從空戰制勝機理演變看未來戰斗機發展趨勢

孫聰

中國航空研究院，北京 100029

2020年9月15日, 時任美國空軍采辦、技術與后勤助理部長威爾·羅珀在空天網年會線上會議中宣布，“下一代空中主宰”(NGAD)項目的全尺寸驗證機已經首飛[1]；2020年8月18日美國海軍研究協會網站報道，美國海軍航空系統司令部(NAVAIR)成立了NGAD辦公室(PMA-230)，正加速下一代艦載戰斗機的發展[2]。在當前大國競爭與大國博弈的背景下[3]，隨著美國空海軍緊鑼密鼓地加速下一代戰斗機研制，關于未來空戰形態演變的研判和未來戰斗機發展趨勢的討論也愈發激烈[4-11]。通過回顧空戰制勝機理的演變歷程，結合當前美國的技術布局和學界研究，對未來空戰形態進行了研判，并就戰斗機的能力與規模，裝備結構的專用與多用，以及數字工程與快速采辦等影響戰斗機發展決策的幾組重要關系進行了討論，最后給出了作者對未來戰斗機發展趨勢的理解。

1 空戰制勝機理演變歷程

1.1 能量機動制勝時代

按照戰斗機的攻擊方式，能量機動空戰時代包括了航炮時代和尾后攻擊紅外導彈時代，并一直持續到20世紀70年代末，按照CSBA整理的1965—2002年的空戰統計，這兩種攻擊方式造成的殺傷之和占到了該時代下總空戰殺傷數的90%以上[11]。如果說博伊德提出的OODA決策循環是人類進行博弈認知的公理式模型，適用于過去、現在和未來的所有空戰形態，那么博伊德提出的能量機動理論則總結和提煉了數十年能量空戰時代的本質特征，并深深影響了第三代、甚至是第四代戰斗機的設計與發展。

經歷了短暫的槍支上天進行空空作戰后，空戰迅速進入了航炮時代[12]。航炮空戰主導了20世紀 半個多世紀的空戰模式，跨域了螺旋槳飛機和噴氣式飛機兩大類機型。航炮空戰時代在信息域和認知域的博弈主要依靠飛行員的眼睛和大腦，在物理域的行動和攻擊環節依靠飛機平臺和航炮。受限于人眼的視線距離、范圍和大腦的注意力等生理限制，常常會給對手從視線盲區偷偷接近，并一擊脫離的機會，這也是二戰，甚至包括朝鮮戰爭中所有王牌飛行員屢試不爽的攻擊模式。如果雙方態勢平等交戰，可以說航炮攻擊模式是對飛機平臺的能量機動要求最為苛刻的攻擊模式，因為不但攻擊距離極短(二戰、朝鮮戰爭時期戰斗機航炮有效攻擊距離普遍在500米左右[13-14])，而且如果想獲得較好的攻擊機會，不但要滿足攻防雙方在同一平面，守方在攻方的射擊距離和合適的前置角域內等諸多空間條件限制，還要滿足攻方能正確預判守方行為，精確預測雙方的距離速率和角度速率等時間條件限制。這一切，都是在守方拼命機動擺脫的情況下實現的。

這種攻擊難度也導致了航炮空戰有極大的偶然性。比如朝鮮戰爭中，中國英雄飛行員張積慧，雖然在噴氣式飛機上的飛行時間才100多小時，總共飛行時間300多小時，但憑著過硬的技術和堅強的意志擊落了飛行時間超過3000小時的美國王牌飛行員戴維斯，后者在兩個月內擊落了11架戰斗機和3架轟炸機。雙方空戰示意圖如圖1[14]所示。

圖1 1952年張積慧與戴維斯空戰示意圖[14]Fig.1 Schematic diagram of air combat between Zhang Jihui and Davis[14] in 1952

由于航炮空戰太過依賴于飛機平臺的高度速度和空間機動能力，以及由此帶來嚴重不確定性，軍事強國開始紛紛開發攻擊距離更遠，攻擊時空條件也更為寬松的空空導彈。到了20世紀50年代中期，美國、蘇聯和英國等軍事強國都研制出了第一代空空導彈，但直到1965年越戰中的“滾雷行動”，AIM-7麻雀雷達制導導彈和AIM-9響尾蛇紅外制導導彈才被大規模應用于空戰中，只是相比戰前預測的可分別達到71%和65%的命中概率，實際結果只有8%和15%，與預期相去甚遠[15]。究其原因，有以下兩方面：

