F-35的是与非

【编者按】

F-35的“贵”人尽皆知。作为美国空军的“御用智库”,兰德公司2013年就在费效比上宣判了F-35(JSF项目)的“死刑”。虽然F-35成本飞涨,但却在两位总统的16年任期内屡次化险为夷。不过,目前F-35的好日子已经快到头了——在被特朗普措辞严厉地抨击成本超支之后,洛·马终于低下了头,开始降价。F-35的整体成本真的能降到1亿美元以下?本文通过分析与解读兰德公司和美国政府问责办公室(GAO)针对F-35的多份报告,向读者介绍F-35这个“坑”是怎么挖的,以及美国国防部是如何掉进这个“坑”的。

众所周知,F-35是美国三军JSF“联合攻击战斗机”项目的产物,三军联合研制JSF的主要目的是“省钱”。那么,JSF真的达到了省钱的目的吗?

并不省钱的F-35

美国著名的智库兰德公司下设的空军项目部(Air Force Project,AFP)2013年发布了一份题为《联合攻击战斗机项目真的省钱吗?》的报告。这份报告直指成本严重超支的JSF项目(F-35)。兰德公司的空军研究专家们回顾了美军历史上几款两个(或两个以上)军种联合研制的军用飞机的例子,比较了联合研发机型与单一军种机型之间的成本差异,认为F-35这宗美国国防史上最大的军购案的全寿命成本(LCC)已经远远超过三军种各自开发战机的费用总和。兰德的结论是:

1、回顾历史,联合研制的战机采购成本增长幅度高于独立研制的战机项目,而且也未实现节省全寿命成本的目的;

2、JSF不可能兑现其所承诺的节省全寿命成本的诺言;

3、造成联合研制项目成本超支的主要原因是很难将多样化的需求容入一型通用的平台中;

4、联合研制项目与处于衰退中的战斗机工业有关

5、联合战机项目对于未来的战争存在潜在的作战及战略风险。

这份报告等于在经济上否定了F-35项目。兰德公司选取联合研发的机型包括:JSF、JPATS T-6A、JSATRS E-8、V-22。而军种单独研发生产的项目是:C-17运输机、F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载机、F-22“猛禽”隐身战斗机、T-45 TS高级教练机,并将他们的采购成本进行比较。选取的比较时间段是重大国防项目采购在“里程节点B之后”第5年到第9年的数据。“里程节点B”是美国军用采购标准程序中最关键的节点。这一节点会仔细评估设计是否满足要求,确定最终生产的武器装备的数量以及对成本的预估。通过里程节点B之后,武器装备就进入工程发展阶段,这一阶段通常耗时较长,在完成所有的研发和测试后,进入“里程节点C”,如果“里程节点C”的审核通过,武器装备就将正式进入量产阶)。

军方支持联合研制的目的之一是省钱,但大部分军机项目都事与愿违。

比较显示,联合研制机型的采购成本在任何时间段都高于单用途项目的采购成本,且成本始终在增长;单用途项目在第7至第9年间还出现了下降。兰德研究得出的历史数据是:联合研制机型的平均成本增长率为65%,单一项目则仅有24%,两者相差了41个百分点。这已经部分否定了联合研制分摊经费能够降低成本的判断。

军方支持联合研制的另外一个理由是追求平台的最大通用性,后期战机的作战和维护成本也会下降。但兰德再次用数据告诉大家,这个观点从历史来看是站不住脚的。美军的军用飞机发展史上出现过多次两个军种共用的设计方案,但从最终结果看,之前设计时所追求的最大通用性基本都以失败结束。例如TFX项目衍生出F-111A(空军型)/B(海军型),海军型于1968年被取消。原本计划,TFX之间能够实现100%的通用性,但最终的结果是F-14A与F-111的通用性只有14%。TFX的近距支援型(CAS)的使用方早早便退出了TFX项目,他们发现各自的需求根本无法在一个统一的TFX平台上实现。最终海军陆战队发展出AV-8A,空军发展出A-10,海军则研发出A-7攻击机。

兰德公司指出,在典型的现代战斗机项目中,采购费用大致是研发测试费用的4倍。研究结果显示,即便是最理想的联合项目,也只能实现理论上的20%的成本节省,但整个项目的成本仍然要高于两个单独项目成本的总和。

