2019年1月18日 星期五

關於軍用飛機產業的一些思考

前一篇引了楊葆之所寫的軍事航空發展的認知,楊先生親身經歷了兩款飛機的研發,引用了許多案例,最後的精華就是「提早研發,放慢生產,少量多樣」。

在2004年投身其中的前鋒才能發現的遠見,在15年後已經是容易看見的事實。而15年過去,有些新的發展也深深影響軍用飛機產業。比如說匿蹤的需求,以及無人機的普及,還有一個即將出現的電動發動機。

先把軍用機做一個定義,供軍隊使用的特殊機種,包括武器載台與運輸飛機。從整個航空產業來看,軍用機只是一個小分支,整體需求數量不會太大,我想全球軍用機總數可能不到民用機的一半。而且軍用機是個特規市場,不同使用單位的需要都會有些不同,很難有一種型號能夠通吃所有客戶。更何況,不同政治勢力通常會尋求不同供應來源(簡單說就是避免用敵人用的飛機)。

所以軍機市場注定會是個擁有許多來源的小型廠商提供過多的選擇的場面。要能存活的廠商就必須要有基本客戶,反映在市場狀況就是各國家支持的廠商才能存活。但是這些廠商通常活不太好,因為要求多而產量少是先天環境,不利於降低製造成本。

這種情況下智慧製造的工業4.0就很必要,也難怪航空製造業最先擁抱工業4.0。(不過進展沒有很快)
3D列印也是個很重要的工具,能用3D印表機做出原本需要用開模才能做出的零件的話,就能有效降低低產量下的成本。

另一個重點是研發,這部份是我有不同看法的地方。上個世紀飛機研發是一個大型單位的工作,但隨著網路時代的到來,經驗積累可以在整個供應鏈上而不必要集中在一個工廠。功能可以特殊,但基本零件可以通用,這就是F-35的設計由來(雖然從製造價格看來好像不太成功)。

由於軍用機的研發與製造變成需要重資本投入,已經高過單一廠商或單一國家的負擔。未來勢必會走向整個跨國跨廠供應鏈的模式,就像今天的電腦產業。只不過由於政治因素影響,將不會走向全球統一,而是會有2-3條產業鏈。

[轉載] 楊葆芝 航空老兵的肺腑之言-軍事航空發展的認知

楊葆芝是[台海翔鷹--IDF研發的故事]一書的作者,據說是當年從漢翔退休後轉赴韓國協助設計T-50金鷹教練機的其中一人。
這篇文章原文刊載於2004年出刊的第233期全球防衛雜誌,網路上只有對岸網站有(而且很多還沒作者名字)。
19年後讀來還是頗覺有所啟發,本想只寫感想,但發現沒有原文很難說清楚。
於是轉載原文在前。
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軍事航空發展的認知

楊葆芝

選舉又要到了。台灣的民主之路確實做到了「政黨輪替」,新政府是人民的選擇,但由于執政者的主張並不被中國大陸認同,雙方又開始大談「原則」問題,使得互動時緊時松,在這樣的環境下,不由得又回到國家安全上「矛與盾」的問題了?我們需要「自主國防」嗎?

所謂「國防的第一線就是空防」,這絕不是搞航空的人非說飛機最重要而已,只要敵對雙方軍事緊張,空軍就會立即備戰,巡邏、偵防、緊急起飛,只要對方被發現有任何一點動的迹象,空軍就得先行動作,所以軍隊中需要空軍是必然的,但要不要發展「航空工業」呢?這仍不是一個容易回答的問題。

筆者經過多年思考,以一位已被打敗而逃跑的航空小人物,發表一下自己非政治性的思考過程,以供大家共同來解惑;口水戰救不了航空工業,口水戰也救不了科技的根,唯有再深一層的了解國際航天業的發展架構,也唯有大衆能有共識,確實了解航天「科技文化」的真谛,最後還要再加上一群有志之士的共同參與,也許在未來,仍有可能再創台灣航空工業的遠景,以下是一些個人研究淺見,供大家指正。