一是作戰概念和作戰場景與實際戰爭情形完全不符。當時美國海軍和美國空軍的F-4B和F-4C戰斗機被設計為用來攔截對美國本土和西歐進行攻擊的蘇聯轟炸機群，當時的設想里美軍戰斗機不需要和蘇軍戰斗機進行空戰，因為蘇軍戰斗機沒有足夠的航程來執行護航任務，同理，美軍戰斗機也不具備護航己方轟炸機攻擊蘇聯的能力[16]。因此，F-4B和F-4C裝備了麻雀和響尾蛇導彈后，作戰對象是高空飛行，機動能力較弱或不機動的大目標。在這種作戰概念的指導下，敵我戰場背景涇渭分明，目標識別壓力小，只需視距外發射導彈即可。航炮被認為是過時的武器而被放棄，空戰格斗訓練被認為是過時的戰術而被取消[17]。但是到了越南戰爭上，作戰目標變成了高機動，低空性能出色的米格-17/21戰斗機，戰場環境充斥著己方各類作戰飛機，為防止誤傷不得不制定目視識別的交戰規則[18]，也使得視距外發射導彈的距離優勢變得蕩然無存；

二是對未來技術的成熟太過樂觀。雖然理論上雷達制導導彈具有全向攻擊能力，但使用電子管器件的第一代AIM-7麻雀導彈可靠性極差，導彈發射不出去，導彈不滿足發射條件下發射，和導彈發射包線外發射的情況都是經常發生的，再加上早期機載雷達的不穩定性，復雜的使用程序，和極差的探測性能與下視能力，更增加了雷達制導導彈的使用難度。據記錄在F-4C最初取得的兩次擊落中，美軍一共發射了15枚導彈；在隨后不久的一次攔截任務中，兩架F-4C向兩架米格-21發射6枚導彈，一無所獲[19]。敵我識別設備的可靠性和精確性也無法滿足導彈視距外發射使用需求。最后為了彌補導彈可靠性太差的不足，不得不臨時為F-4C增加了外置航炮，并在后續采購的F-4E戰斗機中內置了航炮。

雖然與航炮相比，響尾蛇導彈攻擊方式放寬了攻防雙方必須在同一平面，攻擊距離限制在百米量級，前置角和前置角速率需要精確預判等諸多攻擊約束，但由于第一代格斗彈的紅外導引頭沒有應用冷卻技術，只能捕獲目標機發動機和尾氣的紅外輻射特征，攻擊角度還是被限制在了尾后30°的圓錐域內，攻擊距離被限制在5千米(高空)和2千米(低空)內[20]。因此，為有效使用尾后攻擊紅外導彈，本質上還是切入和控制目標的6點鐘方向，空戰模式依然嚴重依賴于飛機平臺的速度與機動能力、飛行員的訓練與戰術運用、戰場上的沉穩判斷與創造性決策、以及勇氣和戰斗意志。能量機動理論依然主導著空戰形態。

總的來說，能量機動對飛機平臺的要求是要有較快的速度來快速接近或脫離對手，較高的升限來增加高度與能量優勢，較好的爬升率以在垂直平面穩定截獲或擺脫對手，優秀的滾轉敏捷性和轉彎盤旋機動能力以獲得或阻止對手獲得開火機會。博伊德正是源于數十年的空戰歷史和自身豐富的空戰經驗，提煉出了能量機動理論。

1.2 信息機動制勝時代

隨著電子、通信、計算機等技術的迅速發展，戰斗機在機載雷達、數據鏈、導航、飛控、武器等方面都有了長足的進步，空戰進入了信息機動制勝時代。隱身技術的出現極大顛覆了隱身平臺和非隱身平臺在信息獲取方面的巨大差距，隱身飛機之間的對抗更是空前加劇了信息獲取、處理、融合、傳輸，使用等多個方面的機動與博弈。如果按照戰斗機的攻擊方式劃分，信息機動時代飛機平臺以使用超視距中遠距空空導彈和近距全向紅外導彈為主，從20世紀80年代初開始一直持續至今。

雖然美軍的F-15、F-14戰斗機對飛機平臺物理域特征的設計要求來源于越戰空戰的經驗教訓和對能量機動空戰的深刻認識，強調平臺的高推重比，低翼載荷、優秀的高亞音速機動性能，和極高的升限與最大速度，但飛機在信息域的雷達性能倍數提升和在物理域的導彈射程倍數拓展使空戰真正進入了超視距，“先敵發現，先敵發射，先敵命中”也成為了信息機動時代的制勝機理。信息機動中，先發現與先識別對手是空戰殺傷鏈啟動的首要條件，也是空戰雙方在信息域激烈博弈的原因所在。

