在刚刚过去的2017年,从巴基斯坦传来了最新消息,在其首都伊斯兰堡召开的“2017年航空技术会议”上,巴基斯坦空军参谋长索哈尔·阿曼(Sohail Aman)上将向媒体证实,将会在中国的帮助下研制第四代战机,中方还将协助巴基斯坦发射遥感卫星,甚至帮助巴国首位宇航员登入太空。据悉,巴基斯坦空军为发展第四代战机已经制订了专项计划,命名为“AZM项目”(project Azm)。外界的军事观察家纷纷评论,认为沈阳飞机公司研制的最新第四代“FC-31鹘鹰”战机已经在和巴基斯坦下一代战机合作中取得领先地位。这再次将公众的目光聚焦于这架命运多舛的战机。

图1:巴基斯坦空军四代机专项计划项目LOGO

一、世纪之败

关于FC-31的故事,一切还要从二十年前“成都飞机工业公司”和“沈阳飞机工业公司”展开的四代机之争开始说起(美俄军标为五代机)。1997年9月7日美国洛克希德·马丁公司的YF-22进行了首飞,同年中国空军也正式向成都飞机公司和沈阳飞机公司下达了研制第四代重型空优战斗机的任务,并分别签署了研制合同。这就是后来广为人知的“歼-20”项目,成飞和沈飞两家公司将展开项目竞标,谁家的方案最终获胜,谁家的战机就能得到空军订单并获得歼-20这个军用番号。

当时成飞手上的“歼-10”项目正处于首飞前的最后关头,对于四代机实在无暇多顾,只能分配部分人员进行前期工作。而沈飞则无此负担,立即全身心的投入到四代机的研制中。其实沈飞对四代战机的预研可以追述到上个世纪八十年代初,曾先后提出了几十种气动布局方案,其中又以“中等后掠角切尖三角翼正常布局”的方案在当时被认为是最有希望的发展方向,八十年代中期,随着美国隐身飞机资料相继披露,国内航空界和军方开始对战机的隐身性能逐步重视,之后的几年沈飞公司又结合隐身方面的需求,不断的优化常规布局方案,这就是后来的92、93方案和补充的具有隐身设计特点的新93方案。而这一阶段的成飞公司研究重点则是立足于“歼-9”方案的两侧进气鸭式布局双发方案,这种布局方案成飞已经有了几十年的研究积累,收集了海量的实验数据,成飞对此种布局方案十分有自信,算是走了条和沈飞完全不同的道路。随着沈飞进一步研究深入,沈飞又从新93方案发展出常规布局的K94和K96方案,然后又以此为基础研究出了“鸭翼+主翼+水平尾翼”的三翼面K96方案和全新的三翼面K98方案,其中K98方案实验数据最为理想,各方面性能俱佳,这让沈飞大为振奋,随后就将一架“歼-8IIB”改装成数字式四余度电传操纵系统的三翼面验证机,该机于1996年12月31日首飞,于1999年6月完成所有实验科目,这就是“歼-8IIACT”验证机。而成飞则继续深入研究“升力体边条翼鸭式布局”,发展出96和98两种布局方案,并验证出以升力体配合边条翼和鸭翼,实现小展弦比主翼的气动布局。

所以1997年当军方跟成飞和沈飞签订发展四代机合同时,成飞和沈飞实际上已经在四代机方面预研多年,已经有了较深厚的积累。签订合同后沈飞动作十分迅速,使用性能最佳的K98-03方案为技术蓝本设计型号原型机,仅用四年时间就完成了设计方案。沈飞的方案是当时非常时髦的三翼面设计,前伸边条翼,主翼为双三角翼,非常强调战机的机动性能,不使用矢量发动机就可以达到65度可控迎角,极限情况下甚至90度迎角都仍有一定控制能力,再配合超音速性能优异的加莱特进气道和双全动垂尾,在所有竞标方案中机动性第一,沈飞将该方案命名为“雪鸮”。随后还为雪鸮制作了一架全尺寸模型,军方和国家领导人多次到沈飞参观了解过该方案,一时间雪鸮声名鹊起,获得了航空界和军方一片赞叹之声,雪鸮方案当年就获得了“2001年国防科工委科技进步一等奖”。

