展望台湾下一代IDF战斗机

万磁王

作者：晨枫  
来自空翼

　　3月23日晚，台湾“国防部长”冯世宽在与媒体餐叙时表示，台湾空军最近挂牌成立“航空科技研发中心”，开始研制下一代战斗机，但对细节三缄其口，只是表示“必须要有雷达匿踪能力”，  并称这“这对空军未来十年、二十年的发展，非常有意义”。一般认为，这是指要达到第四代战斗机的水平。蔡英文更是试图增强台湾军力，为可能的台独武力护航，计划在2018年预算中，把台湾军事预算增加50%，从GDP的2%增加到3%。具体细节尚未确定，但这无疑为“国机国造”添了一把火。美国《航空周刊》刊载了8月17-19日台湾航太与军工展期间与台湾中山研究院航空研究所所长马万均的访谈，透露了一些台湾下一代战斗机的情况。

台湾空军防空主力：F-16、幻影2000、IDF

万磁王

在共军已经大量装备歼-10、歼-11的时候，台湾空军的防空压力巨大

　　一旦台海战争爆发，空防是台湾防御的关键。台湾空军现有143架F-16A/B  Block 20、56架幻影2000-5、144架F-CK-1战斗机，都在1994-97年间开始服役。另有62架F-5E战斗机，作为二线使用。即使不算已经老旧的F-5E，按照正常使用，所有战斗机也应该在2040年前替换。台湾计划在2020年代展开下一代战斗机的设计，最迟必须在2030年代投入量产，以避免战斗机缺口，时间上不容闪失。
　　F-16A/B Block  20是F-16A/B的最后批次，事实上是F-16C/D已经开始生产后专为台湾生产的“回头路”批次，没有C/D的APG-68雷达，也没有C/D的结构加强和增加的起飞重量，不过整合了一些Block  50/52的电子对抗和座舱显示技术，能发射AIM-7F“麻雀”和AIM-120中程空空导弹及“鱼叉”反舰导弹。20年后，台湾正在将这些F-16升级到F-16V标准。实际上，“正宗”F-16V标准是从C/D型升级的，台湾的A/B型只能升级到“伪V”标准，不过这点差别不重要，反正这是台湾能够期望的最高标准了。
　　幻影2000是法国对F-16的应对，但与“棉上添花”（没错，是“棉”不是“锦”，F-16要到C/D型才是“锦”）的F-16A/B Block  20相比，幻影2000-5是花团锦簇了，这是“正宗”的后期型号，具有发射“米卡”中程空空导弹的能力。在获得AIM-120之前，这是台湾空军的主力空防战斗机，但因为维修和完好率问题，现在大部分封存了，也没有升级计划。
　　F-CK-1也称IDF，意为“自主防空战斗机”，CK就是台湾拼音“经国”的缩写。这个正式型号相对较少使用，因为太容易与英文中一个众所周知的不雅词汇混淆了，在崇尚美英的台湾高大上人士和“友邦”中引起困扰。IDF的故事早已为人们所熟悉，因为大量的技术问题，曾长期被贬为“我不能飞”（IDF也可以是I  Don’t  Fly的缩写）。这个装成斯泰龙的样子但只有萨科齐的个子的战斗机曾经在F-16和幻影2000服役之前作为台湾空防的主力，因为具备发射“天剑2”中程空空导弹的能力，在大陆空军还以歼-7甚至歼-6为空战主力的年代，这是不容忽视的长处。20年来，台湾不乏升级打算，但受制于娇小的身板和纤弱的发动机，更受制于有限的国防工业基础，只有有限的电子系统和武器系统升级，但主要使命从空战转为对地攻击。

