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中国专家谈美F-22新战机:遭遇困难不应夸大渲染

热度49票  浏览17次 【共0条评论】【我要评论 时间:2012年9月08日 16:58

原文配图:美国F-22战机。

  美国F-22是世界上首型、也是迄今为止唯一一种投入现役的第五代战斗机,代表着当今世界现役战斗机的最高技术水平。然而自冷战结束以来,美国国内各界对F-22的争议就从没停止过,该机计划产量也一减再减。近年来F-22在服役中暴露出的一系列问题,更使其不断遭到国内多方的抨击,美国防部还于2009年4月决定在采购187架后将其停产。全面分析F-22近年来问题丛生的原因,总结并借鉴其中的经验教训,对他国航空武器的研发同样具有重要意义。

  F-22近期暴露的主要问题回顾

  F-22自2005年12月正式服役以来,各种问题就接踵而至,使其长期成为外界关注的焦点,近期媒体关于F-22的负面报道更是接连不断。概括起来,目前F-22存在问题主要集中在以下三个方面:

  1. 采购及使用成本昂贵,维护保障困难

  F-22尽管性能超群,但价格惊人,到2010年初其出厂单价已达1.46亿美元,包括研制费在内的单机成本则高达4.12亿美元,成为有史以来最昂贵的战斗机。由于美空军F-22订货量剧减,美国会又禁止该机出口,因而无法通过扩大销量来分摊成本,造成该机单价始终居高不下。

  按照设计,采用了先进理念的F-22应具备比以前飞机更好地维护保障性,然而实际情况却有很大出入。F-22自服役以来,其维护保障方面的问题就一直困扰着美空军,主要包括:座舱盖老化速度快于预期;机体防水结构存在问题,致使部分零部件和机身蒙皮出现锈蚀;航电系统维护繁琐复杂,机载计算机系统程序代码调试困难;对复杂气候的适应性差,部分元器件曾因受潮导致相应的子系统无法正常工作;机体吸波涂层易被雨水侵蚀或因磨损而脱落,每飞行250航时即需重新喷涂,同时这种涂层还可能会导致生产线工人、空地勤人员吸入有毒化学物质。

  由于这些问题,致使F-22的维护保障难度和费用均远远高于预期。《华盛顿邮报》2009年7月曾披露,F-22每飞行1小时所需要的地面维修保障时间超过了30小时,每小时的飞行成本超过4万美元。

  2. 系统复杂,可靠性不尽人意 F-22系统组成和交联非常复杂,在服役过程中不断出现事先未曾预料到的问题和故障,导致实际使用中整机可靠性和任务执行率降低,远低于预期。美国媒体曾披露,2008年10月~2009年5月间,美军部署的F-22中能够承担国土防空任务的仅占55%。

  按照美空军的统计,F-22自服役以来已经发生了7起一级事故,是现役军机中飞行事故率最高的机型。就在正式服役前夕的2004年12月,一架F-22曾因速度传感器供电中断导致飞机坠毁,服役后的F-22也曾于2009年3月和2010年11月先后两次坠毁、致使两名飞行员丧生。此外F-22在服役期间还陆续出现发生座舱盖作动装置故障导致飞行员被困在舱内数小时、前起落架无故收回致使机头摔在停机坪上、飞往日本途中跨越国际日期变更线时因导航计算机失灵而被迫返航等一系列事故。更为严重的是,由于机载供氧系统出现问题,美空军不得不于2011年5月和10月先后两次停飞F-22(其中前一次停飞时间超过4个月),由于其原因至今尚未查清,部分飞行员甚至拒绝驾驶该机。

  3. 功能单一,协同作战能力差

  囿于自身的设计思想,初始技术状态下的F-22作战功能相当单一,主要强调制空作战,而多用途性能、尤其是对地攻击能力非常有限。尽管F-22可携带2枚450千克的GBU-32 "杰达姆"制导炸弹,但因其机载雷达不具备合成孔径雷达工作模式,缺乏高分辨率的成像能力,因而无法独立识别地面目标并实施打击,并且只能打击固定目标,而无法对付移动目标。

  不仅如此,为了确保自身的隐身能力,目前F-22配备的综合飞行数据链(IFDL)仅能与同型机及RQ-4战场机载通信节点无人机进行双向数据通信,而无法与其他军机进行同样的信息交换。因而F-22很难与美军现役其他军机实现信息共享、协同作战,也使其因配备先进传感器而具备的强大信息获取能力优势大打折扣。

