<<空戰里程碑──QF-16戰機成功試飛>>
作者:Dasein
無人化的世界大勢
在講求安全性和穩定性的時代,依賴人類決策、控制的機制已經漸漸不合時宜。科技慢慢取代人類按程序規定執行工作。因此,人類的工作效率不但有所提升,而且錯誤也慢慢減少。早在二次大戰,納粹德軍已經有使用哥利亞無人炸彈車(Leichter
Ladungsträger Goliath)攻擊盟軍部隊。直到今天,天空中已經有大量軍方無人飛機飛行。它們每天都在世界各地執行監察、偵測、攻擊等任務。由於無人機被擊落也不會導致人命損傷,而且成本比有人機更便宜,所以曾經有軍事評論家指F-35將會是美國空軍最後的有人戰鬥機。由此可見,戰機的潮流勢必轉向無人機。
在本月十九日,美國空軍和波音公司在美國佛羅里達州巴拿馬城的Tyndall 空軍基地成功進行QF-16無人機測試[1][2]。QF-16無人機是改裝自美軍退役的F-16,主要在機體內改裝戰機的航電系統以達至無人化。 美軍第82空中目標中隊指揮官Ryan Inman中校說:「我們獲得了可執行任務、來源充足的全型飛機。(Now
we have a mission capable, highly sustainable full scale aerial target to take
us into the future)」美軍表示,三軍未來將進行QF-16武器測試和其他訓練。
QF-16
美國使用無人機多年,由早年專門偵測到近年「察打一體」,無人科技已經不是新鮮的玩意,為何我要說QF-16的成功是空戰的里程碑呢?
QF-16的重要性在於它是美國已經公開的無人機之中最多功能的一款。除了無人機的傳統任務外,QF-16還有條件包辦其他無人機做不到的空優任務。美國現役的無人機,一般來說機動性甚差,而且武器系統以對地攻擊為主。就算有些無人機(如MQ-9)有基本空戰武裝(如AIM-9,AIM-92),礙於其低下的機動性和推重比,如果在沒有電子掩護首先被攻擊,基本上是沒有生存的可能。實際作戰起來,它們應該連自衛也做不到,最多可以勉強驅逐敵方直升機而已。可是,F-16在原設計就考慮了空中作戰,而且F-16本來就有對地攻擊的功能,所以QF-16不但有希望可以完成其他無人機的任務,而且可以充當空戰武力,執行其他無人機做不到的空優任務。考慮到美國空軍擁有大量的F-16戰機可供改裝,QF-16將有可能成為全球第一款大量裝備的多功能無人戰機,它將是無人機成功研發後另一個空戰時代的轉折點。
本人曾經就QF-16的問題和波音公司展開聯繫,波音公司負責QF-16專案的總工程師Paul Cejas先生向本人表示,這次試飛的是F-16A戰機,而他們已經改裝了4架F-16C和2架F-16A。他們主要在機體內在進行改裝,但他們仍有在坐倉內加裝節流閥等機關。在量產的情況下,他們可以在三至四個月內把F-16改裝成QF-16。他亦表示,現在的QF-16只可在由人操縱下發射飛彈,而且QF-16暫時沒有由Link-16資料鏈導引的能力。另外,經由我們的其他對話計算,QF-16可以在兩星期內改回由人控制(不知是指由人控制的QF-16還是完全改回F-16)。
在不久將來,我估計波音公司必然會考慮把QF-16在無人駕駛的情況下進行導彈測試,而且未來必定考慮用資料鏈作導引,以利美方在跨地平線的情況下保持兩條和無人機通訊的管道(衛星+地面/資料鏈)。
至於選用F-16而非F-14或F-18的原因,主要是考慮維修成本和戰機已生產的數目。F-16數目全球約有4500架以上,大量的F-16為改裝工程提供了材料,而且各使用國的F-16都已經接近退役,F-16無人機化正好迎合各國的口味。雖然如此,我估計未來美國仍會考慮改裝F-18,因為QF-16的結構強度並不能在航母起降。如果有QF-18的出現,將為美國海軍提出最優秀的第一波無人戰力。
