欲扬的太极旗

2016-07-14 16:40:46 航空世界 2016年3期

陈晟+陈鸿

据外媒报道,2015年底韩国国防部采购局与韩国航天工业公司(KAI)签署协议,正式确定由该公司研发“韩国战斗机实验项目”(KF-X)。根据该份价值74亿美元的协议,韩国航天工业公司将在2026年前完成KF-X战斗机的研发工作,在2028年前实现第一批战机量产目标。

由于美国已明确拒绝提供有源相控阵雷达、红外搜索与跟踪系统、光电瞄准吊舱和隐身技术等核心技术装备,韩国航天工业公司将力争自主研发出KF-X隐身战斗机(或称准隐身战斗机)。由于技术储备的不足以及研制资金的缺乏,KF-X战机的前期研制工作并不顺利。面对如此棘手的问题,KF-X能否按计划“起飞”?相关技术难题又该如何攻克?

研发背景

韩国空军并不满足于仅仅进口先进战斗机,在自行生产了KF-5、 KF-16和与美国联合研制了T-50“金鹰”之后,羽翼渐丰的韩国航天工业公司积极拉拢印度尼西亚,并充分利用F-X第三阶段来自美国广泛转让的技术,为开展KF-X战机项目打下更牢固基础。韩国政府于1999年首次提出KF-X战斗机项目,并将这个项目提升到“国家目标”的高度。按照韩国空军的指标要求,KF-X战斗机的性能将超过法国的“阵风”和欧洲的“台风”战斗机,仅略逊色于美国的F-22和F-35。该项目是为了填补2015年左右开始退役的韩国空军F-4E和KF-5E战斗机留下的空白。

在历经波折后,KF-X战斗机的研发方案已渐清晰。韩国国防部国防发展局作为KF-X战斗机的主要支持方,不仅负责审查初步设计,而且还在项目获准后监管研制和系统集成工作。韩国航天工业公司在这个项目中作为供应商,承担机身的总体设计工作。大韩航空公司宇航分部承担部分部件的研制工作,而航电系统则由其他几家韩国企业来研制。

项目进展情况

目前,KF-X战斗机所需的412项技术,韩国已掌握了90%,其余技术将与国外有关制造商合作开发或以折中方案的方式解决。据韩国防卫事业厅表示,美国同意转让研制KF-X所需的21项非核心技术,包括头盔显示器(HMD)整合、航空电子系统运用项目(OFP)设计、空中加油设备控制设计等。

KF-X战斗机脱胎于T-50“金鹰”教练机,翼展10.7米,机长15.6米,空重11吨,尺寸与F-35相当,但“体格”明显偏瘦。KF-X座舱为玻璃座舱,但航电的整体水平与4代机仍有差距。从总体看,KF-X基本可以达到中型战斗机的标准,但在载弹量、载油量和雷达功率等方面存在先天不足,未来在与F-22、俄罗斯T-50 PAK FA这样的重型战斗机对抗中,仍难以取得优势。

按照设计方案,KF-X为双发飞机,总体布局与F-22类似,在可以引进美国等国家先进发动机的前提上,如果采用内置弹舱,机动性也将相当优秀,甚至可能实现超声速巡航。鉴于韩国没有研制发动机的能力,设计人员基本确定选用现有成熟产品,如美国通用电气公司的F404(加力推力为80千牛 )、F414(加力推力为98千牛) 和欧洲喷气发动机公司的EJ200(加力推力为90千牛)。KF-X的空重与EF-2000“台风”战斗机非常接近,但是KF-X采用S形进气道,机腹内部体积更大,应能携带比“台风”战斗机更多燃料。

