2018年9月17日 星期一

台灣航太產業的黑暗時代與教訓

IDF是台灣航太與國防產業(aerospace&defense)的最高峰,接下來就是長時間的下坡。

首先是1991年初,法國出售幻象2000給台灣。
年底,時任美國總統的老布希在德州演講時公告將出售F-16A/B給台灣。
由於預算與資源排擠的關係,IDF的第二期訂單被迫取消,後續引擎升級計畫也跟著無疾而終。這其實是合理的決定,畢竟不管是幻象2000還是F-16都是比IDF更全面與強力的戰機。當時還沒有天劍飛彈,IDF又不能掛載美軍的新飛彈,只能掛原本在F-5E上使用的武器。戰機雖然能飛了,電子系統還很有強化的空間,換句話說也就是還要燒很多錢花很久時間驗證。更別說IDF先天不良的短滯空時間,直至中壽更新的翔展案結束都還是無解。
空軍只能在2001年開始每年擠出10億元預算來執行翔昇計畫,持續7年。目的也從發展新一代戰機縮減為IDF升級,航發中心必須得另外想辦法謀求出路。

這段歷史述說了台灣航太與國防產業的兩個最大限制。
第一是:政治因素導致台灣的技術來源差不多可說只有美國,但由於美國817公報的限制,台灣研發出來後美國就能賣同級品。國內產業界相當於只是被放血的對象,花了大錢研發買設備,結果客戶被美商搶走了。
第二是:其他需要,比如外交、比如第二技術來源,高過使用單位的需求。這各問題在另外一家華揚史威靈公司上面有更血淋淋的歷史。

航發中心就親身體驗了第一個限制帶來的惡夢,原本唯一的客戶忽然跑了,頓時像被老公離婚的家庭主婦一樣前途茫茫。為了自救,航發開始跨足民航飛機前後參與了許多合作案,這裡面有成功的像是跟Sikorsky合作開發的S-92直升機;有算錯成本賠到連褲子都不保的CL-300合作案;有最終一場空的與捷克Aero合資,生產Ae270的IBIS公司;還有不務正業最後也是虧損的風電業務。結果就是AIDC連續虧損11年,虧掉2/3個資本額,直到改制成公司後的2007才開始轉虧為盈。

虧損的主因在於原本的AIDC只是空軍轄下部門,並不是完整企業,沒有財務管理能力(從沒想過)也沒有風險評估能力(全依賴國防訂單)。一夕之間要獨立自主在國際上搶訂單,實在是太過激烈的轉變。加上營業額雪崩式掉落,為了要有現金發薪水,就算是知道會虧損的訂單也是咬牙接了。今日讀當初資料也不禁為當年狀況之慘嘆口氣。不過好歹政府並沒有放任漢翔自行掙扎(畢竟是國營企業),除了用國家力量尋求合作對象外(但收到的案子有好有壞),也支撐了虧損的減增資。幸運的是,漢翔慢慢轉型成功,07年後開始年年盈餘。

而另外一家台灣投資的民航機製造公司,華揚史威靈,就沒那麼幸運。在十三年間累計注資了5.7億美元後在2008年用1.5億美元賣給杜拜的投資人,而杜拜富豪也是無力支撐這家公司的燒錢速度,2010年10月宣告破產。華揚史威靈的血淚,在中文wiki上面有很詳盡的說明,就不贅述了。

一個產業的茁壯成長其實是個緩慢的積累過程,這並不只是航太與國防產業敏感的產業。就拿晶圓代工來說,不也是許多年的累積才能達到今天的規模。重點在於讓有優秀的人才的公司放手去衝業績去成長,比對AIDC與台積電的歷史就可以看到很明顯的不同。台積電的張忠謀有完全的主導權,持續30年積累;漢翔則是3年一任董事長,換人如換季。

航太與國防是個很敏感也很有價值的產業,他背後需要有很多產業規模與技術能力成熟才能支撐起,比如煉鋼、比如工具機、比如機械元件,比如電子元件。很多背景產業台灣現在都有,航太與國防會是這些產業的出海口,現在還欠缺的東風是...市場。跟晶圓代工不同,航太與國防能夠賣的客戶需要符合國家利益,官方能夠做的最大扶持,其實是在給予業界銷售白名單。(反過來業界去遊說就不叫扶持了)

