石海明 刘杨钺:科技创新与20世纪美国优势的奠基

选择字号:   本文共阅读 1003 次 更新时间:2016-05-06 15:40

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石海明   刘杨钺  

“1991年1月17日凌晨3时,一阵狂风卷过地中海,发出惊雷般的咆哮,冲天而去。2800架喷气机一起发动,半年来全世界都在担心和猜测的事情终于发生。‘我完全信任你们!现在,你们必须对伊拉克进行闪电式打击!’多国部队总司令诺曼•施瓦茨科普夫将军发出命令。‘轰——’三十多种机型的大机群搅碎了中东的天空。”

这是1991年海湾战争中让全世界目瞪口呆的一幕,它犹如一场戏剧的闭幕曲,让人们通过血淋淋的残酷现实看到了国际政治强权的本质,同时也宣告了20世纪是一个不折不扣的“美国世纪”。

然而,谁又知道这一切的幕后导演竟是半个世纪之前一个叫阿诺德的陆军航空队军官,是他极富前瞻性的战略眼光为美国预定了胜利的未来!听听美国自己的说法——“空军在海湾战争中取得的惊人胜利,就是冯•卡门和阿诺德所推动的科技进步所带来的硕果。”

说来话长,让我们回到20世纪上半叶,从阿诺德与冯•卡门谈起:人们很难想象有哪两个朋友会像“幸运儿”阿诺德和西奥多•冯•卡门博士这样性格迥异。阿诺德是一位技术熟练的坚强飞行员,但不特别爱好技术。而冯•卡门博士则富有魅力、温文而雅、专业知识渊博,并被公认为美国最主要的空气动力专家。阿诺德基本上过着战时军事领导人简朴得近乎禁欲的生活,而冯卡门则以学术研究为乐,并且传奇式地喜欢参加美女云集的聚会。

在那个人们不太过问政治是非的时代,流传着一则也许不足凭信的笑话:要想知道冯卡门有没有参加某个聚会,只要听到他所过之处女士们的欢跳声和惊叫声就可以明白了。然而,严肃的飞行员和爱寻欢作乐的理论家,这种貌似不可能的结合将对第二次世界大战的陆军航空队产生有益的深远影响,并对美国空军的历史和文化产生深刻的影响。

这是曾任美国国家航空与航天博物馆馆长的沃尔特•博伊恩空军上校在其《跨越苍穹——美国空军史(1947—1997)》一书中,对深刻影响了二战后美国空军发展战略的核心智囊人物——阿诺德与冯卡门——的褒奖和赞誉。的确,正是这两个恰当的人物在恰当的时候之恰当的结合,在战略意义上奠定了20世纪后半叶美国军事优势的基石。

“航空航天时代的科学奇才”冯•卡门16岁开始就读于匈牙利布达佩斯的皇家工业学院并获得了机械工程学位,后又到哥廷根大学师从赫赫有名的路德维格•普兰德特尔教授攻读博士学位。第一次世界大战爆发后,冯•卡门应征入伍,起初作为一名炮兵军官在部队服役,而后被奥地利空军看中,将其学识用于航空研究。战后,冯卡门担任亚琛航空研究所所长,在那里,他为滑翔机和齐伯林LZ-126飞艇的设计作出了杰出贡献,众所周知,齐伯林飞艇是美国海军中寿命最长、成就最大的飞艇。正是冯•卡门这种研制飞艇的经历成了他与阿诺德结识的关键。冯•卡门于1929年来到美国,在帕萨迪纳加州理工学院院长罗伯特•A•米利肯教授的邀请下,出任帕萨迪纳加州理工学院古根海姆航空实验室主任。

在冯•卡门任职古根海姆航空实验室期间,美国海军两艘飞艇——“阿克伦克号”(ZRS-4)和“梅肯号”(ZRS-5)——因遭遇湍流坠毁。事后,通过欧文•克里克的调查,冯卡门查明了事故原因。于是,克里克被任命为加州理工学院新成立的气象系主任,该系引起了阿诺德的注意。此外,在事故讨论会上,冯•卡门与阿诺德进一步结识。阿诺德对冯•卡门说,目前这场战争美国是赢定了,但我关心空中力量的未来。随着两人谈话的继续,阿诺德邀请冯•卡门去五角大楼领导一个科学家小组,以便从战略层面规划今后50年的航空研究工作。

接下来,阿诺德责成冯•卡门领导的科学顾问小组不要过分看重上次战争的成果,而要放眼未来,看看在电子学领域能制订出什么深入细致的计划来,重点则应放在雷达、空气动力学、推进系统(喷气涡轮机和火箭)及基础科学上。阿诺德不忘马歇尔对节约的关心,于是要求科学家们在确保最低限度国防预算的前提下,努力使人员较少的武装部队之战斗力因装备因素而成倍增长。此外,阿诺德还要求科学顾问组解决一些与军事有关的科学组织与行政问题,特别是研究与发展费用在预算中应占的最佳比例问题。冯•卡门颇能理解阿诺德的要求。在战争结束时,他苦乐参半地率领某些组员到欧洲旧地重游。此行取得了丰硕成果,从成吨的科研资料到一个高速风洞都被搜集起来运回了美国。

