脫歐狂風后的風暴英國“暴風”戰斗機計劃（上）

溫杰

7月16日，第51屆范堡羅航展在英國倫敦西南部漢普郡拉開帷幕。本屆航展最為轟動的是，英國國防大臣加文·威廉姆森在航展開幕當天正式宣布，將啟動“暴風”（Tempest）計劃，并展示了下一代戰斗機的全尺寸模型，同時發布了《空戰戰略：著眼未來的宏大愿景》（Combat Air Strategy：An ambitious vision for the future），標志著英國正在重新調整自身定位，準備應對未來的高強度沖突以及各種現代防空武器帶來的威脅。

“暴風”計劃橫空出世的背后，實際上是英國國防部希望借助新一代戰斗機設計與研制，繼續保持英國在軍用飛機關鍵技術領域的設計、研制和生產能力，不僅在脫離歐盟后具備防務自主能力，繼續維持一流的軍事力量，同時希望通過出口銷售帶來豐厚的利潤，甚至還有可能在歐洲的未來戰斗機計劃中占據一席之地。無疑，“暴風”的研制與發展對英國航空航天業的未來發展可謂舉足輕重。

應對脫歐影響

英國國防部突然公開下一代戰斗機的研制計劃并非心血來潮，很大程度上是為了應對英國脫離歐盟后可能帶來的負面影響。2016年6月23日，英國舉行全民公投，做出脫離歐盟的決定，迫使英國政府和企業為一種獨立的未來做準備。為此，英國航空航天業必須找到最有效的解決方案，使得倫敦能夠采購本土制造的戰斗機，支持本國的就業，否則，英國脫歐的決定將有可能徹底摧毀本國的航空航天業。

多年來，英國與法國準備聯合發展一種“未來空戰系統”（FCAS），但是受脫歐影響，原有設想已經胎死腹中。更重要的是英國被排斥在歐洲的一些聯合項目之外。今年4月25日，法國達索飛機公司與空客防務與空間公司達成基本協議，著手聯合研制FCAS，將在2025年開始制造驗證機。同樣，德國、法國和意大利宣布聯合研制“歐洲無人機”，也讓英國成為旁觀者，令其頗感失落。

從國家層面來看，“暴風”計劃可謂是一個重大承諾，將考驗英國獨立研制一種先進戰斗機的能力。初期，英國國防部將投資20億英鎊（接近27億美元）進行相關的方案設計和技術研究，但長遠來看，這項計劃最終將需要花費數十億英鎊的政府資金和長達近20年才能取得成果。這項計劃如果失敗，將有可能對英國造成嚴重打擊，而且可能預示著英國戰斗機工業的徹底終結，這是英國不愿看到和無法接受的。

正因如此，面對脫歐對英國航空工業帶來的巨大不確定性，英國首相特雷莎·梅在本屆航展開幕式上表示，最新的脫歐計劃不會影響本國航空制造業，并將在未來采取一系列措施，保持航空工業的競爭力。特雷莎·梅更宣布，未來將繼續投入3億英鎊支持航空工業發展，不僅用于建設兩個新的航空中心，還著手研究和制造新型戰斗機等，以確保飛機制造崗位繼續留在英國。

針對作戰裝備發展需要，英國皇家空軍在近年來已經開始考慮“臺風”多用途戰斗機在2040年開始退役時需要何種替代平臺，而有人駕駛戰斗機至少是答案的一部分。同時，英國國防部從今年初著手制定全新的《空戰戰略》，再次明確了《戰略防務與安全評估（2015）》中的承諾，繼續推進和落實其中重點提出的“未來空戰系統技術倡議”（FCAS TI）。該倡議當時的主要目的是調動防務承包商的積極性和提升本國航空工業的水平，力求在歐洲軍用航空領域的創新與發展中掌握主導權。

在英國脫歐的背景下，該倡議更是成為維持英國航空業發展的重要推動力。無疑，英國國防部期望通過大力投資來實現醞釀中的《空戰戰略》，由此牽引各種技術驗證項目，以支持英國政府的長遠目標和本國工業部門的發展抱負。實際上自2015年底開始，英國政府一直投資發展未來戰斗機的相關核心技術，通過“金字塔”等多項計劃研制開放式架構航空電子設備和各種飛機系統。同時，BAE系統公司一直在試驗自適應有效載荷吊艙，并測試了多種新的先進材料。可見，英國政府與工業界密切合作，正在采取多項措施，發展世界領先的工程設計和制造能力，確保英國繼續處于空戰技術的最前沿。

