晨楓：韓國隱身戰鬥機KF-X的功與過
【文/觀察者網專欄作者 晨楓】
據報道，韓國在6月29日宣佈，KF-X戰鬥機的初步設計通過評審，預計2019年底前開始製造原型機。韓國還公佈了清晰的電腦效果圖，顯示出酷似F-22縮小版的基本氣動佈局。一波三折的KF-X或許要成為現實了。
政治賬和經濟賬
一般認為，KF-X 計劃是2016年啓動的，實際上要早得多。還在2001年，金大中就在韓國空軍學院宣佈，韓國要研製下一代戰鬥機，用於取代F-16。在2010年，韓國與印度尼西亞宣佈，將聯合研製下一代戰鬥機，土耳其也一度有意加入KF-X計劃。面對朝鮮日益嚴峻的導彈、核武器威脅，韓國相繼購入F-15K和F-35，但依然不放棄自研下一代戰鬥機的計劃。在多年預研後，最終正式啓動KF-X計劃。
在預研中，韓國研究過單發、雙發、正常、鴨式、單垂尾、雙垂尾佈局，國防研發局（簡稱ADD）與韓國航空工業（簡稱KAI）分別提交方案。ADD的方案比較激進，傾向於雙發、武器全內載，但武器掛載要求後來放寬到一期外掛，二期再考慮內載；KAI的方案比較保守，傾向於單發、武器外掛。最後的方案似乎是偏向ADD，但KAI依然是製造方的總承包商：雙發、雙垂尾、武器半保形外掛。這是有意思的選擇，既有無奈，也很現實。
KAI想要個這樣的
DAA想要這樣的
韓國試圖建立強大的航空工業由來已久。在90年代，中國在與美國麥道合作製造MD90項目結束後，試圖研製新型支線客機，想拉上韓國聯合研發、聯合制造，不僅分擔風險，而且有利於通過韓國接觸西方先進技術。但韓國堅持要主導技術領導權，並堅持把總裝線設置在韓國，最後談不攏，只好作罷。多年來，韓國航空工業小步快跑，引進組裝歐洲BK117和BO-105輕型直升機、美國F-16戰鬥機，升級美國P-3CK海上巡邏機、C-130運輸機、波音737預警機和英國“大山貓”直升機。
最重要的是，韓國自主研製成功KT-1“雄蜂”渦槳教練機、T-50“金鷹”高級教練機（包括由此改型的FA-50戰鬥機）、KC-100四座通用飛機和KUH-1中型通用直升機。自主研製當然是比較慷慨的説法，這些項目大多依靠美歐的技術支持，並大量採用直接引進的關鍵系統（如發動機、飛控等）。但韓國的雄心直指代表航空科技最前沿的先進重型戰鬥機。F/A-50是從T-50教練機穿靴戴帽而來的，不夠刺激，韓國要研製KF-X。
TA-50遠不是一種主力戰鬥機
韓國空軍現有約450架戰鬥機，其中包括60架F-15K、118架F-16和60架FA-50。F-15K是由F-15E發展而來的雙用途雙座重型戰鬥機，預計將使用到至少2040年。FA-50則主要替代部分F-5，用於輕型攻擊。韓國已經訂購40架F-35A，用於替換F-4E和F-5E/F。加上壽命即將到期的F-16，至少需要350架下一代戰鬥機。按照2014年的估計，全部用F-35A替換不僅採購費用可能超過450億美元，30年使用費用更是可能超過1200億美元。
自研戰鬥機的初始投資大，但不僅提氣、高大上，還形成新的增長點，更可降低長期使用費用。在韓國，現代索納塔的保養費用只有本田雅閣（進口美國版）的1/4。同理，韓國自研KF-X的使用費用即使不至於只有F-35A的1/4，但依然將顯著下降，而且惠及韓國的航空工業，而不是長期貢獻給美國。這就是KF-X的主要研製動力。
買F-35是最簡單的，但韓國人還有點別的想法
