标题: 他山之石,可以攻玉(四) [打印本页] 作者: 晨枫 时间: 2020-2-21 12:29 标题: 他山之石,可以攻玉(四) F-35可能揭示了新的战斗机技术革命的冰山一角。与以往不同的是,这一次关键技术挑战可能来自多方面,气动、动力和狭义的武器系统技术的传统主导作用被淡化。( [: j. O7 C! m) l' h8 [. r
7 ~ y& D5 l: t5 f- }3 _ 1 A/ m1 N4 I% l- p+ _1 M aNASA的X飞机计划在90-00年代再次达到高峰,重点在无人机,这是麦道X-364 X1 `- y. N0 J5 [% Q
, N. e! N4 F- w" g
( O4 w, _% S6 T! S1 E缩短研发周期对成本控制的作用显而易见,滚动发展也容许把上一代研发中已经意识到但来不及实施或者正在涌现的新技术付诸实施,也便于推倒重来,而不必拘泥于削足适履。后浪马上就要推过前浪也迫使飞机公司不断在技术研发方面不断投入,增强技术活力。4 {8 z F1 N' h1 _6 H
- q. C# U, N$ C0 F# D; b# V缩短研发周期和生产周期也促使飞机公司有条件着眼于接踵而至的下一代新设计,而不拘泥于当下的得失,减少落选公司患得患失的“竞争不公”官司和行业内耗。这还鼓励飞机公司融入开放架构,不仅大家有碗饭吃,而且可嫁接到下一代的滚动研发。9 P- U+ R0 }; s) P- r
7 q8 x: j4 N7 `3 o2 |. W7 ^但敏捷研发取决于新技术的快捷开发和成熟,漫长的等待就抵消了敏捷研发的意义。敏捷研发还要求美国空军具有频繁换代的意愿和资金。频繁换代意味着频繁的重新训练,更意味着繁多的机型。新增一种机型就新增一套支援体系,这个固定开支与机队的大小关系不大,使得单位支援保障成本随机队缩小而急剧上升。据美国战略与国际研究中心(简称CSIS)估计,5种、每种72架、总数360架战斗机的混合机队的支援保障成本与1800架的单一机队的支援保障成本相当。这是与成本控制的初衷背道而驰的。% D4 J5 s( A* o3 K7 m) c
( @" U4 c: \* C6 R3 H战斗机也不宜与iPhone简单类比。iPhone的成功故事来自巨大的产量和销量,这和战斗机是数量级的差别,也导致了橘生淮北为枳的问题。况且新一代iPhone的成本(至少是售价)也是一直在持续增高的,否则不足以补偿频繁换代的投资。 @' z' G8 b5 B- S4 O- A8 X1 M6 R
ICT的开放架构也与军用系统有本质不同。PC行业尽管产品种类繁多,但应用环境和技术标准相对单纯。手机行业也是这样。军用系统的复杂性和异质性要强得多。通用性是开放架构的初级阶段,F-35A/B/C是在同一张蓝图上设计出来的,要求达到70-90%的通用性,最后只达到20-25%。开放架构要求在异质、跨代机型之间即插即用,与F-35那样的通用性相比,难度是数量级的提高。 & W: Q" ^" X$ g. _: D0 V# o# t" q
另一个问题是开放架构常常与项目期间的成本控制相悖。开放架构需要预留很多短期内用不到的接口和升级空间,有些可能因为种种原因而永远用不到。这意味着额外成本。在ICT行业里,这还可能被巨大的产量和销量所吸收,在产量和销量小得多的军工行业里,过多的“沉没成本”是可能直接导致沉没。 0 n6 }% \# ~* j2 C * \* Y9 L' Q. |" I8 }# m( O2 E& P开放架构还有一个技术标准问题,军方不仅需要担负起技术标准的制定,还要担负起技术标准的合规认证。历史上有过1553总线这样的军标先例,但开放架构的复杂性和广域性是1553总线不可能比拟的。作为新一代战斗机的核心特征,这实际上要求军方对整个战斗机工业制定技术标准。技术标准不是海阔天空的空想,而是建立在技术前沿上的。军方毕竟是打仗的,这样的深度技术介入并非强项,既缺乏人力,也缺乏组织支援。但缺乏严格的标准管理的话,很容易在大体合规的标准体系内形成大量实际上不相容的分支,ICT行业里不乏这样的例子,各种Unix版本就经常最多只能做到有限相容,Visual Basic也是一样。, n3 L. M$ m# T3 r