F-15C飛機配裝的AN/APG-63(V)2脈沖多普勒雷達對1 m2目標探測距離超過了125 km， F-14飛機配裝的AN/AWG-9雷達對戰斗機類目標的探測距離更是超過了160 km；AIM-7F麻雀空空導彈由于使用了雙推力火箭發動機和固態電子技術，實現了射程加倍和可靠性大幅提高，AIM-54不死鳥空空導彈最大射程甚至超過了200 km；同時，吸取了越戰中超視距攻擊時無法可靠識別的經驗教訓，F-15使用了可以從目標的回波信號中自動檢測目標類型的技術(提取對手發動機壓縮機和渦輪葉片的信號特征)，從而具備了非合作目標識別能力。這些技術的共同進步理論上將催生發起距離超過100 km的空戰對抗，但事實上，自從80年代后，一場軍事大國間勢均力敵的空戰從未發生過。

E-3、E-2等新一代預警機的出現更是將信息機動空戰形態推向了新的巔峰，走向了“網絡中心戰”，預警機巨大的態勢感知、目標識別和指揮控制優勢在海灣戰爭中體現的淋漓盡致，幾乎所有的空戰中，盟軍戰斗機在本機雷達探測到目標之前，都受到了預警機的目標指示與引導[11]。最終盟軍和伊拉克的固定翼飛機殺傷交換比為33∶1，伊拉克空軍對盟軍的唯一一次殺傷是依靠米格-25突出的速度和機動性等物理域優勢單刀赴會取得的。

隨著地面防空體系的逐步完善，三代機面臨的地面威脅愈發嚴峻，為了解決突防難題，美軍早在20世紀70年代(如果不算SR-71“黑鳥”)開始了隱身飛機F-117的研發，并在海灣戰爭中投入實戰，取得了巨大收益[21]。隱身技術的應用極大破壞了攻防雙方在信息域內博弈的平衡，正因如此，自20世紀80年代末以后，美軍研制的所有高威脅環境下的作戰飛機基本都具有隱身能力或特征，正如美國空軍參謀長梅瑞爾·麥克匹克1991年所說，“我很難想象未來空軍會買一型沒有隱身特征的飛機”[22]。

為空優而生的F-22定義了四代機的4S標準：隱身、超巡、超高機動(目前中國將F-22的超高機動更多理解為飛行包線左端的過失速機動能力，作者認為更應包含飛行包線右端的大穩盤、強力加速等高機動能力)、超級航電，對三代機形成了碾壓優勢。在2006年的“北方利刃”演習中，F-22取得了對三代機144∶0的驕人成績[6]。很多觀點將F-22取得的巨大優勢歸結為由高隱身和大功率有源相控陣雷達共同構成的信息作戰能力[23]，如圖2所示。事實上，這只占了4S中的兩個S。相比三代機F-22在物理域同樣構建了無可比擬的性能優勢，從而實現了在信息域和物理域對三代機的雙殺與全面升級，這正是另外兩個S的意義所在。

圖2 先敵發現是信息機動的首要需求Fig.2 Preemptive enemy detection: primary requirement of information maneuverability

F-22在超音速巡航狀態下發射導彈，能大幅提升導彈的動力射程，F-22的超聲速大穩盤過載為其提供了優異的攻防轉換能力，使其在不損失速度的情況下，能夠快速掉頭，并利用超巡速度迅速消耗掉來襲導彈動力射程。攻防兩方面相綜合，F-22對三代機形成了牢不可破的不可逃距離優勢，如圖3所示。

圖3 F-22和典型三代機相互之間的不可逃逸區(動力學維度)Fig.3 No-escape zone between F-22 and typical third generation fighter (dynamics dimension)

F-35被認為是當前信息化程度最高的戰斗機，有著不錯的雷達/紅外/射頻綜合隱身能力，配置了先進一代的光雷與有源相控陣雷達，配裝了4π空間感知的分布式孔徑系統和隱蔽高速的通訊系統，具有著優異的數據融合與態勢感知能力，并將編隊級協同和跨域協同的作戰能力(NIFC-CA)提升到前所未有的程度。得益于現代航電與任務系統技術的快速發展，F-35天生有著優秀的多任務能力，但卻并不被認為是高威脅強對抗環境下純正專用型的空優戰斗機[8]，這也是美國拉著諸多盟友研制F-35，卻從不肯分享F-22的重要原因。

