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“闪电”破晓:F-35即将形成初始作战能力

发布时间:2022-03-18 08:46:52 | 浏览次数:

自从2013年美军公布F-35联合攻击机的初始作战能力(IOC)时间表之后,“闪电II”就在进行一系列作战测试,安装机载软件、录入作战数据、改造系统缺陷和建设维修保障设施等工作都在紧锣密鼓地进行。2016年是F-35形成初始作战能力的关键一年,1月成功试射了AIM-9X红外制导近距空空导弹,3月试射了GBU-12激光制导炸弹,弹射座椅的安全问题也将在年底解决,有史以来最昂贵的战斗机距离形成初始作战能力已经为期不远,很有可能在2年之内部署到亚太。

倒计时:F-35形成初始作战能力时间延后

根据五角大楼2013年5月公布的美军各军种F-35联合攻击机形成初始作战能力时间表,美国海军陆战队F-35B联合攻击机计划在2015年6月、美国空军在2016年7月、美国海军在2019年2月形成初始作战能力。美军还根据各军种执行不同任务必需的作战能力,确定了各军种F-35飞行中队的编制,其中,空军飞行中队编制12架F-35A,海军陆战队编制10架F-35B,海军编制10架F-35C,以及相应的训练和装备保障人员。

美军F-35项目执行办公室的会议室设置了倒计时牌,分别显示美国海军陆战队和美国空军的F-35形成初始作战能力的时间表。根据美军计划,海军陆战队10架F-35B飞机于2015年7月完成了Block 2B版作战软件安装,对飞行员和维修技师进行了培训,零备件储存工作也基本完成,作战计算机录入了完整的作战相关数据。美国空军的F-35A的Block 3I软件将在2016年晚些时候发布,之后也将具备初始作战能力,海军版F-35C在2018年完整的Block 3F完成后才能具备初始作战能力。

2015年底,美国防部作战测试与评估主管迈克尔·吉尔摩指出,F-35项目办公室计划在2017年7月31日前完成Block 3F软件测试的项目进度是“不现实的”,如果为了赶进度而急于推进测试和武器发射试验,“将继续面临很高的失败风险”,全速生产的时间表将不得不延后。F-35项目办公室则认为Block 3I作战软件通过发展测试和评估得到了持续改进,早期版本存在的缺陷已经得到了解决,能够实现美国空军部长黛博拉·李·詹姆斯关于F-35在2018财年内具备作战能力的目标,届时Block 3F硬件、软件和武器载荷都将满足要求。

F-35项目非常庞大,计划制造10多种型号至少3243架飞机,满足美军三大军种以及至少11个海外客户的采购需求,飞机之外还有模拟训练系统、基地与野战维修等相关保障工作以及战术发展等诸多问题,需要全球多家公司提供支持和维护。F-35项目执行主管克里斯托弗·波格丹中将表示,F-35在空中无可匹敌,即使是F-22也赢不了,主承包商洛克希德·马丁公司和参与项目的BAE系统公司、诺斯罗普·格鲁门公司都要为“闪电”早日形成作战能力做出努力。

然而,F-35在这些年近2000次测试中暴露出多项致命缺陷,比如头盔显示器、综合动力系统(IPP)、US16E弹射座椅、升力风扇门故障、舰载型尾钩工作不可靠、抛油管位置不合理、雷暴中的飞行安全等,这些问题虽然已经在逐步解决,但是形成作战能力仍将面临巨大压力和长期挑战,涉及作战软件安装、作战数据录入、发动机、部件供应和后勤保障系统等多个领域。比如,2014年6月埃格林空军基地一架F-35的普惠发动机发生起火事故并停飞,就导致项目计划推迟了45~50天,对形成初始作战能力造成了不小的影响。