投弹中的F-35战机,为了让F-35拥有近距格斗作战能力,其机翼下外挂了AIM-9X导弹,外挂武器会破坏隐身性能。

JSF义无反顾上马,今朝骑虎难下

兰德的报告指出,推进JSF项目的官员们清楚地知道历史上联合战斗机项目存在的问题,但他们认为,创新方法能够解决问题。这些方法包括:在管理上组建JPO(联合战斗机项目办公室),进行“取舍分析以符合所有军种对于联合战斗机的最低要求”。项目工程师和采购专家将关键性能作为机型参数分析与研发的基础,提高战斗机的可负担性。1995~2000年期间,军方开展了一系列详细的成本/收益取舍设计,JPO还每年发布JIRD(联合战机过渡时期需求指引),以试图实现最大的通用性,鼓励三大军种在尽可能实现最大的通用型——这一目标的时候接受必要的妥协。

现在看来,这些所谓的创新都是虚的,对于解决实际技术困境毫无用处。JPO最大的能力就是施压空军和海军接受这样一款各方面都无法令他们满意的战机。JPO和制造商洛·马预计,F-35的研发测试的成本相当于分别研发三款独立机型总和的60%,费用比三军种各自研发采购所需的机种总和便宜25%。项目进入“里程节点B”的时候,JSF项目的预计总费用是1750亿美元(包含研发测试和采购,不包含维护和使用费用),总计采购2866架F-35A/B/C型联合攻击机,但是兰德公司援引2010年的SAR报告中的F-35的数据,并以F-22A作为独立研制机型的基准,F-35的采购成本比三军各自采购的总和还高了10%。

JPO最大的能力就是施压空军和海军接受这样一款各方面都无法令他们满意的战机。

JSF项目进入“里程节点B”时的成本预计是在F-35的全寿命周期费用(LCC)中,54%属于采购成本(包括研发测试评估加上采购两大类开支),46%属于作战与维护成本。

兰德通过计算后认为,按照这样的成本分摊比例,JSF必须降低10.3%的作战与维护成本才能抵消采购成本的上升。但实际上降低作战与维护成本难以实现,全寿命周期费用(LCC)的涨幅更是惊人。“里程节点B”时,F-35 LCC的数据预估是比三军单独采购的总和低16%,但比较2010年的SAR报告中F-35与F-22A的历史数据,兰德公司发现F-35项目的成本已经比三种不同机型的总和高出65%。即便考虑了F-22A已经形成初始战斗力的情况,JSF的数据仍然高出F-22A 37%。兰德解释称,根据历史经验看,一款战斗机投入实际部署之后,其LCC的数值要比估计值高一些。需要注意的是兰德的报告没有对F-35的性能进行分析,只是研究其成本。(未完待续)

F-35的“贵”人尽皆知。作为美国空军的“御用智库”,兰德公司2013年就在费效比上宣判了F-35(JSF项目)的“死刑”。虽然F-35成本飞涨,但却在两位总统的16年任期内屡次化险为夷。不过,目前F-35的好日子已经快到头了——在被特朗普措辞严厉地抨击成本超支之后,洛·马终于低下了头,开始降价。F-35的整体成本真的能降到1亿美元以下?本文通过分析与解读兰德公司和美国政府问责办公室(GAO)针对F-35的多份报告,向读者介绍F-35这个“坑”是怎么挖的,以及美国国防部是如何掉进这个“坑”的。

F-35项目已严重超支

2010年,F-35项目的整体金额已经超过原始成本预估的30%,触发国会为军方重要采购项目(Major Defense Acquisition Program)设置的的“Nunn_McCurdy”条款,国会和国防部经过协商,重新调整了F-35项目的基准水平,采购数量从2852架下降到2457架。这次调整基准值之后,研发总成本从344亿美元上升到552亿美元,采购金额从2330亿美元上涨到3957亿美元,项目整体进度拖延7年,初始作战能力(IOC)形成从2012年被推迟到2019年。

根据现有的成本预测,从现在至2038年,国防部每年要平均支付127亿美元以上的金额来维持F-35的研发与采购,尤其是从2022年开始,每年采购F-35的开支将超过140亿美元,且至少维持10年。

F-35项目整体拖延也是造成单机价格不断攀升的重要因素之一。

洛·马表示,F-35进入全速生产阶段后(里程节点C),成本会下降。但何时进入全速生产阶段仍存变数。以部署完毕Block3F版的任务系统软件为标志,F-35的研发工作要到2019年2月才结束,4月份进入全速生产阶段。但JPO的官员表示,完成研发工作的时点可能要推迟2~3个月,主要原因是软件升级的工程量庞大,全面的可靠性测试需要耗费太多的工时。F-35的硬件可靠性也存在问题,这也会影响全速生产阶段开始的时点。据最新的报道,国防部与洛·马的最新一笔合同已经敲定,有望将单机价格降至1亿美元以下。