. q: I y6 D! L( R在制造方面,数字化具有极大潜力,这不仅体现在航空工业,也是工业4.0的重要成分。计算机辅助设计和计算机辅助制造的一体化已经发展到很高程度了,进一步的数字化包括把计算机模拟的虚拟使用环境整合到设计中,从制造到使用、维修和升级一并考虑。比如说,在设计时就考虑好制造和总装上的便利,预留部件更换和升级的物理空间和进出通道。用家居装修做比方,室内设计不仅考虑各种效果,还考虑如何把大家具搬进来落位,如何打扫,如何修理,以至于最终淘汰时如何搬出去。对于飞机来说,还要根据各部分的使用强度和系统寿命,科学计算备件体系,包括数量、分布和运输。这样的全寿命考虑极大地减少了经验性、盲目性。- @! I G; w3 o. F$ Z
( f4 [, X k& O! ~: U5 T8 z- a罗帕尔革命也是对现有技术决策和项目管理的改革。现有架构是围绕着紧密控制战斗机-武器系统性能和项目开支而建立的,对进度控制则相对宽松。性能、投资和进度有点像“不可能三角”的关系,可以兼顾其中两个方面、牺牲第三个方面,但很难同时兼顾三个方面,但低估进度的重要性已经不可接受。" c! F5 M% ^/ L* b: O
% e# i$ j, S5 R% ?
在航空技术和空军战斗力的层面上,50年代的“百系列”战斗机基本上在5年内走完从招标、设计到首飞、入役的过程,累计生产了约5000架战斗机,极大地推动了美国的航空技术和满足了美国空军对技术更新的渴求,也提供了大量先进的战斗机。美国空军急切重现这样的盛况,尽管数量上大大降低。9 w. ~. I4 k, _7 d7 j0 K/ L& ?; [2 H
9 M7 f* b( [2 E" G: Q在国家战略层面上,战斗机研发和部署可以作为大国对抗的一部分。用现代决策常用的“观察-判断-决断-行动”理论(简称OODA),每一步的正确性固然重要,整个OODA循环的速度至少同样重要。只有在各个层面上用更快的OODA循环打乱对手的OODA循环,迫使对手不断重新开始新的OODA循环但永远不能完成,最终取得从战斗到战争的胜利。然而,在大多数方面,中国的迅速进步正是中国在经济和技术发展各方面具有更快OODA循环的确证。罗帕尔革命不仅是战斗机研发成本控制的企图,也对美国的大国竞争战略有启示意义。 / F. B3 g& r& c; v4 P. V ; G4 Z1 q, a- V回到更加具体的航空工业,洛克希德、波音、诺思罗普将继续主导美国的航空工业,但“iPhone化”、无人机和数字制造革命使得原来“边缘”的厂商也获得了机会。 & k1 V) t! b3 Y! K/ m% |. [& R, g6 u5 h
' G( z3 \! S/ D1 @无人机时代造就了一批新的飞机公司,通用原子就是通过MQ-1起家的 5 {0 [& i% ]+ G! @8 J- o& }/ @% {: r# u, J+ C# T
9 r. f# k0 M; i4 B
Kratos是造靶机出身的,现在也跻身研制忠诚僚机,这是XQ-58“女武神”1 s2 _7 v4 m- C3 c7 D; G {, V. Y
, A& l) G; l1 y# Y) |