尽管面对五角大楼的置疑,也承认在Block 3F软件测试计划中可能有4个月“潜在风险期”,F-35项目办公室仍对形成初始作战能力充满信心,强调将在2017年秋季交付完整的Block 3F软件。项目办公室发言人乔·德拉维多瓦表示, F-35项目将不会有任何“拖延”,也不会削减任何必要的测试项目,能够满足原定的时限要求。波格丹表示,美国空军正在为F-35A录入作战数据,最快将在2016年8月形成初始作战能力,如果遇到一些不可预见的问题,也能够在10月底完成。另外,美国空军认为年度采购34架飞机不能满足作战测试需求,已经向国会要求在2016年额外增购3架F-35A,更好地保障Block 3I的测试。

突破瓶颈:作战软件力促“闪电II”升空

美国空军采购执行官威廉·拉普兰特认为,美国空军按项目办公室的时间表形成初始作战能力面临的最大挑战是自动化后勤信息系统(ALIS)、有效性和可靠性以及部件供应,而且Block 3I作战软件研发目前仍未完成,Block 3F软件的研发进度也比原计划落后了5个月。在接下来的飞行测试中,美军还会发现F-35存在更多的问题,但是作战软件是其中最大的问题。

F-35的作战及后勤软件代码多达1000万行,目前的软件研发方式是按批次交付作战部队,每交付一批软件F-35才能增加新的作战能力,同时,下一批软件开始研发或进行飞行测试。F-35各批次作战软件能够实现不同的作战功能。比如,Block 1A完成飞机的训练准备,使飞机具备基本的导航、指挥和传感器功能,Block 1B使飞机具备初始训练和多级防护能力,Block 2A使飞机具备强化训练和使用Link16战术数据链(MADL)能力,但是最大G值只有5.5,飞行速度为马赫数0.9,实用升限12192米,而且这3种软件都不具备发射武器的能力。

美国海军陆战队已经装备的Block 2B软件,可以使F-35B的最大G值达到7,飞行速度达到马赫数1.6,具备近距离空中支援、空对空攻击和禁飞等初始作战能力,能够发射挂载的2枚AIM-120C5/7中程空空导弹(AMRAAM)、2枚500磅(约227千克)GBU-12“铺路石”激光制导炸弹、2枚GBU-31联合直接攻击弹药(JDAM)和2枚GBU-32联合直接攻击弹药。双通道语音/数据多功能信息分发传输系统(MIDS)等机载传感器发挥作战功能,Linkl6战术数据链能够进行监视数据、电子战数据、战斗任务、武器分配和控制数据的交换,具有通信、导航和敌我识别功能,可提供重要的联合互通能力和态势感知信息。2016年3月,F-35完成激光制导炸弹空中飞行实射,标志着Block 2B软件性能得到进一步检验。

Block 3I软件还将具备许多新能力,但是需要安装在处理速度更快的新硬件上。最终的作战软件Block 3F安装后,F-35的最大G值将达到9,飞行速度为马赫数1.6,实用升限15240米,能够发射美军研制与验证的所有武器系统,运行更多型号的传感器,具备满足所有作战需求的能力。比如,Block 3I软件将使美国空军F-35A具备初始作战能力,3F软件将在 2017年安装;海军F-35C舰载型2018年安装3F软件后,也将形成初始作战能力。届时,F-35不仅能够执行第5代战斗机的所有空战和对地对海攻击任务,还可以执行信息获取、电子战、电子攻击和赛博攻击任务,成为一款真正的多用途战斗机。

美军最初制订软件安装计划时一般会留有6个月的提前量,使完成期限有很大的缓冲余地。然而,Block 3F软件的研发进度比试飞计划晚了2个月,用完了所有的富余量,项目执行办公室不得已又为Block 3F追加了4个月的时间。虽然F-35的作战软件安装一再推迟,但是目前99%的作战软件已经编写完成,90%正在接受测试,Block 4版本软件也在论证之中,正在全力保证作战能力按时形成。

