日、歐六代機啟動 科技樹逐步點亮

文/陳宗逸

在中國大陸宣佈將殲-20B型改良戰機進入大量投產後,美國國防安全合作署(DSCA )立刻通過總值達231億美元的對日軍售案,內容為105架F-35A/B型戰機,其中可短場起降的F-35B型戰機高達42架,將緊急配備在目前已經進入改良工程階段的2艘出雲級直升機護衛艦,全案震驚亞太。若加上之前已經獲購的F-35族系,日本的F-35戰機總數將高達147架,是全球除了美軍之外,數量最高的國家。

同時,日本防衛省也宣佈將在2031財政年度,正式量產第六代戰機,並且提出詳細的戰機特色與諸元,以及相當精確的想像圖,此種日本特色的第六代戰機,將在2030年代迅速取代已經老化的F-2支援戰機,以及部分已經無法服役的未升級款F-15J/EJ型戰機。

側重人工智慧與偵知力

日本是亞太地區,除了中國大陸之外,第二個清晰公佈六代機研發與製造詳情的國家,此前日本防衛省稱呼此種六代機為「I3戰機(I3 Fighter)」,所謂的「I3」指的是Informed(感知/狀態意識situation awareness)、Intelligent(人工智慧)和Instantaneous(瞬間擊殺)等三種特性,這是日本所定義的第六代戰機首要性能。

許多人都認為,日本的F-3戰機是由「心神」ATD-X先進技術驗證機改良而來,它們都是三菱重工的產品。事實上,從日本防衛廳所公佈的F-3戰機想像圖,其與心神的設計差異頗大,除了機身尺寸更大外,進氣道則採取類似俄羅斯Su-57的底部半埋式設計,可隱藏引擎的熱訊號,達到更好的匿蹤效果。此外,垂直尾翼也採半傾斜設計,和「心神」不同,是為了達到接近第六代戰機的嚴苛匿蹤設計要求。

日本自製第六代戰機最大障礙之一,就是引擎的自力研發。日本此次「鐵了心」地要求使用國產引擎,就是為了要擺脫美國進口貨,故由日本防衛省防衛裝備廳(ALTA)和石川島播磨重工(IHI)所聯合研發的昂貴XF-9引擎,並未擁有美中俄等國六代機所具備的「變循環引擎」(VCE)功能,但日本防衛省聲稱,XF-9引擎有幾種優勢,包括與美國通用電氣的F-110引擎一樣具備15噸以上推力,體積卻幾乎減少30%,此種輕薄型引擎的推出,是日本引擎材料技術的進步。而較小的引擎口徑,也可大幅度提升匿蹤性能。

此外,XF-9引擎,也具備了日本擷取美國技術所發展出來的XVN3-1的三維向量推力(TVC)技術。此種噴嘴技術已在「心神」實驗機於2016年展開的試飛驗證中獲得成功,未來F-3將使用三維向量推力技術,實現其六代戰機纏鬥打擊能力。

除了日本積極推進第六代戰機外,以英國為首的Tempest(暴風)戰機概念已早一步面世。英國在2018年7月,宣佈將獨力開發由BAE英國航太公司所提出的暴風型第六代戰機,由於英國長年以來已放棄自行研發戰機,其戰機工業久未有獨創新品,上一代橫掃世界的英國戰機產品是1970年代推出的海鷹式短場起降滑跳戰機。

英國近年來除了海、空軍皆向美國採購F-35B短場起降戰機外,並無能力接續美國開發新的第五代戰機,且第五代戰機世界各強國已發展成熟,美中俄都已經服役,可謂「未開發就已經落伍」,故英國採取歐陸各國一樣的方式,在2020年代之前提出第六代戰機概念,全心投入下一代戰機以及整體空戰概念的革命。

