晨枫：四舍五入的“幻影”之子 法德“第六代战斗机”简析

【文/ 观察者网专栏作者 晨枫】

不管是尘埃初起，还是尘埃落定，法德合作（还有西班牙加入）的“第六代战斗机”（正式名称是“未来空中作战系统”，简称FCAS）在2019年巴黎航展上正式露面了：要求在2025年首飞，2040年前达到全状态作战能力，尽管现在只是全尺寸模型。

法德方面没有对FCAS的性能、起飞重量、任务系统和武器等多做说明，但宣称具有忠诚僚机、空战云、深度学习等功能。现在唯一能确定的是基本外形。虽说模型与实物可能有差距，但有法国总统保驾、两国国防部长签约的模型应该还是靠谱的。

这是一架单座、双发、浅V双垂尾的战斗机，具有大型机内武器舱，因此重量级应该超过“阵风”。与此前公开的达索“下一代战斗机（简称NGF）相比，FCAS在技术上实际更保守，尽管两者都只是模型。

FCAS放弃了NGF的无垂尾布局和水平方向的二维推力转向，而是采用大型浅V双垂尾，可以看作诺斯洛普YF-23的无血缘远亲，或者说与麦道JSF方案更加近似。YF-23和麦道JSF都属于第五代（在中国称为第四代）战斗机，FCAS在气动设计方面的理念和技术上并无显著突破，单靠先进任务系统就敢自称第六代令人难以信服，顶多五代半。

不过这样四舍五入算新一代是欧洲特色，“阵风”就是这样，相对于第四代的F-16、米格-29，“阵风”其实只先进半代，应该说是四代半，但法国自称属于第五代，尽管谁都不把“阵风”与第五代的F-22、F-35相提并论。

FCAS的法国影响无可置疑，在某种程度上可看作高度隐身化、单垂尾变浅V双垂尾的“幻影“战斗机，所以称为幻影之子也不为过。

巴黎航展上的FCAS模型

与YF-23和麦道JSF相比，FCAS采用更加先进的DSI进气口。YF-23的梯形翼下进气口采用上唇后方多孔内壁实现吸收式附面层分离，隐身好但效率不可靠；麦道JSF的加莱特相当于斜置的矩形进气口，只需要考虑相对简单的气流二维平面流动，附面层分离也可靠，但附面层分离隔道对入射雷达波形成反射凹腔，损害隐身。在隐身技术的早期，这些都算有效的方法，但兼顾进气效率和隐身的DSI出现后，再拘泥于老办法就说不过去了。

DSI是F-35首创的，但是被中国彻底白菜化。FCAS是第一架已知采用DSI的欧洲战斗机，NGF还是加莱特。

但FCAS在气动方面的进步也不宜彻底否定。FCAS的DSI的鼓包更大，前机身下侧壁更倾斜。更大的鼓包更加充分地利用DSI的气动特点。老实说，“枭龙”那样的小鼓包对DSI特点的利用是有限的，但那也是在基本气动设计已经确定后的锦上添花，还有技术风险和成本控制的考虑，与FCAS的全新设计不可相提并论。

更加倾斜的前机身下侧壁形成更加宽大、尖锐的前机身侧棱，导致更加强烈的前机身边条作用，有利于通过涡升力获得大迎角机动性，也提高侧向隐身。大侧棱对涡流控制是很大的挑战，前机身鼓包附近气流的三元流动也更加强烈，提高了分析和设计难度，但这与现有的F-22、歼-20相比，都是量变，不是质变。

FCAS是第一种实用DSI进气道的欧洲战斗机，看起来似乎在技术上有所进步，但这与F-22、歼-20相比都并没有根本性的提高

FCAS的浅V双垂尾也一样。V形双垂尾兼顾平尾和垂尾的作用，与常规的“四翼面尾翼”相比，重量减轻，隐身和减阻都更好，但飞控挑战更大。V形尾用作单纯的俯仰控制还好说，用于航向控制必须与副翼配合，抵消横滚倾向。事实上，由于大幅度转弯时需要顺向横滚配合，副翼的动作量还要加倍。

