俄罗斯人期盼已久的“五代机”T-50的首飞才姗姗来迟。
      无论美国人提出的4S理念多么超前，在它没有经历战场验证之前，我们依然难以对他的作战效能做出客观评价。比如F-104、F-111等战机，被美国人吹嘘成技术绝对先进的一代名机，但在战场上却表现平平，有些甚至成为空战“毒药”。因此，F-22的作战效能究竟如何，还有待战争的检验。如今，10年过去了，美国人参与了不少次战争，但我们依然没有看见F-22在战场上露脸，倒是不断传来的各种负面消息令人一头雾水，什么氧气故障，什么发动机叶片裂纹，人们不禁要问：技术如此先进“五代机”为什么频繁发生低级故障？

周期性嬗变——四代机理念应运而生
      上世纪70年代，当美国人的两款三代战机投入使用之后，许多航空军事专家认为，以短距起降、超视距攻击、大迎角机动和远程作战性能为标志的三代机，将是人类军事航空装备技术的终结，直到今天依然有人持有这样的观点。相对于二代机而言，三代机的技术理念实在是太超前了，摒弃了高度速度的盲目竞争，三代机在机动性领域和精确打击技术方面另辟蹊径，这种先进理念在后续的空战中得到了很好的验证。然而，回顾人类航空武器发展我们发现这样一个规律：每过20年左右在战机技术领域就会有一个大的技术飞跃，从早期的三翼机、双翼机，到二战期间的活塞式发动机、金属壳体的单翼机，从第一代喷气战机，到高空高速战斗机再到三代机，这些战机的更新换代周期大致就是二十年。似乎是这种航空武器技术发展规律的一种延续，就在人们认为航空武器技术的终结即将到来的时候，美国人悄悄启动了四代机计划。
      仅从空中优势的技术理念看，“三代机”技术似乎已经发展到了极致，高机动性、精确打击能力、远程作战能力，有了这些技术下一代战机还有怎样的技术发展空间呢？所谓有矛就有盾，既然借助于高技术信息探测技术，三代战机具备了远程精确打击能力，那么如何防范这种技术呢，美国人想到了隐身技术。
      其实，关于隐身技术最早是由俄罗斯人提出来的，但由于受技术发展的限制隐身的理念在工程技术上非常难以实现，因此，关于隐身各国的研发只是处于技术探索阶段，唯有美国人似乎执着于此。为了验证隐身技术的可行性，在“四代机”方案出台之前，美国的臭鼬团队开始了一款叫做“海弗兰”的隐身战机计划，这就是后来第一款投入装备的隐身战机——“夜鹰”F-117。1991年的海湾战争中，几十架F-117战机投入使用，战场上的优异表现更坚定了美国人研制四代机的决心。上世纪90年代初，由洛马公司和波音公司（包括后来合并到波音的麦道公司）共同参与了四代机研制机的竞争，经过多轮角逐，YF-22战胜了YF-23方案，赢得了美国“四代战”机的研制订单，尽管为了照顾波音的情绪最终采用了联合研制的机制，但洛马公司依然主导了研制项目，1997年，生产型的F-22首飞成功。
      F-22的成功意义重大，美苏从40年代末开始的航空武器技术的拉锯式竞争，经过五、六十年年代的不相上下，到三代战机的渐渐拉开距离，美国人终于通过F-22项目的成功，把俄罗斯人远远地甩在了后面，战机技术领域的竞争尘埃落定，美国人用频繁的战机公开表演，毫不掩饰地表达他们的欣喜。然而，成功带给美国人的不是“羡慕嫉妒恨”，反而是一次次莫名其妙的空难，直到今天F-22依然诟病缠身，而与其高低搭配的低端五代机F-35，也因核心技术缺陷装备周期被一拖再拖，人们不禁要问“五代机”究竟这么了。