从目前的图片和模型分析,KF-X机身尺寸偏小,意味着弹舱尺寸和容量也小,以现有的技术(发射系统复杂且为冷发射)顶多装备近距格斗弹,将来中距弹或尺寸较大的弹药只能外挂。从公开资料分析,KF-X仍然可能采用内置弹舱与挂载武器相结合的方式。由于受到空间限制,飞机在发射武器时依靠挂架将导弹伸出弹舱,再进行弹射发射。虽然解决了武器外挂导致的隐身问题,但是由于机构复杂、系统响应时间长,相对于F-22武器舱内弹射分离的方式,可靠性和快速性相对较差。位于两翼下的6个外挂点中,两个可用来挂载雷神公司的AIM-9X空空导弹,其他的外挂点将用来挂载GBU-39、GBU-53、CBU-105等制导炸弹以及AGM-65导弹等空对地武器,最靠内侧的一对外挂点还可以挂载副油箱或巡航导弹。在左侧进气道的上方安装有一门机炮。

目前存在瓶颈问题

KF-X战斗机基本的设计技术和研发技术还不成体系,大部分核心技术还是洛克希德·马丁公司提供的。以韩国目前的工业水平,离开洛·马公司的支持根本无法研发这样一款所谓的4代机。美国对韩国研制下一代战斗机还是有挟制的,考虑到一旦韩国研制出该型战机进行出口,将大大影响美国战斗机的出口,因此,美国必然会对韩国新型战机的研制工作设置障碍。就算韩国研制成功该型战机,作为技术供应商的美国必然会阻止KF-X战斗机的出售,特别是设法提高KF-X战斗机的成本。在韩方早前公布的KF-X方案中,KF-X将装备有源相控阵雷达、在机腹部安装光电瞄准吊舱、在机头上部加装红外搜索跟踪系统等先进装备。然而,美国出尔反尔,已明确表示拒绝提供有源相控阵雷达、红外搜索与跟踪系统、光电瞄准吊舱和隐身技术等4项核心技术装备。特别是,KF-X采用的隐身技术是美国维持空中优势乃至战争优势的关键和基础,绝不对外转让,甚至连北约盟国也不例外。日本发展“心神”隐身验证机想使用美国的相关设施,但被美国拒绝,那么韩国同样也不可能拿到美国对于隐身技术的转让许可。

对于此问题,韩国早已察觉。自KF-X项目启动以来,韩国国内也一直都存在争议。韩国国防分析研究院(KIDA)认为,韩国缺乏所需的技能,缺少有资质的工程师,所以该计划一开始就是一个错误。同时,KF-X的研制和生产成本过高,韩国目前并不具备足够的实力来开展如此开支庞大的项目。同时,KIDA还强烈质疑美国能否在KF-X研制过程中给予帮助。此外,KF-X有些部件必定会进口美国产品,也必将会遭遇美国出口限制的重重阻力。

韩国国防发展局认为韩国研发团队掌握了KF-X项目所需的412项技术的90%,剩余未发展成熟的技术仅包括飞行控制、雷达、隐身和数据融合等技术。韩国国防发展局打算向参加KF-X战斗机第3阶段竞标的外国公司中的获胜者寻求技术支持解决这些难题。波音和洛·马公司已明确表示由于技术转让的限制,只能提供韩方所需40多项技术的一半。因此,美国公司不会在KF-X战斗机上投资或承担风险。然而,如果韩国购买了欧洲战斗机,欧洲宇航防务集团也许会考虑投资KF-X项目。

今后研制攻关方向

隐身技术

考虑到美国对隐身技术进行封锁,韩国引进隐身技术的来源只有欧洲。欧洲国家虽然在隐身技术逊色美国,但是也具备一定的水平,在相关领域有着较为深入的研究。实际上日本“心神”隐身验证机的相关试验也是在法国进行的。那么,KF-X隐身技术将来自哪里?

