F-35的冒险

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 14:41:24
16:12:45
围绕F35的争论由来已久,在查阅了大量相关文件资料之后,本人在此谈谈自己的观点与看法!

首先,从F35的设计目标来看,它是一款跨时代的战机。也许,相当多的军迷认为,F35相对于F22只是一个更廉价的选择,但这一观点可能从根本就是错的,因为F35降低成本的措施是采用更多的高科技手段,而不是使用传统的方法!当然,高科技使用也带来了更多的风险。军事高技术的特点之一就是极高的风险性。从某种程度上来说,F35开发项目是美军有史以来最大的军事冒险项目。美军要掌握科技制高点,继续担任全球军事“领头羊”,就不得不承担这样的风险。当然,高风险总是与高回报并存。如果F35开发项目成功了,达到了美军所希冀的目标,那么,它就是跨时代的战机。其性能在很大程度将超越F22,让F35成为未来五十年的空中霸主(设计上预留着巨大的升级空间)。下面,我来深入分析一下F35的能力以及其开发所面临的风险!

1.计算机辅助作战。

这是F35所有能力中,最核心最关键的能力,也是大部份军迷们所忽视的能力。同样,它也是F35目前所面临的最大风险。计算机辅助作战使F35的软件代码数量急剧膨胀,虽然最终的代码数仍然是机密,但相关分析与军方透露的资料指出F35的代码数量在1160---2400万之间,这还不是最终的版本!考虑到代码行技术只是一种比较简单的定量估算软件规模的方法,不同语言实现同一个软件所需要的代码行数并不相同。此前的战机软件(包括F22)普遍采用ADA语言,而F35采用了C++语言。相对于ADA,C++开发的系统通常具备更高的可重用性,也意味着更少的代码行。

但是,采用C++的F35,其代码行数仍然大幅度增加,以致使软件系统成为F35开发的关键瓶颈,这充分说明了F35软件系统的复杂性。

从官方的资料来看,F35第一次将飞控系统、航电系统、机电管理系统融为一体。以前那种泾渭分明的界限被打破了。在这里我简单分析一下F35具备的系统功能模块如下:

1.飞行控制系统

2.自主导航系统

3.自主后勤管理系统

4.能源管理系统(电源、应急动力、液压)

5.热循环管理系统(燃油、环境控制、液压,座舱)

6.生命支持系统

7.逃逸系统

8.敌我识别系统

9.电子干扰系统(具备充当电子战飞机的能力)

10.预警系统(与一般战机不同,每一架F35都是一架小型预警机)

11.数据传输系统

12.飞行记录与战斗存储系统

13.合成孔径雷达图像处理系统

14.自主防撞地系统(即使是一个菜鸟飞行员驾驶着F35向着一座大山或者地面撞去,自主防撞地系统也会自主拒绝飞行员的操作,并自主将飞机调整到安全状态)

15.武器管理系统(值得注意的是,固态激光器将成为可供选择的武器之一)

16.驾驶舱语音识别系统

17.人机界面系统(下视显示器与头盔显示器,包括武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息等等)

18.无线电管理系统(软件无线电技术(software radio technology),基本组合包括VHF/UHF话音通信,HaveQuick I/II、HaveQuickIIA、卫星通信T/R 、IFF/SIF转发器,IFF(模式4)询问器,ILS/MLS/TACAN,IFDL,Link16T/R, Link4A, 战术数据信息链(TADIL-K),3-D音频,和ADS-B等等)

19.自主数据共享与分析系统(飞机之间的通讯由计算机自动完成,多战机信息共享,计算机系统对所有数据进行分析。是机器对机器的,而不是传统的人对人)

20.智能化的观察分析系统(F35本身也是一架侦察机,侦察到的图像由计算机进行实时分析与处理)

21.智能化的管理与决策系统(计算机智能化完成绝大部份操作,并根据数据分析的结果,提供可供选择的作战方案,飞行员只需要选择A、B、C,或者回答OK与N0)-------------------------------------------------------------

上述系统仅仅是目前阶段的简单分析,也是F35必须实现的一些基本功能,实际系统应该能实现更多的功能。此外,各个不同型号的飞机还有其各自的特殊要求,比如F35B的垂直起降管理系统。海军希望F35C能实现航母自主着舰,一劳永逸地解决航母着舰尤其是夜间在航母上着舰的难题。