最大的隱憂在於政府把外交壓力轉嫁到產業上,就像90年代為了外交目的而投資華揚史威靈。航太產業燒起錢來是很恐怖的,投資需要很多專業,有好的管理者才能成功。像AIDC在台灣的研發順利其實是有華錫鈞這樣的大神罩著,後來用同樣方式投資IBIS的結果就很慘烈。現在千附的廠區還有一架當年Ae270的原型機當展示。
取自google map

光專業考量就很容易失敗了,如果再多考慮些其他壓力,那要碰上成功案例可能跟中樂透頭獎差不多。

其次是把公司職位當酬庸,老中的陋習中影響最大的就是拿位置當政治酬庸。常常一個人兼任一堆職務,當真是這人這麼神?還是只是卡個位置多領份薪水?
或是像風車轉一樣的董監換阿換,張忠謀如果當初做三年就被換掉,會有今天的台積電嗎?

簡單說來最大的問題還是在政府。政府如果能管好自己的手不要伸進去攪亂漢翔的公司運作,台灣航太與國防產業是很有可能繼續成長茁壯反過來帶動其他產業升級的。
(雖然經濟部只有35%左右持股但掌握全部8席中的7席,另一席是國防工業發展基金會,也是官股)

2018年9月4日 星期二

造飛機造飛機飛到天上去 - 台灣的軍機製造

會寫這篇其實是在研究漢翔的時候的額外閱讀延伸的,我可以說是生活在IDF研發過程的同一時代的人,但研究過程發現很多東西並非我以往所認知的(台灣的新聞報導真是他X的不可信)。所以整理出這篇,並加上些自己的後見之明(從2018年看來)與想法。

在去年(2017)國機國造喊的漫天響的時間點,台視熱線追蹤推出了這麼一個報導,剪輯了過往的歷史資料而成的紀錄片。不長,45分鐘而已,而且是HD畫質,有空閒可以看看。

IDF並不是台灣第一款自製飛機,甚至也不是第一款自行研發的飛機。從華錫鈞將軍的自傳[戰機的天空]中提及,他回國時就被編派到航空研究院,參觀了當時進行中的飛機製造(他看到的應是PL-1介壽號初級教練機的早期製造現場)。隨後他便被當時的空軍總司令賴明湯派遣,率領20位有學士學位的軍官到洛克希德馬丁實習,回台兩個月後再次回到美國,參與了噴射客機L-1011的設計。

PL-1B介壽號,才是台灣第一台自製飛機,去年台灣移民的應天華就是飛由PL-2仿製的介壽號墜機過世。


PL是Ladislao Pazmany的縮寫,華錫鈞在自傳裡把他的名字翻譯作帕曼尼,1968年台灣空軍在《美國航空太空技術周刊》(US Aviation & Space Technology Weeks)發現帕曼尼的PL-1藍圖,便買回來打算自行製造。照當時華錫鈞的看法是[飛機的結構甚為簡單,在美國通常是可以在家庭後園內製造],不過華錫鈞當年已經是拿到普度大學的航太博士,而且是當時還很冷門的流體力學博士,其實眼界很高。帕曼尼的改良藍圖PL-2賣了好幾個亞洲國家作為教練機,對亞太國家的航空業頗有貢獻。

但PL-1其實有些設計上問題,空軍製造試飛過程中摔掉了2架原型機,等華從洛克希德馬丁回來的時候已經出廠了20架,但問題多多,連藍圖都因在製作過程中一直改設計而沒有定稿。這台飛機也一直受到使用者抱怨,但總是初步的奠定能夠做得出可以飛上天的飛機的成績。

被稱為IDF之父的華錫鈞將軍,從1970年起開始掌管台灣飛機製造與研發的相關事項。華將軍一生的經歷只能用精采兩個字形容,他親筆寫的回憶錄[戰機的天空]中有詳細說明他從軍到退役的人生故事。可惜這書已經絕版,我費了不少力才在圖書館中找到一本,不知道出版社會不會再版或重出電子版。