从相关介绍出现瑞典萨伯公司来看,该机的技术可能与萨伯公司合作研制开发。一旦韩国与萨伯公司达成合作意向,后者将为其竞标KF-X项目提供隐身技术支持。根据有关资料推测,KF-X在总体设计上遵循了部分隐身原则,采用了S形进气道、机翼/尾翼前后缘平行、机身截面菱形设计等措施,加之飞机本身“体量”并不大,借助吸波涂料、隐身材料等技术,相对于传统的3代机,隐身性能应当有所提升。KF-X采用双垂尾布局,内埋武器弹舱挂载武器,具有较好的隐身基础,但考虑隐身材料技术水平限制和并未采取二元喷管等发动机隐身技术,总体隐身性能将难与F-22、F-35这样的标准4代机相提并论。

韩国曾于2009年承认其难以研发可以达到F-35的隐身水平,因此KF-X将可能采取分三步走的方式逐步提高隐身性能。其中,批次1为基本型,采用经典的隐身外形和弯曲的进气道等设计,为后续改进工作打下良好基础,隐身性能相当于B-1B、F/A-18E/F或“台风”;批次2为隐身型,将采用更多的隐身涂料和雷达吸波结构材料、更严格的缝隙控制、一体化天线和内部武器舱等技术,隐身性能相当于F-117;批次3为先进隐身型,隐身性能相当于B-2、F-22或F-35,具体方案尚未公开。

红外搜索与跟踪系统

前期,韩国国防科学研究所已成功研发了舰载红外搜索与跟踪系统(IRST)。按照计划,该系统将从2017起装备于新一代护卫舰(FFX)和新一代驱逐舰(KDDX),韩国军舰防御能力有望获得提高。韩国防卫事业厅一位负责人表示,韩国下步将“红外搜索与跟踪系统”改进运用于KF-X战斗机。KF-X战斗机装上先进的红外搜索与跟踪系统,可替代雷达的工作,也可协同雷达进行搜索数据融合。红外搜索与跟踪系统与前视红外系统有些雷同,都使用红外技术,但前者很像雷达,能对整个空域进行搜索;后者则视野有限,主要用来产生影像画面。

目前,韩国机载“红外搜索与跟踪系统”关键部件红外跟踪仪正在加紧研究攻关。按照设计,韩国机载“红外搜索与跟踪系统”可扫描视野所及之处,搜索特定波长或特定频宽的红外信号,并精确量测发射源的角度坐标。该使系统使用聚焦平面阵列探测组件,获得的影像由前视红外或影像处理软件呈现于显示器。红外探测组件的工作温度决定其灵敏度以及能探测的波长,因此该系统使用时需要冷却。红外搜索与跟踪系统采用内置式还是外挂吊舱式,韩国军方也展开过讨论。韩国军方认为,光电传感器的小型化,现已能把红外搜索与跟踪或前视红外系统安装于战斗机的机头,无需在机翼下多挂一具特制吊舱,不但可减小风阻,也不会占用原本可挂载武器的挂架。

光电瞄准吊舱

据报道,韩国国防科学研究所将自主研制KF-X机载光电瞄准吊舱。目前正在进行定型试验。然而,在飞行测试中,系统的目标跟踪和目标方位的确定出现了一些技术问题,这使机载光电瞄准吊舱形成初始作战能力时间推迟。韩国军方称,韩国国防科学研究所在重新设计期间将解决这些技术问题,质量认证实验正在进行之中。根据设计指标,KF-X的机载光电瞄准吊舱采用高分辨率中波第3代前视红外模块、双工作状态激光器和电荷耦合器件电视摄像机、激光光斑跟踪器和激光标识器。与其他瞄准吊舱的圆形外形不同,它的前端是一个独特的楔型设计,这种设计可以降低吊舱的雷达反射截面。其窗口由7块表面镀膜的蓝宝石晶片组成,可提供360度全向视野。装有隔绝振动的接收机和新型冷却系统,使用可靠性更好的进口零件,提升平均故障间隔时间。搭配扫描式探测器、激光测距仪,以及综合式监视系统,可在电子干扰的环境下,排除地面噪声、云雾,以及水面反射的影响,日夜对空中或地面目标做全方位的被动式搜索、探测、跟踪。

