沉寂20年后,美军试飞了下一代战机,新采购方式很省钱

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  美国空军高级采购官员最近向《国防新闻》证实,美国空军已经秘密设计、制造并试飞了至少一架神秘战斗机的原型机,这被认为是美军下一代战斗机。

  这个消息肯定会震惊国防界,因为美军上次进行新型战斗机试飞发生在20年前。由于美国空军的未来战斗机计划仍处于起步阶段,人们从没有预料到一架新型演示机的首次亮相和成功试飞来得这么快。

  

  “我们已经在现实世界中建造并试飞了一架全尺寸飞行演示机,我们打破了记录,”威尔·罗珀在美国空军协会的空中、空间和网络会议召开前接受《国防新闻》独家采访时表示。罗珀是空军采购,技术和后勤部助理部长,他说:“我们准备以前所未有的方式建造下一代飞机。”

  神秘的下一代战机

  下一代空中优势项目属于机密,因此外界对这架最新战机的几乎每一个细节一无所知。罗珀拒绝透露已经试飞了多少架原型机、第一次飞行是在何时何地进行的,也不愿透露是哪个国防承包商制造了这些原型机。他也拒绝透露飞机设计的任何方面——它的任务,它是无人驾驶还是可选择的有人驾驶,它是否能以高超音速飞行,或者它是否具有隐身特性。

  

  威尔·罗珀

  罗珀认为这些属性都不是重点。他说重要的是,在空军完成对替代品的分析后仅一年,空军就证明它可以使用尖端的先进制造技术来制造和测试其下一架战斗机的虚拟版本,然后迅速转移到建造一个完整的原型,并在飞行任务系统上进行试飞。

  “这不仅仅是你可以应用在简单系统上的东西”,比如波音的T-7红鹰教练机。这是第一架使用数字工程、敏捷软件开发和开放架构“三合一”的空军飞机。

  

  波音的T-7红鹰教练机

  “我们的目标是一个有史以来建造的最复杂的系统,并在所有的方面都使用了这种数字技术。事实上,(我们)不仅仅达到了目的,还展示了一些真正神奇的东西。”

  下一代空中优势计划

  现在,下一代空中优势计划(简称NGAD)正处于一个决定性的时刻。罗珀拒绝透露美国空军何时将下一代战斗机投入生产,只是说“非常快”。但是在确定开始生产新一代战斗机之前,美国政府必须决定购买多少架飞机以及什么时候开始购买,所有的选择都会影响到2022年的财政预算。

  

  美国空军于2020年7月13日向波音公司订购F-15EX战斗机

  2020年7月13日,美国空军于授予波音公司一份近12亿美元的合同,购买首批8架F-15EX战斗机。而如果下一代空中优势计划中的新式战斗机在短期内被采纳,它将给F-35和F-15EX项目增加一个挑战者,潜在地将这些项目置于危险之中。这有可能从根本上改变美国国防工业的现状。

  而且,由于制造NGAD的关键先进制造技术是由商业部门开发的,该项目可能会为新飞机的主承包商带来可观的利润,也许还会给SpaceX创始人埃隆·马斯克一个机会。马斯克曾经被要求设计一个飞行器取代F-35。

  

  “我可以想像会有很多工程师,也许是著名的家喻户晓的工程师,需要投资数十亿美元,来创办世界上最大的飞机公司。用空军制造世界上最大的飞机,确实是他们想做的那种鼓舞人心的事,尽管这件事情对他们来说可能只是业余爱好甚至是一种表演。”罗珀说。

  美国企业研究所的国防预算分析师马肯资·艾格琳认为,公开这架新式战机的全尺寸原型可能是最关键的。只有这样才有可能让国会提供更多的财政支持,特别是在这个国防预算有限的关键时刻。

  她说:“如果你能迅速达成某种目标,并通过产品展示显示出项目的进展,就会改变整个事件的进程。”

  修旧飞机 vs 购买新飞机

  未来战斗机原型机的试飞是比较容易的部分。现在,美国空军必须选择是否采取一种激进的购买方式。

  在过去的50年里,美国的工业基础已经从有能力制造先进战斗机的十家制造商,缩小到只有三家国防公司:洛克希德·马丁公司、波音公司和诺斯罗普·格鲁曼公司。而空军也将一架新战斗机从研发到全速生产的时间从几年延长到了几十年。

  

  其结果是,每个战斗机项目对公司来说都是重要的,他们努力证明自己可以在开发和生产阶段用比竞争对手更低的成本来满足技术要求。这些公司最终能够在项目的后期盈利,那时他们已经被锁定为拥有升级、维修和延长产品寿命所必需的技术知识的供应商。

  “维护成本是一个没有人了解的黑洞,没有人能搞清楚。”艾格琳说。“如果这能改变,那整个游戏也改变了,这一点很明显。”

  对于空军来说,转折点是当一架飞机服役满十五年的时候。罗珀在9月15日的一份名为《吃下红色药丸:数字收购的新现实》的文件中写道,在那个年代,综合维护成本以每年增长3-7%的速度增长。

  

  但是,如果空军将大笔资金用于购买新飞机,而不是用于维护旧飞机,情况又会如何呢?