發布空戰戰略

最新發布的《空戰戰略》旨在為英國空軍勾勒出未來 20年的發展方向。英國國防部認為，近年來，英國面臨的各種威脅正在與日俱增，而未來的空中環境將越來越復雜，當前一些主要的空戰能力發展計劃與未來需求不確定性間的差距已經限制了本國發展下一代空戰能力，亟待在涉及的未來各種要素范圍內確定一個發展框架。

需要說明的是，英國國防部在報告中頻繁提及的“空戰”（Combat Air）指的是作戰飛機在敵對和有爭議的環境中實施空對空和空對地作戰行動，并能夠同時執行監視、偵察、電子戰以及指揮與控制等任務。其中，作戰飛機包括了有人駕駛或無人駕駛平臺。

英國國防部指出，作戰飛機在全壽命周期內將會取得許多顯而易見的重大技術進步。比如，英國將繼續投資升級現役“臺風”戰斗機，通過改進機載系統使其達到“超越第四代”的能力。展望未來20年，英國的未來空中力量將以經過升級的“臺風”和陸續入役的F-35戰斗機為基礎，英國政府將把這些平臺的最佳能力應用到后續系統中，降低相關計劃的成本和風險。

隨著《空戰戰略》正式出臺，英國國防部開始發展“臺風”的后繼機。實際上，《空戰戰略》可以看成是英國航空界期待已久的未來作戰飛機路線圖，對于英國防務與航空航天領域的長遠發展至關重要。眼下，“臺風”的生產正在逐步減少，盡管為洛馬公司制造F-35戰斗機的后機身可以提供大量且持續穩定的生產任務，但無法提供維持本國先進作戰飛機設計能力所需的高端工作，包括低可探測技術、發動機、傳感器、航空電子設備和各型先進武器。

在航空工業領域，設計與研制是一種至關重要的戰略能力，決定著武器系統的未來，從而獲得真正的附加價值。英國國防部充分意識到，如果沒有一項資金充足的未來發展計劃，英國在這方面的能力將迅速消失。即便有可能在以后重建獨立研發能力，也需要花費相當長的時間和巨額的資金，甚至可能無法滿足“臺風”后繼機在2035～2040年服役的時間表。

英國國防部在長時間預研和持續技術驗證的基礎上，在今年4月批準了投資發展新一代戰斗機的計劃，從研制進度上看，比法國和德國的發展計劃提前了近5年。此舉旨在確保英國在未來的作戰飛機采購計劃中扮演主要角色，從中獲得主要的經濟、國際和戰略利益。

當前，《空戰戰略》所面臨的挑戰是如何滿足政治家、軍方和工業界的各自期待，分別贏得選票、戰爭和訂單。從軍方角度來看，作戰能力是最重要的，而工業界最關注的則是新一代戰斗機的出口潛力，因為小規模生產一種精良、價格昂貴的多用途作戰飛機，實際上不如大批量制造一種能力均衡的作戰飛機更具有吸引力，后者的研制成本可以通過大批量生產而得到補償。而單憑英國本國的訂單，無法保證這種高性能飛機可以收回研制成本。

推出設計概念

為了向二戰期間著名的英國“暴風”戰斗機致敬，英國國防部在下一代戰斗機計劃中重新啟用了這一名稱，希望重現昔日輝煌，掀起新的風暴。

作為《未來空戰系統技術倡議》的一部分，英國皇家空軍快速能力辦公室、防務科學與技術實驗室與4家航空航天公司組建了“暴風”團隊。其中，BAE系統公司牽頭總體設計和生產，羅爾斯·羅伊斯公司將提供全新研制的動力裝置，意大利防務承包商萊昂納多公司將負責設計綜合傳感器和電子戰系統，歐洲導彈集團（MBDA）將研制各種機載武器。

從全尺寸模型看出，“暴風”屬于較大的單座、雙發、三角翼戰斗機，帶有曲柄狀后緣和外傾雙垂尾，無平尾。作為第一印象，該機在外形上讓人聯想起美國的F-22和F-35等現役第五代戰斗機，延續了低可探測性的設計特點，但是現場展出的模型與想像圖顯示出在總體構型方面還是存在一些微小差異。

