未来战斗机什么样？歼-15总师深度解读

2020年9月15日, 时任美国空军采办、技术与后勤助理部长威尔•罗珀在空天网年会线上会议中宣布，“下一代空中主宰”（NGAD）项目的全尺寸验证机已经首飞；2020年8月18日美国海军研究协会网站报道，美国海军航空系统司令部成立了NGAD办公室（PMA-230），正加速下一代舰载战斗机的发展。在当前大国竞争与大国博弈的背景下，随着美国空海军紧锣密鼓的加速下一代战斗机研制，关于未来空战形态演变的研判和未来战斗机发展趋势的讨论也愈发激烈。

下一代战斗机概念渲染图（来源：FlightGlobal）

此前，我国飞行器设计领域专家、中国航空研究院院长孙聪院士在《航空学报》2021年第8期发表了重磅文章《从空战制胜机理演变看未来战斗机发展趋势》（原文链接请点击左侧标题）。孙聪院士长期从事飞机航空电子、隐身技术和飞机设计工作，先后担任歼-XXB/BS、歼-15和鹘鹰飞机总设计师，是我国战斗机研制的新一代领军人物。文章系统梳理了空战制胜机理的演变历程，结合当前技术发展与布局，研判了未来战斗机发展趋势。以下，小编从这篇论文中摘录出关键内容，与各位航空爱好者和从业者分享。

一

空战战胜机理演变历程

1

能量机动制胜时代

按照战斗机的攻击方式，能量机动空战时代包括了航炮时代和尾后攻击红外导弹时代，并一直持续到20世纪70年代末，按照CSBA整理的从1965年到2002年的空战统计，这两种攻击方式造成的杀伤之和占到了该时代下总空战杀伤数的90%以上。

1965-2022年空战杀伤统计（来源：CSBA）

经历了短暂的枪支上天进行空空作战后，空战迅速进入了航炮时代。航炮空战主导了20世纪半个多世纪的空战模式，跨域了螺旋桨飞机和喷气式飞机两大类机型。航炮空战时代在信息域和认知域的博弈主要依靠飞行员的眼睛和大脑，在物理域的行动和攻击环节依靠飞机平台和航炮。受限于人眼的视线距离、范围和大脑的注意力等生理限制，常常会给对手从视线盲区偷偷接近并一击脱离的机会。如果双方态势平等交战，可以说航炮攻击模式是对飞机平台的能量机动要求最为苛刻的攻击模式。这种攻击难度也导致了航炮空战有极大的偶然性。比如朝鲜战争中，中国英雄飞行员张积慧，虽然在喷气式飞机上的飞行时间才100多小时，总共飞行时间300多小时，但凭着过硬的技术和坚强的意志击落了飞行时间超过3000小时的美国王牌飞行员戴维斯，后者在两个月内击落了11架战斗机和3架轰炸机。

张积慧与戴维斯空战示意图

由于航炮空战太过依赖于飞机平台的高度速度和空间机动能力，军事强国开始纷纷开发攻击距离更远，攻击时空条件也更为宽松的空空导弹。1965年越战中的“滚雷行动”，AIM-7麻雀雷达制导导弹和AIM-9响尾蛇红外制导导弹被大规模应用于空战中，只是相比战前预测的可分别达到71%和65%的命中概率，实际结果只有8%和15%，与预期相去甚远。

总的来说，能量机动对飞机平台的要求是要有较快的速度来快速接近或脱离对手，较高的升限来增加高度与能量优势，较好的爬升率以在垂直平面稳定截获或摆脱对手，优秀的滚转敏捷性和转弯盘旋机动能力以获得或阻止对手获得开火机会。

2

信息机动制胜时代

随着电子、通信、计算机等技术的迅速发展，战斗机在机载雷达、数据链、导航、飞控、武器等方面都有了长足的进步，空战进入了信息机动制胜时代。隐身技术的出现极大颠覆了隐身平台和非隐身平台在信息获取方面的巨大差距，隐身飞机之间的对抗更是空前加剧了信息获取、处理、融合、传输，使用等多个方面的机动与博弈。飞机在信息域的雷达性能倍数提升和在物理域的导弹射程倍数拓展使空战真正进入了超视距，“先敌发现，先敌发射，先敌命中”成为了信息机动时代的制胜机理。信息机动中，先发现与先识别对手是空战杀伤链启动的首要条件，也是空战双方在信息域激烈博弈的原因所在。

