英法聯合打造未來空戰系統

溫杰

2016年3月3日，英國首相戴維·卡梅倫和法國總統弗朗索瓦·奧朗德在法國北部城市亞眠舉行的英法首腦峰會上聯合宣布，兩國將分別出資7.5億英鎊，共同啟動一項價值15億英鎊的“未來空戰系統”（FCAS）計劃，用于研制和試飛一架全尺寸無人駕駛戰斗機（UCAV）的原型機。此舉表明，英國和法國在分別完成各自的“雷神”和“神經元”技術驗證計劃后，已經摒棄前嫌，通過為期兩年的可行性研究，著手全面合作，將FCAS計劃推進到原型機階段，力求在2020年共同打造出一種具有純正歐洲血統的無人駕駛作戰平臺。

作戰概念逐步成形

FCAS計劃的問世得益于近年來英、法兩國在防務領域逐步加強合作。早在2010年，隨著法國重返北約和英國準備“脫美返歐”，兩國出于國家利益和戰略考量，決定在安全與防務領域開展廣泛合作，大力推動歐盟軍事一體化進程。在全球金融危機持續蔓延的環境下，英國和法國顯然感受到經濟壓力，開始大幅度削減軍費開支。

正是在這樣一種背景下，2010年11月2日，英國首相卡梅倫與時任法國總統薩科齊在倫敦蘭開斯特宮簽署了一項范圍廣泛的防務合作協議，其中一項重要議題就是聯合研制新一代中空長航時無人機。但是，隨著兩國陸續引進一定數量的MQ-9“死神”無人機，雙方關注的重點已經轉移到如何充分利用各自實施“雷神”和“神經元”計劃獲得的經驗教訓，發展一種部分替代或補充“陣風”或“臺風”的作戰平臺。

FCAS計劃從初步醞釀到正式啟動，前后經過了兩年多時間。2012年2月17日，卡梅倫首相與薩科齊總統在英法首腦峰會上發布了一份安全與防務聲明，專門提到了將在2013年著手實施一項全新的FCAS計劃，著眼為歐洲發展未來空戰平臺建立一種戰略合作關系。同年8月，英、法兩國政府為了推動關鍵技術和工業能力的發展，分別授予BAE系統公司和達索飛機公司一份FCAS驗證計劃準備階段（DPPP）合同，邁出了研制新一代空戰平臺的第一步。

從軍用飛機工業來看，FCAS計劃對于法國和英國長期塑造和保持一個強大的、創新的和獨立自主的作戰飛機設計和研制基礎是一個歷史機遇。更為重要的是，FCAS計劃還將為英國和法國提高軍事行動的獨立性奠定基礎。經過一年多的分析和論證，英、法兩國國防部就FCAS可能承擔的任務達成一致意見。五項任務被視為最優先級別，包括壓制和摧毀敵方防空系統（SEAD/DEAD）、攻擊機場、打擊戰略目標、空中攔截和執行武裝偵察任務，其他的低優先任務包括反艦打擊、近距空中支援和防御空中進攻等。

FCAS概念建立在F-35、“陣風”等有人駕駛戰斗機與無人戰斗機協同作戰基礎上。根據長遠設想，飛行員在駕駛“陣風”、“臺風”或“鷹獅”執行任務時，后座的武器系統操作員可以控制無人戰斗機以自主模式實現“蜂群”飛行，就是將它們分為幾個作戰分隊，可以像實時的計算機戰略游戲一樣，按照一種熟悉的樣式控制每個分隊的行動。

2014年1月31日，卡梅倫首相與奧朗德總統在英國諾頓舉辦的首腦峰會上，共同簽署了一份涵蓋陸海空天的防務合作聲明，進一步推動兩國的防務合作關系，其中專門提到了將為FCAS計劃提供研制經費，用于為期兩年的FCAS可行性研究。當年11月5日，這項研究工作正式啟動，BAE系統公司、達索飛機公司、羅羅公司、斯奈克瑪公司、塞萊克斯公司和泰利斯公司等6家承包商參與其中，在總體方案論證過程中集思廣益，發揮各自的技術優勢。

關鍵技術取得突破

根據兩國國防部簽署的協議，FCAS可行性研究包括成熟關鍵技術、發展作戰概念、增強仿真能力和估算研制成本，最后提出一個滿足英國和法國作戰需求的通用構型。實際上，FCAS計劃從總體設計來看并不需要從零起步，BAE系統公司和達索飛機公司已經通過發展多型技術驗證機，掌握了UCAV所需的一系列關鍵技術，特別是通過“雷神”和“神經元”驗證機的幾輪飛行試驗，證明了各自在隱身技術、氣動布局和飛行控制等方面的設計已經日臻成熟。