美国国防部预计,F-35机队在其寿命周期内用于作战和支持的费用超过1万亿美元。GAO认为在可承受能力上对于美国国防部来说是一个巨大的挑战。2014版的SAR报告透露,F-35A的每飞行小时的费用为3.2万美元,高于F-16C/D的2.6万美元。根据计划的飞行小时数,F-35A的年飞行小时数是250小时,F-35B为302小时/年,F-35C为316小时/年,按照该数据,单架F-35A的年飞行维护费用高达800万美元,B/C两型的维护费用也可能接近乃至超过1000万美元。

GAO的报告反复提及F-35项目的现状从长期来看是国防部所无力可负担的。2014年起,F-35的采购成本开始下降,但如果没有特朗普这样的外力强行干预,F-35将继续吞噬美国的国防预算。


F-35战机隐身状态下只能携带中距空空导弹,无法携带近距格斗空空导弹。

多种因素导致F-35项目成本失控

兰德的报告和美国政府问责办公室(GAO)都给出了答案:兰德公司认为,联合研制的机型优势可以剔除重复设计,提高零配件的通用型、扩大采购规模、降低后续成本,但通用设计很难满足各军种独特的需求。“硬塞”的结果就是设计、测试的难度不断加大。

兰德的表态还比较“客气”,GAO则直接指出了采购背后的决策错误。2013年发布的特定项目采购报告(Selected Acquisiton Report,SAR)报告表示,F-35项目严重超支的原因在于:一是在关键的决定节点之前缺乏充分的产品信息。二是采购行为与研发、测试和生产之间的高度重叠(之前的军用飞机都是生产数架原型机,待全部满足军方的需求之后定型,之后投入批量生产,因此其研发总成本虽然会超出预期,但不会太多。F-35采用了完全不同的方式,低速生产、系统研发、批量采购同步进行)。因此,在GAO看来,F-35属于仓促上马、用错误的方式进行研发和生产的项目。这一罪名着实不轻。具体来说,几个要素促成了F-35的成本失控:

1、通用性下降

军方对于JSF项目的最初要求是“用得起的隐形战机”,“用得起”是首位。F-35最初的设计目标是三款机型(A/B/C)具备80%以上的部件通用度,预期单价为6900万美元。但F-35的通用设计问题不断,尤其是F-35B/C的特殊要求导致通用性持续下降。“里程节点B”时,三种机型的预计通用度为45%-70%;2008年时已经下降到27%-43%。严格来说,F-35B与F-35A已经不属于同一型战机了。通用性下降的直接后果是研发难度提高、测试时间拉长。更大的负面作用是战机后续维护和保养成本骤增,JSF的作战和维护成本(O&S)自2001年开始一直以非常高的幅度增长。

不难发现,空军、海军与陆战队对于下一代主力机型的要求有相同之处(隐身能力,更大的航程),但更多的是不同,要将这些要求都融合在一个平台上的难度极大。F-35B使用的升力风扇系统自身重量就接近一吨(包括传动轴、位于驾驶舱后部的升力风扇、位于两侧的辅助升力发动机),为追求更大的通用性设计,F-35的机身只能整体变大变粗。为在航母上起降,F-35C还需要额外的结构加强进一步增加了机身的结构重量,CV型的自身重量就已经因增大的机翼表面而增加,三者叠加导致F-35的机体结构增重形成了恶性循环。

生产制造中的F-35。

2、致命的生产方式

传统的美国军机生产方式是,国防部授予试生产合同,厂商生产数架原型机,完成所有的试飞和测试,定型之后国防部才开始签订采购合同。F-35采用了低速生产与研发同步进行的模式。这实际上是给了研发工作一张空白支票。国防部发现,在不断追加研发投入解决问题的同时,洛·马已经生产了不少的F-35。实际上国防部已经被洛·马这种生产模式牢牢套住了。按照计划,只有待全部研发过程完成之后,F-35才能进入全速生产模式。预计2019年2月进入全速生产模式前,F-35的产量已经超过400架,耗资859亿美元。按照以前的标准,这400架都属于“原型机”,足可见该生产模式的弊端。

