脱欧狂风后的风暴英国“暴风”战斗机计划（上）

温杰

7月16日，第51届范堡罗航展在英国伦敦西南部汉普郡拉开帷幕。本届航展最为轰动的是，英国国防大臣加文·威廉姆森在航展开幕当天正式宣布，将启动“暴风”（Tempest）计划，并展示了下一代战斗机的全尺寸模型，同时发布了《空战战略：着眼未来的宏大愿景》（Combat Air Strategy：An ambitious vision for the future），標志着英国正在重新调整自身定位，准备应对未来的高强度冲突以及各种现代防空武器带来的威胁。

“暴风”计划横空出世的背后，实际上是英国国防部希望借助新一代战斗机设计与研制，继续保持英国在军用飞机关键技术领域的设计、研制和生产能力，不仅在脱离欧盟后具备防务自主能力，继续维持一流的军事力量，同时希望通过出口销售带来丰厚的利润，甚至还有可能在欧洲的未来战斗机计划中占据一席之地。无疑，“暴风”的研制与发展对英国航空航天业的未来发展可谓举足轻重。

应对脱欧影响

英国国防部突然公开下一代战斗机的研制计划并非心血来潮，很大程度上是为了应对英国脱离欧盟后可能带来的负面影响。2016年6月23日，英国举行全民公投，做出脱离欧盟的决定，迫使英国政府和企业为一种独立的未来做准备。为此，英国航空航天业必须找到最有效的解决方案，使得伦敦能够采购本土制造的战斗机，支持本国的就业，否则，英国脱欧的决定将有可能彻底摧毁本国的航空航天业。

多年来，英国与法国准备联合发展一种“未来空战系统”（FCAS），但是受脱欧影响，原有设想已经胎死腹中。更重要的是英国被排斥在欧洲的一些联合项目之外。今年4月25日，法国达索飞机公司与空客防务与空间公司达成基本协议，着手联合研制FCAS，将在2025年开始制造验证机。同样，德国、法国和意大利宣布联合研制“欧洲无人机”，也让英国成为旁观者，令其颇感失落。

从国家层面来看，“暴风”计划可谓是一个重大承诺，将考验英国独立研制一种先进战斗机的能力。初期，英国国防部将投资20亿英镑（接近27亿美元）进行相关的方案设计和技术研究，但长远来看，这项计划最终将需要花费数十亿英镑的政府资金和长达近20年才能取得成果。这项计划如果失败，将有可能对英国造成严重打击，而且可能预示着英国战斗机工业的彻底终结，这是英国不愿看到和无法接受的。

正因如此，面对脱欧对英国航空工业带来的巨大不确定性，英国首相特雷莎·梅在本届航展开幕式上表示，最新的脱欧计划不会影响本国航空制造业，并将在未来采取一系列措施，保持航空工业的竞争力。特雷莎·梅更宣布，未来将继续投入3亿英镑支持航空工业发展，不仅用于建设两个新的航空中心，还着手研究和制造新型战斗机等，以确保飞机制造岗位继续留在英国。

针对作战装备发展需要，英国皇家空军在近年来已经开始考虑“台风”多用途战斗机在2040年开始退役时需要何种替代平台，而有人驾驶战斗机至少是答案的一部分。同时，英国国防部从今年初着手制定全新的《空战战略》，再次明确了《战略防务与安全评估（2015）》中的承诺，继续推进和落实其中重点提出的“未来空战系统技术倡议”（FCAS TI）。该倡议当时的主要目的是调动防务承包商的积极性和提升本国航空工业的水平，力求在欧洲军用航空领域的创新与发展中掌握主导权。

在英国脱欧的背景下，该倡议更是成为维持英国航空业发展的重要推动力。无疑，英国国防部期望通过大力投资来实现酝酿中的《空战战略》，由此牵引各种技术验证项目，以支持英国政府的长远目标和本国工业部门的发展抱负。实际上自2015年底开始，英国政府一直投资发展未来战斗机的相关核心技术，通过“金字塔”等多项计划研制开放式架构航空电子设备和各种飞机系统。同时，BAE系统公司一直在试验自适应有效载荷吊舱，并测试了多种新的先进材料。可见，英国政府与工业界密切合作，正在采取多项措施，发展世界领先的工程设计和制造能力，确保英国继续处于空战技术的最前沿。