綜合來說，由于傳感器技術和導彈技術的快速進步使得空戰范圍顯著拓展，信息機動空戰時代追求“先敵發現、先敵發射、先敵命中”的制勝原則，并在體系作戰的支持下空戰效能實現了倍增。隱身技術的出現立刻打破了攻防雙方在信息領域的博弈平衡，但為空優而生的F-22確是在信息域和物理域對三代機實現了全面升級。這表明信息機動絕不是對能量機動的摒棄和否定，恰恰相反，能量機動以另一種形式完成了拓展和升華，和信息優勢一道，共同構建了信息空戰時代下的制勝能力。

1.3 超視距與近距空戰的辯證關系

近距空戰并沒有因為超視距空戰的到來而被忽視，相反，近距空戰技術得到了突飛猛進的發展。20世紀80年代發展的AIM-9L響尾蛇導彈采用了可被氬氣冷卻的全新導引頭技術，使其能足夠敏感地捕獲到除了飛機發動機和尾氣外的其他機體部分的紅外輻射能量，從而實現了全向攻擊。近距全向攻擊導彈的出現終于解除了必須控制對手六點鐘方向來實施攻擊的嚴苛限制，但為了實現率先發射，各軍事大國開始研究和探索除能量機動理論外的另外一條道路，即飛機的機頭快速指向能力，尤其是推力矢量技術支撐下的過失速機動能力。美國就曾研制或改裝了F/A-18HARV、X-31和F-16VISTA等多個過失速機動驗證機，驗證了過矢速機動在1V1近距空戰中的有效性[24-25]。但針對過失速機動帶來的巨大能量損失問題，開始有觀點質疑這種空戰模式在實際作戰中帶來的限制問題[26]。隨著AIM-9X等新一代紅外近距導彈的服役，因其具備了大離軸角發射、超高機動、焦平面陣列紅外成像、與頭瞄一體化聯動和發射后截獲等多項能力，使載機真正具備了實戰意義下的、近乎全向的發射能力，將近距空戰的危險性推到了前所未有的高度。未來高端飛機之間對抗時，將力求避免進入近乎一換一的近距空戰，而更多尋求在中遠距戰勝對手。

2 未來空戰制勝機理

2.1 空戰將進入認知機動制勝的時代

從20世紀百年航空技術發展規律看，戰斗機的發展正向復雜空戰系統方向快速演變。20世紀的第1個25年航空技術聚焦于空氣動力學、推進系統、結構、航空材料、飛行控制等基礎學科領域；第2個25年人類進入了噴氣式飛機時代，致力于使飛機飛的更快、更高、更遠，現代火箭技術開始支撐空天飛機的發展；第3個25年航空技術聚焦于飛機座艙內部的信息化技術，大氣測量、通信、顯控等技術逐漸發展起來，計算機技術在該段時間起到了關鍵的支撐作用，飛機的作戰效能得到了顯著提升；第4個25年航空技術聚焦于飛機座艙外部的信息化技術，通信、計算與電子技術被廣泛應用于數據鏈、導航、數據融合等多個領域[27]。到21世紀前20年，隨著自主、人工智能、無人、計算、通信等增量技術和變量技術的井噴式發展，航空平臺之間將實現更深程度的互聯互通、更廣范圍的協同增能，這直接激發了復雜空戰系統的研究與應用。

設想這樣一個203X年類似思想實驗的空戰場景：A國兩架高隱身戰斗機正在執行空中巡邏任務，突然受地面指揮控制中心和地面預警雷達引導，前出攔截B國的空中突防編隊。A國戰斗機在合適的距離雷達開機進行猝發探測，卻發現了前后2個編隊共10個目標，由于雙方距離在快速接近中，在A國戰斗機雷達無法準確識別目標的情況下，2名飛行員無暇進行過多思考，協同目標分配后各選了兩個目標，向每個目標發射二枚導彈。在制導過程中，突然雷達告警接收到對手雷達制導信號，但無法判斷是前后哪個編隊發射了導彈，情急之下，放棄中段制導而掉頭脫離。

事實上這是一個廣義上2V2的空戰場景，B國除了2架有人高隱身戰斗機外，還配飛了4個無人忠誠僚機，2個遠射前置空中節點，和2個誘餌/探測/靈巧干擾三能一體的對空巡飛器共8個低成本/可消耗無人機。該空戰場景并不遙遠，可以從美軍當前的技術布局找到線索。

