观察者网一周军评：飞控对战机有多重要？-施洋
【文/观察者网专栏作者 施洋】
本周最重大的新闻，可能就是埃航空难所引发的波音737MAX系列客机的全球停飞了。目前事故调查尚未正式出炉，但有关该机飞控系统中的机动特性增稳系统（简称MCAS）可能错误启动引发飞机坠毁的推测，却已经被各方“预定”为事故的主要原因。
虽然这只是一款民用飞机，但飞控对于现代航空业而言的重要性显然值得我们深思；与此同时，中美两国的新一轮军费预算纷纷出炉，作为“大国竞争”的重要指标，显然也值得做一番比较。
飞控的升级与保留
3月10日，埃塞俄比亚航空一架波音737MAX 8飞机发生坠机空难，这是继去年10月29日印尼狮航空难事故之后，波音737MAX 8飞机发生的第二起空难。这次空难导致机上157人全部遇难，包括8名中国公民。
连续的两起空难把波音737MAX推上了风口浪尖
由于此次事故的客机也是以俯冲的姿态坠毁，加上出事机型同为波音737MAX 8型，再加上此次埃航空难的出事高度更低，时间更短，且此前其他波音737MAX客机在起飞过程中也曾多次遇到机动特性增稳系统故障启动的情况，因此有关埃航客机与2018年印尼狮航空难原因相同的推测迅速出现。
在连续的事故和事故可能因为飞机技术缺陷导致的担忧下，以中国民航局为首，全球多国航空管制机构和航空公司相继宣布停飞波音737MAX系列客机，最终，连美国的FAA也宣布停飞波音737MAX，最终宣告了波音737MAX系列在几乎是全球范围内的停飞。
波音737MAX作为波音新一代的重要机型，其销量必然会受此打击
当然，此次事故以及国内关于波音737MAX停飞的风波,也让各大媒体和自媒体给公众科普了一波有关民航客机，尤其是波音737MAX有关的飞行控制系统以及波音此次专门增加的机动特性增稳系统的相关情况。而波音公司在机动特性增稳系统设计上的漏洞以及其所产生的“人机互搏”的情况，也毫无疑问地反映了波音737MAX设计团队本身的一些局限性。
从飞控的角度上说，波音737MAX在737系列里可算是有着巨大进步的型号——此前的三代波音737虽然在性能上有了几乎翻天覆地的变化，让一款1967年首飞的民航客机直到21世纪头15年仍然能够较好满足当代各大航空公司的运营需求，但从另一些技术指标来看，那个阶段的波音737系列反而有着不少落后的地方，其中一个相当重要的“硬伤”，就是波音737发展到737NG这一代，其飞行控制系统仍然使用的是液压助力系统。而同时代的空客A320，从一开始就使用电传飞控。
波音737作为上世纪60年代开始的机型，其飞控系统一直比较保守
从飞行控制系统的角度来说，液压助力的传统飞控与电传飞控有着本质性的区别。传统飞控里，飞行员实际是直接操控飞机的各个气动翼面控制飞机飞行，每个翼面则对飞机产生一定的影响，而如果要控制飞机完成某个特定的动作，就需要同时操控多个气动面，驱动飞机进行较为复杂的机动。而电传飞控的操纵原理更加复杂，它并不是使用电力操纵飞机气动面那么简单，而是飞行员将操纵飞机的指令输入飞控计算机，并由飞控计算机在计算后给出操纵命令，让飞机的各个操纵面综合运行之后达成飞行员的要求。
如果说传统的飞机操纵系统是令行禁止、说一不二的近代化军队的话，那么电传飞控就是委托式指挥，以任务为导向的现代军队。对于当代飞机来说，电传操纵系统能够在很多时候将传统操纵时“我要怎样操作飞机达成怎样的姿态”的双重问题简化为“我需要飞机达成怎样的姿态”，极大降低飞行员在复杂环境下操作具体某个气动面的频率，减小飞行员的操作压力，从而让飞行员能够更多进行飞行策略的决策。
对于整体操纵比较平缓，相对没那么复杂的民用客机而言，电传操纵系统一般的工作并不复杂，主要是以满足飞机日常起降为主，同时对飞机的状态进行各种限制，以防飞行员的错误操作影响飞行安全。737MAX上的机动特性增稳系统在设计时主要的目的，也是为了防止飞机因为误操作导致迎角过大引发飞机失速，尽管现在来看这套系统的经常故障反而严重影响了飞行安全，实际使用中也有不少飞行员选择关闭它，但并不说明这套设备在设计的时候就毫无必要。
飞控的问题对战术飞机来说，毫无疑问影响要更大
同样在本周的3月12日，解放军海军航空兵一架飞豹战机在海南省乐东县境内组织飞行训练时失事。消息称，战机上的两名飞行员不幸牺牲。尽管此次事故原因尚未查明，但飞豹战机作为我军现役战机中事故数量较多，且事故飞行员生还概率极低的一款型号，在其过去服役生涯中发生的多次事故都多少与该机的飞控系统有关。