從總體設計來看，如何將隱身、速度和機動性集于一身，無疑成為“暴風”計劃最基本的挑戰。低可探測性要求影響到設計工作的每一個方面，內部武器艙增加了飛機的截面，較大的截面又增加了超音速阻力，加大了實現超音速巡航的難度。同時，該機在承擔空中優勢任務時強調較強的機動性，傾向于增加機翼和尾翼的尺寸，而且相對于超音速巡航方面來講，還希望發動機更強大一些，這些要求又導致更加難以達到隱身目的。

針對這些設計要求，BAE系統公司基于多年來的預研工作和驗證結果，在“暴風”戰斗機的氣動布局設計中不僅充分利用了早期“復制”（Replica）項目的研究成果，同時還有效吸收了近年來在“雷神”（Taranis）驗證計劃中的試飛成果。早在20世紀90年代中期，BAE系統公司曾經利用英國國防部的投資，精心研制了一個稱為“復制”的雷達反射截面積（RCS）測試飛機模型，屬于一種隱身攻擊機方案。“暴風”與“復制”的前機身似乎別無二致。然而，由于“復制”項目的目的是跟蹤美國隱身技術發展，因此“暴風”方案在機頭和駕駛艙周圍的設計還是明顯受到了F-22戰斗機的影響。

實際上，此次公開展示的全尺寸模型僅僅是早期的設計概念，還不是接近于技術驗證的原型機，仍然還需要進一步優化和打磨。然而，這些設計概念顯示出當前英國國防部在下一代戰斗機發展中的設計理念。著眼長遠，英國還在為“暴風”戰斗機探索一些可能應用的隱身技術。

今年7月2日，英國國防部授予BAE系統公司了一項為期12個月的FCAS概念和技術研究合同，繼續致力于研究未來“空戰”的概念、需求及其關鍵技術，用于定義下一代空戰能力。值得注意的是，此次授予合同的研制項目稱為Tizard，名稱取自第二次世界大戰期間在雷達研制過程中突破了關鍵技術的亨利·蒂澤德（Henry Tizard），暗示了與低可探測性技術存在一定關聯。

目前，這些研究工作還處于技術準備的初級階段，但是對于英國自主發展下一代戰斗機至關重要，并符合《戰略防務與安全評估（2015）》的發展方向。同時，BAE系統公司正在研究和測試的射流控制技術一旦獲得成功，將會減少飛機表面的控制面數量，有助于大大降低“暴風”戰斗機的雷達反射截面積。

突出遠程任務

從作戰使用方面考慮，BAE系統公司一再強調英國空軍的下一代戰斗機應具備跨大洲攻擊的能力，因此，未來空戰系統必須能夠在最具挑戰性的作戰環境中生存，意味著飛行速度、作戰半徑和機動性成為關鍵性能。從總體構型上看，“暴風”戰斗機體現了BAE系統公司在FCAS計劃早期提出的設計理念，優先考慮續航能力和無需空中加油的航程，其次才考慮低成本和簡單性，此外還要求足夠的內部空間和重量性能，從而允許在內部增加一些未來作戰需要的模塊化載荷。

首先，“暴風”戰斗機在氣動布局上采用了翼身融合體設計。該機可以充分利用空氣動力實現更大的續航能力，實現氣動性能和隱身性能的最佳優化，不僅具有較快的飛行速度，承擔突破防空系統的任務，同時可以充分利用機內空間來裝載大量的燃料，實現洲際間航程。翼身融合體布局有助于改善內部燃料載荷，并為武器艙和其它內部傳感器或武器載荷提供更多空間，其中可能包括激光武器所需的電容器和冷卻劑。

就機身后部而言，“暴風”方案充分利用了“雷神”驗證機的研究成果，創新地將飛翼構型融入到翼身融合體布局中。從常規布局來看，“暴風”方案舍棄了水平尾翼，在平面布局設計上避免了支離破碎，顯然有利于降低RCS，不再需要勞神解決氣動與隱身的矛盾。從當前的預研工作來看，BAE系統公司已經在射流控制技術領域取得了積極進展，可以通過采用氣動升降舵，實現飛機的俯仰控制。但出于保持橫向穩定性的需要，保留了外傾式雙垂尾。

從飛翼布局來看，這個設計方案沿襲了“雷神”驗證機的特點，在翼身融合體的后緣采用了W形輪廓。然而，令外界存在疑問的是，“暴風”全尺寸模型和上似乎看不到前緣縫翼、后緣襟翼和副翼等常規氣動控制面。究其原因，一方面只是一個設計概念，還沒有給出細節設計，另一方面可能考慮采用正在驗證的氣動控制技術，取消一部分傳統設計的操縱翼面，力求增強作戰飛機的隱身性能。