F-15C飞机配装的AN/APG-63(V)2脉冲多普勒雷达对1平方米目标探测距离超过了125千米；AIM-54不死鸟空空导弹最大射程超过了200千米；同时，吸取了越战中超视距攻击时无法可靠识别的经验教训，F-15使用了可以从目标的回波信号中自动检测目标类型的技术（提取对手发动机压缩机和涡轮叶片的信号特征），从而具备了非合作目标识别能力。这些技术的共同进步理论上将催生发起距离超过100千米的空战对抗，但事实上，自从80年代后，一场军事大国间势均力敌的空战从未发生过。

随着地面防空体系的逐步完善，三代机面临的地面威胁愈发严峻，为了解决突防难题，美军早在20世纪70年代（如果不算SR-71“黑鸟”）开始了隐身飞机F-117的研发，并在海湾战争中投入实战，取得了巨大收益。隐身技术的应用极大破坏了攻防双方在信息域内博弈的平衡，正因如此，自从80年代末以后，美军研制的所有高威胁环境下的作战飞机基本都具有隐身能力或特征。

F-117

为空优而生的F-22定义了四代机的4S标准：隐身、超巡、超高机动、超级航电，对三代机形成了碾压优势。在2006年的“北方利刃”演习中，F-22取得了对三代机144:0的骄人成绩。很多观点将F-22取得的巨大优势归结为由高隐身和大功率有源相控阵雷达共同构成的信息作战能力。事实上，这只占了4S中的两个S。相比三代机F-22在物理域同样构建了无可比拟的性能优势，从而实现了在信息域和物理域对三代机的双杀与全面升级，这正是另外两个S的意义所在。

先敌发现是信息机动的首要需求

F-22在超音速巡航状态下发射导弹，能大幅提升导弹的动力射程，F-22的超声速大稳盘过载为其提供了优异的攻防转换能力，使其在不损失速度的情况下，能够快速掉头，并利用超巡速度迅速消耗掉来袭导弹动力射程。攻防两方面相综合，F-22对三代机形成了牢不可破的不可逃距离优势。

F-22和典型三代机相互之间的不可逃逸区（动力学维度）

综合来说，由于传感器技术和导弹技术的快速进步使得空战范围显著拓展，信息机动空战时代追求“先敌发现、先敌发射、先敌命中”的制胜原则，并在体系作战的支持下空战效能实现了倍增。隐身技术的出现立刻打破了攻防双方在信息领域的博弈平衡，但为空优而生的F-22确是在信息域和物理域对三代机实现了全面升级。这表明信息机动绝不是对能量机动的摒弃和否定，恰恰相反，能量机动以另一种形式完成了拓展和升华，和信息优势一道，共同构建了信息空战时代下的制胜能力。

二

未来空战制胜机理

从20世纪百年航空技术发展规律看，战斗机的发展正向复杂空战系统方向快速演变，随着自主、人工智能、无人、计算、通信等增量技术和变量技术的井喷式发展，航空平台之间将实现更深程度的互联互通、更广范围的协同增能，这直接激发了复杂空战系统的研究与应用。

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设想这样一个203X年类似思想实验的空战场景：A国两架高隐身战斗机正在执行空中巡逻任务，突然受地面指挥控制中心和地面预警雷达引导，前出拦截B国的空中突防编队。A国战斗机在合适的距离雷达开机进行猝发探测，却发现了前后2个编队共10个目标，由于双方距离在快速接近中，在A国战斗机雷达无法准确识别目标的情况下，2名飞行员无暇进行过多思考，协同目标分配后各选了两个目标，向每个目标发射二枚导弹。在制导过程中，突然雷达告警接收到对手雷达制导信号，但无法判断是前后哪个编队发射了导弹，情急之下，放弃中段制导而掉头脱离。