  台灣航空工業的高峰

拜讀完我們最敬愛的大家長華錫鈞將軍所著《戰機的天空》一書後,從他個人的一生與台灣航空工業所結的「緣」,不能說他不是「第一」,他的成就,也著實叫有心參與航空發展的工作者羨慕,誰有這麽大的福氣,能有如此多的「機緣」,參與如此多偉大的飛機項目呢?當然從書中也可清楚的看到航發中心在各屆主任的領導下,一步一腳印刻下的曆史痕迹。台灣的航空工業走到今天,相信感觸最深的應該是近十五年來參與IDF戰機(F-CK-1)發展,全心全力投入,付出了人生最精華15年青春的青年工程師們;IDF創造了台灣航空工業的最高峰,也創造了航發中心發展的最高峰,但是IDF是否也創造了這一群科技人才人生的最高峰呢?這是很難解釋的問題。

我很有幸,在華將軍的自序中提到本人在1996年,在各方爭議下所發表的《經國號戰機研發的故事》一書,使我有備受寵愛的感覺;是的,由于飛機是一門非常複雜的整合性科技武器系統,想想六千多人分布在這一架飛機各部門工程團隊中,不同的人經曆著不同的事務,感受也各在其人;有時我在想,多麽希望每一位參與IDF的工作者都能將其經曆,以及其參與工作的重點整理歸檔,這樣IDF項目不但真正培養出一群科技人才,並且可建立一套極珍貴的數據庫,不論大家未來是否有機會再相聚重來,至少對台灣航天科技的發展上,留下一個明顯的裏程碑。

就因爲一再拜讀《戰機的天空》這本書,促使我此時提筆再發表一些淺見,因爲直到今天相信仍有很多人不曾體會IDF的真正意義,以下的記述本來也不是我個人一開始就了解的。我在寫《經國號戰機研發的故事》一書完稿後,大膽去信前行政院長郝伯村先生和華將軍,希望他們能爲書稿提出指正,而他們也都以愛護晚輩的心情,爲我寫了序言,我非常的感激;更有幸的是,一日在郝院長的秘書安排下,不但讓我能當面去向郝院長道謝外,並有機會與郝院長當面聊一些往事,那天的會面讓我覺得,他其實也是非常平易近人的。

是他老人家告訴我「IDF的真意」的,寫到此得再回到《戰機的天空》第235頁尾的一段話,談到「鷹揚項目好不容易得到美國國務院軍火管制局的同意函,函中正式稱鷹揚戰機爲Indigenous Defensive Fighter,簡稱IDF,函中並正式說明美方政府的立場,…,從此我方即負起戰機成敗的全責」一文看起。

1996年暑假期間,我與郝院長碰了面,他的記憶力真是驚人,提到很多從政的回憶,並且問:爲何沒有人寫一段IDF的故事呢?這時他說出了「IDF的真意」:當年美國政府決定不賣給台灣F-16/J79和F-20外銷型戰機,主要是面對八一七公報的誠信問題,在八一七公報上言明,美方提供給台灣的軍事防衛武器,在「質」與「量」上都不得超過從前,並希望能逐年減少;在這個原則下,不要說F-16了,就連F-16/J79和F-20等次一級的外銷型戰機都不得輸出,因此才有了鷹揚戰機研發案的構想,而後來又將鷹揚戰機改稱爲「IDF」,若我們直接翻譯IDF的意思是「自行設計之防禦戰機」,意義非常獨特,意思是台灣的航發中心自主研發設計的戰機,美方確實認定IDF的性能及作戰能力是與F-16是屬于同等級的戰機,因此才得以解決八一七公報中質的問題,至于量的問題也就比較容易解決了。

因此從前很多人都有感而發:當中科院研發出成功的武器産品時,美國就會賣同等級的産品給台灣。其實也一點都沒有錯,以IDF戰機來說,美國人說的很好聽「不違背誠信原則」,但是站在「美國的利益」來看,美方是極力掌控,並不希望我們再繼續發展下去的。以我個人的認知,IDF戰機在全球航空界中,其成果是受到「非常肯定且正面」的評價的,舉個例子來說,不久前日本的F-2戰機(FSX計劃)曾因一些問題而停飛多時,日本有許多文章檢討分析比較相繼出爐,日本人稱他們造的F-2戰機是「長得過胖的零式戰機」,而對IDF戰機則有很不錯的評語,想想今天我們手上所擁有的成果,是不是該任由政客將「科技」當政治口號來玩弄?

