■ 鄭天慧 / 中國(guó)航發(fā)渦輪院 沙紹智 / 中國(guó)航發(fā)研究院

2022年，美國(guó)第六代戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)將在下一代自適應(yīng)推進(jìn)系統(tǒng)（NGAP）項(xiàng)目下進(jìn)入新發(fā)展階段。自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)將何時(shí)及如何轉(zhuǎn)化到國(guó)防采辦？戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)未來會(huì)如何發(fā)展？上述問題無不與戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力的發(fā)展優(yōu)先級(jí)、資源配置、開發(fā)模式和競(jìng)爭(zhēng)方式等息息相關(guān)。

代表美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)發(fā)展新高地的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)（GE公司的XA100和普惠公司的XA101）于2021年完成了地面測(cè)試，自2022年起在美國(guó)空軍阿諾德工程發(fā)展中心（AEDC）開展后續(xù)的測(cè)試并于年底結(jié)束，自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（AETP）也隨之進(jìn)入尾聲。

美國(guó)空軍在2021財(cái)年預(yù)算中為其后續(xù)發(fā)展項(xiàng)目，即下一代自適應(yīng)推進(jìn)系統(tǒng)（NGAP）項(xiàng)目提供資金，以開展未來戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)設(shè)計(jì)和降低部件風(fēng)險(xiǎn)工作，這一舉動(dòng)表明美國(guó)將發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的重點(diǎn)瞄準(zhǔn)了新一代戰(zhàn)斗機(jī)。NGAP項(xiàng)目的資金預(yù)算撥款2022財(cái)年為1.12億美元，到2024財(cái)年為2.18億美元，以此資金規(guī)模顯然無法像AETP一樣進(jìn)行大量的原型機(jī)驗(yàn)證工作。因此，美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)下一步的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展方向引發(fā)了多方的關(guān)注和猜測(cè)。

發(fā)展優(yōu)先級(jí)

在今后的數(shù)年中，美國(guó)的決策者將需要確定在戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)上的投資份額，需要考量的因素包括新發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)所能提供的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、保持美國(guó)在該技術(shù)上的明顯領(lǐng)先，以及維持美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)能力。

美國(guó)下一代空中優(yōu)勢(shì)(NGAD)戰(zhàn)斗機(jī)

從當(dāng)前及未來的作戰(zhàn)演變趨勢(shì)來看，戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展越來越關(guān)注與隱身性和態(tài)勢(shì)感知相關(guān)的技術(shù)，未來更聚焦?jié)撛诘陌踩M網(wǎng)、人工智能和定向能等技術(shù)，也有觀點(diǎn)認(rèn)為未來空戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)可能或更多地取決于發(fā)動(dòng)機(jī)之外的其他技術(shù)。但是先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)仍然關(guān)系到兩個(gè)對(duì)未來戰(zhàn)場(chǎng)至關(guān)重要的作戰(zhàn)需求：一是航程，在AETP中，發(fā)動(dòng)機(jī)的原型設(shè)計(jì)與基準(zhǔn)型相比降低了至少25%的耗油率，作戰(zhàn)半徑或在向地面和海軍提供空中支援時(shí)留空時(shí)間更長(zhǎng)；二是供電和熱管理，AETP中的原型發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生大量的電能，服務(wù)于機(jī)載電子以及定向能系統(tǒng)。

GE公司和普惠公司擁有世界領(lǐng)先的戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)和制造能力。與國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力在可靠性和持久運(yùn)轉(zhuǎn)方面具有關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，從而可以在空戰(zhàn)中保持優(yōu)異的出動(dòng)架次、性能優(yōu)勢(shì)和可靠性。與民用發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展受商業(yè)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)不同，戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力的發(fā)展水平是與政府投資強(qiáng)相關(guān)的，美國(guó)的優(yōu)勢(shì)是建立在高水平的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上，若想維持世界級(jí)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力，離不開政府持續(xù)投資夯實(shí)戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力工業(yè)基礎(chǔ)。

GE公司的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)XA100

普惠公司的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)XA101

資源配置權(quán)衡

在戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)投資領(lǐng)域，不同的投資方向和組合可以輸出不同的優(yōu)勢(shì)。在技術(shù)階段，要考慮的領(lǐng)域可從材料和制造等基礎(chǔ)技術(shù)，到改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，再到設(shè)計(jì)和制造一型新的發(fā)動(dòng)機(jī)等不同階段。投資的范圍越廣，越有可能獲得更佳的作戰(zhàn)性能改進(jìn)，同時(shí)對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)能力的支撐力度也更大；投資的范圍收窄，則更容易實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。因此，決策者極有可能與多個(gè)供應(yīng)商合作，從而更廣泛地扶持工業(yè)界的能力。