事实上这是一个广义上2V2的空战场景，B国除了2架有人高隐身战斗机外，还配飞了4个无人忠诚僚机，2个远射前置空中节点，和2个诱饵/探测/灵巧干扰三能一体的对空巡飞器共8个低成本/可消耗无人机。该空战场景离我们并不遥远，我们可以从美军当前的技术布局找到线索。

2016年，美空军正式对外发布公开版《空中优势2030飞行规划》，明确提出为了继续维持跨代的空中优势，美国空军需要迅速构建新一代空战系统和下一代空优战斗机PCA。2020年8月，美国海军航空系统司令部成立了NGAD办公室，以加速下一代舰载战斗机的发展。从美军当前的技术布局可以研判，美军正以“下一代空中主宰”为抓手，以点带面，围绕未来空战系统的通信架构、指控架构、功能架构等诸多关键维度，进行全面的技术攻关与验证，加速构建一个分布、高生存、强杀伤、动态、弹性、高效的复杂空战系统。

美国国防部、空/海军等围绕未来复杂作战系统的技术布局

从当前美军的技术布局和学界讨论研判，未来空战必然是空战系统的对抗，至少美军正在塑造空战系统对抗的新模式，并加速研发和构建相关能力。其核心理念是：以PCA等下一代战斗机平台为核心节点，通过将少量的PCA等高端平台和大量的低成本、可消耗、模块化、强自主的无人僚机/巡飞器等相组合，构建原生空战系统。未来，空战系统之间的对抗，核心追求在于识别和认知对手多节点间的关系、系统架构和复杂杀伤链路的同时，阻止对手识别和认知己方的系统架构和杀伤链路，并寻求在全杀伤链环节迟滞、破坏和打断对手的闭环功能，空战将进入认知机动制胜时代。

未来以有无人协同为核心特征的复杂空战系统

认知机动时代的空战系统设计属于复杂系统设计范畴。不同于传统单一系统，复杂系统更多通过分布式控制、系统自主决策、局部可见、灵活分层、协同合作、系统间相互影响和追求最少约束等机制来完成设计目标。因此，需要寻求新的方法和手段来设计复杂系统，以产生和管理涌现性行为来满足认知机动空战的应用需求。未来空战系统设计的总体目标是：从通信架构、指控架构、功能架构和物理架构等诸多层面，以下一代制空作战飞机为强节点，通过多种有/无人节点间的广泛信息交互和不同程度的自主决策运行，实现杀伤链的快速、高效、精准、并行闭环，在效率、鲁棒性、适应性、弹性及准确性等诸多维度实现能力涌现。自主和人工智能技术是实现复杂空战系统的必要条件。

需要说明的是，下一代空战形态的出现绝不是对上一代空战形态的否定和摒弃，恰恰相反，是对上一代空战形态的继承和拓展。通过争夺信息域、认知域和物理域“三位一体”机动的综合优势来击败对手，始终是空战制胜机理不变的指导思想。

空空对抗贯穿于信息域/认知域/物理域

三

几个关系的探讨

1

能力与规模并重

装备的能力、规模、组合是装备结构设计的最核心因素，也是一型装备在设计之初必须考虑的不可或缺约束。2009年，空军中校W·Locke通过系统的整理和分析红旗军演中的训练数据，提炼出了战斗机数量优势对空战交换比影响的规律。结论显示双方的参战架数比来到2:1以后，SU-27与F-15C的空战损失比出现拐点并迅速上升。当参战架数比在0.1:1和2:1之间时，SU-27与F-15C的空战损失比表现的极为平缓，几乎定格在3.5:1，当参战架数比小于0.1时，损失比迅速下降（F-15C的损失迅速增加）。从二战空战的历史数据和红旗军演的训练数据统计结果来看，当双方战斗机处于同代对抗时，数量优势对交战级空战的影响极为明显。随着交战层飞机间协同程度的不断提高，数量优势对交战结果的影响还将继续增加。