和F22一样,F35也使用INTEGRITY-178B,这是一个微内核实时操作系统,支持多种不同芯片。最开始的F35使用Motorola G4 PowerPC 微处理器,现在已经改用飞思卡尔的微处理器(多说一句,貌似飞思卡尔与南京航天航空大学有不少合作项目), 以后仍然不确定。但美国军方认为,根据摩尔定理,CPU过18个月就落后了,因此希望在设计上预留近乎无限的升级空间,能不断的更新CPU以提高性能,这一点恐怕也刷新了很多人的认知。一般来说,军用芯片与民用芯片的要求完全不同,军用芯片要求更高的可靠性,要求采用更成熟,更稳定的技术。比如我国军用卫星CPU的标准之相当于386的标准(实际上是486),l因为太空高辐射环境下,这种芯片稳定。一般来说,军用飞机芯片并不强,典型的如IBM的PPC603E芯片。

但F35明显不一样,它庞大的软件系统意味着需要更好的硬件系统来支撑。

影响、意义以及风险:

计算机机辅助作战极大的解放了飞行员的负担,使飞行员能更关注于战斗本身,而不是飞机的控制和管理。如果说传统的飞机仍然是在“手工制图”,那么F35的软件系统在实际上相当于安装了CAD制图软件,使得“制图”(空战)发生了翻天覆地的变化。通过计算机辅助,可以一个菜鸟飞行员变成一个天才飞行员,甚至超越天才飞行员——因为绝大部份工作都交给了计算机来完成。如果你明白一个菜鸟飞行员与天才飞行员的区别,就应该知道,这种影响是空前的。

从另一个方面来看,飞机的硬件性能实际上已经到了一个瓶颈上,因为飞行员所能承受的过载能力有限,而导弹的过载能力近乎无限,未来导弹对飞机威胁会大大提升。机动性在高性能的导弹面前,显得那么苍白和无力!而且超视距作战下,近距格斗也变成无关紧要的能力,美军也明确要求避开近距格斗!事实上,超级大黄蜂的过载能力反而有所降低。正因为如此,作为世界科技发展的领头羊,美国要继续掌握军事科技的的制高点,只能寻找另外一个增长曲线,从硬件向软件转变,而计算机技术的发展为这一切提供了可能。

从这一点上来说,F35的影响远远超过了F22,超过了以前任何一种飞机。它可能意味着一个时代的变迁,飞机从“硬件时代”进入“软件时代”。飞机软件的开发成本,对飞机作战能力的影响将大大超过硬件。这就如同诺基亚有非常优秀的硬件,但在软件上,它的塞班系统输给了苹果的IOS系统和谷歌的安卓系统(别忘了,我们的山寨智能手机,包括华为,全部都是使用安卓系统),从而失去市场。未来在软件系统上落后的战机,也必将失掉战场。如果说发动机是飞机的心脏,那么软件系统就是飞机的大脑,而此前,飞机在本质上是没有“大脑”的,飞机的大脑是飞行员。软件时代的战机,将第一次具备自己的“大脑”。

还有一些人可能认为软件系统并不重要,可以在以后安装并升级。但实际上,这是一种很天真幼稚的想法,一开始的架构设计决定了飞机有多大的升级空间。F22的软件系统仍然在不断升级,比如自主防撞地系统,但F22永远不可能具备F35这样的升级空间,这也是美国人不愿意生产更多F22的根本原因。

对于出口来说,由于美国不会向其他国家提供源代码(包括英国),美国甚至可以在源代码中预留后门,轻而易举的摧毁F35。因此也不必担心,其它国家发生政变,变成了敌对国家,使F35成为敌人的武器!!

风险:

庞大的软件系统使得彻底的检测变成了一个不可能完成的任务,使得系统的可靠性变得令人担扰。一个优先级反转就可能给飞机带来致命的风险(1997的火星探测器就曾经发生过,而它的软件规模还要小很多倍)为了保证可靠性,F35的飞行管理系统使用了3台计算机同时处理!