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　　据报道，台湾空军在2016年12月29日成立“航空科技发展中心”，台湾“空军司令”沈一鸣宣称，航科中心将具体负责“国机国造”的督管，更将负责下一代战斗机的概念设计与研发。据报道，航科中心结合了前航空工业发展中心（负责IDF的研发和生产，后演变为汉翔公司）和前武器获得管理室的功能，其未来使命是“前瞻空军未来作战需求，执行国防科技发展规划，结合政府与民间产、学的资源，通过产、学合作，推动武器系统的自研自制，以带动国内航太产业的升级”。实际工程研发依然由中山研究院委托汉翔负责。
　　台湾试图从美国购买F-16C/D Block 50/52的计划屡屡受阻，购买F-35更是希望渺茫。在这样的情况下，台湾不乏“国机国造”的呼声，希望重现“独立”研制IDF的历史，自主研制IDF2.0。但马万均在访谈中坦白承认，现在下一代战斗机连名称和立项都没有，谈不上具体性能要求和设计，只是在技术准备阶段，第一步是要从国外获得关键技术。
　　台湾军方对下一代战斗机的首先要求隐身，其次是短距起落。台湾岛不大，离大陆的最近距离只有130公里，岛上可供建设机场的地方也不多，而且主要在面向大陆的西海岸。不管是出于抗打击，还是充分利用现有短小跑道、分散部署，台湾都需要下一代战斗机具有短距起落能力，但垂直起落则是不必要的过高要求了。

台湾想过买入美国海军陆战队的AV-8B，但这东西能垂直起落不假，问题是升空后，缺乏有效的战斗力，日常运作费用还很高

F-35B更加中意，但在可预见的将来根本不可能

但如果能做到短距起落，也是很有用的，这是美国X-31研究机

X-31只有简单的三片式推力转向，台湾声称已经掌握隐身的推力转向技术，但细节不详

　　只要有足够高的推重比和升阻比，短距起飞的难度相对较小。但一般战斗机很难做到大迎角低速进近和接地，短距着陆只能用阻力伞解决，带来回收阻力伞和再包装问题，影响跑道使用率和战斗机出动率。为此，在2003年的一次演示中，NASA与罗克韦尔、德国DASA合作研制的X-31验证了用超大迎角进近实现短距着陆的能力。这是采用鸭式三角翼和推力转向的技术验证机，着重研究大迎角机动能力。在演示中，飞机以超过常规一倍的24度迎角进近，接地速度降低到正常值的69%，着陆滑跑距离缩短了近80%。难怪据说台湾对X-31的技术很感兴趣。
　　推力转向是X-31的关键技术，也是X-31特别优秀的大迎角性能的关键。X-31的推力转向喷口用三片可动挡板使得喷流偏转，日本的“心神”用的也是相似的技术。这种结构毫无隐身可言，而且推力损失较大，喷流偏转角度越大，推力损失越严重，唯一的好处是简单，也只能用在技术验证机上，没有任何实用的战斗机推力转向采用这样的技术。不过马万钧透露，台湾在2012年已经研制成功具有隐身能力的推力转向，可以上下偏转30度，左右偏转15度，偏转速度达到45度/秒。这最可能是类似苏-30MKI的羽片式结构，但达到什么样的技术成熟程度未知，安装在什么发动机上，马万钧更是没有透露。

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　　隐身战斗机通常要求武器内置，还要求发动机采用S形进气道，这些都增加战斗机的尺寸和重量，“轻型”的F-35A最终起飞重量超过重型的F-15C，就是这样面多了加水、水多了加面而来的。IDF的两台“袖珍”的TFE-1024发动机打死了也推不动F-35重量级的战斗机，但台湾可能也只需要、或者只能负担更轻型的战斗机，比如像韩国KF-X一级的，基本定位在F-16的换代。当然，F-35当年也是定位在F-16（还有F-18、AV-8、A-10）的换代，KF-X还没有机内武器舱，但重量已经超过了F-16，都大大高于TFE-1042的能力。KF-X暂定用两台通用电气F414发动机。