2016年，美國空軍正式對外發布公開版《空中優勢2030飛行規劃》[28]，明確提出面向2030年后威脅環境，為了繼續維持跨代的空中優勢，美國空軍需要迅速構建新一代空戰系統和下一代空優戰斗機PCA。2020年8月，美國海軍航空系統司令部(NAVAIR)成立了NGAD辦公室，以加速下一代艦載戰斗機的發展[2]。以DARPA為典型代表的美國國防部和空海軍一道，上下一心，層次化、密集、系統的部署了一系列項目，以保障下一代空戰系統的能力生成[29-40],如表1所示。

從美軍當前的技術布局可以研判，美軍正以“下一代空中主宰”為抓手，以點帶面，圍繞未來空戰系統的通信架構、指控架構、功能架構等諸多關鍵維度，進行全面的技術攻關與驗證，加速構建一個分布、高生存、強殺傷、動態、彈性、高效的復雜空戰系統。

美國學界和相關智庫也已對未來空戰系統的運用進行了充分的討論。

1) 2019年米切爾研究所在《恢復美國軍事競爭力：馬賽克戰》中指出將少量高端平臺和大量低端專用功能平臺一起以高度協同、動態、靈活的方式進行編隊，在大幅提高美軍整體軍事架構生存力的同時，可為指揮官提供應對不同環境下全任務譜的多種兵力配置選擇[41]。

2) 2020年戰略與預算評估中心在《美國空軍未來空中作戰力量的五項優先事項》中，指出利用無人僚機的可消耗、低成本、高自主性特性，與下一代有人機協同后可在高威脅環境下執行掃蕩式攻勢制空和巡邏式區域控制任務，與F-22/F-35等第五代戰斗機配合(中國稱第四代)，可執行競爭環境下的高價值目標保護任務[42]。

3) 2020年米切爾研究所在《理解Skyborg和低成本可消耗無人機的前景》中，強調這些低成本、可消耗、模塊化的無人機在人工智能技術的加持下具有高自主能力，可自組網或與有人機協同，在高威脅環境下執行作戰任務。這些無人機可不依賴于機場進行發射和回收，因此可大幅減緩A2/AD威脅帶來的影響，并可廣泛預置在亞太方向，大航程能力也支撐其與有人機進行協同，共同執行縱深穿透任務[43]。

4) 2020年蘭德公司在《競爭環境下的使用低成本可重復使用無人機：初步作戰概念評估》中，指出利用低成本可消耗無人機在淹沒對手防御系統的同時，在自主、通信、人工智能等技術的支撐下，可憑借數量優勢將脆弱的殺傷鏈升級為強壯的殺傷網。這些無人機具有不依賴機場起降、遠航程、易維護使用的特性，可有效破解A2/AD對美軍大型機場和關鍵節點進行齊射攻擊的策略，并建議應馬上啟動原型系統試飛驗證[44]。

從當前美軍的技術布局和學界討論研判，未來空戰必然是空戰系統的對抗，至少美軍正在塑造空戰系統對抗的新模式，并加速研發和構建相關能力。其核心理念是：以PCA等下一代戰斗機平臺為核心節點，通過將少量的PCA等高端平臺和大量的低成本、可消耗、模塊化、強自主的無人僚機/巡飛器等相組合，構建原生空戰系統。從防守角度，將高端平臺隱藏包裹在低端無人機群之中，既保證了高端平臺的生存力，又充分保留和發揮了整個空戰系統的高端功能；從進攻角度，以PCA為核心的空戰系統構成了彈性、動態、靈活、復雜的“探-射-導-擾”殺傷網，在充分迷惑對手的同時，己方殺傷鏈路可在多變的威脅環境下，面對多種威脅對手時、執行多種使命任務中，實現可靠閉環和動態適應。未來，空戰系統之間的對抗，核心追求在于識別和認知對手多節點間的關系、系統架構和復雜殺傷鏈路的同時，阻止對手識別和認知己方的系統架構和殺傷鏈路，并尋求在全殺傷鏈環節遲滯、破壞和打斷對手的閉環功能，空戰將進入認知機動制勝時代，如圖4[27]所示。

圖4 未來以有無人協同為核心特征的復雜空戰系統[27]Fig.4 Future complex air combat system with manned and unmanned teaming as core feature[27]

