挑战4S——五代机的技术与性能标准争议
如果“不均衡”的YF-23装备部队，其实战能力与F-22相比孰优孰劣？如果未来某国研制出一款战斗机，其巡航速度超过2.5马赫，正向RCS值为0.5平方米，雷达最大探测距离超过400千米，它在遭遇F-22时胜算几何？
20世纪80年代，美国空军逐渐在ATF计划中明确了下一代战斗机性能要求。然而，它看起来更像是当初设计二代和三代战斗机时的纸上谈兵——F-105和F-4“渴望”的核武突袭到两款战机退役都没机会实现。
具体来看，所谓4S中的超机动性其实没什么新意，无非是利用高推重比发动机和推力矢量技术进一步放大现有四代机的性能罢了。“隐身”算是个新话题，它可以在突防或者类似米格-21式的掠袭中急剧缩短被发现距离，从而拥有不对称打击优势。而网络中心战能力通过改装现有机型就完全可以实现。
美国标准的五代机的确是一种高效能主战装备，并由其需求牵引设计开发。不过，即使现有装备的更新换代必须加速推进，各国因自己的需求不同也未必要一味跟随“猛禽”。然而，经过冷战后20多年的争论，其他国家最终仍然为自己的五代机选择了4S，其中原因值得玩味。
在位于内华达州的内利斯空军基地，第37战术战斗机联队的F-117A正列队准备起飞。F-117A作为五代机早期技术实践中的一个极端案例，在追求极致隐身性的同时，几乎将对机动性的要求放到了最低限度，这使它只能努力扮演一个“战略级”的战术配角
F-4与F-16盘旋半径对比
超机动性
媒体与业界在渲染F-22领先一代的性能时，总是更强调“这是一款隐身战斗机”。实际上在洛马公司对4S的官方解释中，超机动性才是排在首位的。由于为了隐身多少会对飞机气动性能造成不良影响（如舍弃鸭翼），因此发动机的性能将很大程度上决定第五代战机是否能够达到超机动性。所幸还有矢量喷管，完全自动化的矢量喷管在俄罗斯的四代半战机上已经得到应用，甚至米格-29OVT上早已实现了全向矢量控制。
也就是说，现有五代机的纵向二元矢量控制算不上什么新奇概念。F-22使用的F119发动机最值得称道之处在于实现了高性能指标的同时还兼具极佳的可靠性，这与材料加工工艺和软件编程等基础业务水平直接相关。俄罗斯同级别的AL-41发动机就是在可靠性上遭遇了研制困境。
普惠公司的F119-PW-100无疑是当今技术最成熟的推重比超过10的涡扇发动机，其与通用电气公司的XF120（GE37）一道竞标美空军ATF项目，1982年立项，1986年首次台架试车，1990年随YF-22/23首飞，1991年击败XF120中标，2000年首台量产型下线
俄罗斯目前尚没有一款可与F119相媲美、推重比超过10的实用化涡扇发动机，这导致其第一批量产的T-50只能安装由AL-31深度改进的117S发动机，这显然会让T-50的超机动性大打折扣。有趣的是，两位俄罗斯航空业权威却不约而同地认为，超机动性对第五代战斗机来说价值不大。
曾担任俄罗斯国家航空系统科学研究院院长的费多索夫对超机动性持明确否定态度，他认为：
“以机动性来评价战斗机好坏的时代已经过去，第四代和第五代之间的主要区别在于机载系统，进一步强调超机动性没有原则意义——装备推力矢量发动机的苏-30MKI和苏-35已经具备超机动能力，即使再通过前掠翼或任何其他技术手段，也不会本质上提高机动性对于实战的价值。超机动性在近距格斗中能够使武器运用更加灵活，但为了在这种发生概率极少的典型近战中获胜，却不得不付出巨大的设计代价——为了使发动机在复杂飞行状态中保持稳定工作，就必须耗费大量时间和资金用于发动机和进气道的研制。”费多索夫肯定了俄发动机设计人员取得的巨大成就，却建议不要再沿着这条事倍功半的路继续走下去。
117S（下）脱胎于AL-31FN（上），最大加力推力为142千牛，相较于F119的156千牛差距不大，但号称4000小时的使用寿命里有多少水分就不得而知了
令人惊异的是，苏霍伊总设计师西蒙诺夫也持类似观点。西蒙诺夫从1983年开始担任苏霍伊设计局总设计师，正是在他的时代，机动性能超群的苏-27取代米格战斗机，成为苏联与俄罗斯空军真正的王牌。在西蒙诺夫兼任俄航空工业部副部长时，他也明确指出苏-35级别的机动性能已经可以满足未来空战需要。