寫到此地,自己總是非常的感歎:成功的國家之所以成功,往往是因爲有眼光遠大的人存在,並且得以在關鍵時刻發揮能力,國家才會強大長久;「IDF」的由來可以證明美國人的「遠見」,美國人早就想賣F-16戰機給台灣了,但爲了不違背承諾,而創造了IDF這個名字,而我們也才有機會創造IDF戰機。再看看近代科技發展的曆史資料,美國人在全球所支持的高科技合作案子上,有那一次願意做如此完整的技術指導?當然得再加上當時航發中心這一群工程師們執著的犧牲奉獻,日以繼夜的努力,IDF才能順利誕生。

我們不敢說IDF是完美無缺的,但IDF的確是一個「奇迹」,是許多人的智能因緣聚會的結果,在內行的航空界人士心中,IDF是絕對被肯定的,雖然很多人爭論它花了多少多少錢,但父母培養子女也不知要花下多少錢?說穿了,拿國家的資源投入大型研發案,除了救急外,真正目的不就是「給下一代一個機會」?要如何認定IDF是否值回票價,除了時間,沒有人可以回答。

在此不得不反問我們的教育系統一個問題:我們每年花下大筆經費,培養出如此多的航空系大學和研究所的學生,所爲又爲何呢?生根?深根?分根?這些人的未來有機會發揮其所學,並在專業上能與國際競爭嗎?美國人經由IDF研發案,又增加了一次全程設計飛機的機會,訓練出了一批新的工程師,IDF戰機的成功,在他們的數據庫中又多了一筆記錄,最後他們也達成了銷售F-16給台灣的目的,這就是美國人所謂的「國家的利益」,想想我們的利益又在那兒?

  國家利益與航空工業

現在談談什麽叫「國家的利益」,這是一個敏感且嚴肅的話題,前面我曾提到一個國家要強,那必定是要有遠見的人能得以發揮其才能才行,所謂強即是相對于對手,成就的事比別人高明的意思;例如美蘇經歷40年武器競賽,蘇聯的科技和軍事武器産品都絕不比美國差,但因配合的經濟體制無法搞好,經營國家一如下棋,一子疏忽全盤皆輸。今天美國利用市場法則,逐漸將蘇聯的航天尖端科技全盤瓦解掉,所有明眼人都看得出來。「好」不稀奇,技巧地利用市場法則,好的産品也會犧牲掉,因爲你(俄制的産品)可能影響了我(美國)未來整體發展的利益。

讓我們再翻開更遠的曆史來回顧一些事,二次世界大戰後,看看德、日、義三個軸心戰敗國,當時三個國家的航空科技,都是世界一流的,但戰後航天業被限制發展了三十年之久,雖然三個國家的一般科技水平仍然很高,例如德、義所出産的汽車仍是高檔貨,而日本汽車也曾稱霸美國市場,但在航空科技方面卻已都淪爲次等國家了,日本在軍機方面的發展都得先與美國討價還價,而民航機方面也僅能做合作廠商而已,日本並沒有自行設計的民用航空産品。意大利零散的飛機制造公司,合並的合並,或也如同日本一樣,淪爲其它國家産品的合作次合約商而已。

德國人雖然仍強調自己的科技世界一流,但民航機方面小型飛機早已退出了市場,而大型飛機也僅參與歐洲聯合的空中巴士而已,在軍機方面,自主研發早就不存在了。多少德國的文章持續不斷的在探討,如何才可使德國的航空工業再回到二次世界大戰時的國際地位,但談何容易呢?一直到柏林圍牆被推倒,東西德統一以後,德國人又想回到統領歐洲中心的地位,尤其在航空高科技方面。

德國這幾年重整了其航天工業,在商用飛機方面與法國競爭新計劃,例如爭取A380大型飛機在漢堡組裝,而軍用飛機方面,希望引進俄國技術想主導發展下一代歐洲大型運輸機(FLA)計劃,而戰機方面除了持續完成EFA戰機合作計劃外,更積極投入MAKO先導教練機計劃,理想是想在21世紀取代F-16戰機的世界地位,可見德國人對航空科技的重視與投入程度,姑且不論德國的航空業在未來是否能有所成就,但就看德國人對航空科技發展的重視,已可感受高科技國家對航空産業的投入,這又是爲何呢?

