英法联合打造未来空战系统
文/温杰
2016年3月3日，英国首相戴维·卡梅伦和法国总统弗朗索瓦·奥朗德在法国北部城市亚眠举行的英法首脑峰会上联合宣布，两国将分别出资7.5亿英镑，共同启动一项价值15亿英镑的“未来空战系统”（FCAS）计划，用于研制和试飞一架全尺寸无人驾驶战斗机（UCAV）的原型机。此举表明，英国和法国在分别完成各自的“雷神”和“神经元”技术验证计划后，已经摒弃前嫌，通过为期两年的可行性研究，着手全面合作，将FCAS计划推进到原型机阶段，力求在2020年共同打造出一种具有纯正欧洲血统的无人驾驶作战平台。
作战概念逐步成形
FCAS计划的问世得益于近年来英、法两国在防务领域逐步加强合作。早在2010年，随着法国重返北约和英国准备“脱美返欧”，两国出于国家利益和战略考量，决定在安全与防务领域开展广泛合作，大力推动欧盟军事一体化进程。在全球金融危机持续蔓延的环境下，英国和法国显然感受到经济压力，开始大幅度削减军费开支。
正是在这样一种背景下，2010年11月2日，英国首相卡梅伦与时任法国总统萨科齐在伦敦兰开斯特宫签署了一项范围广泛的防务合作协议，其中一项重要议题就是联合研制新一代中空长航时无人机。但是，随着两国陆续引进一定数量的MQ-9“死神”无人机，双方关注的重点已经转移到如何充分利用各自实施“雷神”和“神经元”计划获得的经验教训，发展一种部分替代或补充“阵风”或“台风”的作战平台。
FCAS计划从初步酝酿到正式启动，前后经过了两年多时间。2012年2月17日，卡梅伦首相与萨科齐总统在英法首脑峰会上发布了一份安全与防务声明，专门提到了将在2013年着手实施一项全新的FCAS计划，着眼为欧洲发展未来空战平台建立一种战略合作关系。同年8月，英、法两国政府为了推动关键技术和工业能力的发展，分别授予BAE系统公司和达索飞机公司一份FCAS验证计划准备阶段（DPPP）合同，迈出了研制新一代空战平台的第一步。
从军用飞机工业来看，FCAS计划对于法国和英国长期塑造和保持一个强大的、创新的和独立自主的作战飞机设计和研制基础是一个历史机遇。更为重要的是，FCAS计划还将为英国和法国提高军事行动的独立性奠定基础。经过一年多的分析和论证，英、法两国国防部就FCAS可能承担的任务达成一致意见。五项任务被视为最优先级别，包括压制和摧毁敌方防空系统（SEAD/DEAD）、攻击机场、打击战略目标、空中拦截和执行武装侦察任务，其他的低优先任务包括反舰打击、近距空中支援和防御空中进攻等。
FCAS概念建立在F-35、“阵风”等有人驾驶战斗机与无人战斗机协同作战基础上。根据长远设想，飞行员在驾驶“阵风”、“台风”或“鹰狮”执行任务时，后座的武器系统操作员可以控制无人战斗机以自主模式实现“蜂群”飞行，就是将它们分为几个作战分队，可以像实时的计算机战略游戏一样，按照一种熟悉的样式控制每个分队的行动。
◎“神经元”验证机与“阵风”、“猎鹰”7X在地中海上空协同飞行
◎ 2014年11月5日，英法两国国防部分别授予BAE系统公司和达索飞机公司一项FCAS可行性研究合同
2014年1月31日，卡梅伦首相与奥朗德总统在英国诺顿举办的首脑峰会上，共同签署了一份涵盖陆海空天的防务合作声明，进一步推动两国的防务合作关系，其中专门提到了将为FCAS计划提供研制经费，用于为期两年的FCAS可行性研究。当年11月5日，这项研究工作正式启动，BAE系统公司、达索飞机公司、罗罗公司、斯奈克玛公司、塞莱克斯公司和泰利斯公司等6家承包商参与其中，在总体方案论证过程中集思广益，发挥各自的技术优势。
关键技术取得突破
根据两国国防部签署的协议，FCAS可行性研究包括成熟关键技术、发展作战概念、增强仿真能力和估算研制成本，最后提出一个满足英国和法国作战需求的通用构型。实际上，FCAS计划从总体设计来看并不需要从零起步，BAE系统公司和达索飞机公司已经通过发展多型技术验证机，掌握了UCAV所需的一系列关键技术，特别是通过“雷神”和“神经元”验证机的几轮飞行试验，证明了各自在隐身技术、气动布局和飞行控制等方面的设计已经日臻成熟。