F-35作战软件的作战数据录入包括飞机执行作战任务必须的战场数据和地理信息,这其中的工作量相当大,是形成初始作战能力的另一个瓶颈问题。目前,美国空军空战司令部(ACC)负责作战数据录入,录入工作主要在埃格林空军基地进行,为保证陆战队和空军的飞机同步录入完毕,空战司令部在埃格林之外建立了另外几个数据中心,力争按期完成任务。

空战司令部前任司令官吉尔马里·侯斯塔奇三世在2014年表示,尽管F-35遭受众多批评,美国空军也因此深受影响,但是用第5代战斗机换代老化的装备势在必行,虽然F-22的矢量推力发动机强于F-35,但是F-35的隐身能力超过F-22,形成数量优势之后F-35将是“不可战胜的”。波格丹中将也认为由于飞机不是在视觉外观上实现隐身,F-35在雷达反射截面、噪声特征和探测距离上有着很强的隐身能力,这些隐身设计已经做到了极致,未来的飞机防护只能向提高整体生存能力方向发展。2架F-35协同作战不仅可极大提高生存能力,而且能够在不同空域攻击同一个目标,极大提高了攻击效率。

训练与保障:形成战力的关键环节

目前,美国空军F-35A常规起降型(CTOL)的基础训练已经在埃格林空军基地进行了3年多时间。美国空军第33战斗机联队在埃格林空军基地成立了F-35综合训练中心,第58战斗机中队列装26架F-35,负责培训美国空军的飞行教官和维修人员。2013年3月第58战斗机中队的F-35A进行了首次出击训练,这是F-35A试飞之外的首次勤务任务飞行,2013年5月完成了空中加油训练,2014年6月最后一架飞机AF-45号交付该中队。

卢克空军基地是F-35A的国际训练中心,2015年已经有16架飞机进行训练,到2019将有144架飞机到这里训练。2015年11月10日,挪威皇家空军在建军节当天将2架F-35从洛克希德·马丁公司沃斯堡飞机制造厂送抵卢克空军基地,首位挪威学员完成了相关训练课目。虽然空军型F-35A是3种型号中训练最为简单的一种,训练成本也最低,但是目前只能搭载1门航炮进行武器系统相关训练。

F-35B短距起飞/垂直降落型(STOVL)训练最为复杂,起降操作涉及座舱后面的升力风扇和一系列的进气口、机翼排气口和一个向下旋转的主喷气孔,保障飞机起飞和盘旋,但是由于换代 AV-8B 的时间非常紧迫,加之该型号出现超重等问题的时间较早,受到了美军的特别关注,问题解决也较早,所以F-35B是最先形成初始作战能力的型号。目前,海军陆战队第1航空武器与战术中队(MAWTS-1)正在进行飞行训练和战术研究,尤马海军航空站的第121战斗攻击机中队(VMFA-121)也在加紧训练,先后完成了两栖攻击舰夜间着舰、KC-135加油机空中加油等高难课目训练,为形成初始作战能力做足了准备。此外,英国皇家空军也在博福特海军陆战队航空站与美国海军陆战队一同训练F-35B。

美国海军F-35C弹射起飞/阻拦着舰型的飞行操纵训练也有一定难度。2012年,英国皇家海军进行的8次F-35C模拟着舰均告失败,既暴露了该机型的着舰尾钩形状和与机轮距离过近导致无法及时挂住阻拦索的设计问题,也反映了这种新型飞机的训练难度。2013年6月,专门负责训练海军机组和维修人员的第33联队第101“无情收割者”战斗机中队(VFA101)接收了美国海军第一架F-35C,经过一年多的努力,2014年11月,第一架F-35C成功在“尼米兹”号航母上着舰,标志着联合攻击机项目达到了新的里程碑。2015年10月,2架空中测试与评估中队的F-35C又在“艾森豪威尔”号(CVN 69)航母上进行了为期2周的专项作战训练,测试了F-35海上研发测试第二阶段(DT-II)的相关能力。

