神秘的美国第六代战斗机

这是传说中的已经首飞的第六代战斗机技术验证机吗？

最近，美国第六代战斗机已经首飞的消息弄得航空世界很激动，军迷们也伸长了脖子到处打探消息。第六代是美国的划代法，在中国会被划为第五代。在未来某个时候，两种划代法或许会统一起来，在现在，人们只能忍受这种混乱了。但这不是重点，重点是这个第六代战斗机是怎么回事？

到现在为止，有可靠性不详的图片流传出来，外观上与波音、洛克希德、诺斯洛普先前公布的想象图具有较高的符合度，显示出无尾和高度隐身的特征，但准信只有负责研发和采购的美国空军部副部长威廉·罗帕尔和刚卸任的美国空军参谋长大卫·戈尔德芬上将的几句语焉不详的话。

罗帕尔在美国航空空间与网络会议上的主题演讲中透露，第六代战斗机技术验证机已经首飞。他说到：“NGAD已经研发有一段时间了，已经进入了全尺寸飞行验证机的实际飞行，并打破了很多记录，展示了数字工程不是空想。”（NGAD has come so far that the full-scale flight demonstrator has already flown in the physical world. It’s broken a lot of records and is showing digital engineering isn’t a fluke.）

这样撩人的透露当然人被们轻易放过，但追问之下，他也只肯说：“我只能说NGAD（飞行验证机）的试飞很振奋人心。好多记录被打破。但对我印象最深刻的是数字技术如何成型为现实。”（All I can say is the NGAD [flight demonstrator] test flights have been amazing. Records have been broken, but I’ve been impressed at how well the digital technology transitions to the real world.）

NGAD是下一代空优的简称。这在过去曾经特指单一的下一代战斗机，现在成为下一代战斗机家族的总称。外界对罗帕尔所指的打破记录很感兴趣，但一般认为，这主要指在破记录的时间和成本内推出全新的技术验证机，而不一定是速度、航程、机动性、武器携带量或者新质武器这样的“硬记录”。

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在罗帕尔的透露之前，最接近透露的是戈尔德芬在2019年9月新闻发布会上说到的：“我们的NGAD策略是这样的：我们正在大力研发5大关键技术，但我们并不打算把所有5大关键技术统统集中到单一的平台上。这些技术会以不同的速度成形，以不同的速度加速发展。在这些技术到位的时候，你会看到我们逐步应用在现有平台、传感器和武器上，也会看到应用在全新平台、传感器和武器上。”“这些肯定需要一个试验平台才行，我只能说这么多了。”（Here’s our NGAD strategy: We have five key technologies that we’re investing in that we don’t intend to have all come together on a single platform. …… They will all mature and accelerate at difference paces. As they become ready, you will see us adapting them on existing platforms, sensors and weapons and also looking at new platforms, sensors and weapons. ……There has to be a test article to be able to take some of these technologies to mature. That’s probably about as far as I can go.）

由于不清楚的原因，戈尔德芬的话尽管是在新闻发布会上说的，但直到一年后的现在才公开报道。戈尔德芬也没有澄清哪5大关键技术，已知明确与NGAD相关的关键技术只有自适应循环发动机（AETP），要求在普拉特-惠特尼F135基础上降低油耗25%，增加推力10%，并极大改善热管理。这比传统概念上的变循环更进一步，采用三涵道。计划现在改称为NGAP，意为下一代战斗机动力，通用电气XA100和普拉特-惠特尼XA-101技术验证发动机已经开始试车。在美国空军2020年预算里，要求NGAP在2025年交付已经认证完毕的发动机，也就是说，最早在2026年就可能装上目标飞机使用。

其他关键技术可能包括网络与通信、热管理、新概念武器（如激光）、新概念传感器（如被动探测），也可能包括高度自主的无人机（包括有人-无人双模式）、人工智能辅助空战等。

美国国防先进研究局（简称DARPA）在2014年就开始研究下一代战斗机的问题，但在2014年3月美国国防部提交国会的书面证词中指出：“没有哪一种单一的新技术、新平台能够威慑和战胜对手的所有已知正在研发的各种先进作战系统”。

DARPA很快在2015年推出新计划，给国会的正式证词明确说明了计划目的：为海军和空军分别研发和试飞一种X飞机，为未来飞机验证先进技术，将由多个团队竞争。不过DARPA的计划提交后，只出现在2016年的国防预算里，以后就不再提及。不过DARPA内的团队一直保持活跃。