  正是由于这些原因,F-22自服役以来,除执行过部分日常巡逻拦截任务外,没能在近期美军参与的任何一场局部战争中露面,成为美国现役军机中唯一没有经历过实战的机型。

  50122562012-09-07 15:02:00.0专家总结F-22经验教训 对研五代机提3点建议(3)_军情集锦_光明网对地攻击,航电系统,代战斗机,有源相控阵雷达,综合飞行28977军情集锦/enpproperty--> F-22问题频发的原因分析

  在近年来的美军新型装备研制项目中,因为"拖、降、涨"等问题导致项目调整、甚至下马的并不在少数。然而像F-22这样,投产服役后仍问题频频,长期争议不断,其吸波涂层问题甚至一度面临法律指控,则比较罕见。造成这种状况的原因是多方面的,其中主要有以下几点:

  1. 五代机技术跨度大,致使成本上升,服役初期可靠性下降

  作为五代机中的代表机型,F-22具备隐身、超声速巡航、超机动和高度综合的航电系统等多项革命性的性能特征,其综合性能与四代机相比有了巨大跨越,其跨度不仅远大于先前各代喷气式战斗机之间的差距。而F-22实现这样的性能跨越,是建立在广泛采用隐身外形、吸波/透波材料、有源相控阵雷达、高推比矢量发动机等先进技术基础之上的,由此造成其研发比以前要复杂得多(如超大规模软件开发),成本费用远远超过先前各代战斗机,同时还不可避免地会带来服役初期的可靠性问题。

  因为从系统工程的角度来看,即使是成熟可靠的技术,将其大量集成在一个平台上也难免会出现问题。而五代机将众多全新先进技术(尽管已进行过先期验证)集成在一起,可靠性问题无疑会更加严重。即使是相同的设备,在四代机上没发现问题,也不能保证在五代机上就不出现故障。

  2. F-22尚处于服役之初的事故多发期

  军用飞机同其他技术装备一样,其全寿命周期内不同阶段的故障率呈"澡盆曲线"态势,在服役初期其故障率偏高,随着使用过程中可靠性的逐步提高,飞机将进入长时间技术稳定的状态,而到服役末期其故障率将再次升高。

  对F-22来说,该机服役刚满6年,目前仍处于"澡盆曲线"前端的事故多发期,某些先前潜伏的问题、乃至设计上的一些瑕疵正逐步显现出来,当前可靠性不佳也是可以理解的。以近期出现的F-22机载供氧系统问题为例,按照美空军提供的数据,整个F-22机群在2011年9月~2012年2月间出动总架次超过8700次,其中仅有9次飞行员出现类似供氧不足的症状,占总架次的0.1%。这样低的故障率在试飞阶段很难被发现,而只有在服役后经大量使用才能暴露出来。

  3. F-22独特的设计思想给作战使用和后续改进带来限制 F-22的研发具有浓厚的冷战背景,直接假想敌是前苏联的米格-29、苏-27等高性能战斗机。因此F-22把提升制空作战能力作为首要设计目标,很大程度上参照了当初F-15"没有一磅重量用于对地攻击"的设计思想,而在多用途、尤其是对地/海攻击能力方面考虑不多。同时,为尽量减小自身暴露的可能性,F-22在战时强调独立行动而不与普通飞机编队,因而没考虑与后者的协同作战。

  不仅如此,F-22今后拓展多用途性能的潜力也相当有限。如该机内埋弹舱最初是为携带空空导弹设计的,容积较小,无法携带较大数量或体积的对地攻击弹药,若采用外挂方式又将严重影响隐身性能,因而F-22难以象F-15那样最终发展出具备强大对地攻击能力的F-15E双重任务战斗机。在F-22基础上改型的FB-22"区域轰炸机"方案就因受原始设计限制,其性能指标难以达到要求而费用却大大增加,最终被放弃。

  4. 时代环境变化使F-22项目的经费投入受到影响

  冷战时期,为了在军备竞赛中夺得优势,美军对战斗机这类重要装备项目的投资可谓不遗余力。但随着冷战后国际政治军事形势的变化,加上近年来国内疲弱的经济环境,目前美军对装备的经济可承受性日益重视,不再像以前那样几乎无节制地投入财力,F-22的生产和后续改进也为此受到影响。