有源相控阵雷达

韩国国防部部长表示,“有源相控阵雷达的开发时间将由最初的2020~2024年提前三年至2017~2021年,为此,如有需要,将邀请国外企业提供技术支持”。韩国军方联合工业部门于2015年12月设立“KF-X隐身战斗机事业开发团”,规模为70~80人,负责指挥KF-X战斗机研发工作,特别是突出有源相控阵雷达难点技术装备攻关工作。考虑到韩国具有后发优势,而先进机载雷达、电子战系统、传感器系统和综合武器系统在经过近十几年的实践积累后已经较为成熟,如果韩国通过引进和消化国外先进航电技术,相信还是有望研发出有源相控阵雷达。尽管受到一些国外专家质疑,但是韩国坚信自己已达到了独立研制有源相控阵雷达的技术水平。此外,韩国计划从各种可能的渠道和国家寻找技术协助,例如,韩国能够从欧洲EADS公司成功获得某些技术。EADS公司曾经承诺如果韩国采购“台风”战斗机,就向韩国转让部分技术。

韩国宇航和防务公司(LIG) 计划在2018年前后启动KF-X战斗机的X波段有源相控阵雷达的研制工作。如果研制工作按计划进行,韩国政府资金也会给予支持。T/R模块是有源相控阵雷达技术的核心,AESA雷达使用500个T/R模块。自2006年起,在以色列埃尔塔公司和瑞典萨伯公司的支持下,LIG公司开始研究T/R模块。该公司将会分阶段研发空用、海用及陆用系统,目前已完成水面和陆地测试工作,预定在2021年与其他核心装备进行统合调整,并进行为期四年的飞行试验。目标在2020年代中后期正式服役,预计2025年可研制完成6架原型机。一旦有源相控阵雷达正式组装在KF-X战机上,战斗机将可同时探测与跟踪8架战斗机。

未来展望

韩国领导层高度重视KF-X战斗机的研发工作,从产业基础方面来看,韩国的战斗机研发也是具备有一定基础的。此前,韩国在阶段性组装、生产战斗机,研发教练机、直升机的过程中,获得了较高的技术积累,同时,也培养了大量高级技术人才。目前,设计等领域专业人才已经超过2000人,整个航空产业从业者也超过7000人。这就意味着韩国的设计、生产技术已达到相当高的水平,再加上与电子领域的最新技术结合,进行韩国战斗机研发工作,势必会大大提高韩国的航空技术。KF-X项目的意义不仅限于飞机本身,还将会带动整个韩国军用作战飞机系统的发展,包括多种传感器和武器,从而全面提升韩国国防工业的水平。最重要的是,通过开发KF-X和T-50等先进飞机,韩国将逐步掌握战斗机的设计和生产技术,从而摆脱外国的限制,其中的意义更是不言而喻。

然而,韩国的航空工业目前仍处在起步发展阶段,虽然取得了不少成绩,但是在自行研制先进隐身战斗机方面仍然缺乏经验。尤其在隐身技术、气动设计、航电、武器方面,韩国还没有足够的技术积累,难以承担4代机的研究工作。即使有洛·马这样的“外援”助阵,在隐身结构和材料、动力技术、航电系统综合等方面究竟能够得到多少技术支持,仍然是个未知数。韩国通过多轮方案迭代后得到的KF-X战斗机,就是基于目前韩国战斗机研制水平的一个明智和不得已的选择。即便如此,乐观估计KF-X战斗机最早也得在2028年之后才有可能服役,这也从侧面体现了韩国4代机研制“理想很丰满,现实却很骨感”的现状。另外,韩国作为一个后起工业国,其经济实力和工业技术积累远不能跟美、俄这样的大国相提并论,在航空工业积累不足的情况下强行上马耗资巨大的第4代战斗机项目,有可能很难达到预期目标,同时更进一步增加其对国民经济的负担。因此,韩国最终选择KF-X研制方案并不能真正达到4代机的水平,而是一个综合权衡技术基础、经费限制、进度需求以及本国军事战略需要等多方面因素的“折中方案”。韩国要实现真正的“国产4代机梦”,还有很长的路要走,更有很多的“内功”需要修炼。尽管KF-X战斗机计划已告别光说不练的时期,但今后前景如何,我们仍将拭目以待。