  加拿大:CF-105

另外在航天史上尚有兩件鮮有人再回憶的曆史事件,首先是加拿大艾弗公司的箭式戰機計劃,以及近代以色列的雄獅戰機計劃。時間是50年代,二次大戰後加拿大的多倫多市,艾弗飛機制造公司50年的發展曆史中,曾成功的大量生産安森戰鬥機、蘭卡斯特轟炸機,以及就在二次大戰快結束前,推出了世界首架四發動機的噴射商用客機,當時可以說是一個成就非凡的公司。不幸地,韓戰爆發再度使民主國家感到不安,艾弗公司因此而放棄了民航客機發展計劃,轉而利用其成熟的航空技術發展雙發動機次音速的CF-101戰機計劃,向發展「獨立自主國防」的方向努力。

于噴射發動機發明,噴射轟炸機構想也隨之被提出。由于情報顯示,蘇聯正推出能攜帶核子武器的Il-22長程噴射轟炸機,作戰方式是飛越北極圈,通過加拿大,可直接轟炸美國的任何一個城市,因此加拿大空軍提出了兩倍音速,可載遠程雷達導引飛彈的高速高空攔截機計劃來因應,這可是當年一個創造航天曆史的新計劃。

首先大家要了解,在當時航空科技最先進的國家,英國只有次音速的F-1戰機,而美國也才剛完成突破音速的F-102戰機,當然沒有人對加拿大空軍所提的計劃有興趣,所以只有艾弗公司的大傾斜角三角翼構型箭式計劃得標。由于這架飛機的性能需求遠遠超越了當時的航空科技水平,因此加拿大各系統公司,在艾弗公司的領頭下,同步發展先進航空材料,自動定位導航系統,並配合飛機的性能需求,設計推力達兩萬磅的發動機,而武器系統方面則與美國共同研發雷達導引中程麻雀飛彈。經過了6年多的努力,直到1958年,命名CF-105的「箭」式戰鬥機終于得以起飛升空,並且頻頻打破航空産品的新世界記錄,CF-105可以說是當時全世界上最先進的戰機。

這時候的美國也注意到了蘇聯和加拿大的航空科技發展,美國總統即開始向加國總理提出北美防空飛彈系統計劃,推銷未來的防禦系統的趨勢是使用既便宜、可靠度又高、且不需要飛行員的飛彈防空系統,而不再是有人的飛機了,假如加國考慮共同參與美國發展的飛彈防空系統的話,美國可協助加國裝設飛彈基地于北極圈,假如加國若不想加入,那就只好將飛彈基地設在美加邊境。由于加國政府考慮財務排擠效應,所以一時很難決定,最後就透過所謂「民主程序」而決定停止箭式戰機計劃,加入美國的防空飛彈系統,從此將加國的空防交給了美國,加拿大也變成「美國的後院」。

式計劃因此而被取消,艾弗公司的一萬四千名員工隨即離職並轉入美國的太空總署、波音、北美、洛克希德等飛機公司去了;當加拿大政府發現美國空軍、英國政府都表示有意願想買下CF-105計劃的設計圖,而美國奇異及法國也都來探尋新發動機研發的資料時,加國政府也已不能再回頭了,而50年的軍事航空基礎也消失無蹤,有鑒于此次的沖擊,以後加拿大各飛機制造公司不再碰軍事航空。直到今天加拿大仍持續購買美國的戰機;事後再檢討艾弗的箭式計劃,只得到「沒有國家的支持,絕對無法發展航空工業」這麽一句無奈的結論,其它也只有在每兩年一次的加拿大航空展裏,拉出CF-105戰機的雄姿,供大家追憶。

  以色列:雄獅戰機

接下來再看十多年前的以色列幼獅戰機計劃;話說以色列的建國,在中東地區一直是一個爭議的焦點,猶太人在政治經濟上影響著美國,而美國又是中東石油的最大用戶,所以在這個區域的沖突,美國人很難處理;80年代以色列以求生存爲出發點,訂定國防政策是「陸軍可自制戰車,海軍可自制軍艦,空軍可自制戰機」的自主國防原則,IAI即本此原則向這一個目標發展,何時可自制先進戰鬥機呢?