美军表示,F-35形成初始作战能力至少需要1100名维修技师。美国空军计划从A-10项目中抽调800名经验丰富的技师,从而节省F-35的维修技能培训时间,但是如果美国国会没有批准A-10攻击机全部退役的计划,就意味着F-35的维修团队全部是没有经验的新手,而且美军目前的维修与飞行测试计划对提高F-35的技术能力没有任何帮助,项目执行办公室就得重新培训维修技师,培训期可能需要9~12个月的时间。

目前,美国本土已经有8个地点能够保障100架F-35试飞和训练,分别是加州爱德华兹空军基地、佛罗里达州埃格林空军基地、亚利桑那州卢克空军基地、内华达州内利斯空军基地、南卡州博福特海军陆战队航空站、亚利桑那州尤马海军陆战队航空站、马里兰州帕图森特河海军陆战队航空站和德州洛克希德·马丁公司的沃斯堡工厂。

未来3年,在美国及海外盟国将有超过22个机场部署F-35。比如,意大利芬梅卡尼卡阿莱尼亚宇航公司就在卡梅里建设了“总装与终检设施”(FACO),包括11个装配站、5个“维护、修理、大修与升级”(MRO&U)工作站和1个F-35机翼生产线,车间面积超过92900米2,以满足意大利和其他欧洲国家采购F-35战斗机的生产和维修需求。2015年阿莱尼亚FACO生产了首个完整的F-35复合材料机翼,进入位于沃斯堡的总装线,3月下线了第一架F-35“AL-1”,标志着该设施完全具备了前机身、机翼和后机身链接的电配合与装配系统(EMAS)能力,F-35项目的全球制造维修进入一个重要的里程碑。

根据五角大楼2013年5月公布的F-35采购报告,美军计划采购总计2443架 F-35联合攻击机,其中美国空军购买1763架F-35A,海军陆战队购买340架F-35B,海军购买340架F-35C,项目整体采购成本将削减45亿美元。洛克希德·马丁公司预测,国际市场对F-35的总需求超过1500架,其中,澳大利亚、英国、丹麦、意大利、荷兰、挪威和土耳其等联合研发的盟国总计采购612架,根据对外军售协议(FMS),以色列、日本和韩国也已经订购了101架,而且数量还可能继续增长。新加坡虽然参与了F-35项目并对其进行了详细评估,但是目前仍没有订购意向。蒂尔集团(Teal Group)分析师理查德·阿伯拉菲亚表示,设置明确的时间表表明美军已经解决了F-35存在的诸多问题,飞机成本也趋于稳定。

降低成本:预算紧缩下的必然选择

返工是F-35形成初始作战能力面临的另一大问题。由于合同商交付美军的每一批次的飞机,都与前一批次的不同,随着飞行测试的推进,新的问题接踵而来,合同商必须及时调整生产线,并对已经交付的飞机进行改装,确保每架飞机都是最新的配置。项目办公室还需要平衡合同商与政府之间的矛盾,合同商必须承担弥补飞机设计缺陷的责任,并承担改进缺陷产生的成本。由于返工工作量非常大,占飞机单位成本的80%,美军认为如果生产线建造得完美高效,减少返工部件的数量,就可以节约20%的经费。算上53年的维持性成本,F-35项目价值已经高达8000亿美元,因此降低维护成本对于预算紧缩的美军至关重要。

美军正在通过强化供应链解决返工中遇到的部件短缺问题,做到组装飞机的部件、机场维修所需零部件和改装所需零部件同步生产,同一个供应商制造的同一部件也会有上述三个不同的版本。从2013年开始,项目办公室制订了系统的改装计划,严格按照初始作战能力时间表进行改装工作。为按时实现初始作战能力,海军陆战队的10架飞机需要58处不同部位的改装,进行3次基地级维修,以及1~2次野战级维修,为避免全部进行基地级维修浪费时间,美军派出了野战维修团队,前往飞机所在机场进行现场维护。