多功能無人機的優點
低人命風險:
由於無人機上沒有機師,所以就算被擊落也不會引起己方人命傷亡。少了人命考慮,作戰的彈性自然就更大,因為就算作戰真的出現問題以至戰機被擊落,機上也沒有機師可以被俘。既然沒有機師,軍方的敵後拯救隊也不必出發冒險救人。總體來考慮,出動一架無人機等於把下於十人的性命由前線拉回來。
操控人員狀態:
在操控人員狀態而言,無人機必然比有人機好。首先,無人機出任務可以由多位機師輪流執行,亦可以飲食甚至睡覺,而有人戰機則不可能。就算有自動導航系統可以把沉悶的航程交給電腦,戰機上的機師也絕對不能走開休息。而且,在生命不受威脅下,無人機機師將會減少因壓力而犯錯。
其次,同一個無人機機師可以同時管理多架戰機,並把它們交由電腦飛行,到作戰時才收回自己直接控制。這樣的話,如果美軍維持一樣的戰機數目,無人機機師人員數目將比有人機機師少,在同一資源下每人將可受更好的待遇和訓練。
可是,有人戰機機師仍有一定的優勢。首先,受視角所限,無人機機師的視角難免不如坐在戰機上的戰師。而且,有人機的機師會有更多的飛行感官(如重力),這是無人機機師所利用不到的。
總括而言,無人機的人員狀態和能力應該會比有人機好。
(Picture 3-錯誤是很易發生的,特別是在高壓力時)
高G機動:
G值在航空界是指飛行員受多少倍地心吸力的外力,可作高G機動的戰機和其機動性有一定的正比關係。在有人的戰機,它最多只可以作短時間的高G機動,否則飛行員會因上身血液流向腳部而導致暈眩,甚至暈倒。就算戰機是由穿上壓力服的飛行員駕駛,戰機最多只可以接受10G以下的機動。而現代的無人機基於任務設定和飛機設計所限,基本上都做不到高G機動。但如果未來的無人機設計開始把空戰納入任務想定,無人機在不受人體極限所限將很有可能做出高於10G的機動。
QF-16已經正式進行飛行測試,相信美軍將會很快就會加大測試的難度,甚至是局部改造QF-16的氣動結構,以把QF-16的極限G值推至10以上。如果測試成功,QF-16的戰力有可能突然「升級」,成為美軍機動派戰機的大哥。QF-16將來甚至有可能足以和以機動性見稱的Su系機戰一決高下。
低成本:
無人機因為任務的獨特性,傳統來說對引擎、飛機強度的要求比其他軍機低。再說,沒有了飛官坐上,飛安的考慮就可以從輕處理,這有助降低價格。加上無人機一般來說比有人飛機細小,這些因素令無人機的價格大至只是有人機的數分之一。
如果未來無人機會參與空優任務,這樣它的生產成本勢必會隨功能增加而上升。但總體而言,因為飛機的品質可單純基於戰鬥力和成本作出平衡,所以仍會比較便宜。相反,有人戰機很多時基於「人命無價」的信條和考慮培育機師的高昂成本,因而戰機的性能上有極端的追求。所以,無人機的性能-價格比亦必然較有人機好。
小部隊引誘敵:
現代空戰之中,有一種戰術就是以小規模部隊高空誘敵,當敵人糾纏上誘敵隊,在低空的主力就會快速爬升追擊敵機機尾。就作戰而言,誘敵當然愈少愈好,因為這意味主力部隊有更多人員,而且誘敵的損失也會被局限。可是,過份小規模的誘敵部隊會有可能在主力增援前就被全滅,先不談全滅引至的軍事問題,這樣犧牲隊友的戰術往往難以實際執行。
如果使用無人戰機,就沒有人員犧牲的考慮。戰術損失將會完全數據化,不必考慮人命和士氣。這樣,小部隊誘敵將漸漸成為戰術上選。
新戰術可能──單程攻擊:
由於不必考慮機師生命和相對低的戰機成本,軍方可以考慮單程飛行的進攻模式。這樣的打擊模式可以把作戰距離加倍,打擊敵人意想不到的後方,有奇襲的效果。
如果這種單程奇襲和特戰結合使用,將可為特戰部隊消除敵方主要防禦工事,令特戰工作可以順利執行。