開發(fā)模式選擇

在美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)投資計(jì)劃中，由業(yè)務(wù)模式來定義誰為發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)過程提供資金和進(jìn)行控制?，F(xiàn)有的模式包括傳統(tǒng)的國(guó)防采辦開發(fā)模式和商業(yè)航空開發(fā)模式，新一代戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力開發(fā)面臨的問題是要選擇相應(yīng)的開發(fā)模式或其組合。

政府主導(dǎo)和投資是開發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力的經(jīng)典業(yè)務(wù)模式，對(duì)資源的要求極高，決策層不僅要面臨資金規(guī)模的挑戰(zhàn)，還需要最大限度地權(quán)衡發(fā)動(dòng)機(jī)和相關(guān)技術(shù)對(duì)未來戰(zhàn)爭(zhēng)的重要性。在此模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)完全由政府提供資金并控制技術(shù)研發(fā)，取得對(duì)所開發(fā)技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并對(duì)該技術(shù)如何在整個(gè)行業(yè)，特別是國(guó)際共享，具備直接和間接的話語權(quán)。因此，政府投資開發(fā)技術(shù)被視為一種更安全和可持續(xù)維持或增加美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的方式。

發(fā)動(dòng)機(jī)制造商在民用市場(chǎng)上采取的商業(yè)模式，與傳統(tǒng)國(guó)防采辦模式形成了鮮明對(duì)比。在民用市場(chǎng)上，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商為自己的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和開發(fā)籌集資金，并通過發(fā)動(dòng)機(jī)銷售及售后服務(wù)收回投資。

在開發(fā)下一代戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力中若能采用商業(yè)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商能自行投資進(jìn)行開發(fā)，短期內(nèi)對(duì)政府的資金需求壓力會(huì)較輕，但是發(fā)動(dòng)機(jī)制造商自身會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)，這主要是因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)范圍和數(shù)量上與民用發(fā)動(dòng)機(jī)不同。民用發(fā)動(dòng)機(jī)可以將研發(fā)成本分?jǐn)偟酱罅康陌l(fā)動(dòng)機(jī)上，并將風(fēng)險(xiǎn)分散到多個(gè)客戶；而戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力的用戶只有軍隊(duì)，且裝機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于民用發(fā)動(dòng)機(jī)。由于國(guó)防預(yù)算的不確定性極大，飛機(jī)庫(kù)存預(yù)測(cè)和實(shí)際的采購(gòu)量之間會(huì)出現(xiàn)極大的偏差。如F119發(fā)動(dòng)機(jī)是為F-22戰(zhàn)斗機(jī)開發(fā)的，飛機(jī)預(yù)計(jì)的產(chǎn)量為750架，但在交付了187架后就終止了生產(chǎn)。此外，就性能需求而言，軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)的差異明顯：民航優(yōu)先考慮的是可靠性和經(jīng)濟(jì)性，追求最佳的運(yùn)行效率；而戰(zhàn)斗機(jī)需進(jìn)行大量的機(jī)動(dòng)，以執(zhí)行空戰(zhàn)、空襲和近距離空中支援等任務(wù)，追求極高的作戰(zhàn)效能。因此，戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)不僅技術(shù)難度大，而且研發(fā)經(jīng)費(fèi)高昂。因此，采用商業(yè)模式開發(fā)一種全新的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是否可行，尚存疑慮。

促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制

戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與前述的發(fā)展優(yōu)先級(jí)、資源配置和業(yè)務(wù)模式密切相關(guān)，傳統(tǒng)的做法是在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域始終保留幾名競(jìng)爭(zhēng)者，從而獲取更經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力?；厮葸^去40 年，美國(guó)空軍的軍用發(fā)動(dòng)機(jī) 經(jīng) 歷 了F100 與F110、YF119 與YF120、F135 與F136 等3 個(gè) 主 要 競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展階段。