发布空战战略

最新发布的《空战战略》旨在为英国空军勾勒出未来 20年的发展方向。英国国防部认为，近年来，英国面临的各种威胁正在与日俱增，而未来的空中环境将越来越复杂，当前一些主要的空战能力发展计划与未来需求不确定性间的差距已经限制了本国发展下一代空战能力，亟待在涉及的未来各种要素范围内确定一个发展框架。

需要说明的是，英国国防部在报告中频繁提及的“空战”（Combat Air）指的是作战飞机在敌对和有争议的环境中实施空对空和空对地作战行动，并能够同时执行监视、侦察、电子战以及指挥与控制等任务。其中，作战飞机包括了有人驾驶或无人驾驶平台。

英国国防部指出，作战飞机在全寿命周期内将会取得许多显而易见的重大技术进步。比如，英国将继续投资升级现役“台风”战斗机，通过改进机载系统使其达到“超越第四代”的能力。展望未来20年，英国的未来空中力量将以经过升级的“台风”和陆续入役的F-35战斗机为基础，英国政府将把这些平台的最佳能力应用到后续系统中，降低相关计划的成本和风险。

随着《空战战略》正式出台，英国国防部开始发展“台风”的后继机。实际上，《空战战略》可以看成是英国航空界期待已久的未来作战飞机路线图，对于英国防务与航空航天领域的长远发展至关重要。眼下，“台风”的生产正在逐步减少，尽管为洛马公司制造F-35战斗机的后机身可以提供大量且持续稳定的生产任务，但无法提供维持本国先进作战飞机设计能力所需的高端工作，包括低可探测技术、发动机、传感器、航空电子设备和各型先进武器。

在航空工业领域，设计与研制是一种至关重要的战略能力，决定着武器系统的未来，从而获得真正的附加价值。英国国防部充分意识到，如果没有一项资金充足的未来发展计划，英国在这方面的能力将迅速消失。即便有可能在以后重建独立研发能力，也需要花费相当长的时间和巨额的资金，甚至可能无法满足“台风”后继机在2035～2040年服役的时间表。

英国国防部在长时间预研和持续技术验证的基础上，在今年4月批准了投资发展新一代战斗机的计划，从研制进度上看，比法国和德国的发展计划提前了近5年。此举旨在确保英国在未来的作战飞机采购计划中扮演主要角色，从中获得主要的经济、国际和战略利益。

当前，《空战战略》所面临的挑战是如何满足政治家、军方和工业界的各自期待，分别赢得选票、战争和订单。从军方角度来看，作战能力是最重要的，而工业界最关注的则是新一代战斗机的出口潜力，因为小规模生产一种精良、价格昂贵的多用途作战飞机，实际上不如大批量制造一种能力均衡的作战飞机更具有吸引力，后者的研制成本可以通过大批量生产而得到补偿。而单凭英国本国的订单，无法保证这种高性能飞机可以收回研制成本。

推出设计概念

为了向二战期间著名的英国“暴风”战斗机致敬，英国国防部在下一代戰斗机计划中重新启用了这一名称，希望重现昔日辉煌，掀起新的风暴。

作为《未来空战系统技术倡议》的一部分，英国皇家空军快速能力办公室、防务科学与技术实验室与4家航空航天公司组建了“暴风”团队。其中，BAE系统公司牵头总体设计和生产，罗尔斯·罗伊斯公司将提供全新研制的动力装置，意大利防务承包商莱昂纳多公司将负责设计综合传感器和电子战系统，欧洲导弹集团（MBDA）将研制各种机载武器。

从全尺寸模型看出，“暴风”属于较大的单座、双发、三角翼战斗机，带有曲柄状后缘和外倾双垂尾，无平尾。作为第一印象，该机在外形上让人联想起美国的F-22和F-35等现役第五代战斗机，延续了低可探测性的设计特点，但是现场展出的模型与想像图显示出在总体构型方面还是存在一些微小差异。