近年来，随着美国和欧洲陆续研制和试飞各型技术验证机，飞翼布局已经成为设计UCAV的一个共识。这种布局可以顺其自然地充分利用空气动力，从而实现气动性能和隐身性能的最佳优化，是一个非常接近于完善设计的形状。而且，飞翼布局不仅可以明显降低飞行阻力，在所携燃油量一定的条件下，能大大增加飞机的航程，而且省去了相关的结构材料和操纵机构，使结构重量显著减轻。
自从联合研制“神经元”计划启动后，“神经元”验证机在2012年12月1日完成了首次飞行，标志着欧洲六国在军用航空领域迈出了重要一步，并在2015年9月完成了全部飞行测试。在近3年时间里，这架验证机先后在法国伊斯特尔空军基地、意大利代奇莫曼努空军基地和瑞典维德塞尔试验基地完成了相关飞行测试项目，不仅在不同环境中展现出良好的飞行性能和隐身性能，同时还探索了将UCAV融入一个指挥、控制、通信、计算机和情报环境中实施网络中心战的能力，最后还专门实施了一次武器投放测试，均达到了预期设计性能。
值得一提的是，“神经元”验证机还在世界上首次实现了无人驾驶飞机与有人驾驶飞机的协同飞行。2014年3月20日，“神经元”验证机与“阵风”战斗机、“猎鹰”7X公务机通过预先规划，从不同地点起飞，飞行到地中海上空集结，在有限空域内保持或改变编队队形，完成了持续1小时50分钟的编队飞行，充分展示了达索飞机公司在军、民用航空技术领域的强大技术实力。
◎ 英国研制的“雷神”验证机在澳大利亚武麦拉试验场先后完成了各项试飞
◎ BAE系统公司在2012年公布的FCAS设计概念，无人机外形类似波音X-45A
几乎在同一时间，BAE系统公司从2007年11月开始着手“雷神”验证机计划，用于评估低可探测性纵深攻击平台所需要的各项关键技术。从研制目的来看，这架验证机主要用于探索多种隐身措施，力求摆脱新型反隐身雷达的追踪。2013年8月10日，“雷神”首次升空，到2015年11月底共完成了三个阶段的飞行测试，完全验证了预期的任务能力。
在第一阶段飞行试验中，该机成功地验证了嵌入式推进系统的低可探测性。在第二阶段试飞期间，它验证了保形大气数据系统等几项减小雷达反射截面积的技术，凸显了在隐身设计优化方面的进展，同时还在飞行试验中检验了高度不稳定的电传飞控系统的操纵性能，验证了动力装置、任务传感器、通信系统在隐身平台上的集成效果。
按照计划，FCAS可行性研究在今年10月底结束。目前，英国和法国的国防部官员都认为，参与研究的各家公司已经在平台的气动外形、总体尺寸和动力装置等方面达成共识。此次，英法首脑峰会的公报指出，FCAS计划将在2020年进行全面评估，作为2030年后发展未来空战能力的基础。因此，两国将在2017年初正式启动全尺寸原型机研制工作，预计花费四年时间制造出欧洲最先进的多用途作战平台。
设计方案浮出水面
针对FCAS的总体气动布局，两国的研制团队已经考虑了3个候选方案：类似“神经元”和“雷神”验证机的单后掠前缘，类似诺格公司X-47B验证机的双后掠前缘，类似波音公司X-45A验证机的机身/后掠翼构型。对于这些设计方案的详细分析涉及到雷达反射截面积、红外和其它电磁信号特征，同时还考虑到每种设计方案的性能、潜在全寿命成本及其研制风险。
早在2012年夏天，BAE系统公司在FCAS计划的DPPP阶段率先发布了一张UCAV概念图，其在气动布局上与两国正在测试的验证机存在明显不同，已经公开的缩比模型采用了一种单独的前机身段，同时明显加大了机身和翼展的尺寸，基本类似于X-45A验证机。
从逻辑上讲，该机在执行巡逻和武装侦察任务时，需要更大作战半径和更长续航时间，同时携带更多的武器可以打击更多的目标。当前，“神经元”验证机重量为7吨，续航时间为3个小时，而FCAS的任务能力显然要求更长的续航时间，或许会达到9~12小时。因此，这项计划初步估计需要研制一种相对于“神经元”验证机3倍空重的平台。
2014年11月5日，英、法两国国防部在达索飞机公司总部举行了FCAS计划可行性研究启动仪式。引人注目的是，一个FCAS缩比模型摆在了现场中心位置，在总体设计上非常类似X-47B验证机，但仔细观察，在局部设计上还是存在一些明显不同。
它的机身部分基本沿袭了“神经元”的构型，特别是进气道设计如出一辙，但对机身后缘和排气装置进行了优化。为了进一步提高续航能力，FCAS减小了外段机翼的后掠角，并相应延长了翼展。同时，翼尖处采用了扭转，以减小局部迎角，控制机翼展向升力分布，相应增大了失速迎角，改善机动性能。