2016年，美国空军与美国航空工业界联合组建团队，启动空优2030项目，已经开始探索“战斗机族”的概念了。但这个时代对第六代战斗机的设想还基本上集中在单一的所谓“突防制空战斗机”（Penetrating Counter Air，简称PCA）上。这是第五代战斗机（如F-22、F-35）的进一步发展，依然以独立作战为主，自主探测，自主交战，只有有限的网络化合作交战能力。波音、洛克希德、诺斯罗普的第六代战斗机想象图有很多相似点：大型，无尾，超音速，高度隐身，有的还有激光等魔幻武器。

2018年12月，美国国会预算办公室根据美国空军的需求数据，预测将需要418架PCA，单价3亿美元。2020年国会预算办公室根据F-22和F-35的历史数据再次预测，2028-50年的计划总开支将高达1300亿美元。

但这时美国空军对第六代战斗机的想法已经变了，不再寻求用单一的“超级战斗机”包揽所有任务。2019年戈尔德芬就指出，传统路线的NGAD的想法已经过时了，下一代战斗机不再是单一的战斗机。罗帕尔在2018年初上任，9月就在新闻发布会上澄清：“我要说NGAD看上去更像一组计划而不是单一计划”，也就是说，在作战中可看作松散的分工合作团队。这也是罗帕尔大力推动“数字百系列”计划的时代。

在过去几十年里，美国战斗机的发展是跨代跃进式的，代差大，代际重叠小，代内功能完整。但使得用户只有在换代时有选择权，换代后产品和供应商基本上就锁定了，有利于飞机公司把钓鱼重点从竞标改到后期保障，达不到降低全寿命成本的目的。这也延长了更新周期，因为需要规模经济降低单位成本。飞机公司也需要时间来收回投资和积累盈利。这样的传统做法造成死结：更新周期越长，竞标时的要求必须越高，成本控制越严格，但后期保障挑战越大，全寿命成本越高。

“百系列”（也称“世纪系列”）是50年代军备竞赛高峰时不计代价、重复建设、小步快跑的结果，“数字百系列”这个口彩到底讨得怎么样，只有时间才能证明。

为了打破死结，罗帕尔提出快速迭代发展的“数字百系列”战斗机概念，具体来说：

2、 不再强调性能上均衡的全面领先，只要关键技术到位，就着手研发和装备

3、 不再强调规模经济，可能每年订购24架，只持续3-5年，总数不超过几百架，但利用数字化设计与制造、3D增材制造降低成本

罗帕尔的灵感部分来自iPhone：频繁换代，小步快跑，不断改进，但不强调经久耐用、持久领先，也不强调全面跨代。与麦克纳马拉革命强调大步跨代但规模经济相比，罗帕尔革命依托：

2、 开放架构，重要系统可以在不同厂商、不同代的战斗机之间即插即用

3、 高度数字化贯彻于设计、制造、使用、保障、报废的全过程

现行方法是在项目开始时，对所有技术要求事无巨细地严格规定，但为了避免水多了加面、面多了加水的螺旋形攀升，设计要求一旦制定，就严格冻结，对供应侧和需求侧的新要求都置之不理，而是预留适当空间，在后续升级中解决。由于研发过程冗长，新战斗机有出生即过时的危险，IOC后的初始升级实际上是回头打补丁，把欠账补起来。一旦因为技术或者经济原因升级遇阻，新增要求会迅速堆积，加重后续升级的负担，而且由于环环相扣，不容许失败。F-35就是这个情况。

缩短研发周期对成本控制的作用显而易见，滚动发展也容许把上一代研发中已经意识到但来不及实施或者正在涌现的新技术付诸实施，也便于推倒重来，而不必拘泥于削足适履。后浪马上就要推过前浪也迫使飞机公司不断在技术研发方面不断投入，增强技术活力。

缩短研发周期和生产周期也促使飞机公司有条件着眼于接踵而至的下一代新设计，而不拘泥于当下的得失，减少落选公司患得患失的“竞争不公”官司和行业内耗。这还鼓励各大飞机公司融入开放架构，不仅大家有碗饭吃，而且可嫁接到下一代的滚动研发。

但敏捷研发对美国空军意味着频繁的重新训练，更意味着繁多的机型。新增一种机型就新增一套支援体系，这个固定开支与机队的大小关系不大，使得单位支援保障成本随机队缩小而急剧上升。据美国战略与国际研究中心（简称CSIS）估计，5种、每种72架、总数360架战斗机的混合机队的支援保障成本与1800架的单一机队的支援保障成本相当。这是与成本控制的初衷背道而驰的。

另一方面，实际作战需要的是各种能力的综合，单一机型有所偏废意味着需要多个机型联合出动，意味着几乎所有行动都需要增援才能发动，不仅增加了行动的复杂性，也在拆东墙补西墙的过程中加剧了机队数量不足的难题。