在讀華將軍自傳時我有幾點感想:
1. 軍方各山頭本位主義超重。這不用多說了,老中都是這鳥樣,現在也是沒多少進步。
2. 華錫鈞念完博士後願意放棄在美國的優渥生活回台灣,跟他受到蔣經國數次特別關照應是有關。若不是他在普渡大學快開學時在機場巧遇蔣經國,蔣還特意跟他閒聊並隨後幫他安排,他可能就沒法去美國念書。華在美國念碩士時小蔣又特准讓華夫人赴美(當年出國受到嚴格管制,軍眷更是),華才有可能接著唸博士。所以IDF命名為經國號也是說得過去,沒小蔣就不會有帶隊去洛馬實習的華領隊,也就沒有後續能夠組建航發中心的工作團隊。
3. 他真是娶了一個好老婆,再次證明成功的男人背後都有一個偉大的女性。
4. 學習真的很重要,華從年輕時就不停的學習新事物。在1960年代的軍官有幾個會想要去美國念博士? 而華將軍之所以能夠達成許多成就,跟他擁有過人的知識以及快速的學習速度脫不了關係。

台灣第一款自行研製的飛機則是,T-CH-1中興號。根據華將軍的回憶錄,起源在於他帶領了20個年輕軍官到了洛克希德的加州廠,受訓一個月之後就被分散去做工了(變成廉價外勞)。原來洛克希德答應收空軍實習人員是為了賣L-1011給華航,來台灣推銷的業務部門只能把人弄進去工廠,而工廠則是以海外支援的短期契約工名義跟實習的空軍人員簽聘僱合約。眼看這樣下去,眾人將只學會一小部分工作內容而沒有綜觀全局的設計能力,於是身為領隊的華錫鈞就自行設計專題來提升隊員的專業能力,最後的題目就是設計新教練機來替代當時空軍官校的T-28教練機。其實這是航發中心的新任務,被華拿來練兵用,而當時他們選定了蓋瑞特的TPE-331引擎。

但回台後眾人的待遇卻不太好,軍方只編列了2500多萬台幣的研發經費,於是只好盡量參照原本的T-28架構。華將軍在自傳上提到即便他覺得很微薄的經費,還是被軍方參謀質疑[你知道二千五百萬是多少錢?你們要那麼多錢,說是要自己做飛機,做出飛機誰敢飛?]

類似的質疑後來一直重複的出現,從參謀口中、從立委口中、從媒體口中、甚至民眾都會衝口而出類似質疑。後來這被簡化為自製派與外購派的爭執,除了戰鬥機之外也出現在很多其他武器上,比方船艦、潛艦。替華將軍的自傳寫序的是唐飛,在這本自傳出書的時候他是國防部長。唐飛也是空軍出身,跟華錫鈞一起飛過F-86,華當時是唐的分隊長。唐飛的序,題名為[我國自製戰機的困難與苦思],簡單說就是國家預算有限,國際處境又常被封殺,自製研發有沒有利益?(這也是外購派標準論點)

一方面擔心沒人敢飛,一方面遷就環境一切克難,晚上借用婦幼中心的電腦(當年全台中只有這台電腦),沒錢造起落架所以設計成可以使用原本T-28的起落架,外型要近似T-28減少風洞驗證的需要。但從今天(2018)的角度看來最扯的是,半路竟然還可以改成用UH-1H的引擎T-53-L-701。而且訂出了用1具引擎來做教練機,用2具引擎來做運輸機,用4具引擎來做大型運輸機的roadmap。

原來當時除了自行設計還有自製的相關計畫,UH-1H就是一個合作生產計畫,為了讓引擎廠的產線能夠繼續維持,所以要求新飛機設計使用自製的T-53引擎。結果最後做出來的其實是台噴射螺旋槳引擎的戰鬥機,因為T-53的馬力太大,推重比變高,操作難度也提高,新手飛不動。雖然扭曲了T-CH-1中興號的研發計畫,但確實拉高了國內的飛行器製造水準,投資了昂貴的產線設備。在今天看來也不得不嘆息當年為了要說服高層取得預算得要想盡辦法(投資都要用美元買設備,當年台幣對美元40:1,更何況要吃外匯)。