20世紀(jì)80年代，普惠公司和GE公司圍繞量產(chǎn)規(guī)?？捎^的F-15和F-16戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)選型，開展了一系列前所未有的競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)國(guó)防部在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中花費(fèi)了3.76億美元以支持F110的開發(fā)來與F100競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)還出資6億美元以提高F100的耐久性和可靠性。在采辦周期中，美國(guó)空軍將合同總額的百分比按年度分發(fā)給兩家公司，在1985—1990年，普惠公司合同占比數(shù)據(jù)依次為25%、46%、44%、55%、61%、64%，GE公司則獲取對(duì)應(yīng)的剩余份額（見表1）。最終，普惠總計(jì)獲得49%的合同總額，GE獲得51%的合同總額。此階段的發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)賽堪稱前所未有，雖然存在些許爭(zhēng)議，但被認(rèn)為是一次成功的競(jìng)爭(zhēng)案例。與一家獨(dú)大的壟斷狀態(tài)相比，此種競(jìng)爭(zhēng)策略得到的結(jié)果是成本更低，合同承包商的響應(yīng)度更好。

表1 F100與F110發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)中的采購(gòu)數(shù)量對(duì)比

在第二階段的YF119與YF120發(fā)動(dòng)機(jī)比拼中，競(jìng)爭(zhēng)方式發(fā)生了變化。1981年，開始實(shí)施先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)（ATF）項(xiàng)目，GE和普惠公司同時(shí)開展驗(yàn)證機(jī)研制工作。軍方采取“先飛后買”的采辦策略，直到1991年完成原型機(jī)飛行試驗(yàn)后，競(jìng)賽結(jié)果才最終確定。ATF項(xiàng)目初始目標(biāo)雄心勃勃，計(jì)劃采購(gòu)750架第五代戰(zhàn)斗機(jī)，然而隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，既定目標(biāo)被縮減。在競(jìng)爭(zhēng)早期，GE和普惠都獲得了交付原型機(jī)的合同，兩家公司為此次競(jìng)爭(zhēng)提供了截然不同的設(shè)計(jì)。普惠公司的YF119推力為155.6kN，即使不加力，發(fā)動(dòng)機(jī)也能使戰(zhàn)斗機(jī)達(dá)到超聲速，可在保持性能的同時(shí)節(jié)省燃油，增加作戰(zhàn)半徑。GE公司提供的YF120變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)推力也達(dá)155.6kN，可以像傳統(tǒng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)一樣超聲速工作，同時(shí)還兼具亞聲速下的節(jié)油能力。在原型機(jī)飛行試驗(yàn)中，YF120在性能表現(xiàn)上更勝一籌，但同時(shí)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，所以最終普惠公司的YF119勝出，但合同利潤(rùn)卻低于最初的預(yù)期，而GE公司則不得不再等待下一次機(jī)遇。

1997年，聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）項(xiàng)目開啟，項(xiàng)目有3個(gè)型別：傳統(tǒng)起飛和降落戰(zhàn)斗機(jī)、能夠在航母上工作的艦載戰(zhàn)斗機(jī)和短距起飛垂直降落的戰(zhàn)斗機(jī)，空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)以及國(guó)際盟友參與其中。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)結(jié)對(duì)參與競(jìng)爭(zhēng)，最終洛克希德-馬丁公司獲得國(guó)防部合同，與其結(jié)對(duì)的普惠公司成為動(dòng)力界的唯一贏家。美國(guó)國(guó)會(huì)為了確?！熬邆渥銐虻陌l(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)”，指示國(guó)防部對(duì)GE和羅羅公司投資開發(fā)F136發(fā)動(dòng)機(jī)，與普惠公司的F135發(fā)動(dòng)機(jī)一起作為F-35的備選動(dòng)力。2001—2011年，普惠公司作為主要的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方，得到大部分資金，而F136發(fā)動(dòng)機(jī)的資金投入伴隨著爭(zhēng)議，并于2011年正式被國(guó)防部終止。

以上發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)例表明，競(jìng)爭(zhēng)可以有效地控制價(jià)格，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。美國(guó)國(guó)防部在制定發(fā)動(dòng)機(jī)投資戰(zhàn)略時(shí)，會(huì)選擇在發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)制造和維持競(jìng)爭(zhēng)，如將下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開發(fā)合同同時(shí)授予GE和普惠公司，開展原型機(jī)的相關(guān)工作。然而不爭(zhēng)的事實(shí)是，與開發(fā)配裝生產(chǎn)型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，開發(fā)原型機(jī)項(xiàng)目耗資較少，維持兩家的競(jìng)爭(zhēng)尚不需要高昂的成本，但進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段時(shí)可能只選一家。

結(jié)束語

發(fā)展戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力技術(shù)的核心驅(qū)動(dòng)力是作戰(zhàn)需求和保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的國(guó)家意志。航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)空中作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)的建立至關(guān)重要，自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)是否能如期在六代機(jī)上服役，其開發(fā)過程能否帶動(dòng)支撐整個(gè)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)，還有待進(jìn)一步的觀察和分析。