韓國已經訂購F-35A。這難説是根據戰略戰術需要，還是出於與日本的競爭。但即使不考慮成本問題，單發的F-35A對韓國亦非理想，韓國青睞雙發戰鬥機。朝鮮的空中威脅不大，韓國現有作戰飛機已經具有壓倒性的空中優勢。但韓國山地眾多，缺乏備降機場，雙發戰鬥機的高可靠性更加適合韓國需求。
另外，韓國的雄心並不止於朝鮮半島，韓國單方面劃定的防空識別區與中日高度重疊，向南一直延伸到上海的外海，也需要雙發戰鬥機的航程和可靠性才能保證有效控制。F-15K正是在這樣的背景下被選中的。與美國空軍F-15E專注於空地作戰不同，韓國F-15K是用作制空主力的。在引進組裝F-16之前，雙發的F-18實際上贏得投標，只是由於成本和賄賂的問題而被除名，這才有了單發的F-16的入選。
另一個不言的動力來自外部。中國不僅裝備了殲-20，還推出面向外銷的“鶻鷹”。日本一直在折騰不死不活的F-3，但畢竟“心神”已經試飛了一圈。韓國要是在隱身戰鬥機方面一無建樹，以後真是出門都沒法打招呼了。
從KF-X的這個方案中，可以看出殲-20對韓國的衝擊
技術關和交情關
但是戰鬥機世界的准入門檻很高，隱身戰鬥機的准入門檻更高。
韓國在訂購F-35A的時候，滿心希望以此獲得洛克希德的合作，將韓國帶過門檻，但遇到重重困難。美國對於頂級軍事技術嚴防死守，拒絕出口對KF-X很關鍵的主動電掃雷達、紅外光電和電子對抗技術；洛克希德也對打造F-35的潛在競爭對手缺乏熱情。無奈之下，韓國轉向歐洲，可是歐洲並沒有成熟的隱身戰鬥機技術，自費幫助別人練手並非韓國的用意。
光電系統是F-35的看家本領之一
更大的問題在於，隱身戰鬥機的關鍵在於武器全內載，這導致了體積、重量、發動機推力等水漲船高的一系列問題，缺乏航空科技積澱的韓國要直接攻關，難度可比大一普通物理剛考及格就要直接挑戰冷聚變問題。
KF-X的動力定位在220kN級，單發只有增推型F135可能達到，但這是天上的餡餅，不可能的。美國願意提供通用電氣F414渦扇發動機，雙發幾乎可以達到220kN的要求。動力決定性能，這劃定了KF-X可能達到的性能範圍。
韓國獲得的是主流的F414-400，軍推57.8kN，加力推力97.9kN，推重比9：1。KF-X的起飛重量和主要戰術數據沒有公佈，已知現定設計長度16.8米，翼展11.2米，高度4.8米，最大速度1.97馬赫。對比F-18E，長度18.3米，翼展13.6米，高度4.88米，最大速度1.6馬赫。可見KF-X比F-18E要短小，但速度要求更高。
F414也是“超級大黃蜂”的動力
波音F-18E使用兩台F414-400，空重14550公斤，正常起飛重21320公斤，最大起飛重29940公斤，機內燃油量6780公斤，典型防空截擊任務時作戰半徑約720公里。F-18E為艦載要求而優化，結構加強，翼展加大，機翼採用中等偏小的後掠角。KF-X沒有上艦要求，在氣動方面可以不用多考慮低空低速而向減阻方向優化，在結構方面更是有減重餘地，但大航程決定了機內燃油量不能少。
最後平衡下來，估計KF-X可能比F-18E略輕，但差別不會太大。比照沈飛“鶻鷹”，長度17.3米，翼展11.5米，高度4.8米，與KF-X頗為相近，最大起飛重量達到28000公斤，很接近F-18E了。事實上，除了武器還是半保形外掛外，KF-X最終可能會在各方面十分接近“鶻鷹”。但KF-X更加有意義的比照還是F-18E。