然而，尽管发动机研制仍有滞后，我们今天看到的T-50却没有如费多索夫和西蒙诺夫所建议的那样放弃超机动性能。该型机极具创新性的可动边条翼就是为了在不破坏隐身外形的前提下提供更好的机动能力。费多索夫非常看重“机载系统”的作用，具体点说，就是相信未来的机载雷达及远程空空导弹可以在视距外解决问题；即使被拖入近距格斗，战斗机也可以凭借大离轴角发射的高性能近距空空导弹赢得胜利。T-50显然没有体现出费多索夫式的自信，看来在经过20年犹豫和争论之后，俄国人对于“机载系统”完全主宰天空的前景尚存疑虑。
早期ATF项目中的超声速风洞试验模型
超声速巡航(https://www.daowen.com)
速度的重要性在4S中再次得到体现。五代机的高速与二代机和三代机追求最大速度的概念不同，五代机要求更持续的超声速飞行，即在不开加力的情况下以1.4马赫以上的速度巡航。这让我们又看到了越战经验的价值，前文中曾经分析过米格-21和F-4如能持续超声速飞行的空战情景，如果说第四代战机因技术瓶颈还无法做到的话，第五代战机终于如愿以偿。
费多索夫认为超声速巡航的价值主要体现在两方面：其一，快速完成大空域巡逻任务；其二，尽快进入远程截击阵位。费多索夫可谓一针见血地点出了对于那些国土面积广袤的国家来说，超声速巡航在执行防空截击任务时的巨大意义：能够超声速巡航的五代机将为国土防空系统提供更具弹性的拦截手段，并大幅节省在国境线上高密度部署远程防空导弹的成本。上述特点不仅是俄罗斯空军所需要的，对于中国空军来说也同样适用。
不过仅从技术上看，西蒙诺夫显然不认为超声速巡航有多少“革命性意义”。苏霍伊总师的观点是超声速巡航将随着发动机技术的提高自然实现，如换装117S发动机的苏-35就可以1.3马赫的速度巡航。不过，出于成本控制的需要，轻型五代机具备跨声速巡航能力应该就够了，F-35就是最典型案例。
西蒙诺夫也许说的没错，不过“发动机技术的提高”也绝非易事。超声速巡航的一般定义是在作战状态下，以超过1.5马赫的速度（0.75至1.4马赫属于跨声速）持续飞行30分钟以上，与米格-31这样的传统截击机不同，F-22在实现超声速巡航的同时还兼具过失速机动能力。如此严苛的性能要求需要一款推重比达到10的全权数字式发动机，这也是绝大多数国家根本不可能跨越的门槛。目前具备相关开发潜力的公司在全世界屈指可数，只有美国的普惠、通用电气，英国的罗罗，以及俄罗斯的留里卡-土星、礼炮等数家企业。
总的来看，各方即便任务需求有所不同，但对于一款重型五代机应具备超声速巡航能力几乎没有争议。超声速巡航可以让战斗机外推拦截线、快速接近敌机和占位、扩大导弹攻击区、高速脱离战区摆脱攻击等。按基本模型计算，在进行超视距空战时，F-22在超声速巡航状态下的空战效能比在跨声速状态下高3倍。在进行拦截作战时，若拦截机相对于目标有2比1的速度优势，拦截能力可比1比1的状态提高5倍。此外，超声速巡航能力与F-22的大航程、先进的综合式航电系统结合，使其可控制空域面积比F-15增大11倍。超声速巡航对于高速突防、快速通过敌防空区也极为有效，速度更快的战斗机的战场生存概率显然更高。
隐身
费多索夫甚至对隐身也持怀疑态度。他认为：海湾战争和科索沃战争经验表明，防空系统面临的最大威胁不是飞机，而是防区外发射的空地制导武器，如果漏掉这些雷达反射截面积（RCS）在0.1平方米左右的高速飞行器，防空系统就会被打开缺口，之后各种非隐身作战飞机将从缺口大量涌入。“从技术上来讲，俄罗斯制造全隐身飞机完全没问题，但这种飞机将如F-117A一样，牺牲速度、载弹量、可操纵性和机动性。”
西蒙诺夫不同意上述观点：“当敌机具有隐身能力时，如果本方战斗机不隐身，就很可能在相当远的距离上被攻击，此时甚至不知道对方是谁。”不过西蒙诺夫建议的RCS标准是0.3平方米，比F-22的正向RCS大了约3倍。西蒙诺夫认为，达到这一标准的俄军战机可使对方发现本机的距离缩短到50千米内，俄方有信心在此距离内通过光电探测等非雷达手段发现目标，从而确保与对方至少同时发起攻击的平等开火条件。重要的是，实现这一隐身目标将不会对飞机气动外形构成严重破坏。