T-CH-1之後接著設計的是XC-2,一台沒有成功的運輸機,最大原因在於這台運輸機的設計計畫跟噴射教練機AT-3自強號是重疊的。於是又沒錢又沒人,勉強組裝成一台原型機,連起落架都是借來的,試飛結果讓每個在飛機上的走了一趟生死交關,從此計畫被凍結,原型機變成展示機。但藉此計畫,航空研究院搬到了水湳機場旁,也跟鄰居逢甲大學簽訂了電腦租用合約(IBM370-115),有了電腦使用權。並且申請建立了試驗用風洞(直到1976年2月才完工)。到此,台灣的航太工業終於有了基礎的製造與設計基礎。接下來就是AT-3自強號的面世,台灣第一台自己研發的噴射機。

華在自傳中寫到介壽號時有這麼一句話[我很佩服賴總司令的魄力,能決定使用這種飛機做初級教練機,藉此籌建我國航空產業。] 賴明湯將軍是第5任空軍總司令,任期從1967-1970,接著升任參謀總長從1970-1976。台灣航太產業的發展,跟賴將軍的[魄力]有很大關係,從手工製作到零件產線的建立,得要頂著多大的政治風險來推動?別想說當年沒有反對黨,國民黨跟軍方內部可也是有許多等著位子的競爭者。沒有這麼一步步地扎根漸進,後面的噴射教練機跟噴射戰鬥機根本是不用幻想。

AT-3是台灣軍機的第一個高峰,1980年可以自己弄出台噴射機的可不多,雖然AT-3背後有諾斯洛普(Northrop,F5的發展公司,華錫鈞翻譯做諾斯羅普)作為顧問協助籌建後勤體系,並協助風洞測試。但1976年美國大選民主黨的卡特當選,諾斯洛普就撤出研發了,原本談的合作開發案並沒有執行。(合作開發案一直沒拿到美國政府的技術輸出許可,是偷跑,但因為共和黨選輸了,諾斯普羅認為許可是不用指望了,所以退出)

在這個研發案中,航發中心開始使用矩陣式專案組織,可能是台灣第一個這麼做的機構。可惜當年對專案管理這領域還只是剛開始,沒能做為案例。當年的飛機製造包括F5-E都是在水湳機場,但試飛得要先把飛機拖到清泉崗機場,AT-3比F5-E翼展要長些,結果出不了門,沿著中清路又沿路障礙物。華後來趁著當時參謀總長郝柏村去巡視航發中心的機會當面跟郝提出整個搬遷到清泉崗的需求,獲得支持,這才有後來的漢翔園區。到了2004年水湳機場也停用,台中的航空運都遷移到清泉崗了。試飛AT-3時也開始改進測試儀器,讓試飛測試脫離純人工階段;生產上也從軍售系統轉移到商購制度。到這時候,整個軍機產業上下游開始有了雛型。但可惜,政治上還是把軍機當作軍事機密看待,而不是一個產業看待。所以AT-3雖然受到國際注目,但卻沒有試圖外銷。作為訓練機,AT-3有個超強的優勢,使用民航引擎,不需要美國政府的軍事輸出許可,油耗量也低,運作成本便宜。如果當年有外銷,今天台灣在航太產業上可能就是個大玩家了。

不過歷史沒什麼如果的空間,當年不外銷主要原因在於剛與美國斷交,外銷AT-3根本就是對美國挑釁。再加上當年的航發中心也只有一組人馬,緊接著要進行鷹揚專案,也就是IDF的研發,也不可能有多餘人力去發展外銷型。更何況在AT-3跟IDF中間還有雷鳴號。

所謂雷鳴號,其實就是AT-3武裝版。到AT-3為止台灣造的飛機都是在教練機,還欠缺武裝系統的整合經驗。完成後的雷鳴號是台對地攻擊噴射機,學A-10裝了30mm機砲,機翼下掛載對地彈藥,機翼尖端掛對空飛彈。2010年AT-3升空30周年,華錫鈞將軍親自剪輯製作了回顧影片,在youtube上現在還看得到,影片共有四段,下面附上第三段有雷鳴機的火力片段。(附帶一提2010時,華將軍已高齡85,足以證明我前面所提他學習能力驚人)
其他影片的連結:第一第二第四
雷鳴號雖然名聲不顯,但中科院發展的空射系列武器都是用雷鳴號當載具測試,包括空射雄風二型,對台灣後續火箭研發也是很重要的角色。