从软件开程的角度来看,F35采用了高风险的增量模型。增量模型的优点是可以先完成部份构件和功能,向客户交付,然后,不断地增加构件和功能。而逐步增加功能使客户(飞行员)有充足的时间来学习和适应新的软件系统。

同样,增量模型的缺点也很明显,每一个新的增量构件在进行集成的时候,不能破坏原有的软件体系结构。目前F35的开发就遇到了这种因难,无法集成!!而这是致命的!!更令人担扰的是,F35采用的不是普通的增量模型,而是高风险增量模型。即完成需求分析之后,进行构件一的规格说明文档,然后转向构件二的规格说明文档,同时进行构件一的设计……构件三、构件四类同……环环相扣,不同的构件并行开发,以提高开发速度……需要指出的是,构件二是基于构件一的……一旦其中任何一个构件出现问题,就可能造成整个系统工程的崩溃!!

更致命的是,由于F35是全球第一款在设计上追求高度的计算机辅助作战能力的飞机,它将不能进行彻底的需求分析(飞行员不可能将所有问题说明清楚,事实上,飞行员自己也不清楚)而需要飞行员试验,反馈,然后修改需求分析!做过软件开发的人,应该都知道,软件系统开发到一半却要修改需求意味着什么?而以前的飞控软件系统却没有这个问题,因为它们只是简单的改进,需求是确定的。

毫不夸张的说,F35的软件系统开发将带来软件工程上的巨大挑战,其软件系统可能是人类有史以来最为复杂的软件系统(第一个完整版本最快也要到2019年才能完成开发,而到2015年也仅仅具备初始作战能力,计算机机辅助还远远没有实现)。相对于这个问题,其他的问题都还不是关键的,比如头盔显示器的延迟仍然高达300毫秒!!

在一定程度上说,这是一场空前绝后的大赌注,几千亿美元的资金,未来五十年的空战霸权,都押注在这上面了,我不得不佩服美国人的冒险精神,相比之下,其他国家都显得谨慎多了!
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围绕F35的争论由来已久,在查阅了大量相关文件资料之后,本人在此谈谈自己的观点与看法!

首先,从F35的设计目标来看,它是一款跨时代的战机。也许,相当多的军迷认为,F35相对于F22只是一个更廉价的选择,但这一观点可能从根本就是错的,因为F35降低成本的措施是采用更多的高科技手段,而不是使用传统的方法!当然,高科技使用也带来了更多的风险。军事高技术的特点之一就是极高的风险性。从某种程度上来说,F35开发项目是美军有史以来最大的军事冒险项目。美军要掌握科技制高点,继续担任全球军事“领头羊”,就不得不承担这样的风险。当然,高风险总是与高回报并存。如果F35开发项目成功了,达到了美军所希冀的目标,那么,它就是跨时代的战机。其性能在很大程度将超越F22,让F35成为未来五十年的空中霸主(设计上预留着巨大的升级空间)。下面,我来深入分析一下F35的能力以及其开发所面临的风险!

1.计算机辅助作战。

这是F35所有能力中,最核心最关键的能力,也是大部份军迷们所忽视的能力。同样,它也是F35目前所面临的最大风险。计算机辅助作战使F35的软件代码数量急剧膨胀,虽然最终的代码数仍然是机密,但相关分析与军方透露的资料指出F35的代码数量在1160---2400万之间,这还不是最终的版本!考虑到代码行技术只是一种比较简单的定量估算软件规模的方法,不同语言实现同一个软件所需要的代码行数并不相同。此前的战机软件(包括F22)普遍采用ADA语言,而F35采用了C++语言。相对于ADA,C++开发的系统通常具备更高的可重用性,也意味着更少的代码行。

但是,采用C++的F35,其代码行数仍然大幅度增加,以致使软件系统成为F35开发的关键瓶颈,这充分说明了F35软件系统的复杂性。

从官方的资料来看,F35第一次将飞控系统、航电系统、机电管理系统融为一体。以前那种泾渭分明的界限被打破了。在这里我简单分析一下F35具备的系统功能模块如下:

1.飞行控制系统

2.自主导航系统

3.自主后勤管理系统

4.能源管理系统(电源、应急动力、液压)

5.热循环管理系统(燃油、环境控制、液压,座舱)