倒V形双垂尾倒是正好相得益彰，用于航向控制的时候顺便产生有利横滚，“捕食者“无人机上就是这样的，但在战斗机上没法用。

另一个办法是反其道而行之，把V形尾作为垂直安定面使用，像B-2一样用外翼段上下对称的扰流片组形成左右两侧的差动阻力，控制航向。

不管用什么办法，机动飞行时阻力代价稍大，飞控律则大大复杂化，全系统可靠性要求很高，而且问题随V形角度的增加而增加。F-18的V形双垂尾是出于边条涡流走向的考虑，角度接近垂直，比较好解决；F-22出于隐身的考虑加大了角度，但依然相对直立。两者都必须保留常规的平尾，缓解了飞控律的问题。

YF-23是主流战斗机设计中首先采用浅V双垂尾的，角度约45度。FCAS的角度更大，不超过30度，体现了对气动和飞控的信心。YF-23落选的原因之一是美国空军对其机动性不放心。近三十年后，FCAS重新拾起这一布局，或许当年过于超前的技术如今终于足够成熟了。但与DSI一样，这是量变，不是质变。

FCAS的机翼不再是简单的大后掠角三角形，而是后缘带有大型浅锯齿，接近麦道JSF的平面形状，但没有强调边缘对齐。后缘强调边缘对齐的话，气动影响太大，翼面积损失也太大。三角翼的气动优点已经为人们所熟知。三角翼需要至少中等后掠角的前缘，但后缘应该平直，顶多有浅前掠或者浅后掠，以尽可能保持三角翼的气动优点。浅锯齿的尖点附近气流情况复杂，但总体上还比较接近常规三角翼，这是在后向隐身和气动特性之间的最好折衷了。

FCAS的翼梢既不是三角翼的尖角，也不是后掠翼的平直截梢，而是突出的锯齿，比较特别。这既有隐身作用，也可能具有类似圆翼尖的作用，减少翼尖绕流，降低翼尖阻力。如果保留到生产型，将是独有的特征。

与去年范保罗航展上初夏年代NFG模型相比，今年巴黎展示的FCAS已经要保守了不少

与NFG惊艳的直立二维推力转向喷管不同，FCAS的尾喷管就是简单的带锯齿圆截面喷管，隐身不如大锯齿的二维喷管，但简单，推进损失小，不失为稳妥的选择。平直的二维喷管貌似简单，其实制造要求非常高。从模型上，难以确定是否具有推力转向能力，但推测应该有。

FCAS的发动机是另一个项目。在2019年巴黎航展上，法国与德国在签订FCAS研发协议之后，另外签订了发动机研发协议，由法国赛峰（前斯奈克玛）和德国MTU联合研制。坊间有提到FCAS具有超巡要求的。现在还不清楚这是否是正式要求，但浅V双垂尾是有利于减阻、有利于超巡的。

不过再减阻，推力要求还是大大高于亚巡。航展上没有公布新发动机的任何细节，包括推力级、推重比、尺寸和一般技术特点（如涡扇还是变循环），但估计不是斯奈克玛M88的简单放大。比照FCAS的机内武器舱，FCAS的重量级至少不低于F-35，需要超巡的话，发动机推力很难低于125千牛级，推重比可能需要达到10-11。考虑到增重和发展潜力，M88那样的中推简单放大到这一等级的大推的幅度太大，以全新研发为宜。

超巡战斗机的发动机推重比应该达到10-11，否则发动机重量在正常起飞重量里占比太大，压缩燃油、武器和电子系统的重量占比，影响战斗力。在技术上，法德没有已知在研的变循环发动机计划或者样机，要白纸起家，赶上2025年首飞可能来不及，估计还是深度优化的涡扇。

总体来看，FCAS是现有航空技术的深化和优化，与F-22、歼-20相比，顶多在第五代战斗机基础上进一步深化，并没有理念和关键技术上的突破，谈不上第六代。不过浅V双垂尾导致的扁平外形是除了无垂尾外最隐身、超巡阻力最小的，只是机动性还取决于法德的气动设计和数字飞控的功力。