从总体设计来看，如何将隐身、速度和机动性集于一身，无疑成为“暴风”计划最基本的挑战。低可探测性要求影响到设计工作的每一个方面，内部武器舱增加了飞机的截面，较大的截面又增加了超音速阻力，加大了实现超音速巡航的难度。同时，该机在承担空中优势任务时强调较强的机动性，倾向于增加机翼和尾翼的尺寸，而且相对于超音速巡航方面来讲，还希望发动机更强大一些，这些要求又导致更加难以达到隐身目的。

针对这些设计要求，BAE系统公司基于多年来的预研工作和验证结果，在“暴风”战斗机的气动布局设计中不仅充分利用了早期“复制”（Replica）项目的研究成果，同时还有效吸收了近年来在“雷神”（Taranis）验证计划中的试飞成果。早在20世纪90年代中期，BAE系统公司曾经利用英国国防部的投资，精心研制了一个称为“复制”的雷达反射截面积（RCS）测试飞机模型，属于一种隐身攻击机方案。“暴风”与“复制”的前机身似乎别无二致。然而，由于“复制”项目的目的是跟踪美国隐身技术发展，因此“暴风”方案在机头和驾驶舱周围的设计还是明显受到了F-22战斗机的影响。

实际上，此次公开展示的全尺寸模型仅仅是早期的设计概念，还不是接近于技术验证的原型机，仍然还需要进一步优化和打磨。然而，这些设计概念显示出当前英国国防部在下一代战斗机发展中的设计理念。着眼长远，英国还在为“暴风”战斗机探索一些可能应用的隐身技术。

今年7月2日，英国国防部授予BAE系统公司了一项为期12个月的FCAS概念和技术研究合同，继续致力于研究未来“空战”的概念、需求及其关键技术，用于定义下一代空战能力。值得注意的是，此次授予合同的研制项目称为Tizard，名称取自第二次世界大战期间在雷达研制过程中突破了关键技术的亨利·蒂泽德（Henry Tizard），暗示了与低可探测性技术存在一定关联。

目前，这些研究工作还处于技术准备的初级阶段，但是对于英国自主发展下一代战斗机至关重要，并符合《战略防务与安全评估（2015）》的发展方向。同时，BAE系统公司正在研究和测试的射流控制技术一旦获得成功，将会减少飞机表面的控制面数量，有助于大大降低“暴风”战斗机的雷达反射截面积。

突出远程任务

从作战使用方面考虑，BAE系统公司一再强调英国空军的下一代战斗机应具备跨大洲攻击的能力，因此，未来空战系统必须能够在最具挑战性的作战环境中生存，意味着飞行速度、作战半径和机动性成为关键性能。从总体构型上看，“暴风”战斗机体现了BAE系统公司在FCAS计划早期提出的设计理念，优先考虑续航能力和无需空中加油的航程，其次才考虑低成本和简单性，此外还要求足够的内部空间和重量性能，从而允许在内部增加一些未来作战需要的模块化载荷。

首先，“暴风”战斗机在气动布局上采用了翼身融合体设计。该机可以充分利用空气动力实现更大的续航能力，实现气动性能和隐身性能的最佳优化，不仅具有较快的飞行速度，承担突破防空系统的任务，同时可以充分利用机内空间来装载大量的燃料，实现洲际间航程。翼身融合体布局有助于改善内部燃料载荷，并为武器舱和其它内部传感器或武器载荷提供更多空间，其中可能包括激光武器所需的电容器和冷却剂。

就机身后部而言，“暴风”方案充分利用了“雷神”验证机的研究成果，创新地将飞翼构型融入到翼身融合体布局中。从常规布局来看，“暴风”方案舍弃了水平尾翼，在平面布局设计上避免了支离破碎，显然有利于降低RCS，不再需要劳神解决气动与隐身的矛盾。从当前的预研工作来看，BAE系统公司已经在射流控制技术领域取得了积极进展，可以通过采用气动升降舵，实现飞机的俯仰控制。但出于保持横向稳定性的需要，保留了外倾式双垂尾。

从飞翼布局来看，这个设计方案沿袭了“雷神”验证机的特点，在翼身融合体的后缘采用了W形轮廓。然而，令外界存在疑问的是，“暴风”全尺寸模型和上似乎看不到前缘缝翼、后缘襟翼和副翼等常规气动控制面。究其原因，一方面只是一个设计概念，还没有给出细节设计，另一方面可能考虑采用正在验证的气动控制技术，取消一部分传统设计的操纵翼面，力求增强作战飞机的隐身性能。