飞豹在中国海军海航里扮演了重要的反舰攻击角色
这种关系主要和飞豹歼击轰炸机最初设计研制的技术限制有关。在上世纪80年代中航一飞院研制飞豹战斗轰炸机研制时，由于当时国内航空工业技术水平的限制，以及一飞院在超音速战术飞机设计领域的经验缺乏（一飞院此前主要进行运输机和轰炸机的研制），飞豹在整体气动布局上较为简单，早期飞豹虽然用作反舰导弹载机在海上低空突防还行，但是在试飞中就曾暴露出低空大迎角飞行特性较差，容易进入失速或者尾旋的问题；加之为了照顾飞机的超音速性能以及为了突出载弹量等技战术性能，飞豹的最大可用过载也要比常见的战斗机小。
作为一种上世纪70年代构思、80年代设计、90年代服役的型号，飞豹的历史局限性一点也不小
由于该机采用的传统飞控系统，因此当在低空高速进行飞行训练的飞豹战机进行大过载机动时，无法像电传飞控那样自主限制飞机的机动过载，防止该机做出超出本机性能限制的动作，从而可能导致战机过载超出飞行承受能力，引发严重的结构性损坏甚至空中解体。
这种问题在技术上几乎没有快速廉价的改进方法，更换电传飞控系统，重新进行试飞定型的工程量，几乎相当于研制一款大规模改进型号，对于飞豹系列这样一种已经停产的老战机并不现实。比较现实的方法，是限制战机本身在训练使用中的过载，防止用该机执行过于严苛的低空超低空突防任务或训练——随着越来越多歼-16战机的入役，这些使用传统飞控的战机需要的训练强度和作战特点，显然也在发生不少的变化。
飞控设计上的更改在成本和价格上都代价不小
其实在本周，还有一款飞机与电传飞控关系密切，那就是美国2020财年度国防预算中计划采购的F-15X战机。作为美国空军在2001年F-15E“攻击鹰”完成交付之后，时隔18年采购的F-15系列战机，F-15X战机在许多领域都和美军此前的同系列战机大不一样，这其中外界比较关注的，多在于该机的雷达航电和机载武器系统，以及与F-22A/F-35系列战机联合作战的新系统，但对于美国空军而言，F-15X同时还有另一件不小的变化——F-15X是美国空军第一款使用完全线传飞控的F-15系列战机。
F-15X作为美国空军十多年来的第一款新F-15，变化还是很大的
对于一贯追求武器装备先进性的美国空军而言，在F-15这种长期以来的美军主力战机的飞控系统上长期采取“够用就行”的态度，并非真的因为战斗机是“动力足够，板砖也能超机动”的简单产品，而是在这件事情上，美军在平衡了为F-15重新研制全新飞控与对其进行有限改进之间，选择能够以较小成本实现战斗力的选择，而如今为F-15X选择更好的线传飞控系统，主要原因也是美国已经在出口沙特的F-15SA战机上完成了这套飞控系统的全部研发，现在升级可谓水到渠成。
沙特在F-15飞控电传化的过程中出了不少钱
从波音737系列的电传升级，到歼轰-7受限于传统飞控的安全隐患，再到F-15系列在电传飞控上“换”与“不换”的变化，飞控系统对于当代飞机的重要之处，多少都有一些参考之处。
“大国竞争”下的军费暴涨
3月5日，在十三届全国人大二次会议上，2019年的中国国防支出预算正式公布，11899亿元规模一方面以接近1800亿美元的规模创下了新中国国防支出的纪录，一方面以约7.5%的增长率在2000年以来的增速上达到了历史最低位。
和2018年的国防预算相比，2019年的国防预算总共增加了大约800亿人民币，按照一般军费预算里维持费、训练作战费和装备采购费各占1/3的规模来算，这其中的装备费用也只有不到300亿人民币，看起来似乎不少，但满打满算只能勉强采购一个旅的歼-20，或者4艘055型导弹驱逐舰（不包含舰上的武器），如果考虑到海陆空火箭军乃至战略支援部队都有一大堆新装备需要采购，这些资金可能也只能算是“多乎哉，不多也”。
一艘055型导弹驱逐舰如果不算舰上的武器装备，价格也要百亿人民币
类似的情况在美国本周提出的2020财年军费需求申请中也同样体现。美国政府日前提交了2020财政年度的军费预算请求，总金额高达7500亿美元，较上一财政年度上升约4.7%。这一部分增加的金额大约是340亿美元，已经基本相当于2018年世界军费排名第9的德国水平，比排名第10的韩国一年花掉的军费还要多出几亿美元。这显然是一笔规模不小的资金，但你在美国国防部的“许愿单”上却很难看出这些钱都砸出了什么名堂……如果你只是关注诸如F-35这样的“重点项目”，你甚至会发现五角大楼2020财年采购的F-35数量还从19财年的93架减少到了78架，根本体现不出军费大幅增加的“强盛气象”。
