從F－22的主要問題看五代機研制

美國F－22是世界上首型、也是迄今為止唯一一種投入現(xiàn)役的第五代戰(zhàn)斗機，代表著當今世界現(xiàn)役戰(zhàn)斗機的最高技術水平。然而自冷戰(zhàn)結束以來，美國內(nèi)各界對F－22的爭議就從沒停止過，該機計劃產(chǎn)量也一減再減。近年來F－22在服役中暴露出的一系列問題，更使其不斷遭到美國內(nèi)多方的抨擊，美國防部還于2009年4月決定在采購187架后將其停產(chǎn)，而在近一段時間里，F(xiàn)－22因為缺席利比亞戰(zhàn)爭、先后兩次停飛等原因，再次被媒體推向風口浪尖。全面分析F－22近年來問題叢生的原因，總結并借鑒其中的經(jīng)驗教訓，對于他國航空武器的研發(fā)同樣具有重要意義。

F－22近期暴露的主要問題回顧

F－22的問世在航空史上具有劃時代的意義，其先進性是毋庸質(zhì)疑的。但該機自2005年12月正式服役以來，各種問題就接踵而至，使其長期成為外界關注的焦點，近期媒體關于F－22的負面報道更是接連不斷。概括起來，目前F－22存在問題主要集中在以下三個方面：

采購及使用成本昂貴，維護保障困難

F－22盡管性能超群，但價格驚人，到2010年初其出廠單價已達1.46億美元，包括研制費在內(nèi)的單機成本則高達4.12億美元，成為有史以來最昂貴的戰(zhàn)斗機。由于美國空軍F－22訂貨量劇減，美國會又禁止該機出口，因而無法通過擴大銷量來分攤成本，造成該機單價始終居高不下。在當前美國財政赤字日益嚴重的背景下，F(xiàn)－22昂貴的價格一直飽受詬病，并成為該機生產(chǎn)數(shù)量不斷削減、最終停產(chǎn)的重要原因。

按照設計，采用了先進理念的F－22應具備比以前飛機更好的維護保障性，然而實際情況卻并不完全是這樣。F－22自服役以來，其維護保障方面存在的問題就一直困擾著美國空軍，主要包括：①座艙蓋老化速度快于預期，平均每飛行331小時(原定指標是800小時)，座艙蓋就會出現(xiàn)斑點和剝落、透明度下降而不得不予以更換；②機體部分部位的防水結構存在問題，致使零部件、機身蒙皮出現(xiàn)銹蝕的情況不斷發(fā)生，F(xiàn)－22僅服役至2007年10月(不到2年時間)，就發(fā)生銹蝕事件534起；③航電系統(tǒng)的維護工作繁瑣復雜，其機載計算機系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，經(jīng)常迫使維護人員對幾百萬行的程序代碼進行反復調(diào)試；④對復雜氣候的適應性差，關島等地的潮濕氣候曾導致部分電子元器件受潮，使相應的子系統(tǒng)無法正常工作；⑤機體吸波涂層易被雨水侵蝕或因磨損而脫落(甚至曾被吸入發(fā)動機)，每飛行250小時即需重新噴涂，所需維護人員數(shù)量接近原指標的2倍，同時這種涂層材料還很可能會導致生產(chǎn)線工人、維護人員甚至飛行員吸入有毒化學物質(zhì)而損害健康。

由于這些問題，致使F－22的維護保障難度和費用均遠遠高于預期。《華盛頓郵報》2009年7月曾披露，F(xiàn)－22每飛行1小時所需要的地面維修保障時間超過了30小時，每小時的飛行成本超過4萬美元。系統(tǒng)復雜，可靠性不盡人意

F－22系統(tǒng)組成和交聯(lián)非常復雜，在服役過程中不斷出現(xiàn)事先未曾預料到的問題和故障，導致實際使用中整機可靠性和任務執(zhí)行率降低，遠低于預期。據(jù)《華盛頓郵報》等媒體的披露，2008年10月一2009年5月間，美軍部署的F－22中能夠承擔國土防空任務的僅占55％。而按照美國空軍的統(tǒng)計，F(xiàn)－22自服役以來已經(jīng)發(fā)生了7起一級事故，是其現(xiàn)役軍機中飛行事故率最高的機型。