世界上正在研制下一代隐身战斗机的国家不少，这是韩国的KF-X方案，武器外挂，实际上隐身效果堪虞

土耳其的TF-X也是差不多的东西，本来土耳其和韩国还有合作研制的意思，因为两家争夺研发主导权而分家了

当然不能少了印度的AMCA

还有日本F-3，这只是众多设想之一

　　F-35不要求超巡、超机动，这是美国空军对F-35未来威胁环境的基本判断的结果。歼-20、苏-57的出现严重出乎意料，使得F-35“输在起跑线上”。IDF2.0如果不具备某种超巡、超机动能力，歼-20将是不可承受之重，那就是“输在怀胎之时”了。但超巡需要推重比在10以上的发动机，台湾没有能力独立研制。考虑到台湾问题的敏感性，除非出现特殊的历史机遇，英国出售欧洲喷气EJ200或者法国出售斯奈克玛M88的可能性不大。美国在理论上有可能出售通用电气F414，但通用电气在大陆的生意很大，ARJ21的CFE34和C919的LEAP-1C发动机都来自通用电气，且不说大量波音、空客使用的CFM56和GE90等，北京不会放着现成的胡萝卜和大棒不用的，而通用电气也很难放着大堆的胡萝卜不吃而硬要啃大棒。
　　马万钧提到中研院正在平行展开发动机研发项目，意图从外国发动机改进而来，但拒绝透露更多细节，有可能是TFE-1042的深度大改。TFE-1042是从公务机用的TFE731发展而来的加力版，推力一增再增。但70年代的基本技术要魔改到四代水平，就看中研院是否能使得通用电气和普拉特•惠特尼汗颜了。

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　　X-31的极短距着陆还得益于先进的数字飞控。台湾对自己的数字飞控颇有信心，新研制的汉翔AT-5“蓝鹊”高级教练机的数字飞控硬件与IDF相同，来自英国BAe，但台湾自己编程。问题是，“全新自研”的“蓝鹊”实际上是IDF的简化、更新版，将从IDF双座型局部修改，基本气动和主要系统不变，但拆除雷达、航炮，取消发动机加力，以适合教练机需要。这样的小改可以基本沿用IDF的飞控，不需要外援没有什么可奇怪的。但IDF好比从人家那里领养的哈巴狗的话，“蓝鹊”就好比自家培养的小绵羊，与四代所需要的藏獒是完全不同的事情。四代的飞控要达到飞火推一体化，以为IDF飞控修修补补就完事了，这就像以为2G手机刷机就可以刷成4G一样，图样图森破了。台湾的电子工业有一些强项，但数字飞控不在此列。以为有一点基础就容易跨界，这是想当然了，大科学家、大教授玩不转手机的多的是，隔行如隔山。