當然,這種戰術只可能由沒有巡航飛彈的國家使用,因為巡航飛彈的價格大概是戰機的2%左右,所以有巡航飛彈的國家基本上不會考慮如此浪費的戰術。但對於沒有巡航飛彈的國家來就,她們正正是因為沒有巡航飛彈,因而就被認為難以在戰機作戰半徑外作戰,所以單程攻擊的奇襲效果反而會比較好。
新戰術可能──敵後加油:
如果把QF-16的概念移植至其他戰機,例如是海軍的F/A-18之上,空軍在敵空上進行加油便不是沒有可能。
戰機在低空突擊時,它們的航程會受高度和速度的影響而大幅下解。由於是突擊行動,軍方必定不可能以大型加油機對戰機加油。這樣,在戰機加上加油套件在敵空上對全隊加油亦不失為一個選擇。
當然,以有人機執行敵後加油也不是不可能,但在戰機上加裝加油套件會令戰機機動能力大降,被攻擊時生還機會也大減。如此吃力不討好的任務如果由有人機做,就形同犧牲隊友。相反,如果加油機由無人機做,這樣不但可以令士氣提升,必要時無人加油戰機甚至可以留後阻礙敵人追擊。就算突擊戰機隊不是全無人化,單有一架無人加油機已經令任務事半功倍。
新戰術可能──絕對匿蹤模式:
現代的戰機設計主要由兩個方向出法:高機動型和匿蹤型。因為它們有各自的好處,所以就沒有哪個國家會完全偏向一方設計戰機。
現時對匿蹤戰機作戰,有部份專家認為只要匿蹤戰機一發射飛彈就會完全失去匿蹤的優勢,因為飛彈本身就會暴露匿蹤戰機的位置。所以,有一派設計師會設計高機動性的戰機以避開匿蹤機的先手攻擊,之後再狠狠打下被發現的匿蹤機。
無人戰機的出現有可能令戰機走向絕對匿蹤化,完全放棄對機動性的追求,無人機成為只開一次火的低成本火力載台。由於無人機成本低亦不會出現有人戰死,無人機設計可以放棄昂貴的高級引擎,亦無必要加載強大的電戰系統,甚至連雷達也不安裝,由後方預警機導引飛彈。絕對匿蹤無人機只考慮如果滲入敵空,它們只會對敵人展開一次性攻擊並離開。當敵人避過無人機第一次的打擊再轉入追擊時,第二波無人機再次參戰。再且,就算低成本的無人機有大量戰損,對軍方也沒有問題,因為只要交換比合理就值得如此作戰。這樣的匿蹤戰機作戰模式是昂貴的有人匿蹤戰機所做不到的。
未來趨勢
空權理論改變──由能量機動理論到成本論:戰機載台化
五十年前,戰機界生產界在戰機黑手黨(Fighter Mafia)的影響下,由同時追求極速、極高、載量改變成追求戰機機動性。戰機黑手黨主張的能量機動理論成為戰機界的金科玉律,生產商變得非常在乎自己戰機的推重比引擎,因此會做用昂貴的高效引擎。高成本的「超重戰機」和低成本的戰機慢慢在市場消失。直到今時今日,新的匿蹤戰機浪潮仍沒有取代能量機動理論,在世界戰機軍工界中,兩種戰機研究方向正平分秋色。
未來,我認為戰機會有載台化的傾向。只要無人匿蹤戰機的單價可以壓下,無人戰機就可能變成單純為發射飛彈的平台,飛導一射出就由後方昂貴的預機警由資料鏈控制。最後,真正強大的是飛彈、是預警機、是資料鏈。事實上,空戰中防禦的方法已經由電子反制(ECM)和餌誘主導,戰機以戰術機動迴避攻擊只是最後一個迫不得意的選擇。
雖然我認為飛彈的戰術地位比戰機高,但我不會說戰機毫無價值,因為要它才可以射出飛彈;正如航母在艦隊中仍是非常有地位一樣,因為有航母才有海基戰機。可是,現在的飛彈發展、電子領域的發展已經悄悄地超越戰機研發的重要性。無論戰機的機動有多強,始終強不過飛彈;無論戰機有多匿蹤,它的雷達反射面都要比飛彈高。上述的因素多少在助證戰機將會載台化。
當然,這是未來科技強國一方的想法。由多場現代戰爭中得知,電子戰中往往是由一方完全壓倒另一方的。因此被電子壓制的一方將不能有效和無人機通訊。所以,未來的戰爭只有一方可以安全運用無人機,而另一方很大可能只可以用傳統戰機決戰。