就在正式服役前夕的2004年12月，1架F－22曾因速度傳感器供電中斷導致飛機墜毀，服役后的F－22也曾于2009年3月和2010年11月先后2次墜毀、致使2名飛行員喪生。此外F－22在服役期間還陸續(xù)發(fā)生一系列事故，其中包括：①2006年4月，1架F－22返航后由于座艙蓋無法開啟致使飛行員被關在座艙內(nèi)長達5小時，最后只能用電鋸切開艙蓋才將其救出；②2006年5月，1架F－22在著陸后，其前起落架突然無故收回，致使飛機頭部摔在停機坪上；③2007年3月，4架F－22在從夏威夷飛往日本途中跨越國際日期變更線時，導航計算機失靈被迫返航，后來不得不對軟件進行了修改升級；④由于機載供氧系統(tǒng)(OBOGS)出現(xiàn)問題，美國軍方不得不于2011年5月和10月先后兩次停飛F－22(其中前一次停飛時間超過4個月)，由于其技術原因至今尚未查清，目前美軍只能通過發(fā)布限飛令來確保飛行安全，以至于部分飛行員甚至拒絕駕駛該機。

同時還應看到，迄今為止F－22除了曾在關島和沖繩等地做過短期海外部署外，其余時間均是在美國本土基地駐防，今后一旦在條件更加惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境(例如伊拉克和阿富汗)下長期部署，其可靠性無疑更加堪憂。

功能單一，協(xié)同作戰(zhàn)能力差

囿于自身的設計思想，初始技術狀態(tài)下的F－22作戰(zhàn)功能相當單一，主要強調(diào)制空作戰(zhàn)，而多用途性能、尤其是對地攻擊能力非常有限。盡管F－22可攜帶2枚450千克的GBU－32“杰達姆”(JDAM)制導炸彈，但因其機載雷達不具備合成孔徑雷達(SAR)工作模式，缺乏高分辨率的成像能力，因而無法獨立識別地面目標并實施打擊，并且只能打擊固定目標，而無法對付移動目標。

不僅如此，為了確保自身的隱身能力，目前F－22配備的“綜合飛行數(shù)據(jù)鏈”(IFDL)，僅能與同型機以及RQ－4“全球鷹”戰(zhàn)場機載通信節(jié)點(BACN)無人機進行雙向數(shù)據(jù)通信，而無法與其他軍機進行同樣的信息交換(只能單向接收這些平臺傳來的信息，而不能向其發(fā)送信息，除非通過BACN中繼)。因此F－22雖因配備先進傳感器而具備強大的ISR(情報、監(jiān)視及偵察)、尤其是高威脅環(huán)境下的電子情報(Elint)搜集能力，卻不能與美軍現(xiàn)役其他軍機實現(xiàn)信息共享、協(xié)同作戰(zhàn)，這不僅難以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場對信息化、網(wǎng)絡化日益迫切的需求，也使其自身擁有的信息獲取能力優(yōu)勢大打折扣。而由于經(jīng)費、技術等方面原因，為F－22換裝“多功能先進數(shù)據(jù)鏈”(MADL)的計劃至今仍沒有付諸實施。

正是由于上述這些原因，F(xiàn)－22自服役以來，除執(zhí)行過部分日常巡邏攔截任務外，沒能在近期美軍參與的任何一場局部戰(zhàn)爭(包括伊拉克、阿富汗“反恐”戰(zhàn)爭和利比亞戰(zhàn)爭)中露面，成為美國現(xiàn)役軍機中唯一沒有經(jīng)歷過實戰(zhàn)的機型。

F－22出現(xiàn)上述問題的原因分析

在近年來的美軍新型裝備研制項目中，因為“拖(周期)、降(指標)、漲(經(jīng)費)”等問題導致項目調(diào)整、甚至下馬的并不在少數(shù)。然而像F－22這樣，投產(chǎn)服役后仍問題頻頻，長期爭議不斷，其吸波涂層問題甚至一度面臨法律指控，則比較罕見。造成這種狀況的原因是多方面的，其中最主要的有以下幾點：