之后不久成飞也拿出了自己的四代机方案,正是升力体边条翼鸭式布局。该方案为两侧DSI进气道、鸭翼带边条翼,双全动垂尾,为了强化可控迎角,该方案还设计了腹鳍,基本上是传统的鸭翼布局重型战机方案。成飞沿续了自己龙字辈命名传统,将该方案命名为“威龙”。到2006年上半年,雪鸮方案冻结,按照沈飞的说法,雪鸮各项指标均达到或超过了空军规定的技术指标,沈飞此时志在必得。2007年初由空军主导的四代机竞标正式开始,沈飞的三翼面雪鸮迎战成飞的鸭翼威龙。竞标首先在北京“空军航空装备研究所”进行方案相关评审对比,10月初再到29基地进行气动力评审,相关数据由风洞实验对比完成。2007年10月底,总装备部正式发文宣布成飞公司的“威龙”方案获胜,取得军用番号——歼-20。

图2:成飞公司于上个世纪60年代开始发展的歼-9项目,由此演化出的气动布局方案繁多,后来歼-20“威龙”的基础架构和技术传承均脱胎于此,上图为歼-9Ⅵ-Ⅱ方案

纵观沈飞在四代机竞标上的失败,不得不提的就是沈飞在追求机动性上的偏执。沈飞当年在技术路线上受前苏联影响太深,认为战斗机作战能力的高低极大程度要体现在机动能力上,在四代机上将更是如此。认为战机在超视距空战、电子战和对地打击等方面的性能取决于先进的航电系统,只有近距离空中缠斗,胜负取决于战机的机动性,而机动性又取决于战机先进的气动外形和强大的发动机。只要机动性优越,在近距缠斗中能压制对手,再配合先进的航电系统,这样的战机就能在空战中获胜。这种思路在第四代战机上的体现首推就是米格设计局的Mig-1.44,该机为了追求机动性甚至连腹鳍都带有可动翼面,连鸭翼上都有锯齿设计,可谓把追求机动性的理念发挥到了极致。苏霍伊设计局的Su-47也是这种思路下的产物,三翼面设计再加前掠翼带边条翼,可谓惊世骇俗,虽然带有腹部弹舱,但其实Su-47是完全追求极限机动能力下的非隐身设计。而沈飞的三翼面加矢量发动机的布局还明显受当时的老Su-35和Su-30MKI的影响。但这种设计思路却明显忽略了四代机另一个根本重要属性,那就是隐身。前苏联虽然发明了隐身计算公式,却一直高唱隐身无用论,这种腔调一直延续到今天俄罗斯最新锐的Su-57身上,在俄罗斯空军给出的八项设计要求中,隐身的重要性仅排名第七,仅高于短距起降性能,让人匪夷所思,当然这是后话了。

图3:沈飞公司的“雪鸮”三翼面方案,不使用矢量发动机就实现了65度可控迎角,配合加莱特进气道和双全动垂尾,在所有竞标方案中机动性第一。该方案曾获得2001年国防科工委科技进步一等奖

