作為四代機的代表,從1972年首飛算起,F(xiàn)15鷹式多用途戰(zhàn)斗機已經(jīng)在美軍服役了近50年,先后生產(chǎn)出F-15A、F-15C單座空優(yōu)戰(zhàn)斗機、F15B、F-15D雙座教練機以及F-15E多用途戰(zhàn)斗機等多種型號,目前美空軍及國民警衛(wèi)隊共裝備235架F-15C/D戰(zhàn)斗機(最后采購于1989年)及218架F-15E(最后采購于2004年)。除了在美軍大量裝備外,F(xiàn)-15還出口沙特、以色列、日本、韓國、新加坡等多個國家,衍生出F-15SA、F-15I、F-15J、F-15K、F-15SG等眾多型號。根據(jù)波音公司和美國空軍的官方信息,F(xiàn)-15系列戰(zhàn)機在空戰(zhàn)中取得了104比0的戰(zhàn)績。
得益于大量并且持續(xù)的出口,雖然已經(jīng)研制成功近50年,但對F-15平臺的改進一直在持續(xù)。據(jù)報道,沙特及卡塔爾近年來先后投資50億美元用于升級F-15飛機。其中,卡塔爾于2017年采購的36架F-15QA是最新改進型號,與早期的F-15型號相比,F(xiàn)-15QA加裝了紅外搜索和跟蹤傳感器、電傳操縱系統(tǒng)、電子戰(zhàn)套件、AN/APG-82(V)1先進有源相控陣雷達以及新型座艙顯示設備。
2018年,為了盡快解決平均機齡達37年的F15C\D機體結(jié)構(gòu)安全問題,時任美國國防部長馬蒂斯決定將F-15EX項目列入預算。2019年2月,時任美國空軍參謀長戈德費恩上將簽署了F-15EX快速部署要求文件。由于大量采用了已經(jīng)在F-15SA及F-15QA上驗證過的技術(shù)以及使用數(shù)字化設計、生產(chǎn)技術(shù),F(xiàn)-15EX研制生產(chǎn)工作進展迅速。2021年2月2日,F(xiàn)-15EX在美國密蘇里州首飛成功。2021年3月11日,首架F-15EX交付美國空軍。2021年4月7日,美國空軍將F-15EX正式命名為鷹II,標志著F-15EX正式進入美國空軍序列。按照采購計劃,美國空軍將在10至15年的時間內(nèi)至少采購144架F-15EX用于替換F-15C,如果考慮到替換F-15E,則最終F-15EX的采購數(shù)量將達到200架。
雖然F-15EX基本沿用了以往F-15系列飛機的傳統(tǒng)氣動外形,但在內(nèi)部更新了機翼設計、采用了光纖數(shù)字電傳操縱系統(tǒng)、安裝了新型航電設備、進行了全新駕駛艙設計。與較新的F-15E相比,F(xiàn)-15EX不論是航程還是武器攜帶能力都得到了大幅提升。
為了降低成本,加快研制進度,在總結(jié)靜寂鷹、超級鷹等未受采納方案的經(jīng)驗教訓后,F(xiàn)15EX并沒有將精力放在提高隱身性能上,而是根據(jù)自身平臺特點及擔負的任務,將改進重點放在了構(gòu)建內(nèi)部架構(gòu)、加強電子戰(zhàn)能力以及提升武器攜載能力等方面?偨Y(jié)起來,F(xiàn)-15EX性能特點主要體現(xiàn)在以下幾方面:
F-15EX與F-15E的最大區(qū)別在于采用了全新的生產(chǎn)組織流程及系統(tǒng)架構(gòu),使F-15EX具備極短的研制\測試周期以及靈活的升級能力,保證F15EX能夠跟上技術(shù)發(fā)展的腳步,延長有效服役時間。傳統(tǒng)軍用戰(zhàn)斗機的研制、使用、升級存在著研制周期長、技術(shù)體系封閉、持續(xù)升級困難以及全壽命使用費用高等問題。為了解決這些問題,美空軍提出了數(shù)字世紀系列(Digital Century Series)計劃(現(xiàn)在稱為e系列),通過采用數(shù)字化設計/生產(chǎn)工程手段、開放的系統(tǒng)架構(gòu)和先進的軟件開發(fā)方法,加速新飛機開發(fā)進度,降低研發(fā)/升級費用。