F－22與四代機技術跨度大，致使成本上升，服役初期可靠性下降

作為五代機中的代表機型，F(xiàn)－22具備隱身、超聲速巡航、超機動和高度綜合的航電系統(tǒng)等多項革命性的性能特征，其綜合性能與四代機相比有了巨大的跨越，其跨度不僅遠大于先前各代噴氣式戰(zhàn)斗機之間的差距，甚至也大于螺旋槳與噴氣式戰(zhàn)斗機之間的差距。而F－22實現(xiàn)這樣的性能跨越，是建立在廣泛采用隱身外形、吸波／透波材料、有源相控陣雷達、高推重比推力矢量發(fā)動機等先進技術基礎之上的，由此造成其研發(fā)比以前要復雜得多(例如超大規(guī)模軟件開發(fā))，其成本費用和時間進度均遠遠超過先前各代戰(zhàn)斗機，同時還不可避免地會帶來服役初期的可靠性問題。

因為從系統(tǒng)工程的角度來看，即使是成熟可靠的技術，將其大量集成在一個平臺上也難免會出現(xiàn)問題。而五代機將大量全新先進技術(盡管已進行過先期驗證)集成在一起，可靠性問題無疑會更加嚴重。同時，五代機所具備的內(nèi)埋武器、過載變化率大幅提高、飛行包線部分擴展(例如實用升限遠大于四代機)和武器發(fā)射包線部分擴展(例如可在高過載、高滾轉下發(fā)射武器)等迥異于四代機的作戰(zhàn)使用特點，也會使其可靠性問題進一步加深，因為即使是相同的設備，在四代機上沒發(fā)現(xiàn)問題，也不能保證在五代機上就不出現(xiàn)故障。

其實從歷史上看，美國推出的一系列采用了革命性創(chuàng)新設計的軍用航空器，在其研發(fā)過程中和服役初期均不同程度地存在著可靠性不佳、事故率高的問題。例如世界第一種實用的隱身作戰(zhàn)飛機F－117A戰(zhàn)斗轟炸機在服役后不久就有3架墜毀；顛覆傳統(tǒng)觀念、兼具固定翼飛機和直升機性能特點的傾轉旋翼機V－22，服役初期事故頻發(fā)，多次機毀人亡，一度被外界視為項目不成功的典型；采用了獨特設計理念、定位為特種部隊秘密滲透平臺的隱身“黑鷹”直升機在2011年5月美軍突襲“基地”組織領導人拉登的行動中發(fā)生墜毀事故，致使這種美國軍方嚴格保密的裝備曝光。

F－22作為近期列裝的新機，尚處于服役之初的事故多發(fā)期

軍用飛機同其他技術裝備一樣，其服役壽命期間不同階段的故障率呈“澡盆曲線”態(tài)勢，在投入使用的初期階段，其故障率偏高，隨著使用過程中可靠性的逐步提高，飛機將進入長時間技術穩(wěn)定的狀態(tài)，而對服役末期其故障率將再次升高。這以美國四代機的代表機型F－15最為典型，該機在服役初期由于F100發(fā)動機可靠性問題等原因而長期停飛，一度被稱為“機庫皇后”；但是隨著技術問題的解決，F(xiàn)－15在上世紀80～90年代曾長期保持美國空軍最安全雙發(fā)飛機的紀錄；然而進入2l世紀以來，隨著飛機的老舊，F(xiàn)－15再次開始故障頻發(fā)，以至因為多次墜毀事故而再次被全面停飛。

對F－22來說，該機作為美國空軍最新列裝的戰(zhàn)斗機，服役剛滿6年(按美軍計劃，該機服役期最長可達50年)，目前仍處于“澡盆曲線”前端的事故多發(fā)期，某些先前潛伏的問題、乃至設計上存在的－些瑕疵正逐步顯現(xiàn)出來，因而該機當前可靠性不佳也是可以理解的。以近期外界矚目的F－22機載供氧系統(tǒng)問題為例，按照美國軍方提供的數(shù)據(jù)，整個F－22機群在2011年9月～2012年2月間出動總架次超過8700次，其中有9次飛行員出現(xiàn)類似供氧不足的癥狀，僅占總架次的0.1％。這樣低的故障率在研制試飛階段很難被發(fā)現(xiàn)，而只有在實際服役過程中經(jīng)大量使用才能暴露出來。