高隐身性使F-22有足够的底气先发制人
其实洛马公司在设计F-22时也基本秉承了与西蒙诺夫一致的观点。YF-22的隐身性能逊于YF-23，这并不是因为洛马无法设计出隐身性能更好的战斗机，而是YF-22的设计师需要平衡战斗机其他性能指标的结果。洛马宣称F-22与早期隐身飞机（F-117A、B-2A）相比，将吸波材料的使用降低到了最低限度，其气动外形也比YF-23传统得多。在等离子云等革命性隐身手段还未成熟时，如要减少娇贵的吸波涂料使用，就只能尽量挖掘飞机外形的隐身潜力，而这往往会与气动性能需求产生矛盾。
苏霍伊和洛马对于隐身价值的判断基本一致。即隐身战机在遭遇非隐身战机时将拥有不对称打击优势。但隐身不是万能的，没有必要为了追求所谓全向隐身牺牲飞行性能。具体需要什么级别的RCS，不仅与战斗机所承担的任务类型有关，还与本机的传感器探测性能密切相关。简单地说，在研制时，可以遵循机载雷达的探测距离与隐身性能成反比的基本原则——机载雷达探测性能越强，隐身性能就可以相对差一些。
至于费多索夫的观点则有些自相矛盾。他显然承认隐身战机在第一波“踹门”中的价值；同时，飞行平台能够在防区外从容发射空地导弹的前提是必须掌握制空权，西蒙诺夫则已经解释了隐身在争夺制空权时的具体作用。
网络中心战
费多索夫认为4S中唯一有用的是网络中心战能力。他对此的说法是“由于隐身引发了对目标探测的更高技术要求，为了发现并攻击对手，需要大幅提升现有机载传感器的技术性能。此外，机载数据链和计算机应具备快速可靠的处理功能，以便管理诸如任务计划、导航和飞行状况等各种内部信息，并判读来自机载传感器、地面控制中心、预警机、友机和卫星采集的外部信息。总之，这一切将为飞行员提供完全透明的战场态势，并以图像形式将所有相关信息通过多功能显示器直观反映出来。”
费多索夫尤其看重新一代机载雷达的作用。换句话说，无论什么型号的五代机，都必须装备一款完全数字化的有源相控阵雷达。传统脉冲多普勒雷达的反应速度、多目标管理、多任务管理等能力都无法满足网络中心战需求。有源相控阵雷达彻底革新了雷达工作体制，可以从容应对信息化战争时的海量信息获取与信息管理工作。
以五代机为核心的网络中心战
尽管有源相控阵雷达功能强大，费多索夫还是提出了另外一个容易被忽视的问题——相控阵雷达波段复杂化导致的雷达成本激增。“俄总参谋部给各兵种划分出各自的雷达波段范围，以免相互干扰。这造成各波段雷达的产量不足，成本无法控制。以相控阵雷达为例，一个天线阵约有2000个发射单元，若一个单元的成本在200美元内，整个天线的价格可以接受，但如果发射单元的产量太少，单价将上升到1000美元，这样的成本就很难承受了。美国是通过市场机制解决此问题的。雷声兼并休斯公司后，实际上成为军用雷达领域的绝对垄断者，其大批量生产的相控阵雷达发射单元价格保持在200美元以内，并通过在各波段中输入不同的识别码来避免相互干扰。因此费多索夫认为，俄罗斯必须放弃频率分割原则，将雷达部件标准化，这样才能为五代机配备价格上可以承受的航电系统。该建议对于中国等其他国家来说也具有借鉴意义。
网络中心战能力对于现代战争来说是必不可少的，不仅仅是五代机，任何武器装备要想在今天的战争中生存并发挥作用，就必须具备信息化能力。同时必须注意的是，网络中心战是双向的，一款五代机在具备节点功能的同时，还应具备保护节点的能力。信息化战争体系从某种程度上来讲比机械化战争体系更脆弱。为了避免一旦体系被瘫痪后陷入无还手之力的窘境，第五代战斗机有必要明确界定自身对体系的依赖程度，也就是说其机载系统必须具备在失去体系支持后仍可独立作战的功能。
缺任一S都会形成代差
从人类战争史来看，一款具备战略意义的划时代武器的出现必然带来作战方式的变革，当第五代战斗机或已服役部署，或正加紧研制试飞时，未来的空中战场也即将跨入“第五代”。4S性能所赋予五代机的新能力将改变飞行员、空中与地面指挥人员的思维方式，但“交战规则”到底如何，由于还未经受真实空战的检验，包括美国空军在内也只能通过“红旗”对抗演练等方式摸着石头过河。