近年來，隨著美國和歐洲陸續研制和試飛各型技術驗證機，飛翼布局已經成為設計UCAV的一個共識。這種布局可以順其自然地充分利用空氣動力，從而實現氣動性能和隱身性能的最佳優化，是一個非常接近于完善設計的形狀。而且，飛翼布局不僅可以明顯降低飛行阻力，在所攜燃油量一定的條件下，能大大增加飛機的航程，而且省去了相關的結構材料和操縱機構，使結構重量顯著減輕。

自從聯合研制“神經元”計劃啟動后，“神經元”驗證機在2012年12月1日完成了首次飛行，標志著歐洲六國在軍用航空領域邁出了重要一步，并在2015年9月完成了全部飛行測試。在近3年時間里，這架驗證機先后在法國伊斯特爾空軍基地、意大利代奇莫曼努空軍基地和瑞典維德塞爾試驗基地完成了相關飛行測試項目，不僅在不同環境中展現出良好的飛行性能和隱身性能，同時還探索了將UCAV融入一個指揮、控制、通信、計算機和情報環境中實施網絡中心戰的能力，最后還專門實施了一次武器投放測試，均達到了預期設計性能。

值得一提的是，“神經元”驗證機還在世界上首次實現了無人駕駛飛機與有人駕駛飛機的協同飛行。2014年3月20日，“神經元”驗證機與“陣風”戰斗機、“獵鷹”7X公務機通過預先規劃，從不同地點起飛，飛行到地中海上空集結，在有限空域內保持或改變編隊隊形，完成了持續1小時50分鐘的編隊飛行，充分展示了達索飛機公司在軍、民用航空技術領域的強大技術實力。

幾乎在同一時間，BAE系統公司從2007年11月開始著手“雷神”驗證機計劃，用于評估低可探測性縱深攻擊平臺所需要的各項關鍵技術。從研制目的來看，這架驗證機主要用于探索多種隱身措施，力求擺脫新型反隱身雷達的追蹤。2013年8月10日，“雷神”首次升空，到2015年11月底共完成了三個階段的飛行測試，完全驗證了預期的任務能力。

在第一階段飛行試驗中，該機成功地驗證了嵌入式推進系統的低可探測性。在第二階段試飛期間，它驗證了保形大氣數據系統等幾項減小雷達反射截面積的技術，凸顯了在隱身設計優化方面的進展，同時還在飛行試驗中檢驗了高度不穩定的電傳飛控系統的操縱性能，驗證了動力裝置、任務傳感器、通信系統在隱身平臺上的集成效果。

按照計劃，FCAS可行性研究在今年10月底結束。目前，英國和法國的國防部官員都認為，參與研究的各家公司已經在平臺的氣動外形、總體尺寸和動力裝置等方面達成共識。此次，英法首腦峰會的公報指出，FCAS計劃將在2020年進行全面評估，作為2030年后發展未來空戰能力的基礎。因此，兩國將在2017年初正式啟動全尺寸原型機研制工作，預計花費四年時間制造出歐洲最先進的多用途作戰平臺。

設計方案浮出水面

針對FCAS的總體氣動布局，兩國的研制團隊已經考慮了3個候選方案：類似“神經元”和“雷神”驗證機的單后掠前緣，類似諾格公司X-47B驗證機的雙后掠前緣，類似波音公司X-45A驗證機的機身/后掠翼構型。對于這些設計方案的詳細分析涉及到雷達反射截面積、紅外和其它電磁信號特征，同時還考慮到每種設計方案的性能、潛在全壽命成本及其研制風險。

早在2012年夏天，BAE系統公司在FCAS計劃的DPPP階段率先發布了一張UCAV概念圖，其在氣動布局上與兩國正在測試的驗證機存在明顯不同，已經公開的縮比模型采用了一種單獨的前機身段，同時明顯加大了機身和翼展的尺寸，基本類似于X-45A驗證機。

從邏輯上講，該機在執行巡邏和武裝偵察任務時，需要更大作戰半徑和更長續航時間，同時攜帶更多的武器可以打擊更多的目標。當前，“神經元”驗證機重量為7噸，續航時間為3個小時，而FCAS的任務能力顯然要求更長的續航時間，或許會達到9～12小時。因此，這項計劃初步估計需要研制一種相對于“神經元”驗證機3倍空重的平臺。

2014年11月5日，英、法兩國國防部在達索飛機公司總部舉行了FCAS計劃可行性研究啟動儀式。引人注目的是，一個FCAS縮比模型擺在了現場中心位置，在總體設計上非常類似X-47B驗證機，但仔細觀察，在局部設計上還是存在一些明顯不同。

它的機身部分基本沿襲了“神經元”的構型，特別是進氣道設計如出一轍，但對機身后緣和排氣裝置進行了優化。為了進一步提高續航能力，FCAS減小了外段機翼的后掠角，并相應延長了翼展。同時，翼尖處采用了扭轉，以減小局部迎角，控制機翼展向升力分布，相應增大了失速迎角，改善機動性能。