开放架构要求军方拥有最终设计的知识产权和源代码。原制造商与第三方一起，要通过竞争才能得到制造、升级和维护的合同。这有利于不断拉平起跑线，破除赢者通吃和垄断，破除钓鱼。但军工公司存在的目的是盈利，如果盈利前景不大，脱离军工就是选项。美国军工行业在冷战后的几轮合并在很大程度上是军工订单不再能支持原股东的盈利预期的结果。

开放架构还要求军方主导技术标准的制定与合规认证，留给军工行业只能导致碎片化和貌似开放、实质封闭。不过军方毕竟是打仗的，这样的深度技术介入并非强项，既缺乏人力，也缺乏组织支援。技术标准也不是在真空里产生的，需要有制造、升级、维修方面的经验才能避免脱离实际，美国在5G标准方面缺乏发言权就是这样的问题。开放架构也常常与成本控制相悖。开放架构需要预留很多短期内用不到的接口和升级空间，有些可能因为种种原因而永远用不到。这意味着额外成本，再次与成本控制的初衷相悖。

波音T-7“红鹰”是数字化的成功例子，但从原型机到量产的路并不顺利

从设计到制造的高度数字化大大理顺了整个过程，波音在3年内就设计和首飞了T-7“红鹰”教练机的原型机，并中选为美国空军下一代高级教练机，就是例证。但中标两年后，评估试飞还在进行，第一架量产型更是遥远，IOC则要到2023-24年。这只是不要求拓展技术和性能前沿的教练机，说明数字化依然没有抹平打印机与印刷厂的差别。

不过罗帕尔革命的影响还是巨大的。罗帕尔上任伊始，美国空军发表更新的2020-24年预算，NGAD部份从前一年的同期预估的132亿美元一下子降低到61亿。2019年，美国《航空周刊》报导，任何单一平台NGAD的想法统统消失了，所有精力全部集中在NGAD家族。现在透露出来的技术验证机很可能就是用来验证罗帕尔革命的正确性的。

经常有人用F-117作为短平快、容许偏科的成功例子，但无视了F-117得以成功的条件，和早早淡出的原因

家族化对及早采用新技术或许是有利的，但对于降低成本的作用依然使人疑虑。经常有人用F-117的例子说明短平快、容许偏科的意义。容许偏科降低了技术门槛和成本，F-117在计划启动31个月后就首飞了，批量只有59架，离地单价只有4200万美元，算入研发的全计划单价也只有1.1亿美元，对于这样一架革命性的作战飞机来说，可谓价廉物美了。但F-117的成功在于身后有上千架全科的F-15和F-16。高度特化的F-117只能完成高度特化的任务，一旦使用环境有所偏移，就只有迅速淡出。1983年才入役的F-117在2008年就全部退役了，同时代的F-15、F-16到现在还是一线主力，重复投资的代价也是不能忽略的。NGAD也将有这样的问题。

NGAD也不一定局限在全新研制的战斗机，新质战斗力整合进现有的战斗机也将达到革命性提升战斗力的作用，戈尔德芬已经暗示了这样的前景。这或许也是美国空军重新订购F-15X的理由之一。

罗帕尔要打破性能-投资-进度的“不可能三角”。现有架构是围绕着紧密控制战斗机-武器系统性能和项目开支而建立的，对进度控制则相对宽松，但拖延造成的成本攀升已经影响美国空军的可持续发展了。

迅速形成新质战斗力具有重大战略意义。根据现代决策常用的“观察-判断-决断-行动”理论（简称OODA），每一步的正确性固然重要，整个OODA循环的速度至少同样重要。只有在各个层面上用更快的OODA循环打乱对手的OODA循环，迫使对手不断重启但永远不能完成自己的OODA循环，这是从决策和执行角度对赢得战斗胜利的理解。中国的迅速进步正是因为在经济和技术发展各方面具有更快的OODA循环，罗帕尔要大大加速美国的OODA循环。

50年代的“百系列”战斗机基本上在5年内走完从招标、设计到首飞、入役的过程，在令人目不暇接的快速迭代中，累计生产了约5000架战斗机，极大地推动了美国的航空技术和满足了美国空军对技术更新的渴求，也提供了大量先进的战斗机。罗帕尔要推动“数字百系列”，重现辉煌，但只用1/10的批量，这是不可能的空中馅饼，还是未来的希望，只有时间才能证明。

从这个意义上，已经首飞的美国第六代战斗机技术验证机到底是什么样子，有什么样的性能和绝招，都不那么重要了。罗帕尔革命本身才是最值得关注的。

本文转载自公众号：晨枫老苑

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