沈飞虽然受前苏联影响深远,但也没有全盘听信前苏联的隐身无用论,雪鸮的设计自始至终强调高隐身性能,但三翼面的设计先天就不利于隐身,加莱特进气道的隐身效果也不如DSI进气道;其次三翼面设计虽然先天升力系数高,但同样阻力系数也高,雪鸮是所有竞标方案中阻力系数最大的,这一点又极不利于超音速巡航,作战半径也短,对发动机推力要求也是最高的,为了减阻,雪鸮使用了小机头设计和非常复古的双三角翼主翼设计,但小机头设计意味着要缩小机头的雷达尺寸,其它航电设备的尺寸和安装也会受到巨大影响,这又直接影响了战机的战场感知能力。双三角翼的设计更是一个灾难,虽然它平衡住了三翼面的高升力要求和由此带来的阻力过高的问题,但主翼由大后掠角的内段和小后掠角的外段组成,这在隐身设计的角度来看完全就是一个败笔,主翼的折角处会形成一个天然电磁波反射源,破坏了隐身;最后由于三翼面加边条翼的设计导致机体过长,雪鸮是所有四代机中,长度最长的,甚至比美国的YF-23的20.6米还长,达到了近23米,甚至比Su-27还要长,过长的机体又反过来让机体更重,阻力更大,又需要更大的发动机推力,这是一个恶性螺旋循环。

最后和成飞的威龙相比,雪鸮更大、更长、更重、更复杂,必然造成采购、维护成本更高;然后先天阻力大,超音速巡航性能低,作战半径短,对发动机性能依赖性更高,使用同样的发动机推重比更低;由于小机头设计,直接造成了战场感知能力更弱;然后最重要的是隐身性能相对不太理想,这几乎就是硬伤了。在四代机的“4S”性能中,隐身、超音速巡航、超级战场感知三项输给了威龙,仅超机动性一项领先。相比之下成飞的威龙各方面都要均衡的多,更符合空军需求,所以沈飞输的不冤。但连续在歼-10和歼-20两个空军重点项目中输给成飞,沈飞毫无疑问陷入了极大的困境中。生存还是毁灭,这是个问题。

图4:即生瑜,何生亮。一度呼声最高的沈飞“雪鸮”方案,可惜在隐身、重量、机体复杂度上败给了各方面更加均衡的成飞“威龙”方案,痛失歼-20番号,永远停留在了设计图上

二、一生悬命的私生子

雪鸮的失利对沈飞的打击不言而喻,虽然手上还有歼-11、歼-15、歼-16等型号的订单,但那只是眼前,这些重型三代机迟早是要被四代机歼-20取代的,等过几年歼-20逐步成军服役时,这些三代机的订单就会逐步转移到歼-20身上,到那时沈飞就无以为继了,这是从企业经营层面来说;从技术层面来说,在四代机时代失去了话语权,这是一个战略性失败,沈飞手里已经没有一个先进型号来引领技术研发和创新了,较长时间的研发断层还会导制研发团队的流失,将来还拿什么来竞标五代机?西方国家的航空公司,因一个重点型号的竞标失败而导制公司破产倒闭,然后被兼并重组的情况屡见不鲜。毫无疑问,沈飞也陷入了这样一个死局,思来想去,只有出奇制胜,才能扭转局面了。

沈飞出的“奇招”,就是自创一个四代机型号,自主设计,自主研发,自主市场化运作,针对国际市场甚至中国军方未来潜在的需求设计一款中型四代机。而此时沈飞最大的竞争对手成飞刚刚中标歼-20,要想腾出手来染指中型四代机,至少也要等歼-20服役以后,算是跟成飞打了个时间差。沈飞的思路其实很清晰,如果把四代机看做一种商品,那全世界的供应商也没有几家,现在市场上的已知产品,美国F-22是非卖品,中国歼-20和俄罗斯的T-50都还处于研制阶段,成军服役至少还要十年八年,而且这种重型空优战机对国防具有重大战略意义,轻易不可能出口。现在市面上真正能买到的四代机,其实只有F-35一种,但F-35的供应商美国是不可能向非盟友出售防务装备的,更别提F-35还有八个支付了研发费用的伙伴国及两个安全成员国,这十个国家将优先得到战机,而且美国自己还有2775架的需求,以洛马公司宣称的进入全速生产后一个工作日一架的产能计算,要想向新用户提供产品最快也要2035年以后。这么一算,沈飞觉得自己进入了市场的空档期,机会难得,因为中国在国际上是有自己传统战机销售市场的,这些市场迟早也要面临三代机到四代机的升级,再加上四代机的稀缺性,要开拓F-35以外的非传统市场机会也是巨大的。而且中国空军本身的需求也是巨大的潜在市场,歼-20虽然已经被成飞夺走,但中国空军只装备歼-20一款重型四代机是极小概率的事,连美国都需要发展F-35来和F-22做高低搭配。如果沈飞的中型四代机最终能被中国空军采购,用于替换现役的歼-7、歼-8、歼-10、强-5、歼轰-7等机型,就算不是一比一替换,保守估计至少也有2000架以上的市场规模。而且还有海军舰载机项目的可能,美国也是用F-35C这样的中型四代机充当舰载机,这又给沈飞未来的四代机上舰留下了想像空间。

