美国空军的采购“沙皇”,主管研发和采购的空军副部长威尔·罗珀博士(Dr Will Roper)在前天向美国《防务新闻》网站证实,美国空军已秘密设计、建造和试飞了至少一架其最为神秘的下一代战斗机的原型机。
罗珀博士是在美国空军协会2020年度航空、航天和网络大会召开前,《防务新闻》网站对其的独家专访中,首次透露这一石破惊天,震惊了整个国防界的消息的。因为这将是“联合打击战斗机(JSF)”后,20年来美国空军飞行的第一架实验型战斗机原型。之前所有人的印象都是美国空军的未来战斗机计划仍处于起步阶段,因此预计在今后数年都将无法看到一架能够飞行的原型演示机。
然而,威尔·罗珀在专访中对《防务新闻》说:“我们打破了历史记录,已经在现实世界中建造并试飞了一架完整的飞行演示机。我们已经准备好以前所未有的方式去制造下一代飞机。”
美国空军第六代战斗机计划
由于“下一代空中优势(Next Generation Air Dominance,NGAD)”计划的绝密性,美国空军对飞机本身几乎所有的细节都处于严格保密。就稀星天外目前所知,美国空军正在致力于开发一系列互相联网,结合人工智能的空战系统,其中可能包括战斗机、无人机和太空中的其他联网平台。
美国空军的“天空堡垒”计划企图开发一系列基于人工智能,多任务可消耗的无人驾驶僚机
罗珀拒绝评论已经建造了多少架原型机以及制造它们的厂商,也没有说首飞的时间或地点。而且他拒绝透露飞机设计的任何方面细节,包括飞机的主要任务是对空还是对地,有人还是无人驾驶,是否可以高超音速飞行或是否具有隐身特性。他说,谈论这些属性仍为时过早。
重要的是,在完成对F-22替代者的分析仅一年后,美国空军就证明它可以使用尖端的先进制造技术来制造和测试其下一架战斗机的虚拟版本,然后在此基础上打造一架完整的安装了飞行任务系统的原型机进行试飞。
和美国空军第一架使用数字工程技术、敏捷软件开发和开放式架构“三位一体”方式制造的第一架飞机——波音公司的T-7“红鹰”教练机相比,新型战斗机的复杂度显然是教练机难以望背的。
美国空军第一架采用数字化设计,数字化制造的新型战机eT-7A“红鹰”。注意e是美国空军对于数字化战机新规范
按照罗珀的说法,这是美国空军有史以来构建的最复杂的系统。它使用数字技术对所有
系统进行了验证。实际上,除了验证之外,还展示了一些真正神奇的东西。
现在,NGAD计划处于一个十字路口。罗珀拒绝透露美国空军将其下一代战斗机投入生产的速度,只是说这会“相当快”。但是在其决定开始生产新一代战斗机之前,必须先确定它将购买几架飞机以及何时开始采购它们,以避免F-22A“猛禽”悲剧故事的重演。
美国第五代战斗机F-22“猛禽”最大的问题是过早的停掉了生产线,导致数量实在太少
罗珀的消息之所以会震动美国国防工业,不仅仅因为外界在此之前对该项目的进展了解和最新情况完全判断失误。而且,如果美国空军在短期内购买NGAD的话,将对现有的F-35和F-15EX项目带来极大的不确定因素,甚至使后者面临取消。
而且由于对于制造NGAD至关重要的先进制造技术是由商业企业开创的,因此该计划可能向新的主要国防承包商打开了战斗机市场的大门。稀星天外斗(胡)胆(乱)猜测,打造新原型机的公司会不会是SpaceX创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)的企业呢?毕竟钢铁侠曾经在去年说过“新技术已经让F-35完全过时”。
对此,罗珀说:“我能想像会有很多工程师,也许是某一著名的家喻户晓的工程师,愿意投资数十亿美元,愿意创办一个世界上最大的飞机公司,和美国空军一起打造一架世界上最好的战斗机。无论这仅是他们的一个业余爱好,还是主要人生目标,都将是一件鼓舞人心的事情。”
埃隆·马斯克作为现实版的“钢铁侠”已经用SpaceX证明了他可以颠覆一个行业,战斗机是不是会是下一个?