早期的FCAS模型设想比现在更激进，在气动外形上体现了一些新设想，但进气道等设计显然并不是认真的

对于欧洲来说，不想抱紧美国的大腿的话，也只能自己开发了

在任务系统方面，法德没有过多说明，但常规的主动电扫雷达、内载电子战-被动探测系统、大屏显示、全向光电系统、数据链等应该是必不可少的。法德正在研发新一代智能化、小型化的机载武器，涵盖天空、地面和海洋，估计会成为FCAS的标配。但这些都不是只有第六代战斗机才可能具有的，F-18E Block III、F-15X、苏-35等四代半战斗机在不同程度上已经具备这些能力。

忠诚僚机和空战云也是一样，这不是第六代战斗机专有的。不过深度学习是有意思的挑战，这提出的问题比解决的问题更多。深度学习已经发展到“强化学习”（reinforcement learning），可以在“最大回报”方向上加强激励，在更短的时间内自动优化模型。

谷歌“阿尔法狗”还用3000盘人类最佳棋局作为训练的开始，第二代的“阿尔法狗-零”不用从任何人类棋局开始，很快达到和超过了第一代的能力，以至于谷歌宣布不再继续围棋人机大战方面的研究，电脑棋手战胜人类棋手已经不成挑战了，电脑的棋路在很多方面也超过了人类的理解。

但下棋是一回事，打仗是另一回事。不受控制、难以理解的人工智能不仅可能要了敌人的命，同样可能要了自己的命。深度学习是人工智能的一个分支，用人工智能辅助作战的最终目的是在有控制地情况下战胜敌人。惊喜是可以的，惊愕则是决不容许的。人类不能容许人工智能“自说自话”，做出可能失控的决策，不管是战略层面、战役层面还是战斗层面。

人工智能说到底是数学的一个分支，但在可预见的将来，人工智能的行为还无法在数学上严格分析，其结果无法在数学上可靠预测，这使得人工智能的决策不可信赖。仅仅靠保留“拔插头”机制是不够的，人工智能越强大，造成破坏的深度、广度、速度也越大。在可预见的将来，尤其在有人战斗机上，深度学习只可能在相对简单、明确的领域辅佐飞行员的决策，更像忠诚的哨兵，顶多是低级参谋。

这样的一种战斗机究竟“六代”在哪呢？

对于法国来说，这是“幻影”最后的血脉了

CF-105，Tsr.2也曾成为加拿大、英国航空工业的“最后希望”然而……

不管FCAS最终发展成什么样，这至少回答了一个问题：在“两风”之后，欧洲（不管是英国、法国还是德国）还会有下一代有人战斗机吗？看来是有的。欧洲曾经试图一步跨入无人作战飞机，但在靠谱的人工智能出现之前，自主作战的无人作战飞机是不可能的。与英国“暴风”只有“虚拟座舱”为最大亮点相比，FCAS至少更加有料一点。

德国加入法国阵营也可能决定性地改变未来欧洲战斗机世界的走向。在“阵风”之后，法国誓言再也不独立研制战斗机了，实在负担不起。英国也有同样问题。德国既是欧洲金主，又缺乏主导下一代战斗机研发的技术实力。德国的加盟既解决了下一代战斗机的投资问题，又不威胁合作伙伴国的技术主导地位，可能成为决定谁生谁死的关键。现在看来法国能活下来了。

英国或许还有美国大腿可抱。英国是F-35研发里唯一的“一级合作伙伴”，深度参与研发。或许英国也能通过参加美国第六代战斗机的研发保住香火，但这与“台风”时代的主导还是截然不同的。

FCAS的锣鼓已经敲响。尽管与波音737MAX的MCAS只差一个字母，两个CAS的人气和期望可是天差地远。希望FCAS的身世不要像MCAS那么坎坷。幻影世家需要子孙。

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