6.生命支持系统

7.逃逸系统

8.敌我识别系统

9.电子干扰系统(具备充当电子战飞机的能力)

10.预警系统(与一般战机不同,每一架F35都是一架小型预警机)

11.数据传输系统

12.飞行记录与战斗存储系统

13.合成孔径雷达图像处理系统

14.自主防撞地系统(即使是一个菜鸟飞行员驾驶着F35向着一座大山或者地面撞去,自主防撞地系统也会自主拒绝飞行员的操作,并自主将飞机调整到安全状态)

15.武器管理系统(值得注意的是,固态激光器将成为可供选择的武器之一)

16.驾驶舱语音识别系统

17.人机界面系统(下视显示器与头盔显示器,包括武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息等等)

18.无线电管理系统(软件无线电技术(software radio technology),基本组合包括VHF/UHF话音通信,HaveQuick I/II、HaveQuickIIA、卫星通信T/R 、IFF/SIF转发器,IFF(模式4)询问器,ILS/MLS/TACAN,IFDL,Link16T/R, Link4A, 战术数据信息链(TADIL-K),3-D音频,和ADS-B等等)

19.自主数据共享与分析系统(飞机之间的通讯由计算机自动完成,多战机信息共享,计算机系统对所有数据进行分析。是机器对机器的,而不是传统的人对人)

20.智能化的观察分析系统(F35本身也是一架侦察机,侦察到的图像由计算机进行实时分析与处理)

21.智能化的管理与决策系统(计算机智能化完成绝大部份操作,并根据数据分析的结果,提供可供选择的作战方案,飞行员只需要选择A、B、C,或者回答OK与N0)-------------------------------------------------------------

上述系统仅仅是目前阶段的简单分析,也是F35必须实现的一些基本功能,实际系统应该能实现更多的功能。此外,各个不同型号的飞机还有其各自的特殊要求,比如F35B的垂直起降管理系统。海军希望F35C能实现航母自主着舰,一劳永逸地解决航母着舰尤其是夜间在航母上着舰的难题。

和F22一样,F35也使用INTEGRITY-178B,这是一个微内核实时操作系统,支持多种不同芯片。最开始的F35使用Motorola G4 PowerPC 微处理器,现在已经改用飞思卡尔的微处理器(多说一句,貌似飞思卡尔与南京航天航空大学有不少合作项目), 以后仍然不确定。但美国军方认为,根据摩尔定理,CPU过18个月就落后了,因此希望在设计上预留近乎无限的升级空间,能不断的更新CPU以提高性能,这一点恐怕也刷新了很多人的认知。一般来说,军用芯片与民用芯片的要求完全不同,军用芯片要求更高的可靠性,要求采用更成熟,更稳定的技术。比如我国军用卫星CPU的标准之相当于386的标准(实际上是486),l因为太空高辐射环境下,这种芯片稳定。一般来说,军用飞机芯片并不强,典型的如IBM的PPC603E芯片。

但F35明显不一样,它庞大的软件系统意味着需要更好的硬件系统来支撑。

影响、意义以及风险:

计算机机辅助作战极大的解放了飞行员的负担,使飞行员能更关注于战斗本身,而不是飞机的控制和管理。如果说传统的飞机仍然是在“手工制图”,那么F35的软件系统在实际上相当于安装了CAD制图软件,使得“制图”(空战)发生了翻天覆地的变化。通过计算机辅助,可以一个菜鸟飞行员变成一个天才飞行员,甚至超越天才飞行员——因为绝大部份工作都交给了计算机来完成。如果你明白一个菜鸟飞行员与天才飞行员的区别,就应该知道,这种影响是空前的。

从另一个方面来看,飞机的硬件性能实际上已经到了一个瓶颈上,因为飞行员所能承受的过载能力有限,而导弹的过载能力近乎无限,未来导弹对飞机威胁会大大提升。机动性在高性能的导弹面前,显得那么苍白和无力!而且超视距作战下,近距格斗也变成无关紧要的能力,美军也明确要求避开近距格斗!事实上,超级大黄蜂的过载能力反而有所降低。正因为如此,作为世界科技发展的领头羊,美国要继续掌握军事科技的的制高点,只能寻找另外一个增长曲线,从硬件向软件转变,而计算机技术的发展为这一切提供了可能。