F-18E的基本設計來自F-18經典型，這是波音（更加準確地説是麥道）在保持機動性的情況下大幅度增加航程的結果，採用了一些局部隱身的措施，但這充其量只是半隱身戰鬥機，除了航炮，所有武器都是外掛的。戰鬥機的航程與機內燃油係數具有很高的正相關，雷達和航電的重量有一定的範圍，而韓國不可能接受飛行性能、武器與航電能力低於F-18E的KF-X，這決定了KF-X不可能考慮武器內載問題。
除了做不到隱身和超巡，F-18E其實是很不錯的戰鬥機，難怪美國海軍在採購F-35C的同時，繼續採購F-18E。但F414也限制了KF-X的隱身和超巡。KF-X的武器不能內載，只能半保形外掛，在全空戰配置下隱身會比F-18E好一點，飛行阻力也小一點。但超巡不僅要推力，還需要推力轉向，這很吃推力。KF-X的氣動外形減阻比F-18E做的好，但依然難以忍受任何推力損失。通用電氣推出F-414EPE，加力推力可達120kN，推重比達到11：1，技術水平相當於F119和F135，KF-X未來採用的話，倒是有可能增加推力轉向，達到低度超巡。
KF-X的氣動外形幾乎是F-22的翻版。在90年代，F-22的氣動設計絕對驚豔，但二十多年後的現在就只能説還不錯了。就現在發佈的電腦效果圖來看，KF-X氣動設計水平比F-22一點都沒有提高。
從這個角度看過去完全就是個F-22，就是翼下掛載有點違和
可有效控制二維激波形狀的加萊特進氣口是對正激波皮托管進氣口的進步，但附面層分離隔道不僅增加阻力，也是雷達反射集中區。F-35、殲-20、“鶻鷹”的DSI進氣口更加先進，與加萊特的差別好比F-22對F-117在隱身設計上的差別。殲-20據説還採用了可調DSI的黑科技，大幅度增加了有效工作範圍。俄羅斯蘇-57的進氣口有點像加萊特，但激波控制的機理又不是加萊特，最重要的是增加了可調邊條，不僅可以起鴨翼的作用，可能還能控制進氣道預壓縮和激波位置與形狀。KF-X還是基本的加萊特進氣口。
外傾雙垂尾不僅增加氣動控制能力，也是側向隱身的需要。但蘇-57和殲-20都採用小面積全動雙垂尾了，KF-X還在使用古老的大面積固定雙垂尾加後緣舵面，不僅增加重量和阻力，也不利於隱身。
在電腦效果圖上，KF-X還在採用帶後緣前掠的簡單截梢三角翼。YF-22和“鶻鷹”也是，但在工程研發階段，F-22不僅增加了翼展和翼面積，還對翼尖後緣做了切角處理，改善翼尖繞流情況，“鶻鷹2.0”也是一樣。“鶻鷹2.0”對雙垂尾也做了類似的後緣切角。KF-X在有那麼多先例的情況下，依然沒有做這樣的細化設計，也許這只是電腦效果圖階段簡化的結果。
但氣動設計反映的還不是ADD和KAI的KF-X設計最謹慎的一面，半保形外掛才是。武器內載是隱身戰鬥機的一道坎，F-35的苦難有一半是來自這上面的折騰。KF-X用兩台F414是可以達到“鶻鷹”的水平的，但限制也是顯而易見的。用半保形外掛則放下了這個負擔，KF-X的設計相當於對氣動外形進行深度隱身修形的第三代雙發戰鬥機，這門檻就低多了。
F-4“鬼怪”可以利用半保形掛架攜帶“麻雀”
半保形外掛也稱半埋外掛，這不是新生事物，F-4“鬼怪”式就有機腹半保形攜帶AIM-7“麻雀”空空導彈的能力，F-15也是一樣。英國更是對半保形外掛情有獨鍾，“狂風”、“颱風”都以半保形外掛作為中程空空導彈的主要掛載方式。與翼下外掛相比，半保形外掛的阻力、雷達反射特徵、機體的橫滾慣量都減小。但半保形外掛要在機體表面為武器留出一個淺凹腔，對武器與凹腔的尺寸匹配要求較高。武器太大當然不行，太小的話，匹配不密切，造成額外的表面凹凸，導致額外的阻力和雷達反射特徵。