  冷战后F-22的采购数量几经调整,已由最初的750架下降到目前的187架。由于装备量有限,美空军只能使用现役F-22频繁地参与训练演习(在多数演习中往往还担负核心角色),如此大强度的使用,除了会提前耗尽该机服役寿命外,还容易造成机体疲劳、零部件磨损,增加潜在事故隐患。为此,美空军已经开始考虑将F-22服役寿命从原定8000航时延长到10000~12000航时的可行性。

  此外,由于国防预算的削减,致使F-22的升级经费(原计划70亿美元)也被减半,美空军拟定的全面提升F-22战斗力并改善维护性、可靠性的技术方案难以实施,目前只能有选择地对F-22进行部分关键技术升级,其进度也被延后。

  对他国的启示和建议 F-22作为世界五代机的先驱,其动向一直吸引着各国军方及工业界的高度关注。回顾F-22研发和服役过程中存在的问题,分析其主要原因及相关影响,可从中得到一些有益的启示。

  1. 对F-22存在的问题应客观认识和正确面对

  回顾美国F-22研发和服役的历史可以看出,对于五代机这类技术跨度大、先进技术密集的尖端装备,研制中出现波折以至服役初期问题不断是难以避免的。因为新产品的研发本身就是一个不断出现问题和解决问题的过程,每次问题的出现和解决,都是朝着产品性能提升和技术成熟迈出的重要一步,最终将带来整个技术层次质的飞跃。

  另一方面,对F-22出现的问题也不宜过分夸大和渲染。我们应看到,由于当今世界处在一个信息传播高度发达的时代,F-22作为外界长期关注的焦点,有关它的各种信息很容易被大量搜集和传播。而目前美国内媒体、国会、政府问责署以及竞争厂商等出于各自不同目的,都在密切关注着F-22的现状,不时披露并抨击其负面情况,致使F-22给外界形象不佳,而实际情况并不完全是这样。如完成"增量3.1"升级后的F-22对地攻击能力已经较初始型有了相当提升。即使F-22一再遭人诟病的价格问题,若与当前四代机最新改型动辄数千万、上亿美元的单价相比,也不算太离谱。

  对他国来说,对未来先进装备研发中可能出现的困难同样应保持客观态度,不宜受到近期F-22风波的影响。

  2. 武器装备的可靠性、维修性和保障性应与性能指标同等重视

  对五代机这类先进航空装备来说,要确保其具备跨代的高性能,大量先进甚至全新的技术必不可少,但如何避免由此带来的维修和保障性问题,非常值得重视。

  客观地说,对于五代机研发及服役中可能出现的问题,美军方和工业界并不是没有预见和考虑。F-22在方案设计阶段就高度重视保障性,并将其放在与隐身、超巡、超机动等战术性能同等重要的地位,通过采用自保障特性设计、交互式配件供应和综合维修信息系统等手段,理论上具备了比先前战斗机更好的维修和保障性。但即便如此,F-22服役后仍有大量始料未及的问题出现。

  有鉴于F-22的经验教训,他国在军机研发过程中尤其应注意避免片面追求飞机高性能、高指标而忽视维护和保障的倾向,而应将维护与保障性与性能指标、成本费用、项目进度等统筹考虑,做到维护保障与战技性能同时论证、同时设计和同时验证。但由于有美国F-22的先期探索,他国在研发同类装备时具有后发优势,可以针对性地加强关键技术攻关,从而少走弯路。

  3. 军机发展应兼顾近期和长远需求,对其合理定位

  F-22的发展过程横跨冷战与后冷战、机械化战争与信息化战争时代,由此造成其性能需求和功能定位出现偏差,以今天的观点看,该机似乎同时走向了两个极端:一方面,F-22被要求同时具备隐身、超巡、超机动等五代机所有性能特征,以期在性能指标上全面压倒对手,这增大了技术难度、成本费用和潜在风险;但另一方面,F-22在作战功能上又过于单一,偏重制空作战,忽视多用途性能,致使其在后冷战时代很难找到用武之地。这对今后各国军机发展来说,无疑是前车之鉴。

  我们应看到,出于信息化条件下多军种联合作战的需要,加上今后单机制造和使用成本越来越高,多用途和通用化是未来军机发展的必然途径。但考虑到各国技术经济实力和作战需求的不同,同时有必要对新机性能指标和采用的高新技术进行综合权衡和合理取舍,避免贪大求全。

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