認知機動時代的空戰系統設計屬于復雜系統設計范疇。不同于傳統單一系統，復雜系統內充滿了自主性、普遍連接性和無處不在的相互影響、交互性，能夠涌現出僅靠單一系統的簡單堆砌或數量疊加所無法達成的全新能力和更高級別的任務目標，但同時也能產生設計之初不曾預料的或不希望產生的行為[45]。單一系統依賴于集中控制、全局可見性、嚴格分層、簡化假設條件、相對固化的活動調解方式和追求最少變量等機制來實現簡單或復雜功能，復雜系統更多通過分布式控制、系統自主決策、局部可見、靈活分層、協同合作、系統間相互影響和追求最少約束等機制來完成設計目標[46-50]。因此，需要尋求新的方法和手段來設計復雜系統，以產生和管理涌現性行為來滿足認知機動空戰的應用需求。未來空戰系統設計的總體目標是：從通信架構、指控架構、功能架構和物理架構等諸多層面，以下一代制空作戰飛機為強節點，通過多種有/無人節點間的廣泛信息交互和不同程度的自主決策運行，實現殺傷鏈的快速、高效、精準、并行閉環，在效率、魯棒性、適應性、彈性及準確性等諸多維度實現能力涌現。

自主和人工智能技術是實現復雜空戰系統的必要條件。未來認知機動空戰充滿著在時間、空間和頻譜等所有維度的激烈對抗，空戰系統的可用通信鏈路將是一個高度時變的，充滿復雜交互的網絡系統，無人機節點必須具備在不同通信環境，不同協同對象和不同交戰對手的條件下具備相適應的自主能力。人工智能技術將實現多節點復雜交互條件下的分布式控制功能和需要的自主行為決策能力。通過將人的創造性、任務式指揮能力和人工智能的算力與算速優勢集成在一起，將是在認知域贏得未來空戰的關鍵。

2.2 單域機動制勝與“三位一體”機動制勝的思辨

雖然當前空戰形態經歷了能量機動制勝和信息機動制勝兩個時代，隨著自主、智能、無人、通信、計算等先進技術的快速進步，未來空戰將進入認知機動制勝時代，但需要說明的是，下一代空戰形態的出現絕不是對上一代空戰形態的否定和摒棄，恰恰相反，是對上一代空戰形態的繼承和拓展。通過爭奪信息域、認知域和物理域“三位一體”機動的綜合優勢來擊敗對手，始終是空戰制勝機理不變的指導思想，如圖5所示。

圖5 空空對抗貫穿于信息域/認知域/物理域Fig.5 Air combat throughout information/cognitive/physical domains

飛機的物理域特征在認知機動空戰時代依然關鍵。在信息機動時代，超巡速度和超音速大穩盤機動在中遠距空戰中賦予了F-22無與倫比的攻擊賦能、防御脫離和攻防轉換優勢，實現了物理域上對三代機的碾壓。在認知機動時代，雖然有觀點稱從進攻角度看，飛機速度對導彈的賦能優勢會隨著遠程空空導彈和前置導彈發射節點等技術的發展而縮減，但從防御角度看，速度和機動性依然是高端戰斗機的最后一道生存屏障，是飛行員最信得過的生存手段，雖然使在用頻率上相比四代機會有下降的趨勢(由于復雜空戰系統的構建和主/被動末端綜合防御技術的應用，會使未來空戰攻防形態和攻防能量分配上出現較大變化)。

需要指出的是，如果說以前和當代空戰對戰斗機速度的要求更多來源于交戰層，那么未來對戰斗機速度的要求會更多來源于任務層。隨著美軍采取后撤、分布、加固等系列措施后，強調飛機必須從更遠的距離發起，甚至從反介入作戰距離以外發起[9]。更遠的發起距離將至少帶來兩個重大變化，一是飛機的出動架次率會大幅下降，二是需要繁重的加油保障支援才能實施縱深穿透，這兩個變化對攻防兩方的戰斗機速度都有著較大的影響。從攻方來說，戰斗機全程以馬赫數1.5～2.0巡航，至少比馬赫數0.8巡航增加了1.9～2.5倍 的出動架次率，大幅提高了攻擊效率；從守方來說，基于來之不易的情報，抓住稍縱即逝的機會，攻擊對手加油保障區域對于切斷對手任務鏈條是至關重要的，這同樣對飛機的大巡航速度有著迫切需求。

飛機的信息域能力將是認知機動空戰時代的基礎和前提。主要表現在兩個方面：首先是基于低零功率的空戰系統電磁頻譜戰能力，通過主被動隱身、低零功率探測、靈巧干擾、協同探測、電磁誘餌等關鍵技術發展，實現對戰場電磁頻譜的控制權；其次是基于電磁傳播的制信息權能力，通過網絡攻擊、信息安全、電磁隱身/示假、電磁照明彈等關鍵技術發展，實現對戰場信息主導權的控制。