F-35的采购量在2020财年计划为78架
这些钱在某种程度上甚至不能说够用，美国海军在预算申请提交之前，甚至放出了放弃为“杜鲁门”号航空母舰进行耗资15亿美元的换料大修计划，让其提前25年退役。虽然说这一招其实只是美国海军要挟国会批准更多军费拨款的传统套路，但考虑到美国目前还有航母数量不得少于11艘的法律存在，美国也不是真的拿不出这笔资金，美国国会最终十有八九还会乖乖就范。
“杜鲁门”号的所谓退役也只不过是伎俩
美国军队进入所谓“大国竞争”时代的时期，正好同美国的冷战红利即将消耗殆尽的时间高度重合，这在某种程度上对美军而言是有利的，因为美国原本按照服役周期就该进行的战略核武器更新换代，现在正好赶上了为了与中、俄进行竞争，需要装备更新型战略核武器的时机，美国国防经费这几年有不少都被投入到美国核武库全面更新换代的相关项目之中。在2020财年中，B-21隐身远程打击轰炸机将得到30亿美元的研制经费，而美国海军的“哥伦比亚”级战略弹道导弹核潜艇也将获得22亿美元，美军下一代的陆基井射弹道导弹（GBSD）和空射巡航导弹（LRSO）也共计得到13亿美元的支持。
美军下一代的陆基井射弹道导弹在技术难度不高，但是采购价格可能并不低
当然这几件装备目前还都在研制阶段，暂时连原型都见不到，在未来服役后绝大多数时候也会同冷战时的那些核武器一样，多数时候只作为战略核威慑发挥作用。作为战略核威慑武器，要完成这些装备的研发，美军在接下来的十多年里毫无疑问将要继续在每款武器上投入总额数百亿乃至上千亿美元的资金。
值得注意的是，美国海军在2020财年的预算中开始编列一些颇能代表美国海军转型的装备的相关预算，这其中包括为第一艘美军下一代护卫舰FFG（X）的建造所编列的13亿美元的预算。作为比较，2019财年里美国海军采购3艘濒海战斗舰的总造价只有19亿美元，平均每艘只有6亿多美元。当然，这种造价的差异一方面是因为下一代护卫舰的13亿美元是作为新型导弹护卫舰的首舰，与已经处于批量建造末期的濒海战斗舰比较并不恰当，二来是由于下一代护卫舰对于复杂作战环境下的生存能力，以及本舰的防空、反舰作战能力提出了远高于濒海战斗舰的需求，因此其舰上的武器系统、电子设备以及作战指挥系统的采购价格也要更高。
除了13亿美元的造舰费用外，还有数千万美元的设计费用
按照规律，后续的护卫舰价格一般可能会得到一定的降低，濒海战斗舰后续舰的价格比首舰会降低大约20%左右，因此有理由相信下一代护卫舰的价格可以降低到略高于10亿美元的水平。这个水平大约相当于美军新一代“阿利·伯克”Block III型宙斯盾导弹驱逐舰造价的50-60%，从而能够让美国海军能够以相对较低的成本，获得一种性能比濒海战斗舰高，但价格又比标准的“宙斯盾”舰明显要低的水面舰艇——当然这一切的一切都要建立在新一代美国护卫舰能够如愿将成本控制在预算之内，不要重演当年濒海战斗舰的悲剧才行。
LCS在最初号称单舰造价1亿美元，但最后平均造价超过4亿
同样值得关注的，还有2020财年美军增长10%，总额达到1043亿美元的研究、开发、测试和评估（RDT&E）经费。这其中包括37亿美元的“无人/自主项目”，旨在增强冲突环境下机动性与杀伤性，9.27亿美元用于联合人工智能中心以及增强高级图像识别，26亿美元将投入高超音速武器研发，2.35亿美元将投资定向能武器，用于基地防御，采购多种类型激光器，还要加强大功率密度应用研发。
这其中有关高超音速武器的投入毫无疑问是中国最为关注的内容之一，美国目前在高超音速武器的实际运用领域已经明显落后于中俄两国，这很大程度上引发了军内以及舆论界的焦虑，这种焦虑之后的“奋起直追”体现在美国高超音速武器研究项目在数量和经费上，也预示着美国在高超音速武器领域很快也会迎来“全面开花”。这毫无疑问体现了美国在军事科研领域的深厚积累和爆发能力，也证明了过去多年里美国各种看起来劳而无功的高超音速飞行器试验项目的意义。
美国大量的技术探索研究积累并不是毫无用处
总体来说，美国在2020财年的国防预算需求，很好地展现美国在大国竞争时代“延长补短的”总体技术追求，也表明了美军致力于继续领先全球防务领域的决心。至于这样的决心能够在多大程度上遂愿，就要看美国国会是否配合了。
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