2014年,洛克希德·马丁公司制造了43架飞机,2015年制造Lot 9批次的57架飞机,以及Lot 10批次的74架飞机,未来2年的产量将翻一番,此后每年年产117架,意味着需要更多的部件供应商提供保障。2015年,F-35项目办公室开始在全球范围内建设维修保障结构,内容包括地区性部件供应、系统修理、仓库存储、支援装备和供应链体系,涉及金额高达几千亿美元,目前已经有更多的供应商加入到F-35的维修保障行列,F-35的维修保障形势也非常乐观。采购F-35的伙伴国家如果乐于分担MRO&U工作任务,可以在本国的航空生产设施投资兴建F-35的维修能力,首先满足本国采购的F-35的发动机和机身的大型维修需求,并通过这种高效益的的本土维修收回前期投资,未来还能向周边投射地区性维修能力。这些任务分配不影响其他国家参与F-35维修保障,随着F-35机队飞行任务增加,伙伴国家和FMS客户未来仍有机会参与零部件供应、子系统维修等工作。

五角大楼负责采购、技术与后勤的主管福兰克·肯德尔表示,F-35必须保持稳定的生产节奏,由于美国政府2017财年可能继续执行财政扣押政策,如果美国因此推迟采购,那么就要寻求更多乐于采购的外国客户。项目办公室接下来要争取国会批准F-35获得“多年采购项目”的地位,明确在2年的预算周期内的固定采购数量,使合同商有明确的建造目标,以便根据工程量雇用和培训适当数量的员工,订购相关原材料,洛克希德·马丁公司(洛马公司)不必一年一年地猜测今后的合同,项目办公室也不必一次一次地与洛马公司反复签订合同,从而提高制造效率。由于目前F-35项目成熟度还不足以签订多年采购合同,所以项目办公室试图尽早让那些已经批准采购F-35的合作伙伴国家实现量产。这种采购方式也得到供应链上其他合同商的拥护,原因是便于他们做出投资和采购计划,从而降低成本。

项目办公室希望到2019年将F-35的单位成本削减到8500万美元,目前正在与合同商谈判签订《可购性规划》,制造商根据这个合同投资1.7亿美元,用于原材料、工艺流程和部件更新,目的也是降低制造成本。洛马公司也出台了削减成本情况报告,公司F-35项目主管洛林·马丁表示到2019年每架飞机单位成本可以削减1000万美元,为政府节省约18亿美元资金。公司目前正在进行66个这样的节支项目,比如改变座舱罩制造方式,解决更换不耐用的老式座舱罩造成的浪费问题,该项目投资仅34.2万美元,却可以节省3150万美元制造成本。再比如,引入机器人喷涂技术、减少生产尾翼部件的员工数量、增加测试等项目,都是从主供应商提出的几百个建议中优选出的改进方案。据波格丹预测,通过这些措施控制成本,到2019年F-35的单位成本将下降到第4代战斗机的水平。

目前,美国政府与洛马公司已经进行了第9批次飞机制造的谈判, 内容涉及飞机定价和节约成本的投资收益率,洛马公司通过较低的成本获得利润回报,美国政府也能从每一批次的采购中省钱。由于美军表示虽然未来的政治和预算压力无疑会对项目有所影响,但是第6和第7批次飞机的价格降低使美军坚定最终采购超过2000架F-35的决心,洛克希德·马丁公司对项目的开展也更有信心。洛克希德·马丁公司已经有超过1万名员工正在从事F-35项目的相关工作,其中包括公司西部工厂的大约1600名生产人员,未来3年生产加速后,还要增加2417名工人,每年制造150多架战斗机,数量比低速生产阶段多了3倍,使F-35项目在经历了成本超支和进度延迟后进入稳定阶段。

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