  省钱的“数字世纪系列”模型

  罗珀提出的“数字世纪系列”模型并没有像几十年前那样大量购买一种战斗机,并将每架飞机保留三十年或更长时间(按照目前的惯例)。这个模型认为先进的制造业和软件开发技术可以让空军更频繁地开发和购买飞机,这与空军在1950年代的几年中从六家公司购买了六架战斗机的做法十分相似。

  

  F-15EX

  今年八月份,美国空军高级飞机项目办公室完成了对“数字世纪系列”模型的商业案例分析,旨在验证该想法在技术上是否可行,更重要的是,是否可以节省资金。

  他们发现,通过应用数字化制造和开发实践(也就是T-7所使用的程序,以及NGAD原型),可以将下一代战斗机在三十年的生命周期总成本(相比F-35以及F15)下降10%。

  

  但是,以这种有三十年寿命的数字化战斗机的相同的价格,空军可以每八年购买一架新战斗机,并在十六年后(在飞机达到3500飞行小时之前)更换它们,以避免昂贵的维修和升级维护费用。

  罗珀说:“我认为建造一架而且只建造一架可以在所有情况下始终执行所有任务的飞机,并不是一个明智的想法。” “数字工程技术使我们能够制造各种飞机,如果我们真的很聪明……我们会确保整个机队的智能共性:通用的支持设备,通用的座舱配置,通用的界面,通用的架构,甚至是起落架等通用组件,这将简化了现场的支持和维护。”

  这两种策略的主要区别在于,空军将把战斗机项目的大部分费用提前支付,而不是在飞机的寿命结束后支付。为了不断设计新的战斗机,军方将与多个供应商不断签订新飞机的开发合同,大约每八年选择一次新设计,而且每年将购买约50-80架飞机。

  

  最终结果是开发成本将增加了25%,生产成本增加了18%。但现代化飞机的价格将下降79%,而后期维护成本将基本削减一半。

  “我无法让生命周期的两端都消失;工业必须在某个地方盈利。”罗珀说。“我在这篇文章中主张,如果你可以选择用什么颜色的钱来获得未来的空中优势,那就把它用在研发和生产上,因为这是矛的尖,而不是像现在这样消耗我们这么多资源。”

  罗珀认为,这对维续战斗机的生产和发展也有战略上的好处,它将把中国置于一个防御地位。中国必须对美国的技术进步做出回应,因为这些新能力——无论是超高音速导弹还是无人机僚机——已经成熟,并逐步融入战斗机的生产中。

  

  “这加快了我们做事的步伐,使我们可以成为颠覆者,而不是被颠覆者。”罗珀说。“但它以一种方式做到了这一点,而这种方式不会因为向这个问题投入廉价劳动力而被破坏。”

  问题的关键还是钱

  下一步,美国空军领导层将决定为2022财年的计划支付多少费用,以及是否将采用“数字世纪系列”模型来开发飞机。

  “我们需要做的只是简单地了解(空军部门)的财务承诺水平,以及他们希望我们向其进行初始运营的日期,我们可以为(NGAD)制定收购策略,并说明这种螺旋的增长速度,以及何时需要淘汰飞机以产生足够的资金节余来应对这种增长。”罗珀说。

  “也许到达最快的(初始配置日期)可能不是最重要的事情。对我们来说,进一步突破技术界限可能更重要。这些是我已经给领导层考虑的决定。但是我给他们的每一个决定都比传统的更好。”

  

  独立市场调查机构协会的航空航天分析师丽贝卡·格兰特说,如果空军要为一项商业计划获得财务支持,而且该商业计划要求纳税人为战斗机支付更高的前期成本,那它必须明确所需的作战能力。

  她说:“现在我们有了F-35,F-15EX和数字世纪系列的小批次成本,”她说。“如果它真的那么棒,也许前期的成本是值得的。我可以肯定地说。这是新的F-117吗?它的批次和成本都差不多,每一分钱都物有所值吗?我们只是不知道。”

  在技术方面,美国空军需要巩固一种严格的、标准化的方法,以在虚拟环境中使用建模和仿真工具进行测试活动,减少实际飞行测试所需的时间。罗珀说,它还需要业界通过政府拥有的计算环境来购买编码。

  

  “我们不可能让每个行业合作伙伴都创建自己的机制。” 罗珀说,“我们的数字设计和组装流程必须与物理设计组装一样严格。因此,我们将把它归政府所有,我们将向政府证明这一点。”

  而且,也许是最关键的,空军将不得不将该概念出售给国会。罗珀向工作人员介绍了国防委员会的情况,并与坐在这些小组中的许多立法者举行了分类会议,以介绍商业案例研究的结果以及NGAD开发和测试活动的详细进度。

  

  “在这个问题上,我遇到了一些强硬的听众。有人告诉我想要削减这个项目,或者他们不明白我们为什么需要它,”罗珀说。“但是,我在每一个简报会上都说,‘这是未来,我们应该现在就行动。为什么我们不能快点呢?’我们为什么不能加快步伐的原因就是钱。”

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