最近在討論F-35上的DAS，之前也發(fā)過一篇文章《嚴(yán)格意義上說，殲-35的制造工藝要比F-35差了很多，別輕易滿足》，在文章中就提到了F-35的機(jī)身設(shè)計(jì)和材料問題。不能說F-35工藝不好，但“為什么”是這樣的，咱們就可以展開討論了。
先說一個(gè)概念——真正能設(shè)計(jì)出來好飛機(jī)的是英國(guó)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師，但如果一個(gè)人腦子正常的話，真的別讓英國(guó)人設(shè)計(jì)飛機(jī)。
這種事情W君在之前的很多文章中都持這個(gè)觀點(diǎn)。為什么呢？這就得從英國(guó)早期著名的飛機(jī)設(shè)計(jì)師鄧恩（J. W. Dunne）的下頭設(shè)計(jì)說起來了。
鄧恩是英國(guó)的航空器設(shè)計(jì)先驅(qū)，在1901年開始做航空器的設(shè)計(jì)，從D1～D10基于航空理論設(shè)計(jì)出各種在當(dāng)時(shí)看起來很怪異但是又很合理的飛機(jī)，現(xiàn)在咱們所熟悉的三角翼、后掠翼、無尾翼、飛翼布局，鄧恩都嘗試過，而且都將這些理論付諸于實(shí)踐過。就這樣鄧恩在成功的制造出D.8飛機(jī)之后成功的晉升為英國(guó)皇家航空學(xué)會(huì)院士（1913年），他提出了兩個(gè)很重要的航空理論，第一個(gè)是自動(dòng)穩(wěn)定理論——飛機(jī)應(yīng)該有自穩(wěn)定性，第二就是飛翼布局是可能的。
咱們先說自穩(wěn)定性理論：飛機(jī)可以通過氣動(dòng)設(shè)計(jì)和重心的設(shè)置讓飛機(jī)在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定姿態(tài)?，F(xiàn)在這種話說出來可能很小兒科，而在1910年代，大部分的飛機(jī)駕駛都是一件極具技巧性的工作，飛行員必須時(shí)刻把握好操縱桿，以免飛機(jī)在一不小心的情況下失控。在當(dāng)時(shí)駕駛飛機(jī)的時(shí)候，與其說是飛，不如說是走鋼絲。
雖然1810年英國(guó)的喬治·凱利爵士就提出了反角可以提高飛行器穩(wěn)定性的理論，讓機(jī)翼的反角和機(jī)身平面呈一定角度，飛機(jī)就可以具有穩(wěn)定性。
但是到了1911年才真的被鄧恩得以實(shí)踐——鄧恩D.6
理論的提出到真正的實(shí)現(xiàn)走了100多年的時(shí)間，不過為什么是鄧恩讓這個(gè)理論落地而不是其他人？主要的原因在于鄧恩一門心思要搞飛翼式飛機(jī)。這本來就不是一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，久病成醫(yī)，不得不讓“飛機(jī)穩(wěn)定”。
鄧恩就給英國(guó)航空設(shè)計(jì)開了一個(gè)不好的頭，大多數(shù)英國(guó)飛機(jī)都是“理論先行”，就拿反角機(jī)翼來說，到了鷂式還在不斷的被發(fā)揮。
英國(guó)的航空設(shè)計(jì)傳統(tǒng)就是利用裝置來解決各種各種問題，一種裝置帶來的負(fù)面效應(yīng)，用額外的裝置繼續(xù)解決，額外的裝置如果繼續(xù)帶來負(fù)面效應(yīng)，那就再額外增加裝置來解決額外的裝置的問題，于是——
戰(zhàn)斗機(jī)屁股上加反推，可以說是工程上的奇跡，也可以理解為肚臍眼放屁——怎么想（響）的？
在設(shè)計(jì)上有個(gè)說法叫“補(bǔ)丁式設(shè)計(jì)”，很貼切了吧？英國(guó)是補(bǔ)丁上面摞補(bǔ)丁。
在之前的文章中提到了F-35的機(jī)身設(shè)計(jì)問題，其實(shí)也是一種“補(bǔ)丁式”設(shè)計(jì)。
在工程學(xué)和工藝上大費(fèi)周章，實(shí)際上每鼓起來一個(gè)包就是為了達(dá)成一個(gè)功能。如果看機(jī)腹看不出來，我們來看機(jī)背：
在F-35機(jī)背左側(cè)進(jìn)氣道上還有一個(gè)額外的凸起，這個(gè)東西是M-61火神機(jī)關(guān)炮的位置。
之所以有這樣的設(shè)計(jì)，是因?yàn)镕-35A需要整合一門M61火神機(jī)炮，而這東西不是模塊外掛式，而是固定安裝在機(jī)體左側(cè)上方。它的位置很尷尬——如果想讓這門炮既不影響隱身，又不破壞氣動(dòng)，又要有可靠的供彈系統(tǒng)，那設(shè)計(jì)師就只能“搞個(gè)鼓包”把它蓋起來。