图5:中国海军某训练基地的“教练-11”机群

这种没有军方立项,纯粹企业根据国际军购市场自主研发军机,自主运营,最后成功返销中国空军的模式,在中国也是不乏先例的。最典型的例子就是洪都飞机公司在1987年根据国际市场自行研制“K-8”教练机,巴基斯坦分摊600万美元研发费用占25%的股份,这个模式跟今天F-35的国际合作分摊研发费用如出一辙,K-8这个名字来源于中国和巴基斯坦边境的喀喇昆仑(Karakoram Range),K-8研发成功后迅速在国际市场上大红大紫,先后出口十四个国家,出口量超过300架,占同级别教练机国际市场份额的70%。而一直到90年代末期,中国空军开始大量装备三代机后(美俄军标四代机),对中型教练机的需求大增,才采购了国产航电版的K-8,授予了军用番号“教练-8”,后来又升级了发动机和航电系统,升级为“教练-11”,同时海军也有大量采购,中国海空军迅速成为K-8系列教练机的最大用户,采购总数超过500架。墙内开花两头香的洪都飞机公司显然成了最大赢家。这样立足国际市场研制,厂家自行投资的例子还有洪都的L-15教练机,成飞的FC-1战机,还有数不胜数的无人机等等。但是利益有多大,风险就有多大,巨大的市场前景必将伴随巨大的市场风险,沈飞在研发雪鸮时,是与中国空军签署了研发合同的,由中国空军承担研发费用,沈飞自研的中型四代机可就需要自掏腰包了。四代机的研发费用惊人,美国F-35的研发费用超过600亿美元,这笔钱是当年沈飞年销售额的近三十倍,如果这款四代机由沈飞自筹资金来完成研发,完全市场化运作,那风险将十分惊人,但是沈飞已无退路,决定孤注一掷。

既然下定了决心,沈飞上下立即动员起来,2007年10月底沈飞才在歼-20项目上竞标失败,几乎立即就投入到中型四代机的研制中。三年零两个月后的2011年1月11日,成飞组装出的第一架歼-20成功首飞,仅过了一年,沈飞的中型四代机就在2012年10月31日成功首飞,又是只用了一个四年,只不过这次跟雪鸮不一样的是,沈飞这四年不但完成了一架全新中型四代机的设计,还造出了验证机,还完成了首飞。这次再也没有讨厌的军方来评头论足了,当然也没有那象征无数订单和正统的军用番号了,这是一个没有准生证的私生子。首飞当天,无数的沈飞人仰望着天上那瘦黑的身影,忍不住热泪迎框,百感交集,它就像一个呱呱坠地的新生儿一样,寄托着沈飞所有的未来和希望。沈飞像父亲一样为新中型四代机命名型号为“FC-31”,中文名字则延续了沈飞以猛禽命名战机的传统,取名“鹘鹰”。

图6:沈飞公司的FC-31验证机(310验证机),这是2012首飞时最初的设计,注意机翼边条带起的涡流

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