首先在幼獅(Kfir)戰機計劃上,以色列獲得許多美國的技術支持,因此而建立了許多次系統自制的能力,自80年代末期以色列即開始構想發展雄獅(Lavi)計劃,IAI的工程師綜合幼獅、幻象、F-16等戰機構想的優缺點,聘請了全世界許多優秀的飛行員共商新戰機的需求,再依照需求設計戰機,目標放在10年後取代老舊的A-4及F-4戰機。美國方面的主要合作夥伴,一是提供複材機翼和部份機身結構的格魯曼飛機設計公司,另一家是普惠公司提供以F100爲基礎發展推力約20,000磅的PW1120發動機。以色列國內尚有70家協力及系統廠家參與研發,而全球也有110家次合約商共同努力,1986年底雄獅戰機首飛順利,預計利用三年的時間完成試飛驗證,到1990年首架飛機可交付以國空軍使用,以國空軍也對外宣稱可購買300架之多。

就在IAI正在順利試飛雄獅戰機時,1987年中,美國派出一批成本專家,開始對雄獅戰機進行評估,由飛機的性能、作戰功能、美國的分析報告、以國的評估報告、科技應用、效益評比、一直到人工成本分析等,做一系列的分析比對,最後終結到需求(needs)和代價(affordability)兩個結論點上;而對外公布的結論很簡單,以國有明確的戰機替換需求,但代價太高,不值得自行研發生産,在公開的數據上,以1987年的價格爲准,研發計劃投入需一百億美元,而單機以生産300架來計算,單機價格是2,200萬美元,比起一架F-16C/D約1,500萬美元相差甚多,雖然IAI的評估完全不同,但也只有待「民主程序」決定了。

1987年底,以色列政府還是取消了雄獅研發案,采納了美國的建議,美國政府同意分擔約一半的終止經費,解決賠償次合約商的合約條件,並且同意以國參與F-16C/D的改裝計劃,將以國優良的空電系統整合到新型的F-16戰機上。不但如此,兩國政府更討論IAI可參與國際F-16系統提升案,通用公司當時更提出了更加性能提升的靈敏戰隼(Agile Falcon)合作開發計劃給IAI參與,以做爲對停止發展雄獅計劃的替代方案,就這樣IAI的雄獅計劃就此消失了,這又是一個美國軍機銷售的地盤之戰,美國再次勝利了。今天回味一下,「得失」是乎也沒有甚麽一定的結論,雄獅案的放棄是有一些可惜,但真正的內情,除了兩國高階了解外,外人是很難了解真相的。

猶太人是很好強的民族,IAI公司在失去雄獅計劃後,裁去很多技術人員,雖然由國家支持很多經費,但仍慘淡過了十年之久,元氣傷了不少,但今天IAI仍算是一個轉型頗成功的公司,發展商用客機、民航機修改、維修事業、軍機研改性能提升計劃(F-5E/F,F-16)、RPV等都做的有模有樣。記得去年國際上的大事之一,是以色列想銷售空中預警機給中共,美國當然反對,但以色列的回答是我的空電系統已可自給自足,干你美國何事,這個案子最終仍被美國擋掉,但也證明以色列的成果。

所以由以上的例證可了解,有科技水平沒有用,若沒有機會發展實際的計劃,即無法支持研發的技術,沒有實做的機會,久而久之能力就自然消散了。IDF項目因多種因緣,而有機會將航發中心的研發能力向前提升了一大步,但是若與前述的一些案子一樣,若無法「持續」應用下去,不出五年、十年,所有的能力就將回歸原點。是否值得我們深思呢?

  一再錯失外銷先機

所敘述這些粗淺的觀念,最後的目的仍是要談回航空産業的發展,尤其這兒先談軍事航空的領域;在《戰機的天空》一書中的同一處,華將軍談到當年與通用公司的高階人員也談過IDF的國際營銷構想,想帶給IDF更遠更大的未來,能在當年有如此前瞻性的構思,著實讓人敬佩。但是站在當年美國國務院軍火管制局的立場,沒有造成IDF研發停頓的問題,已是大幸了,因此也就沒有人再談外銷計劃,直到當IDF戰機急忙開始量産,而生産量也降到130架時,IDF戰機外銷的念頭即再興起,當生存的危機感在漢翔公司人員心中再度生起時,目前的國際現實下,曆史會再重演嗎?