而這個(gè)鼓包，就像是飛機(jī)背后的大寫“加號(hào)”，像極了“額外加裝裝置解決設(shè)計(jì)沖突”的典范。這一點(diǎn)上，真的是越來越“英味”了。英式設(shè)計(jì)的精髓是什么？不是最簡(jiǎn)潔，而是“理論要正確，功能必須實(shí)現(xiàn)，但美感可以妥協(xié)，復(fù)雜可以接受，疊加是慣例”。
不僅如此，你看F-35機(jī)腹那部分，為了適配不同型別的任務(wù)模塊，彈倉(cāng)尺寸“卡著設(shè)計(jì)”，結(jié)果有些彈藥必須單獨(dú)適配，比如說“小直徑炸彈”還要套用新的懸掛組件才能整齊放進(jìn)去。這種層層兼容的思路，與其說是模塊化，不如說是“模塊拼貼式”，更像是為了填上一個(gè)洞，結(jié)果開了五個(gè)新洞。
再加上F-35的整個(gè)航電系統(tǒng)也完全是一個(gè)“大補(bǔ)丁包”，以DAS（分布式孔徑系統(tǒng)）為例，本來是一個(gè)超前概念：通過分布在機(jī)身六個(gè)部位的紅外傳感器實(shí)時(shí)感知環(huán)境，提供全方位的圖像和態(tài)勢(shì)感知，但最終落實(shí)到工程上，才發(fā)現(xiàn)這套系統(tǒng)功耗極大、冷卻難、維修煩，而且還需要軟件層面“縫縫補(bǔ)補(bǔ)”地配合不同批次的傳感器。于是又衍生出更多的軟件升級(jí)計(jì)劃、傳感器替代計(jì)劃……補(bǔ)丁打上補(bǔ)丁。
本來，寫這篇文章也是因?yàn)橛腥嗽诠拇礑AS，把一個(gè)戰(zhàn)機(jī)上的光電系統(tǒng)吹得天下無敵。
但這個(gè)東西就是“堆料”，你說它先進(jìn)，那是的；你說它無敵，那是扯的。DAS不是你想的那種“先知型”系統(tǒng)，它是典型的“感知增強(qiáng)型”，就像人戴了副360度全景的夜視眼鏡，它擴(kuò)展了你的感知范圍，但不會(huì)真正的替你判斷敵我、不會(huì)真正的自動(dòng)決策、不會(huì)真正的讓飛機(jī)自動(dòng)完成空戰(zhàn)動(dòng)作。
更重要的是，它并不穩(wěn)定。前期DAS頻繁出bug，圖像延遲、死機(jī)、鬼影都有。維修呢？靠地勤一塊塊模塊替換，還不一定立刻能排查出問題所在。而且DAS那六個(gè)光電口非常嬌貴，不耐震、不抗塵、不抗高溫沖擊，對(duì)飛行條件非常挑剔。于是你會(huì)看到，F(xiàn)-35一旦上艦，海軍苦得都快哭出來了，鹽霧、腐蝕、高濕環(huán)境對(duì)它簡(jiǎn)直是噩夢(mèng)。
你再仔細(xì)想想這個(gè)系統(tǒng)的定位：它既不像雷達(dá)那樣能主動(dòng)探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，也不像電子戰(zhàn)系統(tǒng)那樣能干擾、壓制、反制。它像什么？像是一個(gè)戴著高端攝像頭的超級(jí)眼鏡+濾鏡組合，能讓你看得清楚，但看得清楚≠打得贏。
所以，吐槽美國(guó)飛機(jī)出了英國(guó)味道感覺的文章就這么來了。F-22、F-15、F-16甚至F-86、F-104如果從設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性來說都是當(dāng)時(shí)的好飛機(jī)，但F-35絕對(duì)不是！
那么什么叫“好”？用合理的材料、合理的工藝，造出一架性能合格、維護(hù)方便、可靠性高的飛機(jī)，這就叫“好”。像F-16、F-104，它們不一定完美，但它們?cè)O(shè)計(jì)清晰、目標(biāo)明確、代價(jià)合理，是典型的“工程師思維+實(shí)用主義”產(chǎn)物。
那什么叫“極好”？那是你用普通的材料、常規(guī)的工藝，做出超越時(shí)代的性能，而且還能量產(chǎn)，能打，能活下去。這種級(jí)別的飛機(jī)，像Su-27、Mig-31、F-22，個(gè)個(gè)都是航空史上的神跡。它們不僅性能炸裂，而且在設(shè)計(jì)之初就考慮到了“怎么打仗”而不是“怎么整合功能”。
用高端的工藝、高端的技術(shù)整出來一架平庸的戰(zhàn)機(jī)，其實(shí)應(yīng)該叫做“不及格”。所有的一切不合理到最后其實(shí)就是反映到了造價(jià)。
F-35目前的單位造價(jià)，按F-35A最新批次報(bào)價(jià)，大約在8500萬美元一架，這還不包括后續(xù)維護(hù)系統(tǒng)、航電升級(jí)、地面設(shè)備、飛行員培訓(xùn)體系等“隱性費(fèi)用”。如果你把整個(gè)生命周期算進(jìn)去，一架F-35的總成本幾乎逼近1.5億美元——這已經(jīng)是一個(gè)輕型護(hù)衛(wèi)艦的價(jià)格。