此外還應看到，現(xiàn)代戰(zhàn)斗機隨著技術復雜程度的增加，由于很多技術缺陷在試飛階段不能完全暴露，因此即使列裝部隊也不能代表其技術狀態(tài)已經(jīng)完全凍結，仍需在實際使用中進一步測試與完善。為此，目前美國空軍已經(jīng)接收的全部F－22中，有部分飛機是專門用于測試評估的。按照美國空軍的計劃，到2016年左右其擁有的全部185架F－22中，只有149架Block 30／35批次飛機的是用于作戰(zhàn)的，而另外36架Block 20批次飛機則是專門用于訓練測試。由于這部分擔負測試任務的F－22很多時候需要對飛機未知的性能特性和戰(zhàn)術使用進行探索，并且往往是在大強度、甚至極限狀態(tài)下進行的，因此出現(xiàn)一些問題、甚至大的事故并不令人意外。例如2009年3月25日墜毀的那架F－22就隸屬于常駐愛德華茲空軍基地的美國空軍第412試驗聯(lián)隊第411飛行試驗中隊，事發(fā)時該機正是在擔負測試任務，由于大過載機動飛行導致飛行員意識模糊而無法有效操控飛機，最終造成了此次墜機事故。

F－22獨特的設計思想給作戰(zhàn)使用和后續(xù)改進帶來限制

F－22的研發(fā)具有濃厚的冷戰(zhàn)背景，直接假想敵是前蘇聯(lián)的米格－29、蘇－27等高性能戰(zhàn)斗機，以及前蘇聯(lián)，華約由大量先進地空導彈組成的嚴密地面防空體系。其作戰(zhàn)想定是在與前蘇聯(lián)高強度、大規(guī)模的全面戰(zhàn)爭中奪取空中優(yōu)勢，并在敵方防空網(wǎng)中撕開缺口，掩護己方作戰(zhàn)飛機的后續(xù)突防。因此F－22把提升制空作戰(zhàn)能力作為首要設計目標，在很大程度上參照了當初F－15“沒有一磅重量用于對地攻擊”的設計思想，而在多用途、尤其是對地／海攻擊能力方面考慮不多。同時，為盡量減小自身暴露的可能性，F(xiàn)－22在戰(zhàn)時通常獨立行動而不與普通作戰(zhàn)飛機編隊(這與美國空軍F－117A隱身戰(zhàn)斗轟炸機和B－2A隱身轟炸機相同)，因而沒考慮與后者的協(xié)同作戰(zhàn)。這種思想使F－22更適合于冷戰(zhàn)時期“在歐洲平原上與蘇聯(lián)作戰(zhàn)”，但對于冷戰(zhàn)后各種局部戰(zhàn)爭和武裝沖突中所遇到的對手，F(xiàn)－22則派不上多大用場，因為它“不適于幫助美軍對付伊拉克的路邊炸彈或者追捕藏匿在阿富汗山區(qū)的恐怖分子”，因而缺席近年來美軍的“反恐”戰(zhàn)爭和利比亞戰(zhàn)爭也在情理之中。

不僅如此，F(xiàn)－22今后拓展多用途性能的潛力也存在相當局限。例如該機內(nèi)埋彈艙最初是為攜帶6枚空空導彈設計的，容積較小，無法攜帶較大數(shù)量或體積的對地攻擊彈藥，若采取外掛方式又將嚴重影響飛機隱身性能，因而F－22難以像F－15那樣最終發(fā)展出具備強大對地攻擊能力的F－15E“攻擊鷹”雙重任務戰(zhàn)斗機。F－22在研發(fā)過程中也曾試圖增強對地攻擊能力，并一度將編號改為F／A－22，但最終沒能如愿。受原始設計的限制，在F－22基礎上改型的FB－22“區(qū)域轟炸機”方案因主要性能指標(作戰(zhàn)半徑和有效載荷)難以達到要求，而費用卻大大增加，最終也被放棄。