3、软件拖累战斗力形成

F-35的电子装备和机载软件比F-22A先进得多,可以说是迄今为止美军最先进、最复杂的机载软件。这些软件是保障F-35机载装备正常使用的前提。与我们日常使用的电子设备相似,F-35若要提高作战能力,无需修改硬件,直接升级软件即可。GAO强调,软件研发是F-35现阶段的最大技术风险。洛·马还开发了自动后勤信息管理系统(ALIS)、诊断和健康管理系统(PHM)、总体可靠性和维护系统(R&M)等。这些软件系统的研发初衷是降低F-35后期的维护成本,减少常规维护的频率,但过于复杂的软件系统造成了开发进度的拖延,目前F-35进度的拖延,绝大部分要归咎于软件问题。

F-35的全部测试工作已完成80%,但GAO指出,剩余的20%极具挑战性。F-35的信息化程度高,作战能力的提升高度依赖通软件升级,但进展仍不乐观。按照计划,F-35的任务系统软件应当经历Block1/2A、Block2B、Block3i和Blcok3F。Blcok3F版本的软件部署完毕之后,F-35才具备完全作战能力。前三个阶段的软件部署已经100%完成,但Block3F的部署工作只完成了18%,GAO援引JPO的官员的话称,预计整体的部署工作将比计划推迟2~3个月。

4、“店大欺客”的供求关系

争夺JSF项目订单的是波音和洛·马两家制造商,最终洛·马拿下了全部的F-35订单。兰德指出,联合研制项目本身反应了美国军用飞机工业的衰退,竞争者的减少。洛·马在拿下订单后,姿态强硬。国防部说服海军接受F-35C,将三军的需求凑成一张大订单,反倒成为了洛·马的“盘中餐”。F-35采购一定程度上形成了“店大欺客”的态势。国防部没有B计划,在F-35项目中投入越来越多,成为了“大到不能倒”的项目。这也是F-35成本居高不下的原因之一。F-35项目是洛马最重要的收入来源之一,占到其年收入的1/4。缺乏了竞争,国防部也只能寄往洛·马能够稍微让点利,但处在强势地位的洛·马一直不愿意作出实质性的价格让步。对于这一点,也只有特朗普能够扭转。

F-35的“贵”人尽皆知。作为美国空军的“御用智库”,兰德公司2013年就在费效比上宣判了F-35(JSF项目)的“死刑”。虽然F-35成本飞涨,但却在两位总统的16年任期内屡次化险为夷。不过,目前F-35的好日子已经快到头了——在被特朗普措辞严厉地抨击成本超支之后,洛·马终于低下了头,开始降价。F-35的整体成本真的能降到1亿美元以下?本文通过分析与解读兰德公司和美国政府问责办公室(GAO)针对F-35的多份报告,向读者介绍F-35这个“坑”是怎么挖的,以及美国国防部是如何掉进这个“坑”的。

中国航空工业近年来取得了长足的进步,但整体上仍与美国航空工业仍有比较大的差距。我们看得到是硬实力方面的差距,比如可靠性高的先进军用发动机、高性能机载雷达和武器等,看不到则是在航空工业的系统管理、经费管理方面的经验缺乏。“他山之石,可以攻玉”,F-35作为冷战结束后美国三军最大的联合航空项目,其整个研制历程中的一些经验和教训值得许多航空大国进行深入研究。

现代武器对国防预算的锁定效应日益增强

从美国军方的公开数据看,先进武器装备对国防预算存在强烈的锁定效应,导致国防预算支撑未来研发的力度下降。这种效应决定了我国在国防预算分配上要“有保有压”,不宜在武器装备的部署上全面开花。

LCC的概念已经被广泛接受,因为它最真实反映了一款装备的全寿命周期内对于预算的占用。准确的LCC预测能够避免部队“买得起但用不起”的窘境,LCC的计算模式意味着一款装备一旦入列,就会锁定未来寿命周期之内的预算。举例来说,一架F-35B每年的作战与维持费用为1000万美元,那么在未来剩余10年寿命周期内,每年都会锁定至少1000万美元的预算。一艘驱逐舰如果每年的费用为1亿美元,那未来50年的寿命周期内,也会每年锁定至少1亿美元的预算。先进的军事装备越多,锁定的国防预算数额就越庞大,因此在经费预算一定的条件下,能够维持的军队规模也会随着装备的先进程度提高而减少。

公开资料显示,2015年我国国防预算为8900亿元左右,增速为10%。按照这一速度,预计未来2年内我国的国防预算将突破1万亿元。但应注意到,国防预算的增长是有天花板的,如果我国的经济增速长期徘徊在6.5%左右的区间,那么国防预算的增长幅度很有可能会下滑。