目前，FCAS平台是继续选用一种飞翼布局还是采用一种翼身融合体构型还在进一步研究，尚未最终确定，但是来自两国国防部的消息透露，FCAS原型机的总体尺寸已经基本确定。从作战需求来看，燃油部分必须足够大，以提供长时间巡航能力，再加上为内部武器和传感器提供的有效载荷空间，可能导致最终设计构型的长度接近“台风”，而翼展或许会增加到两倍。因此，如此之大的机身可能需要两台发动机。
◎ 达索飞机公司推出FCAS方案明显增大了翼展
◎ 2015年9月，“神经元”验证机在瑞典维德塞尔试验基地投放了一枚炸弹
作为FCAS推进系统的研制方，罗罗公司与斯奈克玛公司在2015年1月共同出资成立了一家名为罗罗·斯奈克玛的合资公司，并将研制和测试陶瓷基复合材料和3D编织复合材料作为重点。据该公司总经理菲力普·洛特近日表示，目前没有适合于FCAS平台的现成发动机，因此合资公司必须提出一种新型发动机的设计方案，或者大幅度改进现有EJ200或M88发动机。英法两国的大多数专家都认为，FCAS计划必须研制一种新型发动机。
在确定和总体构型和推进系统后，英吉利海峡两岸的研制团队将开始研制两种不同构型的FCAS，集成各自发展的一些态势感知技术。塞莱克斯电子系统公司和泰利斯公司将联合研制和发展一些目标探测与跟踪技术，其中雷达研制项目将是这项可行性研究中的标志性项目。这种多功能雷达不仅能用于传统的测绘和目标识别，还可以执行电子战和电子攻击任务，为平台提供一种可靠的自我防御能力。
作战使用求同存异
值得注意的是，此次英法首脑峰会公报的措辞暗示，FCAS可能不只研制一架验证机，预计会在一种通用平台的基础上研制两种衍生型，分别用于满足英国空军和法国空军的不同作战需求。显然，此举与两国在20世纪60年代至70年代期间共同研制“美洲虎”多用途攻击机的模式有所不同，虽然英国空军和法国空军都希望FCAS能承担同样的任务，但英国已经定义了一种武装侦察能力，因此可能会执意发展一种具有更好滞空性能的平台。
在解决了相关技术问题后，FCAS计划的最大挑战是如何定义操纵使用这种系统的体系结构。目前，双方通过初步研究已经明确，FCAS将不会参与近距格斗，在未来很长一段时间内，这种空对空任务仍然需要有人驾驶战斗机来承担，但是FCAS可以在压制、摧毁敌方防空系统和突防、侦察等多种任务中扮演重要角色，特别是可以辅助战斗机更加有效地打击目标。
目前，研制团队已经对有人系统与无人系统之间如何实现协同作战进行了研究。BAE系统公司对这一领域进行了广泛的分析和论证，建议UCAV将作为有人驾驶战斗机的僚机率先突防到战区前沿，为战斗机飞行员提供目标数据，或者作为一种携带大量攻击武器的“武库机”，支持大规模空中打击。对此，BAE系统公司负责FCAS计划的马丁·罗威科克斯指出，是在“台风”的后座上还是在E-3预警机内控制FCAS，或者依旧在地面站内控制这种系统，还需要进一步研究。
当前，关于如何在战场上使用FCAS存在两种看法。最显而易见的想法是将其看作一种独立的平台，一架或两架UCAV自主执行任务，或者编队进入到敌对空域，不仅可以发现目标，为防区外武器标定它们的精确位置，也可利用机载武器直接攻击目标。目前，BAE系统公司已经通过“雷神”验证机测试了这种能力，该机借助于传感器自主地确定一个目标，然后通过模拟方式进行攻击。
另一方面，FCAS可能作为“台风”或F-35战斗机等有人驾驶战斗机的一个辅助平台，扩大有人驾驶战斗机的作战能力。2015年12月，BAE系统公司负责多项计划的团队管理主任奈杰尔·怀特黑德在英国皇家学会演讲时表示，这样一种平台可能充当一个携带更多武器的炸弹舱，支持战斗机的打击行动。另外，它可以按照指令，先行进入有争议的空域，以增强目标识别效果，从而有利于战斗机从防区外发起攻击，以免遭受地空导弹的攻击。
纵观FCAS计划的衍变过程，联合论证、研制和生产一架原型机可谓是英、法两国在防务领域竭诚合作的一次重要尝试，旨在为本国空军的现役战斗机打造一位具有火眼金睛兼雷霆万钧的“空中搭档”，大幅度提升空中打击的毁伤效果。随着研制工作即将启动，全新设计的FCAS原型机有望在2020年前后问世，从而为英国、法国乃至西欧等国联合生产和采购新一代欧洲空战利器铺平道路。[编辑/行健]