此外,通過該計劃還有助于引入競爭機制,以確保更多的廠家將最新技術(shù)引入到生產(chǎn)過程中。作為數(shù)字世紀系列計劃的探路者,借助于3D建模技術(shù)及先進制造技術(shù),F(xiàn)-15EX在研發(fā)過程中可以在實體部件制造出來之前就對其進行數(shù)字化虛擬測試,在生產(chǎn)過程中可以直接裝配供應商依據(jù)數(shù)字工程提供的精密零件,這些都大大加快了研制\生產(chǎn)進度,提高了供應鏈的靈活度,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此外,為了保證持續(xù)升級能力,F(xiàn)-15EX還采用了開放式任務系統(tǒng)架構(gòu)(Open Mission Systems,OMS)。
開放式任務系統(tǒng)架構(gòu)借鑒了在商用領(lǐng)域中得到廣泛應用的面向服務架構(gòu)(Service Oriented Architecture,SOA)以及中間件的概念,將航電系統(tǒng)定義為一組服務及一組成員。這種架構(gòu)打破了在一種機型的航電系統(tǒng)中由一家或少數(shù)廠商把持市場的傳統(tǒng),有助于構(gòu)建新一代開放航空電子技術(shù)和體系結(jié)構(gòu),可以對符合規(guī)范的第三方產(chǎn)品進行快速驗證,進而確保在相當長的時間內(nèi)F-15EX能夠得到快速升級或增加新的功能。目前,已經(jīng)交付的F-15EX飛機已經(jīng)鋪設了符合開放式任務系統(tǒng)架構(gòu)要求的高速光纜,后續(xù)將持續(xù)對這一系統(tǒng)進行測試。
傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)系統(tǒng)是通過將收集到的電子信息與已知的威脅信息庫進行比對來識別威脅,進而采取有針對性的反擊措施。然而,隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,防空系統(tǒng)的電子輻射特征可以通過軟件設置進行快速修改,從而使傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)系統(tǒng)失效,因此原有F-15C\D飛機裝備的戰(zhàn)術(shù)電子戰(zhàn)設備(Tactical Electronic Warfare,TEW)或F-15E裝備的數(shù)字電子戰(zhàn)系統(tǒng)(Digital Electronic Warfare System,DWES)已不能適應日益復雜的戰(zhàn)場環(huán)境。
為了提高在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下的生存能力,F(xiàn)-15EX裝備了由BAE系統(tǒng)公司提供的AN/ALQ-250鷹式主/被動預警生存系統(tǒng)(The Eagle Passive Active Warning Survivability System,EPAWSS)。EPAWSS是F-15系列戰(zhàn)機電子戰(zhàn)系統(tǒng)的最重要的升級,據(jù)報道,EPAWSS集成了多譜傳感器和對抗措施、先進的信號處理算法、全固態(tài)數(shù)字電路技術(shù)和人工智能算法,能夠從復雜的背景信號中識別有威脅的信號并提供完全集成的雷達預警、態(tài)勢感知、地理定位和自我保護能力,從而在高對抗環(huán)境下幫助飛行員對敵方防空系統(tǒng)的攻擊進行有效監(jiān)控、干擾及欺騙。作為一種新型學習型電子戰(zhàn)系統(tǒng),EPAWSS利用人工智能技術(shù)對所收集到的信息進行分析,能夠應對新型防空設備的威脅。