当然,也有人认为鉴于罗珀对于任何细节没有透露只言片语,他所公开的美国进行全尺寸战斗机原型试验本身可能就仅是该军种为其“下一代空中优势”计划争取更多财政支持的可以宣传。毕竟对于成功可期的项目进度,会让那些国会老爷们大慷其慨。
激进的新采购方式
和飞行一架未来战斗机原型机相比,如何进行采购才是一件更为重要的事情。否则,任何东西都可能只是空中楼阁。
在过去的50年中,通过收购和联合,美国能够建造先进战斗机的工业基础已从超过10个制造商减少到三家国防公司:洛克希德·马丁公司,波音公司和诺斯罗普·格鲁曼公司。新型战斗机从研发到全速生产所需的时间也从几年左右延长到几十年。
F-35战斗机项目就是现代战斗机项目的一个典型,20年了,还是没有形成完全战斗力。结果是,每个战斗机计划对于公司来说都是生死攸关的事情,它们都会竭力证明自己可以在开发和生产阶段以低于竞争对手的成本满足军方的技术要求,而最终在计划的后期获利。一旦他们成为了该战斗机项目维护厂商(谁生产谁维护基本上是军方唯一的选择),就拥有了升级、维修和延寿项目的收入,而这通常很少受到国会的关注或审查。
这就带来美国国防厂商的盈利模式变成贴钱搞研发,生产维持收支平衡,售后大赚特赚。后续维护、升级、改进成为了一个没人知道的真正吞金巨兽。任何能够打破这一趋势的人都将改写美军的采购历史。根据罗珀博士在9月15日一篇题为《红色药丸:新的数字采购现实》的文章中写道,对于美国空军来说,转折点出现在一架飞机的寿命超过15年之后。那时,维护成本将以每年3-7%的速度呈指数级增长。
像B-52这种预期将以百岁高龄继续服役的战机,其维护成本就是个无底洞
但是,如果将这些资金从维持旧飞机,转到采购新飞机,会发生什么呢?
数字化一百系列
这就是罗珀提出的“数字化一百系列(Digital Century Series)”模型的初衷,即不再像近几十年所经历的那样花费巨资打造和大量采购一架战斗机,并通过升级将其保持30年或更长时间,转而期望通过先进的制造和软件开发技术,使美国空军能够像其在上世纪50年代所做的那样(当时,美国空军在短短数年时间从六家公司采购了六种不同型号的以100开头的战斗机。),快速地开发和服役新飞机。
美国空军在上世纪50年代采购的六种“一百系列”战斗机
今年八月,美国空军先进飞机项目办公室完成了对“数字化一百系列”模型的商业案例分析,旨在验证该想法在技术上是否可行,更重要的是,是否可以节省资金。通过研究发现,与F-35和F-15等传统战斗机项目相比,通过采用在T-7先进教练机计划以及在NGAD原型开发中所使用的数字制造和开发实践,可以将下一代战斗机在30年里的总生命周期成本降低10%。
另外,用设计寿命30年的单一型号数字化战斗机相同的投入,美国空军可以每八年采购一架新型战斗机,并在16年后,当它们飞行时间达到3500小时,开始需要耗资巨大的大修、改进、升级和延寿之前,更换它们。
美国空军前参谋长大卫·戈尔德芬恩上将视察开发中的T-7A教练机
罗珀博士认为建造一种包打天下、无所不能的飞机并不是明智的想法。数字工程技术使得制造多种适合不同任务的飞机成为可能。通过良好和明智的计划,这些不同型号的飞机将实现在支持设备,座舱配置,人机界面,架构,甚至是起落架等零部件上的通用性,简化野外维护和保障工作。