時代環(huán)境變化使F－22項目的經(jīng)費投入受到影響

冷戰(zhàn)時期，為了在軍備競賽中奪得優(yōu)勢，美軍對戰(zhàn)斗機這類重要裝備項目的投資可謂不遺余力。但隨著冷戰(zhàn)后國際政治軍事形勢的變化，加上近年來國內(nèi)疲弱的經(jīng)濟環(huán)境，目前美國軍方對裝備的經(jīng)濟可承受性開益重視，不再像以前那樣幾乎無節(jié)制地投入財力。F－22的生產(chǎn)和后續(xù)改進也為此受到影響。

冷戰(zhàn)結束后，F(xiàn)－22的采購量幾經(jīng)削減，已由最初的750架下降到目前的187架(其中2架已墜毀，現(xiàn)役共185架)。由于裝備量有限，美國空軍只能使用現(xiàn)役F－22頻繁地參與訓練演習(在多數(shù)演習中往往還擔負核心角色)，如此大強度的使用，除了會提前耗盡該機服役壽命外，還容易造成機體疲勞、部分零部件磨損，增加潛在事故隱患。為此，目前美國空軍已經(jīng)開始考慮將F－22服役壽命從原定的8000小時延長到10000～12000小時的可行性。

2009年，當F－22被確定生產(chǎn)187架即停產(chǎn)后，美國空軍曾計劃在隨后5年中投資約70億美元經(jīng)費用于F－22的后續(xù)改進，并提出了一整套詳細升級方案以提升其戰(zhàn)斗力并改善維護性、可靠性。然而由于國防預算的削減，致使F－22的升級經(jīng)費也被減半，美國軍方只能有選擇性地對F－22進行部分關鍵技術升級，并且其進度也被延后。例如，在F－22“增量3.1”升級計劃完成后，原定的“增量3.2”升級計劃被分割成“增量3.2A”、“增量3.2 B”和“增量3.2 C”三部分完成，其中原定2012－2012年完成的“增量3.2 B”升級計劃已被推遲到2017年后。

對他國的啟示

F－22作為世界五代機的先驅，其動向一直吸引著各國軍方及工業(yè)界的高度關注。對他國來說，回顧美國F－22研發(fā)和服役過程中存在的問題，分析其主要原因及相關影響，可從中得到一些有益的啟示。

對F－22存在的問題應客觀認識和正確面對

回顧美國F－22研發(fā)和服役的歷史可以看出，對于五代機這類技術跨度大、先進技術密集的尖端武器裝備，研制中出現(xiàn)波折以至服役初期問題不斷是難以避免的，對此應有充分的估計。因為新產(chǎn)品的研發(fā)本身就是一個不斷出現(xiàn)問題和解決問題的過程，每次問題的出現(xiàn)和解決，都是朝著產(chǎn)品性能提升和技術成熟邁出的重要一步，最終將帶來整個技術層次質(zhì)的飛躍。

另一方面，對F－22出現(xiàn)的問題也不宜過分夸大和渲染。我們應看到，由于當今世界處在一個信息傳播高度發(fā)達的時代，F(xiàn)－22作為外界長期關注的焦點，有關它們的各種信息很容易被大量搜集和傳播。而目前美國內(nèi)媒體、國會、問責署(GAO)以及競爭對手(如波音公司)等出于各自不同目的，都在密切關注著F－22的現(xiàn)狀，不時披露并抨擊其負面情況，致使F－22給外界形象不佳，而實際情況并不完全是這樣。如前所述，F(xiàn)－15等戰(zhàn)斗機在服役之初也曾問題頻發(fā)，只不過當初信息傳播遠沒今天發(fā)達并且軍方刻意隱瞞，才不那么引人注目。況且先前F－22存在的部分問題也正在逐步改善中，例如完成“增量3.1”升級后的V－22對地攻擊能力已經(jīng)較初始型有了相當提升。即使F－22一再遭人詬病的價格問題，若與歐洲“臺風”和“陣風”等四代半戰(zhàn)斗機動輒七八千萬美元的售價相比，其價格也不算太離譜。