因此,傳統空權理論還是會在中、小型國家的空軍中存在,以免在和大國衝突中被電子壓制,以至完全沒有還手的能力。
無人戰機對國際關係的影響:
在二零一一年,伊朗干擾了美國無人機RQ-170,令美機直接降落在伊朗國內。最後,美方並沒有為RQ-170的事件對伊朗作實質的報復,而伊朗卻在沒有損失的情況下得了一個高價的美軍高科技樣本,最後伊朗更宣稱破解了美軍飛機電腦並取得機密。
美方之所以沒有就事件強硬反應,其中的一個原因是沒有美方人員傷亡。只要沒有人員傷亡,伊朗的行為在意義上就和一般的間諜行為沒有分別,美方直接只有金錢和知識上的損失。就算美方選擇報復,如果最後流血收場,不論是哪方軍人死亡,伊朗都會站在道德高地。權衡輕重和國際形勢,美方最後選擇非軍事回應伊朗的行為。
在未來,無人機將會更廣泛地參與各國空軍的任務。這一種改變,令雙方參與空戰的風險大幅降底,因為使用無人機的一方並不擔心無人機被擊落而流血,相反應對無人機的一方也不怕因擊落戰機,令對方飛行員死亡而被惹火對方。因此,無人機的出現有可能助長軍事挑釁行為,直接把無人機開往敏感區域漸漸成為軍事常態。也許有一天,一場空戰只意味洗了很多金錢,就如同兩國士兵各自對天開槍一樣,政治宣示意味比軍事意義更重要。
半無人機:
就算未來無人機如何當道,各國必然會預備出一隊有人戰機隊以備不時之需。對於美國這樣的大國而言,有人機隊最少要足夠守護美國本土。
因此,除了純種無人機之外,相對高價的半無人機(同時有坐人模式和無人模式的飛機)和有人的傳統戰機將會同時在各國空軍中出現。可是,如果半無人機過份弱小,那樣半無人機仍然有令飛官戰死的可能,因為飛官極可能會在網絡癱瘓時,在無人模式不能使用的情況下被逼坐上戰機出戰。再說,當空軍主要是裝備無人機,而無人機卻因網絡問題不能作戰,有人飛機將完全承擔了國防大任。再且,未來的有人機數目有可能比較無人機少,所以有人機和半無人機將只好向高端發展,以在緊急時維持一定的戰力。
由此可見,傳統的戰機模式除了在中、小國之中會盛行外,在大國的空軍中仍有存在價值。
F-35產量下降:
如果QF-16真的成功發展,未來F-35的外銷數目有可能稍微下降,因為部分國家會由購買F-35轉投便宜環保的QF-16計劃。
首先,F-35的單價已經水漲船高,各國都在減少購買數量,這意味戰機單價在成本不能攤分下變得更貴。如果QF-16真的可以為使用國提供F-35沒有的獨特優勢,QF-16必定大有市場。加上F-16開始了退役潮,在二手F-16供應充足下,QF-16的改裝成本必定下降。
再說,F-35是由Lockheed Martin製造,而F-16和QF-16則由波音製造。波音公司大有理由用QF-16衝擊F-35的市場。但值得注意的是,美國政府未必希望QF-16的改裝服務對F-35外銷有太大的影響,否則美軍就要承擔更高的研發成本。再說,F-35是由十個國合資研發的,所以F-35應該有一定的外銷「鐵市場」。而且,F-35相比起QF-16而言保守,最少有飛行員長駐戰機,相信F-35對於建軍理念保守和防禦型國家仍是相當有吸引力。
對F-16生產的影響:
如果QF-16成功攻入世界性市場,這樣QF-16/F-16的飛機零件會面對很大的持續需求,這將會大幅延長F-16生產線的生命。而到時候,QF-16將極可能成為世界第一款半無人機,因此採購QF-16等於同時獲得無人機的優勢和有人機的保險,那樣購買QF-16反而是中、小型國家空軍最便宜的選擇。
結語:
匿蹤戰機、高機動戰機、無人戰機已經是航空界的三大發展方向。今時今日來看,美國仍最少坐擁了匿蹤戰機和無人戰機兩大範疇的龍頭大哥之位。由此可見,美國將最少保持十年以上的空中霸權。