而就是這樣一架飛機(jī)，美國(guó)自己都沒法無限量產(chǎn)。美國(guó)空軍到2024年為止一共接收了約400多架F-35A，而“理想作戰(zhàn)編制”中喊出的1763架目標(biāo)，現(xiàn)在看起來更像是預(yù)算幻覺。英國(guó)，整個(gè)皇家空軍+海軍加起來計(jì)劃買138架，實(shí)際上也就到頭了；澳大利亞訂了72架，日本算是亞洲最豪的，也才擬定147架。
反觀有些國(guó)家，比如以色列，拿到的數(shù)量雖然少，但加了大量本地化改裝，幾乎是以“科技驗(yàn)證+戰(zhàn)略威懾”用途使用，真要大規(guī)模投入常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)？沒人這么干。
造價(jià)高不好嗎？高科技高造價(jià)的大威力武器決勝于戰(zhàn)場(chǎng)不是每個(gè)男人的夢(mèng)幻嗎？但現(xiàn)實(shí)很打臉，1940年8月8日日本下水了大和級(jí)戰(zhàn)列艦的首艦——大和號(hào)。這是當(dāng)時(shí)人類歷史上最大、最重火力、最厚裝甲、最狂妄的戰(zhàn)艦：三門460mm主炮，這是比遼寧號(hào)航母還大的海上巨獸，火力覆蓋半個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)，目標(biāo)是“打穿美國(guó)海軍的鋼鐵壁壘”。日本舉國(guó)家之力造了兩艘戰(zhàn)列艦改了一艘航空母艦。希望這些日本最高端的戰(zhàn)艦可以左右戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)，而如今，這三艘“大日本帝國(guó)的榮耀”都躺在海底。
一艘在菲律賓，一艘在沖繩，一艘還沒出場(chǎng)就被一艘潛水艇送走。它們沒能決戰(zhàn)太平洋，更沒能左右戰(zhàn)局，甚至沒打沉幾艘美艦，就在戰(zhàn)爭(zhēng)絞肉機(jī)中像剪紙一樣撕碎。
不是它們不強(qiáng)，而是它們強(qiáng)得不合時(shí)宜?！岸蚜稀庇肋h(yuǎn)都是愚蠢的人辦的愚蠢的事情。
再有就是很多人看到的PPT“戰(zhàn)略偵察機(jī)SR-72”，實(shí)際上也是一個(gè)“堆料”的結(jié)果。
從外形到推進(jìn)系統(tǒng)，從飛行速度到作戰(zhàn)設(shè)想，SR-72每一個(gè)參數(shù)都寫著“超現(xiàn)實(shí)”：高超音速巡航（Mach 6）、隱身設(shè)計(jì)、偵察打擊一體化、全球快速響應(yīng)。聽上去像是一部科幻電影的載具，但實(shí)際上，它最核心的那顆“心臟”——渦輪-沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（TBCC），到現(xiàn)在還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。
這張圖解釋得很清楚：SR-72的設(shè)計(jì)中，采用一種“單進(jìn)氣道+單噴口”的組合方案，低速階段靠渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，加速到一定速度后，再切換成雙模式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)（Dual-Mode Ramjet）推進(jìn)，以達(dá)到高超音速。
聽起來是不是又“合理”又“高端”？但真正的問題是——這兩種推進(jìn)方式原本就是互斥的技術(shù)體系。
不說別的，發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)模式的更改靠?jī)蓧K“門板”來解決？W君最近經(jīng)常不厚道的笑啊。這件事是很質(zhì)樸的工程學(xué)思維，既然有兩套發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，那么就應(yīng)該有一套系統(tǒng)來切換兩套發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為什么要有切換系統(tǒng)？——為了修正兩套系統(tǒng)不能同時(shí)工作的弊端。看！補(bǔ)丁又來了。
說到這里，一定有很多人出來杠，當(dāng)年SR-71不也是“雙模式”的嗎？發(fā)動(dòng)機(jī)不也是切換的嗎？
但仔細(xì)看——人家真沒有用門板。其實(shí)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作是有效率曲線的，同時(shí)也有安全曲線。