IDF怎么说也是有升级版的

不过除了涂装，实质性的升级很有限

简装版的双座型则是“全新”AT-5“蓝鹊”的基础

没有一点火眼金睛，要看出“蓝鹊”是新设计的，还真是不容易

台湾展示的主动电扫雷达模型

　　马万钧还提到，台湾已经掌握主动电扫雷达技术。台湾确实推出过台架模型，可能是用于IDF升级的。能展示模型当然不错，但主动电扫雷达不光是发射-接受组件的问题，除了重量、功耗、散热和可靠性问题，最大的问题是数字信号处理和信息整合，这是如何把主动电扫的性能变成有用的战术态势信息的关键。日本三菱F-2战斗机号称装备了世界上第一种主动电扫雷达，但实战性能差强人意，问题就在软件。台湾军事技术至今没有超越日本水平的先例，也没有任何迹象表明在可预见的将来会有所改变。
　　这一切都没有涉及基本的气动设计，这不仅决定隐身，更决定了战斗机的基本性能。IDF是美国代做作业的结果。20多年后，台湾在“全新自研”下一代高教AT-5“蓝鹊”的时候，依旧用IDF作为基础，充分说明了台湾在基本气动设计功力方面的窘迫，因为台湾没有从白纸开始的本事。
　　战斗机需要超音速和高机动，IDF的基本气动无不体现了这一点。高教对速度和机动性要求适中，但需要更高的耐粗暴操作性、出动率和经济性。把典型高教（如意大利M346）与IDF相比较，不难看出差别。现代高教还需要模仿不同战斗机的飞行特性，这是由可变稳定性的数字飞控实现的。韩国T-50是一个异类，因为KAI在设计的时候就留有“私心”，想在高教和战斗机之间跨界，T-50也是少有的超音速现代高教。
　　在更高层面上，现代高教分裂为接近传统高教的“先进喷气教练机”（简称AJT）和更加偏重战术训练的“导入战斗教练机”（简称LIFT）。很多高教（如韩国T-50）在不同程度上希望在AJT和LIFT之间通吃，也有一些（如中国L-15）有分别的AJT和LIFT，各自获得不同程度的成功（或者缺憾）。从AJT往上延伸到LIFT是常见的做法，在必要的时候可以作为低配战斗机使用，如L-15；另一个路子是从双座战斗教练机往下与LIFT合二为一，在保留战斗机的火控和武器挂载能力的情况下作为高配的高教使用，如双座“枭龙”。前者适合军事态势比较平和的空军，有利于发挥高教出动率高、使用成本低的优点，还可以与先进初教一起，从上下两端瓜分传统中教的任务，取消中教，降低总成本；后者适合军事态势严峻的空军，最大限度地保持可以有效投入战斗的战术飞机力量，基本的高教训练下放给先进中教。
　　“蓝鹊”刻意取消了超音速能力。与IDF相比，前机体不变。除了翼尖增加了低矮的翼刀，机翼形状不变，但机翼加厚，改善低速性和机动性，降低进近速度和着陆接地速度，适合高教需要。发动机取消了加力，但由于附件位置有变，中后机体需要加宽。机翼加厚，中后机体加宽，主起落架位置相应外移，提高着陆稳定性，并为适应高教频繁起落的需要而加强，加上按重量采用10%的复材，这使得80%的结构与IDF有所不同，也是台湾声称“蓝鹊”是全新设计的理由。与此相比，成飞从歼-7基本型改到歼-7E也不好意思说“全新设计”。
　　有意思的是，“蓝鹊”的机内燃油量因为加厚的机翼和加宽的中后机体而显著增加，使得高教比战斗机的航程还大。一般来说，高教要求出动频繁，但每次飞行时间短，不需要很大的航程。汉翔的解释是，台湾空防要求只需要短促出击，不要求多少航程和留空时间，反而是教练机需要在天上多练练。这在世界上任何其他地方都只能当作奇谈怪论，但只要台湾空军认可，旁人有什么可多说的呢？
　　“蓝鹊”是按照AJT设计的。台湾称“蓝鹊”也将用作LIFT，但有性能不足的问题，留下训练空档。AJT不需要超音速，但LIFT较少非超音速的。双座IDF可以承担部分LIFT任务，但这毕竟是战斗机，运作成本较高。“蓝鹊”这样的定位有点费解。不过台湾是有深意的，试图控制技术风险，缩短研发时间，但通过“蓝鹊”练手，为IDF2.0铺垫。问题是，IDF到“蓝鹊”的跨越幅度实在有限，但除非IDF2.0“毫无追求”，要从“蓝鹊”一步跨到四代水平，实在是困难得很。不说别的，“蓝鹊”因为发动机取消加力，全机重心前移，但取消雷达和加宽中后机体后，重心恢复到原来位置，极大地简化了稳定性考虑。这到底是精妙设计，还是慎之又慎，只有汉翔知道。作为LIFT，需要配备雷达，到时候如何处理重心问题，可能只有“留给后人去解决”了。实在不行，机尾配重还是会的。沈飞要欣慰了。