该想法的颠覆性创新在于,美国空军将把一个战斗机项目的大部分投资用在计划的前期而不是尾声。为了不断设计新的战斗机,其将与多个供应商维持不间断的新飞机开发合同,大约每八年选择一次新设计。为了使整个行业有利可图,健康发展,它每年将购买约50-80架飞机。
这一方式虽然会使飞机的开发成本增加了25%,生产成本增加了18%。但是,其现代化升级成本将下降79%,而维护成本基本上会拦腰减半。
对于美国空军而言,它不可能在一个产品生命周期首尾两端都省钱,因为行业必须在某个地方获利。但是,与其将资金投给那些“老态龙钟”的暮年飞机,不如进行研究、开发和生产,因为后者才是矛尖甲利的关键。
A-10C是美国空军另一种维护费用高昂,但不得不继续服役的机型
持续不断的战斗机生产和开发也具有战略利益。它会使对手始终处于被动的受压迫状态,必须不断地对美国的技术进步做出回应,因为新能力(无论是高超音速导弹还是无人驾驶“忠诚僚机”)都已经成熟并逐渐融入战斗机的生产中。
美国空军期望新的“数字化一百系列”能加快其做事的步伐,使它可以成为颠覆者,而不是被颠覆者。而这不可能通过投入廉价劳动力来实现。
下一步:钱、钱、钱
下一步,美国空军领导层将决定为2022财年的计划支付多少费用,以及是否将采用“数字化一百系列”模型来开发飞机。只要能够知道可以获得的财政支持数额以及希望新战机形成初始战斗力的日期,美国空军就可以为NGAD制定采购策略, 规划新战斗机型号的迭代周期,以及为保证这些迭代顺利进行而需要的旧战斗机退役计划。
取决于其领导层的决策,无论是期望尽早地实现初始部署,还是进一步突破技术界限,发展更先进的战斗机,罗珀认为他能提供每一种策略都比传统决定更好。
新的NGAD快速原型可能对于美国空军正在进行的F-35和F-15X计划带来影响
如果美国空军要求纳税人为一系列前期成本更为高昂的战斗机买单,它必须明确确定所需的作战能力。美国空军现在已经在执行F-35,F-15EX战斗机采购计划,同时又企图启动“数字化一百系列”小批量多型号的新战斗机开发计划。后者是否真的能如罗珀博士宣称的那样,成为生产数量、服役期限都类似的新一代F-117,物有,甚至物超,所值,显然还需要时间的检验。
在技术方面,这需要使用建模和仿真工具来统一可以在虚拟环境中进行测试的严格、标准化方法,以减少实实际飞行测试所需的架次和时间。同时,还需要工业界同意使用政府拥有的计算环境来编写代码,而不是现在这样的各行其是,各建一摊。数字化设计和组装流程必须与物理设计组装一样严格。因此,美国空军期望它能够持有其所有权和认证权。
美国空军发布的视频中对于其第六代战斗机能力的一些遐想
最终,也是最关键的,美国空军需要让那些掌握着财政拨款大权的国会议员们认同新的战斗机开发方式。罗珀已经和美国国会国防委员会的众多议员进行了保密会议,介绍“数字化一百系列”模型的商业案例研究结果以及NGAD计划开发和测试最新工作的详细进展。
当然,并非所有的会议都是一帆风顺的。有些议员并不明白美国为什么需要这种新方式,甚至新战斗机。因此,他们抱着要取消该项目的想法来到会场。尽管根据罗珀的说法,所有会议无一例外都以国会议员承认,“这就是未来,我们应该现在就这样做,”并以问题 “我们为什么不能走得更快?”结束。但美国空军和罗珀博士显然不希望这些会议仅停留在口惠,而没有实至。因此,其在和《国防新闻》的专访最后也表示,加速当前的进展在技术上没有问题,唯一的阻碍就是钱。看来,最后要钱才是重点。 对于美国空军来说,最重要的是钱。没有钱,前景再好,也是空中楼阁