从这一点上来说,F35的影响远远超过了F22,超过了以前任何一种飞机。它可能意味着一个时代的变迁,飞机从“硬件时代”进入“软件时代”。飞机软件的开发成本,对飞机作战能力的影响将大大超过硬件。这就如同诺基亚有非常优秀的硬件,但在软件上,它的塞班系统输给了苹果的IOS系统和谷歌的安卓系统(别忘了,我们的山寨智能手机,包括华为,全部都是使用安卓系统),从而失去市场。未来在软件系统上落后的战机,也必将失掉战场。如果说发动机是飞机的心脏,那么软件系统就是飞机的大脑,而此前,飞机在本质上是没有“大脑”的,飞机的大脑是飞行员。软件时代的战机,将第一次具备自己的“大脑”。

还有一些人可能认为软件系统并不重要,可以在以后安装并升级。但实际上,这是一种很天真幼稚的想法,一开始的架构设计决定了飞机有多大的升级空间。F22的软件系统仍然在不断升级,比如自主防撞地系统,但F22永远不可能具备F35这样的升级空间,这也是美国人不愿意生产更多F22的根本原因。

对于出口来说,由于美国不会向其他国家提供源代码(包括英国),美国甚至可以在源代码中预留后门,轻而易举的摧毁F35。因此也不必担心,其它国家发生政变,变成了敌对国家,使F35成为敌人的武器!!

风险:

庞大的软件系统使得彻底的检测变成了一个不可能完成的任务,使得系统的可靠性变得令人担扰。一个优先级反转就可能给飞机带来致命的风险(1997的火星探测器就曾经发生过,而它的软件规模还要小很多倍)为了保证可靠性,F35的飞行管理系统使用了3台计算机同时处理!

从软件开程的角度来看,F35采用了高风险的增量模型。增量模型的优点是可以先完成部份构件和功能,向客户交付,然后,不断地增加构件和功能。而逐步增加功能使客户(飞行员)有充足的时间来学习和适应新的软件系统。

同样,增量模型的缺点也很明显,每一个新的增量构件在进行集成的时候,不能破坏原有的软件体系结构。目前F35的开发就遇到了这种因难,无法集成!!而这是致命的!!更令人担扰的是,F35采用的不是普通的增量模型,而是高风险增量模型。即完成需求分析之后,进行构件一的规格说明文档,然后转向构件二的规格说明文档,同时进行构件一的设计……构件三、构件四类同……环环相扣,不同的构件并行开发,以提高开发速度……需要指出的是,构件二是基于构件一的……一旦其中任何一个构件出现问题,就可能造成整个系统工程的崩溃!!

更致命的是,由于F35是全球第一款在设计上追求高度的计算机辅助作战能力的飞机,它将不能进行彻底的需求分析(飞行员不可能将所有问题说明清楚,事实上,飞行员自己也不清楚)而需要飞行员试验,反馈,然后修改需求分析!做过软件开发的人,应该都知道,软件系统开发到一半却要修改需求意味着什么?而以前的飞控软件系统却没有这个问题,因为它们只是简单的改进,需求是确定的。

毫不夸张的说,F35的软件系统开发将带来软件工程上的巨大挑战,其软件系统可能是人类有史以来最为复杂的软件系统(第一个完整版本最快也要到2019年才能完成开发,而到2015年也仅仅具备初始作战能力,计算机机辅助还远远没有实现)。相对于这个问题,其他的问题都还不是关键的,比如头盔显示器的延迟仍然高达300毫秒!!

在一定程度上说,这是一场空前绝后的大赌注,几千亿美元的资金,未来五十年的空战霸权,都押注在这上面了,我不得不佩服美国人的冒险精神,相比之下,其他国家都显得谨慎多了!
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很好,介绍的不错
定位有问题,肥电设计的时候没有考虑j20,结果被中国截胡了,武器自己吹多牛逼没用关键要看作战对手,没见棒子窝憋都不太想买肥电了,对上j20可能很悲剧
米爹不知道中国还憋着多少黑项目,等搞出一个玩意,又被中国截胡,航母是这样,肥电是这样