目前，FCAS平臺是繼續選用一種飛翼布局還是采用一種翼身融合體構型還在進一步研究，尚未最終確定，但是來自兩國國防部的消息透露，FCAS原型機的總體尺寸已經基本確定。從作戰需求來看，燃油部分必須足夠大，以提供長時間巡航能力，再加上為內部武器和傳感器提供的有效載荷空間，可能導致最終設計構型的長度接近“臺風”，而翼展或許會增加到兩倍。因此，如此之大的機身可能需要兩臺發動機。

作為FCAS推進系統的研制方，羅羅公司與斯奈克瑪公司在2015年1月共同出資成立了一家名為羅羅·斯奈克瑪的合資公司，并將研制和測試陶瓷基復合材料和3D編織復合材料作為重點。據該公司總經理菲力普·洛特近日表示，目前沒有適合于FCAS平臺的現成發動機，因此合資公司必須提出一種新型發動機的設計方案，或者大幅度改進現有EJ200或M88發動機。英法兩國的大多數專家都認為，FCAS計劃必須研制一種新型發動機。

在確定和總體構型和推進系統后，英吉利海峽兩岸的研制團隊將開始研制兩種不同構型的FCAS，集成各自發展的一些態勢感知技術。塞萊克斯電子系統公司和泰利斯公司將聯合研制和發展一些目標探測與跟蹤技術，其中雷達研制項目將是這項可行性研究中的標志性項目。這種多功能雷達不僅能用于傳統的測繪和目標識別，還可以執行電子戰和電子攻擊任務，為平臺提供一種可靠的自我防御能力。

作戰使用求同存異

值得注意的是，此次英法首腦峰會公報的措辭暗示，FCAS可能不只研制一架驗證機，預計會在一種通用平臺的基礎上研制兩種衍生型，分別用于滿足英國空軍和法國空軍的不同作戰需求。顯然，此舉與兩國在20世紀60年代至70年代期間共同研制“美洲虎”多用途攻擊機的模式有所不同，雖然英國空軍和法國空軍都希望FCAS能承擔同樣的任務，但英國已經定義了一種武裝偵察能力，因此可能會執意發展一種具有更好滯空性能的平臺。

在解決了相關技術問題后，FCAS計劃的最大挑戰是如何定義操縱使用這種系統的體系結構。目前，雙方通過初步研究已經明確，FCAS將不會參與近距格斗，在未來很長一段時間內，這種空對空任務仍然需要有人駕駛戰斗機來承擔，但是FCAS可以在壓制、摧毀敵方防空系統和突防、偵察等多種任務中扮演重要角色，特別是可以輔助戰斗機更加有效地打擊目標。

目前，研制團隊已經對有人系統與無人系統之間如何實現協同作戰進行了研究。BAE系統公司對這一領域進行了廣泛的分析和論證，建議UCAV將作為有人駕駛戰斗機的僚機率先突防到戰區前沿，為戰斗機飛行員提供目標數據，或者作為一種攜帶大量攻擊武器的“武庫機”，支持大規模空中打擊。對此，BAE系統公司負責FCAS計劃的馬丁·羅威科克斯指出，是在“臺風”的后座上還是在E-3預警機內控制FCAS，或者依舊在地面站內控制這種系統，還需要進一步研究。

當前，關于如何在戰場上使用FCAS存在兩種看法。最顯而易見的想法是將其看作一種獨立的平臺，一架或兩架UCAV自主執行任務，或者編隊進入到敵對空域，不僅可以發現目標，為防區外武器標定它們的精確位置，也可利用機載武器直接攻擊目標。目前，BAE系統公司已經通過“雷神”驗證機測試了這種能力，該機借助于傳感器自主地確定一個目標，然后通過模擬方式進行攻擊。

另一方面，FCAS可能作為“臺風”或F-35戰斗機等有人駕駛戰斗機的一個輔助平臺，擴大有人駕駛戰斗機的作戰能力。2015年12月，BAE系統公司負責多項計劃的團隊管理主任奈杰爾·懷特黑德在英國皇家學會演講時表示，這樣一種平臺可能充當一個攜帶更多武器的炸彈艙，支持戰斗機的打擊行動。另外，它可以按照指令，先行進入有爭議的空域，以增強目標識別效果，從而有利于戰斗機從防區外發起攻擊，以免遭受地空導彈的攻擊。

縱觀FCAS計劃的衍變過程，聯合論證、研制和生產一架原型機可謂是英、法兩國在防務領域竭誠合作的一次重要嘗試，旨在為本國空軍的現役戰斗機打造一位具有火眼金睛兼雷霆萬鈞的“空中搭檔”，大幅度提升空中打擊的毀傷效果。隨著研制工作即將啟動，全新設計的FCAS原型機有望在2020年前后問世，從而為英國、法國乃至西歐等國聯合生產和采購新一代歐洲空戰利器鋪平道路。