半保形外掛一般用於發射後鎖定的中程空空導彈，所以半保形造成對導引頭視界的限制不是問題。近程空空導彈需要發射前鎖定，F-22和殲-20為此大費周章，F-35索性翼下外掛，KF-X也不照此辦理。
但不管怎麼説，採用半保形外掛的KF-X達不到真正的隱身，可是比F-18E的半隱身還是要強一點，或許可算3/4隱身或者準隱身。也就是説，除了F -22、F -35、殲-20、“鶻鷹”，可能也除了蘇-57，KF-X的隱身性能強於所有已知的戰鬥機，作為韓國戰鬥機研發的第一次嘗試，這已經是不錯的起點了。
除了與真正的隱身戰鬥機正面對抗，KF-X這樣的準隱身對於典型空戰已經“夠用”。與空戰性能欠缺的F-35對抗或許也不吃虧。採用適當的適配裝置的話，小直徑炸彈也有可能半保形外掛。實際上已經是整個彈藥都突出在機體表面之外了，但還是緊貼吊掛。阻力和不利氣動交互作用會更顯著，但還是可以克服的。這樣，KF-X還具有一定的準隱身空地攻擊能力。
對於重型的空地攻擊彈藥和副油箱，KF-X則徹底放下包袱，直接在翼下掛載了。
隱身只是戰鬥機性能中的一個方面，KF-X為了保證基本飛行性能、降低技術風險，確保空戰性能、降低空地要求，而降低隱身要求，這是實事求是的做法。在此基礎上，有希望在對機體更動不大的情況下，增加保形繭蓋，使得原來半保形的外掛空空導彈內載化，不過直徑更大的小直徑炸彈就不大好辦了。有得必有失。
應用保型繭蓋的成功案例是F-15SE“沉默鷹”
除了美國提供的F414發動機，KF-X將採用以色列的雷達（有可能基於埃爾塔EL/M2052）、英國“流星”中程空空導彈、德國IRIS近程空空導彈，如果美國批准，還可能整合AIM-120中程空空導彈和AIM-9X近程空空導彈。美國軍控對於雷達、導彈等控制嚴格，但對於發動機、航空特設等較松。KF-X繞開美國雷達，在武器方面可以美歐混用，增加了出口潛力。KF-X還將採用大量直接來自歐美的關鍵系統，如美國聯合技術的環控系統、英國科巴姆的製氧、導彈掛架和彈射系統、通信-導航-識別系統、副油箱和翼下掛架、英國麥基特的剎車等。
在某種程度上，KF-X可以看作“天下文章一大抄”，達不到打造韓國製造的目的，只能做到韓國組裝。再完美的KF-X依然高度依賴來自歐美的供應鏈，包括發動機、雷達、通信、航空特設等關鍵系統。但不應該以此否定KF-X的作用。從戰術技術要求、氣動和結構方案、計算機和風洞試驗、分系統技術要求和整合要求，到系統整合、綜合測試、打通生產線、建立技術服務保障系統，這使得韓國在體系層次上建立起航空工業。誠然，還有很多缺門，但體系的框架建立起來了。架子正了，造房子就有戲了。
當然，從架子到房子，這中間還有很長的路。這條路中國走得很辛苦，但現在快要走到頭了。韓國的情況與中國不一樣，既有國際合作的便利，又容易形成對國際合作的依賴，這條路到底能走到哪裏，就看韓國的造化了。更要看韓國的錢袋子，打造完整的科研和製造體系是很費錢的。
印度和土耳其也在研製隱身戰鬥機，在戰術技術要求和國際合作路線方面各有異同，韓國的實事求是路線值得他們借鑑。事實上，這對中巴合作的“梟龍”的改進升級也是一個借鑑，隱身化修形、半保形外掛的“梟龍”大有可為。
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