本世紀初，BAE系統公司針對未來型號發展的需要，提出了一個頗具挑戰的設想，希望通過自主探索一些先進技術，研制一架不需要常規操縱面的無人機。2004年，該公司牽頭發起了一個“無操縱面飛行器綜合多學科研究”（FLAVIIR）項目，主要集中于探索氣動布局和控制系統等領域的前沿技術，經過為期5年的通力合作，初步研制出了世界一流的射流飛行控制技術，并通過一架“惡魔”（DEMON）無人機驗證了相關技術，堪稱航空史上的一大創舉。

在此基礎上，BAE系統公司針對未來作戰飛機的發展需求，與曼徹斯特大學合作研究一種飛行控制的新概念，無需襟翼和副翼就可以提供更好的控制能力，同時減輕重量和降低維護成本，用于未來發展更輕、更隱身、更快速和更高效的軍用飛機。2017年9月，BAE系統公司成功地完成了“巖漿”（MAGMA）無人驗證機的第一階段研制工作，通過采用機翼循環控制和射流推力矢量等技術來操縱飛機，希望為未來設計更加隱身的飛機鋪平道路。

優化推進系統

作為下一代空戰平臺，“暴風”戰斗機在推進系統方面也需要精心設計和優化，在滿足基本性能要求的基礎上，不僅需要增加功率密度、具備智能管理和產生更多電量，還應充分考慮到低可探測性要求，降低雷達反射截面積和紅外輻射，同時實現結構緊湊和重量輕。

從全尺寸模型看，“暴風”戰斗機將采用兩側S形進氣道、兩臺發動機和矩形尾噴口的設計。該機直接采用了業已成熟的無附面層隔道超音速進氣口（DSI）設計。

前機身下部設計為兩肋半橢圓形輪廓，使兩側內傾的進氣口可以充分利用兩肋處的狹長平面所形成的遮蔽效應，在亞音速時具有良好的導流作用，在超音速時具有較好的預壓縮，從而確保進氣道在很寬的飛行包線內具有良好的總壓恢復能力。接著，前機身在進氣道進口前的位置融合了一個類似鼓包的壓縮面，保持了前機身外形更加流暢，同時有助于減小雷達反射截面積。

作為“暴風”團隊的重要一員，羅羅公司近年來針對未來空戰系統的要求，一直致力于研制一種全新的渦扇發動機，以適合于隱身飛機的推力性能要求，同時在綜合發電系統方面取得突破，滿足機載系統和傳感器的工作需要。此次，羅羅公司在范堡羅航展上介紹，“暴風”將采用一種具有隱身能力的自適應循環渦扇發動機。

與目前使用的軍用渦扇發動機相比，新型發動機將具有更小的尺寸、更輕的重量，但會產生更大的推力。從設計上看，它由重量更輕的復合材料制成，采用出色的熱管理系統，并通過渦輪中心設置的磁體產生大量電力，對于驅動激光武器和微波武器特別重要。據介紹，全新設計的發動機將在周圍環繞一個網絡狀的管路，這些管路主要作為一個集成式熱管理系統，使動力裝置能在更高的溫度下穩定工作。

羅羅公司負責未來防務計劃的總工程師康拉德·班克斯描述了一些有可能采用的先進發動機技術，包括：發動機進口采用可調整流葉片和抗畸變的風扇系統，具有較高的畸變容忍度；兩臺嵌入式起動-發電機可以無需附件變速箱，減輕了重量，并顯著增加了持續有效的電力；采用先進的復合材料和增材制造技術，實現結構簡化、重量輕和溫度高，提供推重比的“階躍式變化”。

從全尺寸模型上看，“暴風”采用矩形尾噴口，形似F-22，實際上充分利用了“雷神”驗證機的“海貍尾”式尾噴口。該機在尾部采用了埋入式排氣裝置，從圓環形進口逐漸過渡到底部平坦的扁圓形出口，前面連接發動機的尾噴口，后面適合于后機身的扁圓形排氣口。這種設計通過專門從中壓壓氣機后引出的高壓空氣進行摻混，力求控制發動機燃氣直接排放，借助于矩形噴口實現燃氣的快速擴散，降低排氣溫度和紅外信號，從而有效抑制紅外輻射。（未完待續）