先进的军事装备越多,锁定的国防预算数额会越庞大。

从美军的经验来看,军用飞机的采购费用与寿命周期内的使用成本接近1:1(兰德研究的比例是43%:57%)。新装备一旦入役,就会在其寿命周期内锁定一笔可观的国防经费。目前,我国空军和海军都急切地要求实现装备的更新换代,但正在发展的先进武器装备对预算的锁定作用将越来越明显。

如果一架隐身战机的采购单价为3亿元,寿命周期为10年,那么其全寿命周期的成本大致在7亿~8亿元,每年平均锁定接近1亿元的国防预算。有兴趣的读者可以自己推算,如果维持一支500架左右三代/四代混合的空军,每年需要多少预算。笔者认为,解放军装备更新换代的速度可能会在未来10年内出现一段平稳期,取而代之的是结合军队自身的定位,突出发展重点装备(例如具备非对称能力的高超音速武器、海基战略核潜艇等),通过精简军队规模来打造一支能打硬仗、打胜仗的“精干型”军队,发挥国防预算的最大效用。

争议漩涡中的F-35值得我们冷静客观地深入研究。

有意义的“事后诸葛亮”:F-35项目的一些启示

洛·马将隐身、STOVL等功能塞入一个机体,并且整体性能基本满足客户需求,确实达到了技术上的极限。兰德和GAO并未否认F-35技术上已经取得的成就,批评的重点主要是项目成本超支。那么,F-35项目对中国军工业有何启示呢?

1、突出装备发展重点,避免与美开展军备竞赛

苏联拼命发展军事工业拖垮了经济,教训深刻。我国国防经费虽然一直保持着7%左右的年均增长,但总体金额仍然有限。空军和海军都急切地要求实现装备的更新换代。在这种背景下,国防经费的使用应突出重点发展。

现代武器装备呈现出研发费用高、采购费用高、维护成本高的特点。新装备越多,锁定的国防预算份额越大,能够用于新装备研制和采购的金额会相对下降。我国未来要陆续装备新型航母、大型驱逐舰(055/052D)、隐身战斗机(歼-20)等,这些装备可能会吃掉相当一部分的预算,所以在剩余的预算中,如何分配,突出装备发展的重点对于我军未来履行使命而言至关重要。

中国发展武器装备的目标是定位于保护自身利益,坚持有限威慑,打的应该是一场区域战争,避免卷入东亚地区正在上演的军备竞赛。依我国的财力与国家发展的理念,在相当长时期内是不可能维持一支能够在全球范围内同美国抗衡的超级军队。明确军队的定位,才能实现在装备发展上的“有保有压”,发挥有限国防经费的最大效用。

美国海军历来坚持双发的设计,在F-35C上被迫接受单发的设计。

2、武器装备体系发展应坚持可负担性与可持续性

GAO反复强调F-35的成本超支对美国长期国防预算可负担性的忧虑。兰德的报告已经明确了这样一个在现代军用战斗机领域的定律:即无法通过通用的设计和大规模来实现单机成本的下降。随着军用技术日益走向尖端,现代军事装备研制的边际效益呈现递减效应(边际效应递减就是性能每提升一个百分点,付出的成本可能要多出10个乃至50个百分点)。长此以往,武器装备的可负担性和可持续性都会恶化。

一款装备的可负担性决定了后续装备的可持续性。可负担性的基础就是从作战单位的实际需求出发,不求大求全。F-35的研制历程提示我们,军用飞机应避免走“联合研制”之路。联合研制会寻求设计的 “最大公约数”,不仅成本超支,各方也难以完全满意。空军与海军舰载机的侧重完全不同,例如海军舰载攻击机对于双发双座属于“刚需”,能够保障安全冗余和作战效率。美国海军历来坚持双发的设计,在F-35C上却被迫接受单发的设计。美国用数万亿美元买来的教训就是,在军用领域,费效比最高的方法是“各自为政”而非“统筹”。

3、培育健康和竞争有序的航空工业产业基础

兰德指出,JSF项目走联合研制道路的背后是美国军机制造工业不断衰落的困境,洛·马独享订单进一步恶化了这一产业的基础。一件武器装备的背后是一个庞大的工业体系,因此国防采购在倾向上应当有意识地维持产业内部的适度竞争,避免造成一家独大的工业体系。当然,我国的体制与美国完全不同,不可能存在“店大欺客”的情况,但是培育行业内的竞争,走军民融合的道路,可充分调动行业的积极性,为客户提供更多性价比高的产品。

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