仅从美方公布的演习结果来看，4S证明了自己的价值，以及美国空军当初对未来空战设想的正确性。美国空军自然不会公布自己演习的整个过程和细节，为了更直观地了解第五代空战的特点，我们也可以做一个简单的纸上推演：
在一场模拟的第五代空战中，双方均以超声速巡航状态高速接近，先发现对手的一方会首先发射导弹，并打开加力高速脱离。然而，由于双方均可以超声速巡航，被锁定的战机仍拥有足够能量机动规避，即便先开火也并不能保证击落对手，空战有可能进入视距格斗。另一方面，假设双方的隐身性能都足够好，雷达发现距离急剧缩短，空战仍会被拖入视距内。
在隐身与雷达性能相近的情况下，空战几乎必然会拉近到视距内。T-50与F-22的“狗斗”或许如《绝密飞行》中追杀“艾迪”般跌宕起伏，又或许如越战中米格-21戏谑F-4般波澜不惊
试飞中的T-50
因此超机动性仍然是必要的，它不仅有利于格斗，还可帮助战斗机规避敌方视距外发射的导弹。此外，速度仍然十分重要，可以超声速巡航意味着被导弹突袭击中的概率极低，而一旦进入视距内格斗，超声速巡航将保证战斗机从进入格斗到脱离的全过程都有足够的机动能量。
从以上推演不难看出，4S之间环环相扣，互相支撑。如果空战中的一方换成没有隐身能力的准四代机，如苏-35，就会被具有隐身性能的敌机远距离发现，从而在双方接近过程中遭遇多轮导弹打击，却无法还手。同理，4S中缺了任何一环都会陷入被动，都会形成“代差”。
五代空战的变数
当然，如果某型战机在4S中的某一项特别突出，另一项相对较差，也有可能改变空战模式。各国下一代战斗机均有自己不同的任务需求，可以根据自身作战环境有针对性地优化某项性能。如果未来有机会在本方预想的作战条件下遭遇“均衡4S”，就有可能形成不对称优势。
美国ATF的最终研制目标就是取代F-15，有效压制俄罗斯苏-27，以确保在中欧的大规模空战中夺取绝对空中优势，后来才定义为多用途战斗机。F-35从一开始就是作为主要用于对地攻击的多用途战斗机研制，并辅助F-22夺取制空权；俄罗斯T-50的任务相对复杂，它需要继承米格-31过去在国土防空军中的截击机角色，还必须作为苏-27的换代机型与F-22争夺制空权，同时，由于俄罗斯目前还没有明确的第五代战斗轰炸机计划，考虑到T-50巨大的弹舱尺寸，其很可能拥有至少不逊于F-35的对地对海打击能力。至于歼20，我们目前无法明确歼20可能承担的任务，从中国空军现实的作战需求来看，该款战机的角色定位很可能与T-50接近。
因此，每一款战斗机在研制时必须了解未来任务方向和可能的对手。4S标准的雏形出现在20世纪80年代，虽然我们必须承认4S极具前瞻性与实战价值，但30年后的今天它是否还能在每一项指标上100%适用——如1.5马赫左右的巡航速度，0.1平方米的RCS等等，则是一个需要深入研究的问题。
举例来说，如果“不均衡”的YF-23最终装备部队，其实战能力与F-22相比孰优孰劣？如果未来某国研制出一款战斗机，其巡航速度超过2.5马赫，正向RCS值为0.5平方米，雷达最大探测距离超过400千米，它在遭遇F-22时胜算几何？其实即便是美国，它的另一款五代机F-35也未能全部满足4S标准，但这并不妨碍美国人将其归入五代，因为它能够适应未来赋予它的作战任务、政治任务和市场任务。
军情链接
米哈伊尔·西蒙诺夫
米哈伊尔·西蒙诺夫1930年出生，自1983年起担任苏霍伊第三任总设计师，此前他曾参与苏-24战斗轰炸机、苏-25攻击机和苏-27战斗机的设计工作。由于在飞机设计领域功勋卓著，西蒙诺夫先后当选俄罗斯工程研究院院士、俄罗斯联邦英雄，并被授予列宁勋章及红旗勋章。西蒙诺夫1998年还被列入美国国家航空航天博物馆名人堂。1991年苏联解体后，西蒙诺夫在俄罗斯出口苏-27系列战斗机上发挥关键作用，帮助经济亟待重振的俄罗斯挣得数十亿美元外汇，苏霍伊公司不仅在国家经济最困难的时候保持了研发能力和良好运转，还一举压制老对手米格，成为俄罗斯最重要的军用飞机研发机构。苏霍伊目前还是俄罗斯唯一一款五代机T-50的主研制单位。首架T-50于2010年1月29日首飞，一年后的2011年3月4日，西蒙诺夫在莫斯科逝世。
手拿苏-27宣传册的西蒙诺夫
西蒙诺夫在苏-33试飞现场接受采访