暴風戰機已在2020年推出全機體比例概念模型,以及已研發泰半的座艙虛擬作業環境。英國對於六代機的條件要求與日本相似,由於引擎科技不是美國的對手,故英國暴風戰機也強調其數位科技上的先進,即日本的I3概念,其戰機匿蹤設計也幾乎與日本一樣,採取傾斜尾翼方式來輔助飛行,而非採取前衛的取消尾翼設計。但是,英國勞斯萊斯公司是否負擔暴風戰機的引擎設計?或者將採購美製的變循環引擎,甚至與日本合作進一步開發XF-9?目前尚無定論。

會與日本有合作機會,是因為英國與日本的防空需要相當類似,日本必須應付來自中、俄高空高速戰鬥機的攔截需求,故需要擁有雙引擎、高空高速攔截的純制空(Counter Air)戰機。英國也一樣,需要應付來自北海的俄羅斯高空高速戰機的挑戰,故也長期需要雙引擎高空高速重型制空攔截機。

歐洲新戰機 兩團隊互別苗頭

由於美國是採攻勢戰略國家,其戰機的攔截需求較低,反而著重在匿蹤設計,要求能深入打擊模式,因此,若採用純美製戰機,對英、日這兩個防禦縱深很淺的島國來說,並非好的方案。所以,英、日雖然都採購了數量龐大的F-35A/B型戰機,但此種戰機任務模式為深入攻擊至上,空優攔截能力只是附屬功能,英、日兩國才會想要自己開發符合自己防衛需求的制空攔截戰機,而非單純採購美製品。

英國的暴風戰機,也吸引了歐陸國家眼光,包括義大利飛機廠李奧納多(Leonardo S.p.A.)公司也參與研發,瑞典則是在2020年決定加入英國團隊,但是該國的SAAB飛機公司是否會加入開發暴風戰機?抑或是持續改良原有的JAS-39NG等4.5代戰機的性能,以獲取外銷市場?目前還未有定論。

此外,英國已經和日本合作開發了號稱「全球最先進空對空飛彈」的「聯合新式空對空飛彈(JNAAM)」,採用先進的衝壓引擎,日、英兩國的戰略利益、戰術需求都類似且有豐富合作經驗,故英、日是否會在未來合作開發六代戰機,也受到國際關注。但最重要的關鍵,還是經費。現今設計第六代戰機的價格相當昂貴,全球除了中美俄三強外,沒有任何國家如今能成功獨立研製下一代戰機,並非技術局限,主要還是受到經費所限。

歐陸除了暴風戰機之外,另外還有結合歐陸航空精銳開發的未來戰鬥空中系統(FCAS),也在2018年揭露出其初期設計概念,並且展出等比例模型。這個結合法國達梭(Dassault)和歐洲空中巴士(Airbus)公司所開發的第六代戰機案,目前曝光的資訊相當有限,且在尾翼設計方面,未來可能還有變動,甚至取消尾翼來進一步優化其匿蹤設計。主要由法、德團隊合作的FCAS案,也獲得西班牙青睞,故目前歐洲就是英義瑞團隊的暴風,對上法德西團隊的FCAS二大系統競爭。但對於六代戰機最關鍵的引擎技術,這二大方案都未提出清楚走向,甚至變循環引擎的技術,如今還不見關鍵性突破。

環顧日本與歐陸的六代戰機計劃,嚴格地說,還稱不上是所謂第六代戰機,因為其技術突破點相當少,且部分性能未能達六代機定義。尤其在引擎技術方面,目前少有能夠與美國競爭者。如今,美國奇異公司可說是全球變循環引擎的領頭羊,日、歐是否在未來採用美製品或者授權生產等,還要視各該國的戰略態勢、預算和技術突破而定。

但日、歐的六代戰機共同點,就是極度強調「人工智慧」。尤其是戰機與無人僚機的搭配,已是必備條件,英國的暴風戰機,強調的座艙「浸沉式虛擬環境」控制,除了能夠獲得前所未見的知覺意識感(situation awareness)外,還能夠靈活操控各種武器平台、以及無人僚機機群。而各國都在開發的能量武器(如雷射)等技術,日、歐也都是技術先進國,六代戰機的引擎能否帶動足夠電能,使能量武器發威,也是其六代作戰能力的關鍵。

本文來源:《多維TW》月刊058期