此外,EPAWSS與主動相控陣雷達有較好的兼容性,能夠在不干擾雷達工作的前提下進行電子干擾。目前,EPAWSS研制進展比較順利,2020財年第3季度,美國空軍已經(jīng)完成了EPAWSS雷達告警功能的測試。據(jù)報道,在2021年5月舉行的北方邊緣21演習中,EPAWSS也在實戰(zhàn)環(huán)境下接受了軍方考驗。鑒于其優(yōu)異的性能,除了裝備F-15EX外,美國空軍還計劃在F-15E上裝備EPAWSS以提高飛機生存能力。
得益于強大的機身負載能力,F(xiàn)-15系列飛機具有十分驚人的彈藥攜載能力,以至于美軍計劃使用F-15E作為戰(zhàn)術(shù)彈藥運輸機使用。相比美軍現(xiàn)有F-15系列飛機,F(xiàn)-15EX在武器攜帶方面的改進主要體現(xiàn)在以下幾點:一是借助于全新的電傳操縱系統(tǒng),F(xiàn)-15EX啟用了以往在機械式操縱系統(tǒng)下因影響俯仰穩(wěn)定性而無法使用的第1、9掛點,提高了攜載武器的能力;二是借助于全新的核心處理器,F(xiàn)-15EX能夠攜帶目前美軍所有的空空彈藥以及大部分的空地彈藥,提高了攜載武器的覆蓋范圍;三是借助于開放式的系統(tǒng)架構(gòu)及較大的空間,F(xiàn)-15EX具有較大的改進空間,能夠攜帶包括AGM-183A高超音速導彈在內(nèi)的美軍正在研制、即將部署的武器,提高了攜載武器的擴展能力。
根據(jù)相關(guān)信息,F(xiàn)-15EX的攜載能力比F15E提升了28%,達到了驚人的13噸。在空戰(zhàn)模式下,借助波音公司新型導彈攜帶架(Advanced Missile and Bomb Ejection Rack,AMBER)F-15EX將能夠攜帶多達22枚空對空導彈。在對地攻擊模式下,F(xiàn)-15EX可以攜帶8枚空對空導彈和28枚小直徑炸彈(SDB),或8枚空對空導彈和7枚900kg炸彈。
雖然具有一些優(yōu)點,但美國國內(nèi)對于美軍采購F-15EX有不同看法,主要表現(xiàn)為以下兩點:一是反對者認為對于五代機而言,雷達反射面積達4.5平方米的F-15EX只是一個昂貴的靶子,無法在高對抗環(huán)境下生存;二是反對者認為,采購F-15EX將擠占有限的軍費,影響F-35的采購。美國空軍也曾多次表示不再采購“老舊飛機”,并希望通過加速采購F-35及加快淘汰現(xiàn)有飛機等手段盡快將第五代戰(zhàn)斗機的比例提升至50%,使美空軍的作戰(zhàn)能力保持全球領(lǐng)先。但出乎很多人的意料,美空軍還是計劃采購多達200架F-15EX,推測其原因主要有以下幾個方面:
按照原有計劃,美軍將用749架F-22替換所有的F-15,但隨著蘇聯(lián)解體,美國失去了主要競爭對手,在生產(chǎn)了187架F-22后永久關(guān)閉了其生產(chǎn)線無后續(xù)機型替代。目前,美國空軍和國民警衛(wèi)隊還有235架F-15C\D,大部分駐扎美國本土負責國土防空任務。由于這些飛機平均機齡達37年,平均飛行小時數(shù)接近9000小時,加之飛行任務較重,導致大部分都有比較嚴重的結(jié)構(gòu)損傷,被限制進行高機動飛行。美國空軍杜克·理查森中將指出目前75%的F-15C\D超出使用壽命,10%的F-15C\D由于結(jié)構(gòu)問題不能飛行。2007年11月2日,由于結(jié)構(gòu)損傷,一架F-15C在飛行過程中機身折斷,引發(fā)嚴重飛行事故?梢灶A見,隨著F-15C\D日益老舊,一方面需要經(jīng)常性地對結(jié)構(gòu)件進行檢查,導致維修工作量急劇上升;另一方面為了保證完成飛行任務,需要采購大量備件,導致支持費用較高。上述情況導致在未來幾年內(nèi)可用戰(zhàn)斗機數(shù)量將急劇下降,維護費用將急劇上升,無法維持必要的國土防空能力。