通用原子(General Atomics)公司原来确实是从事原子能研究的,但以色列飞机设计怪才亚伯拉罕·卡莱姆的公司破产后,被通用原子买下来,一起买过来的是MQ-1“捕食者”无人机的前身。如今通用原子成为美国最大的无人机公司。未来的战斗机会是有人与无人相结合的,这意味着很可能少不了通用原子的身影。 # z6 ~8 F2 G* Q4 a7 E ' j, {! w; K& B2 J- [克莱托斯防御与保安系统公司(Kratos Defense & Security Solutions)的业务很杂,从网络到保安系统,无奇不有。克莱托斯也研制靶机,但现在为美国空军可消耗打击无人机技术示范(简称LCASD)项目推出XQ-58“女武神”,有望与通用原子一起,“荣升”为新一代的战术飞机公司。+ z9 X8 x9 h5 F0 s$ K" X
- j2 r2 s$ G2 ~9 E/ P美国航空技术从二战前的二流水平跃升到50年代以后的世界领先,此后保持领先,这中间的过程对中国有很大的启示。美国航空技术的大跃进的组织基础是二战期间形成的巨大生产科研体系,使美国航空工业摆脱了单兵作战,而进入了系统对抗的时代。在缴获的德国技术和自己的技术积累基础上,空前规模的实干是美国航空技术从赶到超的物质基础。/ S& r( T9 d) A/ ^3 S
: e) z7 c. N$ |) G* H, K+ W( L
但实干不是暴力蛮干。在战后到70年代的高速发展期间里,美国以NASA为基础航空科技的核心,以DARPA为应用军事航空科技的牵头,以各飞机公司的产品和制造技术研究为骨骼和肌肉,美国建立起一个完整高效、合纵连横的研究开发体系,一系列X飞机项目对美国航空关键技术的迅速积累更是起了关键作用。众多团队的竞争一方面保持了活力和互相激励,另一方面也在技术方向出现偏差的时候容易迅速替补。 ; c* r# W1 n4 t/ n8 W 0 ^* [4 p* l9 a/ h0 b: p0 F对中国来说,把教练机也计入广义战术飞机的话,成飞与沈飞属于“一线”战术飞机厂家,洪都和贵飞属于“二线”,如果计入重型歼轰的话,西飞也属于“二线”。虽然有厂所分立,但结合还是非常紧密的。这是很重要的战术飞机工业基础,应该着力保护。美国的经验凸显了多样性的重要。 4 ]. p+ Q: ?: J; h% ^* q% p P6 o 5 B' t! ~% t- d6 ~1 C3 { Q& |, a另一方面,经验很重要,但不是永远靠得住。技术出现突变的时候,既是挑战,也是机会。新兴力量如果潜心积累,把握时机,果断突破,可以在洗牌中脱颖而出。成熟力量如果不能看清潮流,果断超过自己,则可能会落后于时代。关键是要掌握符合时代需要的关键技术。在一般性传统技术已经“灰化”、“白化”的时代,相关缺失是可以补上的。在有条件的时候,不必拘泥于重点扶持,可以鼓励后来居上,容许“越级发展”。* w; ~% o: Z% R1 B
3 `& F3 j$ X+ K/ @9 B: u可持续发展是另一个问题。大呼隆的一拥而上能在短时间里造成百花齐放的盛况,但由于需求周期、国力兴衰等因素的综合互动,可能出现后继项目集中断流的问题,对军工的损害巨大,美国就是前车之鉴。军工可以引入市场经济元素,但永远不可能成为真正的市场经济。军工的投入巨大,但回报取决于单一用户,而出口总是受到诸多限制的,越是利润丰厚的高端装备,限制越大。军工的可持续发展是非常重要的课题,如何保证项目流的连续性和数量质量而不对国民经济造成不必要的负担是一门大学问。苏联因为过度倾向军工而使得国家破产,美国没有到这一步,但也承受了很重的内伤,而疗伤过程的痛苦现在正在显现。 " `$ G9 n* d+ p, v4 R' H9 l0 ]0 m . d0 O, H9 `$ ]+ C/ j6 e3 n" p$ u4 B尽管已经取得了以“20军团”为代表的一系列重大成就,中国航空技术依然在追赶世界先进水平中。但美国经验表明,赶是为了超,在适当的时机如果不能果断地走自己的路,实现超越,单是追赶,那是没有出路的。单纯追赶不仅被动,而且可能跟着别人误入歧途。但赶上后如何超越,这是另一个话题了。3 M: s4 u l' n) s
0 O0 M* K# g, P1 U5 ]* b, O9 Y