信息機動始終追求的是比對手更快的獲取信息并有效使用信息，衡量的標準依然是信息熵、信道容量、傳輸量與傳輸速度。未來空戰系統的信息機動能力將以上述四個維度作為設計出發點，通過電磁頻譜對抗、賽博攻防、衛星進座艙的能力手段，獲取在信息域的博弈優勢。未來空戰系統的發展要緊密貼合賽博技術、信息技術與電磁機動技術的發展脈絡，利用好此次軍事變革的重大優勢，積極求變，盡早占據戰略主動，滿足認知機動空戰中對信息域的控制與使用需求。

3 幾個關系的探討

3.1 能力與規模并重

裝備的能力、規模、組合是裝備結構設計的最核心因素，也是一型裝備在設計之初必須考慮的不可或缺約束。由于一直以來中國的裝備論證較側重于能力需求論證，因此本文將針對戰斗機規模對交戰層和任務層的影響進行簡要探討。

1942年，德軍與美軍的空戰損失比大致為1∶1， 考慮到德軍飛行員的戰場經驗優勢，這是一個能讓美軍接受的損失比。到了1944年初，美軍的空戰飛機架數優勢與德軍相比來到了3∶1，但德軍與美軍的空戰損失比只有少許增加，來到了1.2∶1。受益于美軍強大的工業產能優勢，隨后的半年內美軍的空戰飛機架數優勢與德軍相比增加到了6∶1，而雙方的空戰損失比也躍升到了6.8∶1[51]。

2009年，空軍中校W·Locke在其《紅旗軍演中的空中優勢：數量、技術與贏得下一場戰爭》的碩士畢業論文中，通過系統的整理和分析紅旗軍演中的訓練數據，提煉出了戰斗機數量優勢對空戰交換比影響的規律，如圖6[52]所示。圖中橫軸代表F-15C和SU-27的參戰架數比，右端縱軸代表空戰損失比，結論顯示雙方的參戰架數比來到2∶1以后，SU-27與F-15C的空戰損失比出現拐點并迅速上升。當參戰架數比在0.1∶1和2∶1 之間時，SU-27與F-15C的空戰損失比表現的極為平緩，幾乎定格在3.5∶1，當參戰架數比小于0.1時，損失比迅速下降(F-15C的損失迅速增加)。從二戰空戰的歷史數據和紅旗軍演的訓練數據統計結果來看，當雙方戰斗機處于同代對抗時，數量優勢對交戰級空戰的影響極為明顯。隨著交戰層飛機間協同程度的不斷提高，數量優勢對交戰結果的影響還將繼續增加。

圖6 “紅旗軍演”：SU-27與F-15C的交換比[52]Fig.6 Kill ratio between SU-27 and F-15C in Red Flag[52]

2015年，蘭德公司發布《中美軍事計分卡》的研究報告，對中美在機場打擊、空中優勢、反艦作戰等10個任務方面的軍事能力進行了全面對比[53]。其中，在對比中美空中優勢力量時分析了美軍為獲取并控制住臺灣上空空中優勢所需的兵力規模，如圖7[53]所示。研究表明，在最嚴苛的情況下，美軍需要從關島基地或同等距離的其他基地出動7個空中聯隊，才能實現對臺海上空的持續控制。事實上，中遠距離的區域控制和綿長國境線的防御要求對每個軍事大國的戰斗機規模都有著強大需求。考慮一場7天24小時的區域控制任務，防御方要保持足夠規模的飛機持續存在，以頂住進攻方的一次涌入攻擊。空戰結果不但與上述交戰層的規模影響強聯動，甚至還是在機場受到猛烈攻擊的情況下進行作戰，難度不可不察。因此，規模需求是裝備論證階段必須考慮的核心約束之一。

圖7 攻擊與不攻擊基地情況下為取得空中損耗戰勝利所需的兵力(以空中聯隊數量衡量)[53]Fig.7 U.S. force required for attrition victory with and without attacks on PLA air bases (measured in number of fighter wings)[53]

3.2 專用與多用權衡

在2018年戰略與預算評估中心發布的《重奪海上高地：為大國競爭變革美國海軍航空兵》研究報告中指出[5]，美國海軍航空兵的裝備結構發展體現了這樣一個規律：大國對抗追求效能。每當環境惡化或大國對抗時代的到來，美國海軍就打造和構建一支專用任務裝備結構，以充分釋放專用飛機在執行這些關鍵任務時的裝備潛力，不同任務種類的飛機通過聯合與協同實現整體效能的提升，代價就是保障壓力較大；和平時期追求效率。每當環境寬松或和平時期的到來，美國海軍就追求多任務裝備結構，在較好支撐海軍廣泛的任務譜需求的同時，能以較少保障代價，提高效率。隨著大國競爭時代的又一次到來，戰略與預算評估中心為美國海軍建議了面向2040年的3種 航空兵裝備結構方案，分別為傳統型，均衡型和專用任務結構型，并對3種方案進行了評估。評估結果表明，專用任務裝備結構方案能在更遠的距離以更高的生存能力投送更多的火力，是支撐大國博弈的有效解決方案。