進入80年代之後就是IDF的研發,經過連續數次成功之後,台灣對造機的企圖心已經是大幅增加,這次的意圖是造先進戰機。美台斷交隨之而來的就是817公報,對台軍售限縮,F5-E之後已經無望取得新飛機,自己做一台是唯一的指望。因為AT-3使用蓋瑞特公司的TFE-731的淵源,而有了參與蓋瑞特公司的軍用引擎研發計畫的機緣。後續又因為其他公司都無意願,只有剩下蓋瑞特跟台灣空軍(航發中心)兩個出資者,生產的引擎就是TFE-1042。原本航發中心無意參與如此高難度的專案(軍方更不樂意攪和這種成敗不明的開發案),但時任國策顧問的李國鼎先生大力贊成,並向自立小組(當年美中斷交後成立的國防工業指導小組,負責籌畫國防工業)推薦而獲通過。於是蓋瑞特跟航發中心這兩個軍用引擎的新兵就這麼組成團隊開發一顆全新的軍用引擎。

由於軍機引擎是美國管制技術,所以雙方合資成立了國際引擎公司(ITEC),登記在鳳凰城,人力需求由兩方母公司借調或委託執行,蓋瑞特有80%董事投票權,但重大決策需81%董事同意。

引擎部分有進展,飛機的統合設計還是需要美國技術。一開始是跟J.R. Danielle顧問公司合作,J.R. Danielle是洛克希德的退休副總裁,原本是找空軍推銷F-104的維修,結果反倒被空軍慫恿參與戰機開發。但J.R. Danielle畢竟是小公司,遊說能量不足,無法取得美國政府許可。後來換成與通用動力合作,而通用之所以願意幫助台灣發展先進戰機,則是為了要卡死競爭對手諾斯洛普的F-20計畫。(F-5是諾斯洛普的暢銷產品而台灣當時有1/3的產能,若讓後繼的F-20推出,外銷市場GE就沒得分了)

通用先替空軍做了使用者需求分析,訂下了空優戰機(Air Superiority)的設計目標。所謂空優戰機的定義隨著時代而有所不同,但在當年的定義就是氣動性能,也就是轉彎率比較高,加減速比較快。轉彎率要靠飛機外型設計,速度加減性能則要靠引擎設計。

目的確定後接下來就是一連串的創意大發想,1997年尖端科技雜誌出了本特刊,叫台海翔鷹:IDF研發的故事。作者楊葆之是當年派去通用的設計人員之一,上圖就是這本特刊裡面附的一張歷次設計構型變遷。最主要的進展就是所謂G構型與C構型選擇,1983年開始的上面30X跟40X系列的就是G構型,下面則是C構型。這一年也收到美國政府的限制令,航程不可超過F-5E,對地攻擊能力不可超過F-16。這個硬限制也就導致後來IDF被空軍說是[很好,但不能滿足我國國防需要],這是唐飛在華錫鈞自傳序上的原話。

在楊葆之的書中有不少段落提到當年通用的人員只可與台灣組員口頭溝通,不能畫圖不能給書面文件。也就是單純的顧問,而不能參與開發工作。書中對此頗多怨言,又不斷自嘲技術能力輸人只好更加努力。努力的結果呈現在三個方面,一是各種分支構型眾多、二是設計出彎曲的進氣道、三是獨立設計出雙座型。

回說引擎部分:雖說是空軍與蓋瑞特雙方合作,可是當年台灣哪有設計引擎的人可以用,都是派新人去當學徒跟出苦力(畫圖)。技術設計還是靠蓋瑞特的人以及外找的顧問,航發中心派遣的員工學習的部分多過貢獻的部分。但是蓋瑞特雖然有設計引擎的能力,卻不知道該要把引擎設計成什麼樣子,這部分則是台灣空軍所提供的貢獻。畢竟當年蓋瑞特在軍事上是個新手,根本不被美國軍方看重,美國採購制度下美國空軍也不可能跟廠商緊密合作。台灣方面的關注重心則在於如何製造零組件以及如何驗證零組件,半路又加上了如何試驗引擎。(在國內建立高空實驗室)