因此對他國來說，對未來先進裝備研發(fā)中可能出現(xiàn)的困難同樣應保持客觀態(tài)度，不宜也無需受到F－22風波的影響。

武器裝備的可靠性、維修性和保障性(RMs)應與性能指標同等重視

對五代機這類先進主戰(zhàn)航空裝備來說，要確保其具備跨代的高性能，大量先進甚至全新的技術必不可少，但如何避免由此帶來的RMS問題，非常值得重視。

客觀地說，對于五代機研發(fā)及服役中可能出現(xiàn)的問題，美國軍方和工業(yè)界并不是沒有預見和考慮。盡管美國通過多年探索，已在相關領域建立了雄厚的技術儲備，但在五代機選型時還是不惜放棄了看似性能指標更高的F－23方案，而選中了技術相對保守但更穩(wěn)妥的F－22。不僅如此，F(xiàn)－22在方案設計階段就高度重視保障性，并將其放在與隱身、超聲速巡航、超機動等戰(zhàn)術性能同等重要的地位，通過采用自保障特性設計、交互式配件供應和綜合維修信息系統(tǒng)等手段，理論上具備了比先前戰(zhàn)斗機更好的RMS。但即便如此，F(xiàn)－22服役后仍有大量始料未及的問題出現(xiàn)。

有鑒于F－22的經(jīng)驗教訓，他國在軍機研發(fā)過程中尤其應注意避免片面追求飛機高性能、高指標而忽視RMS的傾向，而應將RMS與性能指標、成本費用、項目進度等統(tǒng)籌考慮，做到RMS與戰(zhàn)技性能同時論證、同時設計和同時驗證。但由于有美國F－22的先期探索，他國在研發(fā)同類裝備時具有后發(fā)優(yōu)勢，可以針對性地加強關鍵技術攻關，從而少走彎路。例如，從F－22暴露的問題可以看出，要提高五代機的RMS，除了通常關注的發(fā)動機可靠性問題外，隱身技術和航電系統(tǒng)方面也尤其值得重視。

軍機發(fā)展應兼顧近期和長遠需求，對其合理定位

F－22的發(fā)展過程橫跨冷戰(zhàn)與后冷戰(zhàn)、機械化戰(zhàn)爭與信息化戰(zhàn)爭時代，由此造成其性能需求和功能定位出現(xiàn)偏差，以今天的觀點看，該機似乎同時走向了兩個極端：一方面，F(xiàn)－22被要求同時具備隱身、超聲速巡航、超機動等五代機所有性能特征，以期在性能指標上全面壓倒對手，這增大了技術難度、成本費用和潛在風險；但另一方面，F(xiàn)－22在作戰(zhàn)功能上又過于單一，偏重制空作戰(zhàn)，忽視多用途性能，致使其在后冷戰(zhàn)時代很難找到用武之地。這對今后各國軍機發(fā)展來說，無疑是前車之鑒。

我們應看到，出于信息化條件下多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)的需要，加上今后單機制造和使用成本越來越高，多用途和通用化是未來軍機發(fā)展的必然途徑。但考慮到各國技術經(jīng)濟實力和作戰(zhàn)需求的不同，同時有必要對新機性能指標和采用的高新技術進行綜合權衡和合理取舍，避免貪大求全。目前，美國繼F－22之后又發(fā)展了相對“低檔”、強調(diào)多用途性能的F－35與其搭配使用，F(xiàn)－35除了采用更加先進的航電技術外，在其余各項性能指標方面均有不同程度的調(diào)整(例如不具備超聲速巡航能力)。與此類似，目前俄羅斯正在研制的五代機PAK FA也被定位為一種“集強擊機和殲擊機性能干一身”的“未來前線戰(zhàn)斗機”，其設計指導思想明顯有別于上一代的蘇－27；但基于當前俄羅斯的現(xiàn)實國情，PAK FA采取了創(chuàng)新與繼承并存的發(fā)展方式，其部分技術仍與蘇27有相當?shù)难永m(xù)性。