記得最早十多年前,當IDF戰機在概念設計時,確實曾經用過「國際外銷輕型戰機」的名字,目標是取代全球老舊的A-4、F-5…等戰機,而另一方面通用公司也不時提供IDF戰機設計構想計劃書,供美國空軍訓練中心參考,提出很多IDF的設計特性很適合做T-38的替代構型,爭取將IDF的研改型做爲T-38的替換機種,這些都是十多年前的往事了,但經曆過那一段日子的漢翔人,心中永遠都留著當年的憧景。

時間過的很快,五、六年前,漢翔公司組織了一個研究團隊,收集了許多國家飛機的資料,加以整理歸類分析,還爲避免與F-16戰機的市場沖突,我們自己先區隔巿場,並回歸十多年前的構想,以取代A-4、F-5、T-38等的市場爲主,加起來的量也還不算少,如此看看是否可以吸引洛克希德馬丁公司的協助。

記得當年大家很辛苦的做了一次理論性的分析,不但我們將分析數據交由洛馬公司的營銷部門審查,並派出一組人到洛馬公司去做溝通和提報,但最後得到的答案都是否定的。記得那趟行程的最後晚餐,大家生意不成仁義仍在,在回國前的晚餐上,私下我們問了洛馬的主管,他們說出了心裏的話:不論你們如何去區隔IDF和F-16的市場,而對IDF戰機的性能我們是非常清楚且肯定的,雖然你們定義成基層戰機(low-end-fighter),但我們仍然認爲IDF是F-16的競爭者,放眼看看是不是使用A-4、F-5等的國家,是不是漸漸都買F-16戰機了,而若你們定義是先導教練機(lead-in-trainer),那就是取代T-38了,而T-38的最大使用者就是美國。可惜當年的T-38才剛剛做了一次延壽計劃,可以使用到2010年,更何況透過美國政府的協商,他們才剛與南韓簽定協議,將合作發展單發動機的KTX-II計劃可能做爲未來T-38的替代機種,這又是應用了「誠信問題」,所以很難再與漢翔公司合作。但是漢翔公司若想發展先導教練機,那很好,依全世界生産軍機的慣例是,自己國家的空軍先使用滿意,才有外銷的可能,所以你們必需先說服台灣空軍,一如韓國空軍一樣先願意訂購一個量,且擬定出需求後,再來做研改飛機的工程,如果漢翔能做到這一點,洛馬仍可考慮協助。

當年這是很忠肯的回答,也就是美國利益。一點都沒有錯,需求是第一優先,那就是我們有能力整合飛機,卻只能參與別人造民航機,飛機內部的次系統、航電裝備,甚至發動機,我們都沒有工業基礎和支持廠商,完全依賴美國,不看美國臉色,我們又能做什麽?産品成本降不下來、美國無需求、或與美國的利益沖突,我們有能力偷跑嗎?近日又看到更新的訊息,美國空軍接受一個用複材延壽T-38結構的計劃,這一下T-38可以飛到2030年了,想想箭式計劃、雄獅、IDF、KTX-II、F-5性能提升外銷,軍機外銷豈是我們這些連國際大環境、航空科技文化的認知都弄不清的「小國」能玩的遊戲嗎?深入研究法國颶風及瑞典JAS-39戰機發展過程,更可深一層體會。

這些想法似乎太悲觀,但是否很務實?因爲「時間」不會等人。人才要花時間和金錢培養,數據庫是提供科技進步的支柱,而系統工程的建立,才是真正重複科技成就的關鍵。對軍事航空科技而言,大家不是沒有機會,但是若不能深一展體會航空科技文化發展,只有不停地走遠路。「提早研發,放慢生産,少量多樣」是目前歐洲各國在軍事航空工業上保本的作法,我們可研究英國鷹式教練機和意大利MB-339,了解是否值得我們學習?

一句「I DON'T FLIGHT」名言,花了好大的功夫改正,今天的「I DO FLIGHT」卻不是指IDF,著實叫航空人失望,難道當年在航發中心發表《國防白皮書》,卻看不出對航空産業的重視?沒有國家的支持,航發中心是無法轉型的,相信中國人是會有解決問題的智慧,至少別再拿別人的遠見當玩笑,會讓人瞧不起。

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