万磁王

　　IDF是通用动力在F-16的经验基础上援助研发成功的。且不说美国是否有意分享F-22、F-35的设计经验，号称“肥电”的F-35就是美国航空技术的最高成就，为控制重量和成本，只有取消超巡、超机动，在隐身上打折扣，援助台湾设计IDF2.0很难超过这个水平，这还是假定美国“无私”开放所有关键技术，而这是不可能的。日本在研制F-3，韩国在研制KF-X，对于这些更铁、政治上没有敏感性问题的盟国，美国依然拒绝开放很多关键技术，对台湾的限制不难想象。至于台湾是否有能力独立研发，韩国的T-50研发离现在更近，团队和经验更完整，与洛克希德的联系更紧密，还通过F-35进一步加深，但韩国依然只有在洛克希德指导下攒机的本事。台湾航空科技水平还不及韩国。
　　隐身的一般原理已经不是秘密，具有典型隐身特征的基本气动布局也不难确定。事实上，比照着已知具有世界先进水平的战斗机，连军迷都能画出  “典型先进战斗机”的基本气动布局。难点在于细节之中。在气动上，涡流的发育、走向和扬长避短一直是个难点，复杂表面之间的交互作用也需要大量风洞试验和经验。麦道在设计F-18经典型的时候，大边条的涡流增升作用显著，但对双垂尾产生严重敲击，导致疲劳问题，增加了扰流片控制涡流走向后才得到解决；到了F-18E，“翼尖下垂”导致严重的横滚稳定性问题，在机翼上增加了多孔的“虚拟翼刀”后才得到解决。这些都是在解决了无数细节问题后依然留下的疑难问题。功力深厚如麦道尚且走得磕磕绊绊，台湾连像样的风洞群和试飞体系都没有，只有自祈多福了。
　　台湾研制IDF2.0的初衷是摆脱对美国的依赖，但即使奇迹发生，台湾成功地设计了IDF2.0，有没有相应的制造能力是个大问题。就20年前的IDF而言，46.5万个零部件中，真正台湾自制的仅有1.7万个，自产率仅3.6%。这不是晶圆或者显卡，需要成体系的制造体系，从超级水压机，到多轴加工中心，这是台湾肯定缺乏的，但还不是台湾最缺乏的。
　　IDF2.0需要替换台湾空军现有的343架一线战斗机，更少将不够用，更多则根本负担不起。2017年台湾军事预算为3560亿新台币，折合116亿美元，相当于台湾GDP的2%。“蓝鹊”计划采购66架，研发与制造的总预算为700亿新台币，相当于含研发的单价3100万美元。相比之下，20年前的F-22仅研发就至少280亿美元，现在的F-35则高达550亿美元。即使IDF2.0的研发只需要350亿美元，也相当于台湾3年军事预算统统填进去才够研发开支。由于IDF2.0的生产批量不可能达到F-35的水平，欧洲战斗机的单价更加可比。以“低成本”的瑞典萨伯JAS-39“鹰狮”为例，单价从3500万美元的钓鱼价到1亿美元以上的“良心价”不等。考虑到IDF2.0的外购比重和国际市场的“惯例”，1亿美元单价（不包括研发）是合理的估计，那343架又是约350亿美元。这样就把相当于至少6年的台湾军事预算统统吃掉了。
　　但IDF2.0只是台湾当前“重中之重”军工研发项目之一，还有潜艇和“小神盾舰”的“国舰国造”，需要的投资至少不低于IDF2.0。当然，军饷、日常运作、弹药消耗、维修升级、一般装备的研发和采购才是军费开支的大头。这样算下来，即使算入蔡英文拍胸脯的50%增幅，也要猴年马月才能拨款到位了。事实上，马万钧承认，IDF2.0的研发拨款确实没有到位。
　　马万钧认为，导弹研发是台湾的强项，或许应该在先进导弹上多下工夫，以补偿战斗机的不足。这不是新思路，但对台湾来说，是很有趣的想法。“天剑1”相当于马岛战争时代水平的AIM-9L，“天剑2”源于AMRAAM落选方案而在技术上只相当于AIM-120早期型号，都早已不算先进水平了，台湾的反舰导弹、防空导弹技术也时不时制造一点令人啼笑皆非的头条新闻，很难理解他的自信从何而来。但要是这是为IDF2.0预先降低期望，倒是无可厚非的做法。
　　由于20多年来四处求购先进战斗机受阻，台湾看起来是铁心要研发IDF2.0了。甚至有说法认为，即使美国愿意出售F-35（尤其是较少受到跑道被毁影响的F-35B），台湾依然会坚持研发IDF2.0，只是像IDF1.0一样，缩小产量，以保持机队总数还在可以负担的300多架。问题是，时代不同了，先进战斗机救不了台独。