此外,原本被寄予厚望的F-35項目進展不盡如人意,其最新Block4版本不能按期推出,現(xiàn)有版本在使用過程中不斷暴露問題,F(xiàn)-35存在的可靠性低、維護工作量大以及產(chǎn)能無法滿足需求等問題使得美軍不得不尋求可靠的替代品以保證必要的作戰(zhàn)力量。
雖然F-15EX單架采購費用達到了8000萬美元,超過了F-35A的單架采購費用,但以全壽命費用衡量,F(xiàn)-15EX仍具有一定優(yōu)勢。首先,F(xiàn)15EX研制費用較低。F-15EX大量采用了已經(jīng)在F-15SA、F-15QA等出口型號上驗證過的技術(shù),國外客戶承擔了大量研發(fā)經(jīng)費及研制風險,美軍僅承擔了EPAWSS等僅為美軍提供的裝備及部分地面設備的研制費用,從而大大節(jié)省了研發(fā)費用;第二,F(xiàn)-15EX具有較低的全壽命使用費用。F15EX有長達20000小時的設計使用壽命及27000美元的每小時飛行費用。F-35目前的使用壽命為7500小時,每小時飛行費用約為30000美元,雖然預計后續(xù)F-35使用壽命及飛行費用會有較大的改善,但就目前而言,F(xiàn)-15EX無疑占有優(yōu)勢。第三,F(xiàn)-15EX具有較低的改裝費用。它與現(xiàn)有F-15機型有超過70%的零件通用性,并且可以使用幾乎所有與現(xiàn)有F-15機型相同的地面設備、機庫、模擬器和其他保障裝備。
據(jù)報道,佛蒙特州國民警衛(wèi)隊在五年內(nèi)預算了1億美元用于升級伯靈頓國際機場的機場基礎(chǔ)設施,以支持F-35A作戰(zhàn)并更換其F-16中隊。最后,F(xiàn)-15EX具有較短的改裝時間。據(jù)評估,現(xiàn)有的F-15飛行中隊可以在大約3個月內(nèi)過渡到F-15EX,而過渡到F-35則需要幾年的時間。此外,為了便于F-15C飛行員能夠順利過渡,F(xiàn)-15EX被設置為只需一個飛行員就能操作,從而降低了人員培訓難度。據(jù)美國空軍技術(shù)網(wǎng)站2021年5月10日報道,在正式接裝2個月后,F(xiàn)-15EX已經(jīng)參加了具有實戰(zhàn)背景的北方邊緣21演習,并在演習中取得了戰(zhàn)績,充分說明了F-15EX的快速部署能力。
受出口政策限制,很多潛在客戶無法獲得F35,而F-15EX憑借其出色的性能,尤其是在美軍正式簽訂采購合同的影響下,已有多個國家提出了購買意向。據(jù)報道,波音公司已于2021年1月28日獲得美國政府的出口許可,可以參加印度空軍購買114架多用途飛機合同的競標工作。印尼政府已向美國提出購買8架F-15EX的需求,并希望能于2022年開始交付(印尼空軍可能成為F15EX戰(zhàn)斗機的首個海外用戶)。上述兩個國家都是蘇式戰(zhàn)機的傳統(tǒng)用戶,印尼共有5架蘇27SK\SKM及11架蘇-30MK\MK2戰(zhàn)斗機,印度更是裝備了大量的蘇-30MKI、米格-29、米格-27、米格-21等蘇式作戰(zhàn)飛機。此外,印度還是俄羅斯最新第五代戰(zhàn)斗機蘇-57的潛在客戶。由此可見,通過出口F-15EX,美國可以進一步鞏固其在國際軍貿(mào)市場地位,加強對相關(guān)國家的影響力,并擠壓俄羅斯等國家的軍售空間。
長期以來,美國軍機市場相對開放,參與者眾多。在經(jīng)歷多輪合并后,波音、洛克希德-馬丁及諾斯羅普-格魯門公司成為三巨頭,為軍方提供了絕大多數(shù)的作戰(zhàn)飛機。近年來,隨著洛克希德馬丁公司先后獲得F-22、F-35項目以及波音公司在商用飛機市場及軍用加油機市場受挫,使得洛克希德-馬丁公司處于優(yōu)勢地位,逐漸形成了在戰(zhàn)斗機市場一家獨大的局面。由于擔心形成事實上的壟斷,加上考慮到洛克希德-馬丁公司在降低F-35費用方面的不積極,美國政府可能會通過減慢F-35采購進度以及相對加強波音實力來進行均衡。事實上,在得到美國空軍采購F-15EX的消息后,洛克希德-馬丁公司首席執(zhí)行官瑪麗林·休森向其投資者保證F-35的采購計劃沒有變化,公司將降低單架飛機的成本。