從當前美國空海軍的發展布局看，尤其在作戰裝備結構的項目安排上，確實呈現了這種特點。美國空軍的PCA專注于空優任務，B-21則專注于遠程穿透縱深打擊。2020年12月，美國海軍、海軍陸戰隊、海岸警衛隊聯合發布了《海上優勢：以一體化全域海軍力量制勝》的海上戰略文件，文件中指出海軍的下一代飛機將在防空反導戰中承擔重責，聯合打擊戰斗機F-35C將在MQ-25無人加油機的保障下，在力量投射與打擊任務中承擔首要職責[54]。從裝備建設角度看，美國空海軍根據自身在聯合作戰概念中承擔的角色，并結合各自獨特的軍種需求，對裝備的定位有不同之處，但均選擇了一條相對專用任務型裝備結構道路：充分發揮嚴酷環境下專用裝備在執行匹配任務時的裝備潛力，通過全域協同和一體化指控作戰，實現整體效能最優。

3.3 數字工程與快速采辦創新

2018年6月，美國國防部正式對外發布“國防部數字工程戰略”[55]。核心思想是利用全生命周期內可跨學科、跨領域連續傳遞的模型和數據，開展系統論證、設計、試制試驗和鑒定等科研活動。當前，美軍陸海空三軍已全面推進實施數字工程戰略，希望實現跨域聯合智能化作戰及其裝備體系能力快速生成與重構，以絕對的快和好與相對的多和省，應對不斷動態變化的威脅環境，集成日新月異的先進技術、形成相對對手的升維優勢，遏制后發國家的趕超勢頭。

2019年，空軍負責采辦、技術與后勤的助理部長羅珀提出“數字化百系列”概念，旨在通過綜合運用數字工程、敏捷軟件開發以及模塊化開放系統架構的“三位一體”工具，對戰斗機進行每四年一次的高頻率升級，實現快速迭代研發[56]。羅珀的目標是將下一代戰斗機的平臺發展周期壓縮至五年以內甚至更短[57]。2020年9月，羅珀透漏美空軍的下一代飛機全尺寸驗證機已經開始試飛，同時打破了一系列記錄，并表示數字工程技術是支撐開發全新、尖端作戰飛機的關鍵一步。波音公司利用數字工程技術實現了由分布在全球的不到200人的研發隊伍來完成“紅鷹”教練機eT-7A的設計、制造和測試等全流程研發工作[58]。

為與數字工程相適應，美國防部也不斷推進采辦改革策略。2020年1月，美國防部正式發布5000.02指示《適應性采辦框架的運行》，推出應急能力采辦、中層采辦、重大能力采辦、軟件采辦、國防業務系統采辦和國防服務采辦等六種采辦路徑，以適應不同的采辦對象，力求實現靈活、快速、敏捷的能力集成、快速原型與快速部署[59]。至此，針對數字時代的能力開發，和敏捷靈活創新的適應性能力采辦，美軍力求兩手抓，兩手都要硬，意圖在不斷迷惑對手的同時，徹底拉開與對手在時間、節奏和能力上的差距。

4 結束語

經過一個多世紀的空戰實踐，人類已經歷了能量機動制勝、信息機動制勝兩個空戰時代，隨著自主、人工智能等諸多增量與變量技術的快速發展，未來空戰將迅速進入到認知機動制勝時代，以有無人協同為核心特征的復雜空戰系統間的對抗將是未來空戰的主要模式。認知機動空戰的核心追求是識別和認知對手多節點間的關系、系統架構和復雜殺傷鏈路的同時，阻止對手識別和認知己方的系統架構和殺傷鏈路，并尋求在全殺傷鏈環節遲滯、破壞和打斷對手的閉環功能。立足于大國競爭與大國博弈下的時代需求，立足于未來聯合作戰概念下的使命定位，立足于數字化時代下的技術變革，下一代戰斗機必將是一型在裝備結構中專注于空優的、規模化的，在任務層面具備快速響應的、在交戰層面能贏得認知機動空戰的復雜空戰系統中的核心骨干節點。