除了TFE-1042-70這顆引擎外,另外還附帶做出了ADF整合動力系統。所謂整合動力的意思是這系統同時有幫渦輪開機以及空中熄火時提供緊急動力的功能。這套系統是奠基在蓋瑞特原本專長產品上的進階,賣的比TFE-1042引擎更好,F-22上面就用了這系統。2017年新竹空軍基地開放時一架IDF因低空鳥擊而冒黑煙降落,就是開啟了這套系統。(安裝在排煙孔位置)

總的來說,這次引擎開發是雙方都得利的結果。蓋瑞特日後被Honeywell收購,這兩樣產品仍是Honeywell aerospace部門的重要品項,日後Honeywell跟航發中心改制的漢翔又合作了商用發動機AS907的改良。(改款後叫HTF7000)

1985年底戰機構型確定後,評估引擎需要更大推力(增加10%),於是啟動第二次設計修改,將最大推力從8350磅提高到9500磅。但是因為美國政府的輸出許可是最大8340磅,所以在控制程式上做了限制到5000呎高度才能輸出最大出力。雖然後來有取得美國放寬限制,但最後安裝在IDF上的引擎推力到底是多少則一直沒有被證實,一般相信是軍推6000磅,最大9450磅。

除了引擎跟機身設計,還有兩個項目是到2018外界仍然對細節所知甚少的天雷計畫,其所生產的雷達系統,被軍方命名為GD-53。一般相信是美軍規格APG-67的特製版。以及常常聽到但內容不太知道的天劍計畫。這兩個部分看來並沒有要工業化的規畫,可能還會繼續保持神祕一段時間吧。

1989/5/28,IDF首飛,但最被媒體報導的是1號機起飛時跌倒。據華將軍的回憶錄是當天臨時決定要在跑道盡頭就開始加速好能達到在看台前離地的效果。但沒料到跑道上有根攔截鋼索,平時滑行壓過沒問題,高速衝過就把前起落架撞斷了。雖然2號機接著升空,但畢竟在媒體之前出了一次洋相,而媒體對於這種事情都聚焦的很開心,在公關上是很大殺傷力。

1991/7/12,武克振上校在台中外海測試低空高速機身震顫時,尾翼脫落而失事殉職。社會大眾對IDF的印象因此更為不佳。93年在立院答詢時陳水扁說的I don't fly,從此成為一路跟著的標籤。

在2018年往回看,IDF有4次失事紀錄、F16有8次、幻象2000有6次失事。雖然各機種負責的任務有所不同不能直接橫向比較,但可以說IDF並沒有特別高的失事率。但IDF確實有嚴重弱點,航程跟滯空時間太短。這是因為設計時受到美國限制以及雙發動機而產生的問題。跟韓國研製的T-50相比,單發動機的T-50在相近的油箱容量之下可以有1800公里的航程;而IDF只有1100公里。

1990台灣總統直選後,郝柏村接任行政院長。總統與行政院長之間隨著時間經過嫌隙慢慢增大,漸漸把所有單位都捲入政治紛爭。再加上法國開始對台軍售,外購與自製的紛爭從此開始。時任航發中心主任的華錫鈞不認同外購而受到極大壓力,於是在1993年7月7日卸下航發中心主任一職,之後移居美國。

飛機要自製還是外購一直是個吵鬧不休的議題。2013年年近90的華錫鈞將軍從美國回台定居,直至2017年逝世為止,華將軍一直大力宣揚航空自主,國機國造。甚至將大部分財產都用在這議題上,捐款1500萬給成大設立航空工業發展基金、出資千萬成立華錫鈞航空工業發展基金會。2016年還投書媒體並接受專訪,談論航空產業自主。


2017年1月24日,華將軍於台中病逝,享壽92歲。同年2月7日,空軍與中科院簽訂高教機委製備忘錄,正式啟動國機國造計畫,台灣的造飛機之路再次往前走。

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