不論F-15EX性能如何優(yōu)異,其最大的問題在于缺乏隱身能力。在部署了類似于S-400的現(xiàn)代防空系統(tǒng)的戰(zhàn)場環(huán)境下,F(xiàn)-15EX能在320公里之外就被發(fā)現(xiàn),而F-35的被發(fā)現(xiàn)距離大約僅為32km。由此可見,在大國激烈競爭的線EX無法獨立生存,只能在低對抗環(huán)境下?lián)搰练揽、巡邏警戒、遠程投放彈藥等任務。此外,通過綜合分析F-15EX的性能特點及美軍裝備未來的發(fā)展方向,F(xiàn)-15EX還可能有以下幾種應用模式:
雖然美軍裝備的F-22、F-35戰(zhàn)斗機具有優(yōu)秀的隱身能力,但也存在著機隊數(shù)量少、內(nèi)置武器數(shù)量少、內(nèi)置武器種類少以及采購/使用費用高等問題,為了完成作戰(zhàn)任務,必須有其它型號的飛機進行配合。根據(jù)自身特點,F(xiàn)-15EX可為五代機提供以下支持:首先,在五代機擊破敵方關(guān)鍵防空節(jié)點,保證掌握單向制電磁權(quán)后,F(xiàn)-15EX可利用自身強大的武器攜帶能力對敵方機場、通訊中心、指揮所、戰(zhàn)略資源存儲場所展開持續(xù)、高效的攻擊。此外,還可對五代機后方空域進行警戒,防止敵方偷襲;其次,F(xiàn)-15EX可利用EPAWSS為五代機提供伴隨電子戰(zhàn)保障,在五代機保持完全電子靜默的情況下對敵防空系統(tǒng)進行有效壓制,從而實現(xiàn)有效突防,此外F-15EX可使用所裝備的AN/APG-82(V)1有源相控陣雷達通過機間數(shù)據(jù)鏈為五代機提供目標指示;最后,F(xiàn)-15EX可以承擔目前由F-22承擔的對俄警戒任務,對俄羅斯常規(guī)抵近飛行訓練進行近距伴飛、威懾,從而減輕F-22任務壓力,降低成本。綜上所述,通過F15EX與五代機相互配合,可以發(fā)揮各自長處,降低使用成本,達到較好的使用效果。
美俄等軍事強國均高度重視有人\無人協(xié)同作戰(zhàn)的技術(shù)研究,美國更是提出天空博格(Skyborg)項目,計劃開發(fā)可部屬于有人機或無人機上的人工智能系統(tǒng),實現(xiàn)虛擬副駕駛和無人機自主作戰(zhàn)能力。由于F-15EX采用了開發(fā)式任務系統(tǒng)架構(gòu),可以方便的對軟硬件進行升級,不斷適應新的技術(shù)改進,使得F-15EX成為有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)驗證的理想平臺。此外,F(xiàn)-15EX還有一個空余座位可供無人機控制人員使用,更加便于實現(xiàn)有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)。在美軍設想中,1架F15EX將與3架XQ-58女武神無人機組成典型的有人/無人4機作戰(zhàn)編隊,在危險環(huán)境下,無人機前置充當編隊的傳感器,負責探測敵方目標,吸引敵方火力。而F-15EX則充當殺手,利用所攜帶的大量武器對敵方展開有效殺傷。
在停止采購近20年后,F(xiàn)-15家族的最新成員F-15EX以全新的面目出現(xiàn)在美軍序列中,其中既有充分挖掘F-15這一優(yōu)秀平臺潛力的考量,更有捉襟見肘、難以為繼的無奈。在日益強大的對手面前F-15EX是否能延續(xù)其家族不敗的神話,還需要觀察。