　　有说法认为，台湾周边空域狭小，战斗机容量有限，即使交战方有更多战斗机，也难以投入战斗。如果现代空战还局限在视距内格斗，这种说法还有道理，但超视距空战极大地提高了“空战容量”。且不说导弹、远火打跑道这样的“不公平”战术，狭小的台湾空域恰好提供了密集的目标，来自四面八方的视距外向心射击将是台湾空军噩梦2.0版的一部分。
　　但未来几年里，“蓝鹊”是重点。全面研发已经在4月份启动，要求原型在2019年下线，2020年首飞，2021年交付使用，2026年66架全部交付完毕。这些时间点不容闪失，因为现有的AT-3高教已经寿命到期，计划在2020年前全部退役。实际上可能保留一些，硬拖到“蓝鹊”入役才真正全部退役。但这个进度要求也决定了“蓝鹊”在试飞勉强开始时已经投入量产。考虑到“蓝鹊”只是IDF的小改，这样的要求并非不切实际。但IDF2.0就不一样了。
　　假定“蓝鹊”研发时间点都得到遵守，汉翔的技术力量的主力可以在2020年代初就转入IDF2.0项目。新投产的飞机不可避免地有种种磨合问题，部分技术力量要到2020年代中期才可能从“蓝鹊”计划脱身。IDF2.0需要在2035年左右交付使用，这给汉翔10年时间完成从工程研发到首飞到交付使用，最多不超过15年。这是很紧的时间，但IDF2.0也有“后发优势”，技术战术要求相对容易制定，目标定位明确。
　　回到IDF1.0，蒋经国在1980年指定航发开始研发，1989年首飞，1994年交付使用，历时14年。比照同时代的欧美战斗机，对于F-16，LWF招标在1972年进行，YF-16和YF-17的对比试飞在1974年进行，1975年YF-16入选，转入工程研发，F-16在1976年底首飞，1979年初交付，历时7年。YF-17也在1975年被美国海军选中，量产型F-18在1978年底首飞，1983年底交付，历时11年。法国幻影2000在1972年作为公司项目内部启动，1976年法国空军发布要求，1978年首飞，1984年交付，历时8年（从公司内部项目算起）或者12年（从法国空军发布要求算起）。也就是说，尽管有“后发优势”，IDF1.0从研发到交付的时间显著长于美国公司，也长于法国达索。
　　时间快进到现代，欧洲两风是从70年代初英国、法国、德国各自提出要求开始的，在1979年组成合作研制项目，但因为战术技术要求和工作份额不能达成一致，后来分道扬镳，1986年英德意西推出EAP技术验证机，日后发展成“台风”；同时法国推出“阵风A”技术验证机，日后发展成“阵风”。“台风”在1994年首飞，2003年投入使用，；“阵风”在1991年首飞，2001年投入使用。分别历时24年和22年（从合作项目算起）。冷战结束和苏东波严重影响了两风的进度，但依然只是推迟了不超过5年。F-35从1992年的JSF计划开始，2000年在洛克希德X-35和波音X-32对比试飞后，X-35入选，转入工程研发，2006年F-35A首先首飞，2015年F-35B首先投入使用，历时23年。如果冷战继续，F-35没有受到冷战影响，但简化到只有空军型而且工程研发顺利的话，应该可以提前5年投入使用，也就是说，缩短到18年。
　　比照IDF1.0与同时代欧美战斗机的研发时间，IDF2.0不大可能在短于20年的时间里完成从研发到交付的过程。也就是说，即使在最理想的情况下，算上生产和交付一定数量所需时间，台湾空军现有的一线战斗机必须坚持到至少2040年代中后期，甚至更久。
　　同时，IDF1.0比同时代的F-16、F-18、幻影2000显著轻小，战斗力显著缩水，否则台湾也不会在终于得到F-16和幻影2000时那么雀跃了。IDF2.0也不可能是重型战斗机，只能是轻型战斗机。战斗机性能和战斗力与重量成正比，成本和技术难度也与重量成正比。IDF2.0要在台海战场上有实际意义，即使狂吞电子伟哥，能以轻量级的身板对垒歼-20，还需要成飞（还有沈飞）昏睡20年，坐等IDF2.0赶上来。但按照大陆航空科技赶超世界前沿的势头，很难想象20年后今天的歼-20依然代表最尖端技术。
　　最要紧的是，IDF2.0能飞吗？由于具体要求都还没有制定，只能说，一切皆有可能。

zhanghuainia

经国号的发动机没有加力。。。。然后微喷矢量技术用的是心神的吧