间歇性故障——新装备在阴沟里翻船
      截止目前，算上YF-22验证机，该系列飞机已经在试验和训练中至少坠毁了8架飞机，其中由飞控技术引发的飞行事故大致有3起，这种现象在美国的军机发展史上是极为罕见。尽管在F-16和F-117的试验飞行中也发生过一些飞控技术缺陷引发的故障，但如此先进的五代机F-22为什么在机械系统上出问题呢，谈到这一点首先我们需要了解五代机飞控系统的特点。如果说三代战机实现了全舵面一体化数字操控，也就是说飞控系统可以通过最佳控制率组合，合理地配置机动飞行中各舵面的协调操控，以获得最佳的机动控制效果，这种数字电传控制技术其实已经相当复杂。那么五代的飞控技术需要在此基础上实现飞控系统与发动机矢量推力的一体化控制，简称“飞-发一体化控制”，“飞-发一体化控制”的难度在于，在同样的气动环境下，发动机的推力是一个变量，而舵面效能基本是一个不变量，要讲变量与不变量进行一体化融合控制，其软件设计的难度可以想象。而如果矢量推力控制方面一旦出现问题，对飞机的稳定操控与结构强度会产生灾难性的后果。如YF-22的早期事故，就是在起飞着陆构型下，飞发一体化控制出现异常造成的，飞机在收起襟翼后意外产生俯仰震荡，飞控系统处于数据溢出状态，完全失去了多飞机的控制，飞机最终坠毁在跑道附近。
      如果说飞控系统故障技术复杂但原因还容易探明，而在F-22服役后不断暴露的氧气系统问题，却让技术团队长时间处于迷失状态，开始是不是氧气系统故障都无法确认；后来确认是氧气系统故障后，由于故障处理牵扯到初始设计，整个系统需要推倒重来，这使得故障排除周期远远超出了人们的预期。经过半年多的集中技术公关后，再次复飞的F-22并没有给研制团队带来惊喜，氧气系统故障依然没有彻底排除，军方不得不在训练中对飞行高度进行限制，而几名高水平的战术试飞员的一等事故，令飞行员对F-22谈虎色变，一些人甚至拒绝执飞F-22战机。
      与F-22由细节引发的飞行事故不同，F-35战机的问题似乎更加严重，为了追求完美并同时适应空军型、海军型和舰载型三型战机融合设计，F-35被赋予了太多的理念和功能。项目研制之初就因为功能与整机设计的矛盾，出现了超重600多千克的重大设计问题。而由于结构的复杂性所引发的系统干扰的问题，更是令设计团队大伤脑筋，整合似乎成为F-35最大的难题。这也难怪研发团队，在航空装备的设计领域，所有那些想法太多的团队，都会遇到融合困难的问题，由于最终无法整合而被送入飞行博物馆的“流产”型号，在美国军机研制史上不胜枚举。

群体性焦虑——五代机的未来路在何方
      从信息化战争的角度看，五代机的核心理念大方向是基本正确的，高度融合的信息化系统将是未来空中中决胜的关键技术，而超音速巡航的意义在于，在未来需要快速解决、迅速主导战局的全球作战中，速度将是空中武器装备的重要指标。正是因为如此，尽管五代机技术极为复杂，但航空大国似乎不愿意接受由美国人独享五代机技术的局面，随着中俄五代机的先后首飞，许多国家也坐不住了，纷纷上马五代机项目。从中俄五代机试飞的情况看，尽管试飞架次在不断推进，新的验证机也一架架推出厂房，但核心技术如隐身技术、矢量推力技术等方面的突破似乎并不快。与此同时，其他国家似乎也不甘寂寞，日本的“心神”战机项目，印度与俄罗斯联合研制的五代机项目都纷纷起动，并在这几年取得了实质性的进展，连伊朗这样没有航空装备研发传统的国家也在跃跃欲试。一时间五代机技术呈现出多点开花的局面，然而在明眼人看来，如此热闹场面的背后却是许多项目顶层设计上的不得要领。
      首先，从信息融合与多种打击模式组合的角度看，未来的五代机一定是一款中大型战机，而我们看到，由日本和伊朗各自提出的下一代战机方案显然个头太小，是研制成本不堪重负还是技术基础不足以支撑大型战机的研制，我看两种因素都有。如果说四代机从技术角度看跨越幅度太大，因此设计研制难度太高，那么从国家实力角度分析，五代机的高成本与核心技术瓶颈才是航空欠发达国家最大的门槛，一些看似理念先进的概念机，仅从外形看就呈现整合不佳先天不足，五代机却是不是一般人能干的活，对于这些国家的战机项目我并不看好。
      五代机为主导的战争还没有打响，关于下一场空战到底是怎样的争论已经热闹非凡。有些人认为五代机很可能是有人操控的空中武器的终结版，有人认为无人化、小型化、太空化才是下一场空战的主要形态。除了对于五代机未来前景的迷茫，有技术隐患所引发的各种故障和事故也令人们对五代机技术信心不足，由美国人引领的五代机技术的博弈，究竟谁是赢家似乎还有待未来战争的检验。

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