本世纪初，BAE系统公司针对未来型号发展的需要，提出了一个颇具挑战的设想，希望通过自主探索一些先进技术，研制一架不需要常规操纵面的无人机。2004年，该公司牵头发起了一个“无操纵面飞行器综合多学科研究”（FLAVIIR）项目，主要集中于探索气动布局和控制系统等领域的前沿技术，经过为期5年的通力合作，初步研制出了世界一流的射流飞行控制技术，并通过一架“恶魔”（DEMON）无人机验证了相关技术，堪称航空史上的一大创举。

在此基础上，BAE系统公司针对未来作战飞机的发展需求，与曼彻斯特大学合作研究一种飞行控制的新概念，无需襟翼和副翼就可以提供更好的控制能力，同时减轻重量和降低维护成本，用于未来发展更轻、更隐身、更快速和更高效的军用飞机。2017年9月，BAE系统公司成功地完成了“岩浆”（MAGMA）无人验证机的第一阶段研制工作，通过采用机翼循环控制和射流推力矢量等技术来操纵飞机，希望为未来设计更加隐身的飞机铺平道路。

优化推进系统

作为下一代空战平台，“暴风”战斗机在推进系统方面也需要精心设计和优化，在满足基本性能要求的基础上，不仅需要增加功率密度、具备智能管理和产生更多电量，还应充分考虑到低可探测性要求，降低雷达反射截面积和红外辐射，同时实现结构紧凑和重量轻。

从全尺寸模型看，“暴风”战斗机将采用两侧S形进气道、两台发动机和矩形尾喷口的设计。该机直接采用了业已成熟的无附面层隔道超音速进气口（DSI）设计。

前机身下部设计为两肋半椭圆形轮廓，使两侧内倾的进气口可以充分利用两肋处的狭长平面所形成的遮蔽效应，在亚音速时具有良好的导流作用，在超音速时具有较好的预压缩，从而确保进气道在很宽的飞行包线内具有良好的总压恢复能力。接着，前机身在进气道进口前的位置融合了一个类似鼓包的压缩面，保持了前机身外形更加流畅，同时有助于减小雷达反射截面积。

作为“暴风”团队的重要一员，罗罗公司近年来针对未来空战系统的要求，一直致力于研制一种全新的涡扇发动机，以适合于隐身飞机的推力性能要求，同时在综合发电系统方面取得突破，满足机载系统和传感器的工作需要。此次，罗罗公司在范堡罗航展上介绍，“暴风”将采用一种具有隐身能力的自适应循环涡扇发动机。

与目前使用的军用涡扇发动机相比，新型发动机将具有更小的尺寸、更轻的重量，但会产生更大的推力。从设计上看，它由重量更轻的复合材料制成，采用出色的热管理系统，并通过涡轮中心设置的磁体产生大量电力，对于驱动激光武器和微波武器特别重要。据介绍，全新设计的发动机将在周围环绕一个网络状的管路，这些管路主要作为一个集成式热管理系统，使动力装置能在更高的温度下稳定工作。

罗罗公司负责未来防务计划的总工程师康拉德·班克斯描述了一些有可能采用的先进发动机技术，包括：发动机进口采用可调整流叶片和抗畸变的风扇系统，具有较高的畸变容忍度；两台嵌入式起动-发电机可以无需附件变速箱，减轻了重量，并显著增加了持续有效的电力；采用先进的复合材料和增材制造技术，实现结构简化、重量轻和温度高，提供推重比的“阶跃式变化”。

从全尺寸模型上看，“暴风”采用矩形尾喷口，形似F-22，实际上充分利用了“雷神”验证机的“海狸尾”式尾喷口。该机在尾部采用了埋入式排气装置，从圆环形进口逐渐过渡到底部平坦的扁圆形出口，前面连接发动机的尾喷口，后面适合于后机身的扁圆形排气口。这种设计通过专门从中压压气机后引出的高压空气进行掺混，力求控制发动机燃气直接排放，借助于矩形喷口实现燃气的快速扩散，降低排气温度和红外信号，从而有效抑制红外辐射。（未完待续）