“红旗军演”：SU-27与F-15C的交换比

2015年，兰德公司发布《中美军事计分卡》的研究报告，对中美在机场打击、空中优势、反舰作战等10个任务方面的军事能力进行了全面对比。其中，在对比中美空中优势力量时分析了美军为获取并控制住台湾上空空中优势所需的兵力规模（见下图）。研究表明，在最严苛的情况下，美军需要从关岛基地或同等距离的其他基地出动7个空中联队，才能实现对台海上空的持续控制。事实上，中远距离的区域控制和绵长国境线的防御要求对每个军事大国的战斗机规模都有着强大需求。考虑一场7天24小时的区域控制任务，防御方要保持足够规模的飞机持续存在，以顶住进攻方的一次涌入攻击。空战结果不但与上述交战层的规模影响强联动，甚至还是在机场受到猛烈攻击的情况下进行作战，难度不可不察。因此，规模需求是装备论证阶段必须考虑的核心约束之一。

攻击与不攻击基地情况下为取得空中损耗战胜利所需的兵力（以空中联队数量衡量）

2

专用与多用权衡

在2018年战略与预算评估中心发布的研究报告中指出，美国海军航空兵的装备结构发展体现了这样一个规律：大国对抗追求效能，和平时期追求效率。随着大国竞争时代的又一次到来，战略与预算评估中心为美国海军建议了面向2040年的3种航空兵装备结构方案，分别为传统型，均衡型和专用任务结构型。评估结果表明，专用任务装备结构方案能在更远的距离以更高的生存能力投送更多的火力，是支撑大国博弈的有效解决方案。

从当前美国空海军的发展布局看，尤其在作战装备结构的项目安排上，确实呈现了这种特点。美国空军的PCA专注于空优任务，B-21则专注于远程穿透纵深打击。2020年12月，美国海军等联合发布了《海上优势：以一体化全域海军力量制胜》的海上战略文件，文件中指出海军的下一代飞机将在防空反导战中承担重责，联合打击战斗机F-35C将在MQ-25无人加油机的保障下，在力量投射与打击任务中承担首要职责。从装备建设角度看，美国空海军根据自身在联合作战概念中承担的角色，并结合各自独特的军种需求，对装备的定位有不同之处，但均选择了一条相对专用任务型装备结构道路：充分发挥严酷环境下专用装备在执行匹配任务时的装备潜力，通过全域协同和一体化指控作战，实现整体效能最优。

3

数字工程与快速采办创新

2018年6月，美国国防部正式对外发布“国防部数字工程战略”。核心思想是利用全生命周期内可跨学科、跨领域连续传递的模型和数据，开展系统论证、设计、试制试验和鉴定等科研活动。2019年，空军负责采办、技术与后勤的助理部长罗珀提出“数字化百系列”概念，旨在通过综合运用数字工程、敏捷软件开发以及模块化开放系统架构的“三位一体”工具，对战斗机进行每四年一次的高频率升级，实现快速迭代研发。为与数字工程相适应，美国防部也不断推进采办改革策略。2020年1月，美国防部正式发布5000.02指示《适应性采办框架的运行》，力求实现灵活、快速、敏捷的能力集成、快速原型与快速部署。至此，针对数字时代的能力开发，和敏捷灵活创新的适应性能力采办，美军力求两手抓，两手都要硬，意图在不断迷惑对手的同时，彻底拉开与对手在时间、节奏和能力上的差距。

经过一个多世纪的空战实践，人类已经历能量机动制胜、信息机动制胜两个空战时代，随着自主、人工智能等诸多增量与变量技术的快速发展，未来空战将迅速进入到认知机动制胜时代，以有无人协同为核心特征的复杂空战系统间的对抗将是未来空战的主要模式。认知机动空战的核心追求是识别和认知对手多节点间的关系、系统架构和复杂杀伤链路的同时，阻止对手识别和认知己方的系统架构和杀伤链路，并寻求在全杀伤链环节迟滞、破坏和打断对手的闭环功能。立足于大国竞争与大国博弈下的时代需求，立足于未来联合作战概念下的使命定位，立足于数字化时代下的技术变革，下一代战斗机必将是一型在装备结构中专注于空优的、规模化的，在任务层面具备快速响应的、在交战层面能赢得认知机动空战的复杂空战系统中的核心骨干节点。

风上风云｜云端故事

原标题：《未来战斗机什么样？歼-15总师深度解读》

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