在台灣,他們對是否採購老舊的F-16C/D仍有爭議,有意見認為他們應該轉去尋求F-35。我看,QF-16的出現令他們的選擇更添變數。
後記:
對於這次和波音公司聯繫,對方有給予回應還真是意料之外。我最初還只是抱著一試無妨的心態去問一下。當時我估計,就算波音公司願意回應,答案大概都是模稜兩可,畢竟QF-16才剛試飛,問題可能會有機敏性。最後,只經過幾小時,波音公司的Shelhamer小姐就已經火速回信表示會協助,不到七小時對方的總工程師Paul Cejas已經向我回信,並正面回應所有問題。
同樣是關於戰機的問題,本人亦曾經向台灣某負責軍、民兩用的航空工程公司了解戰機的資料。最後,我一封回信都收不到。似乎外國的廠商比台灣的更重視公關技巧,這多多少少源於美國軍工業有競爭的關係。我覺得,就算台灣民間高端軍工體系不存在競爭,但也不代表廠商可以待慢媒體,畢竟媒體多報導就是多為自己的產品推廣,對銷售軍方和外國都有好處。
嗚謝:
1.Mr. Paul Cejas, QF-16 Chief Engineer, Boeing
2.Ms. Michelle Shelhamer, Global Service and Support Department, Boeing
Picture
Source:
[Picture
1,2]: Boeing QF-16 Aerial Target Completes 1st Pilotless Flight ,Boeing,
Viewed 25th Sep, 2013, http://boeing.mediaroom.com/Boeing-QF-16-Aerial-Target-Completes-1st-Pilotless-Flight
[Picture 3]: History of Murphy, Viewed, 25th
Sep, 2013, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/Book_cover_of_%22A_History_of_Murphy%27s_Law%22.jpg
[Picture
4]: Leichter Ladungsträger Goliath,
Viewed 25th Sep, 2013, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Bundesarchiv_Bild_146-1980-053-53%2C_Sprengpanzer_%22Goliath%22.jpg
[Picture 5]: Kamikaze, Viewed 25th
Sep, 2013, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/A6M5_52c_Kyushu.jpg
Reference:
[1]: F-16 Drone: Fighter Jet Flies Without Pilot
Sky News ,Viewed 25th Sep, 2013 ,http://news.sky.com/story/1146072/f-16-drone-fighter-jet-flies-without-pilot
[2]: Boeing
QF-16 Aerial Target Completes 1st Pilotless Flight ,Boeing, Viewed 25th
Sep, 2013, http://boeing.mediaroom.com/Boeing-QF-16-Aerial-Target-Completes-1st-Pilotless-Flight