兩種不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)所表現(xiàn)出的效率曲線和安全曲線是不重疊的（像是廢話吧？但曲線重疊的就是一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在同一狀態(tài)時(shí)間點(diǎn)上的拷貝粘貼圖），更何況是兩臺(tái)不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，很難做到推力工況連續(xù)工作。
SR-71的J58引擎實(shí)際上采用的是氣流自然分布機(jī)制+可控進(jìn)氣錐+旁通閥系統(tǒng)，讓部分空氣繞過核心渦輪，直接進(jìn)入加力燃燒室參與推進(jìn)。在這個(gè)過程中由氣壓驅(qū)動(dòng)的旁通系統(tǒng)會(huì)在速度不同的情況下連續(xù)移動(dòng)。
將合理的氣流量導(dǎo)入到發(fā)動(dòng)機(jī)后燃器或者“丟棄”掉。換句話說：渦輪不需要關(guān)掉，也不需要強(qiáng)行脫離氣流路徑，而是隨著速度的提升，自動(dòng)“邊緣化”，讓氣流越來越多地走沖壓路徑，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)自然完成功能權(quán)重的轉(zhuǎn)移。
所以你在SR-71發(fā)動(dòng)機(jī)艙外面可以看到大量預(yù)留的氣流調(diào)節(jié)開口，用來平衡J-58發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流分配需求。
所以啊，SR-71能飛，是因?yàn)樗南到y(tǒng)之間是耦合的，彼此協(xié)調(diào)、有韌性、有彈性空間；而SR-72現(xiàn)在最大的問題是：它的系統(tǒng)之間是拼接的，邏輯上是堆疊的，結(jié)構(gòu)上是對(duì)沖的，風(fēng)險(xiǎn)上是指數(shù)級(jí)上升的——現(xiàn)在，你能看出SR-72的大門板有多蠢了嗎？想象不到？那么咱有圖?。?/p>
我們做過模擬，當(dāng)一架SR-72在馬赫3的速度下飛行需要轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，這塊“門板”改變狀態(tài)的時(shí)候沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣流就會(huì)像打快板一樣劇烈變化。這種如果要讓這個(gè)變化對(duì)機(jī)體不構(gòu)成影響必須消除“門板”的彈性同時(shí)讓“門板”在0.2秒內(nèi)完成開合轉(zhuǎn)換工作。那么問題來了——消除彈性，超高速轉(zhuǎn)變狀態(tài)實(shí)際上就是又給這塊補(bǔ)丁再打一個(gè)補(bǔ)丁……
當(dāng)然你可以說：“這不就是工程探索嗎？”沒錯(cuò)，工程探索本該允許犯錯(cuò)。但當(dāng)你把還沒飛起來的東西畫進(jìn)PPT，標(biāo)上馬赫6、全球打擊、五年內(nèi)服役，那就不叫探索了，那叫忽悠。
所以，理論上可行就急著實(shí)現(xiàn)，用一個(gè)個(gè)補(bǔ)丁來彌補(bǔ)理論到實(shí)踐上的缺失環(huán)節(jié)，這種在英國(guó)飛機(jī)上常見的操作，目前也到了美國(guó)人的飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中來了。至于英國(guó)的設(shè)計(jì)是怎么做的，咱們不太展開，參看《看看：有哪些“高大上”的軍事術(shù)語把軍迷忽悠得一愣一愣的》，或許你會(huì)有更深的了解。
這個(gè)文章是一個(gè)很久之前的草稿，前幾天美國(guó)發(fā)布了F-47，不愿意蹭熱度，一向簡(jiǎn)潔的美國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)上多出了一對(duì)“鴨翼”，這兩天的討論很熱，但如果你真正理解今天這篇文章的意義，你就能讀懂為什么美軍的新PPT戰(zhàn)機(jī)要有那么一副“鴨翼”了。
不過在很多人關(guān)注鴨翼的時(shí)候，W君覺得自己真正的粉絲應(yīng)該關(guān)注的是機(jī)頭的形狀，這才是我們需要警惕的地方。
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