从欧洲归来的冯•卡门组织撰写了一份题为《我们的现状》之考察报告,该报告在详细陈述相关见闻后,得出了一个令人吃惊的结论——超音速飞机、弹道导弹将很快问世!而这仅仅只是一个开端,随后,由冯卡门领导的科学顾问组从这次欧洲之行和其他研究工作中搜集资料,编撰了《走向新的地平线》多卷本著作,其中辑录了25位专家的32份咨询报告,内容涉及从空气动力学、飞机设计到炸药和末端弹道学等多个主题。

该报告指出:科学是掌握制空权的基础,要成为航空大国,只有不断加强研究和发展,才能确保国家安全。1947年,空军研究与发展司令部成立,科学顾问组也随之改为科学顾问委员会。该委员会成就斐然,以致政府里许多其他机构都纷纷效法,建立了由研究专家组成的类似专门机构。尽管后来美国国防部官僚机构的规模和权势日渐膨胀,导致科学顾问委员会的作用愈发减小,但其当初的使命却在像兰德公司、麻省理工学院研究与工程组(MITRE)等智库中得以延续。

由上不难发现,正是美国对科技发展的非同寻常的前瞻视野,帮助美国确立了20世纪的王者地位。而对科技重要性的认识,恰又是伴随着20世纪的两场大战而确立的。

王湘穗:超越平台——必须更新的武器观念

原创 2016-05-03 王湘穗 心读天下

一股热浪,一股讨论武器平台的热浪,正浸润并拍打着中国大大小小的军事论坛,同时波及到国内外媒体的军事专栏。“航母热”、“歼10热”、“094潜艇热”,也包括“F22热”,成为军事研究中最时髦的话题。这其中不乏有对武器平台的膜拜,体现出了一些军事爱好者和部分军事专家并未理解当代军事变革的含义。如果我们想要主动适应世界新军事革命的潮流,就必须阻止这类进一步退两步的徘徊。

被腰斩的“十字军骑士”

2002年5月2日,是美国陆军的伤心日。在那一天,时任美国国防部长的拉姆斯菲尔德宣布,他已决定取消陆军开发的“十字军骑士”新型火炮系统的计划。这意味着这个已经耗去十几年时间、花费了十几亿美元、计划总值110亿美元的项目寿终正寝。作为面向21世纪的美国陆军地面火力支援武器,“十字军骑士”火炮于1987年就开始进行部件研制和样车试制,2000年1月研制出了样车,原计划2005-2008年就可以批量生产并装备美国陆军。究竟为何拉氏会痛下杀手,把这个原本将是世界上杀伤力最大、战术机动性最强的自行火炮腰斩了呢?

 有的分析指出,主要原因是其采购价格过高和系统重量太大。的确,据测算“十字军骑士”火炮投产后单炮价格为382万美元,相当于现行同级自行火炮的3 倍,加上维护难度大,全寿命成本高。由于该炮采用的是M1主战坦克的通用底盘,战斗全重达到了55吨,经改进后,其空运重量也有40吨左右。但深究下去,就会发现,虽然该炮价格高,但美国陆军还是愿意采购;而制造商也在努力缩小火炮的尺寸和压低重量,力争做到C-5B战略运输机一次能够运输2门火炮系统,并不影响其战略机动能力。应该说,仅仅是价格和重量的因素不足以导致项目的下马。

倘若我们把“十字军骑士”火炮开始研制的时间带入冷战的大背景,就不难发现它是为美军准备与华约组织军队在欧洲平原上进行大规模坦克战而研制的一种武器。这种射距达到40千米的自行火炮的主要作用,就是在战斗中伴随坦克冲击,在坦克炮还够不着的时候,对敌方坦克和火力点实施打击,为己方坦克提供一道“弹幕”。显然,该火炮是按照冷战时期的作战思路,或者更准确地说是按照第二次世界大战的作战模式所研制的武器。经过第一次海湾战争,在目睹了大量使用精确弹药的38天空中打击的显著效果和“左勾拳”行动中武装直升机对伊军坦克的扫荡之后,当时的美军参联会主席鲍威尔敏锐地指出,今后将不会出现大规模坦克战了。这意味着,那些曾经为经典式决定性作战所装备的武器已趋过时。

正因此,“十字军骑士”这一尚在研制的、主要为坦克提供机动性地面火力支援的武器系统就成了食之无味、弃之可惜的“鸡肋”。尽管从武器平台本身性能来说,“十字军骑士”仍是世界上最先进的地面火力支援武器,但它已经难以适应变化的战争目标和作战样式,开始背离了武器平台有效性的第一原则——“适应原则”。这是“十字军骑士”项目下马的真正原因。可以说,这个项目下马,不是它技术性能与同类武器相比不够先进,而是它不再适应新的作战样式。这尊“战争之神”走下神坛,也意味着陆战之王——坦克,告别王位的开始。同时,它还标志着,在远程精确打击正在成为主要作战样式的当代,那种以更大、更重、更强为目标的武器平台发展思路,已经成为一种落伍的追求。其中的原因和此次军事革命之所以会发生的原因一样,就是当代战争样式发生了变化。

按照美国陆军的计划,替代“十字军骑士”火炮的是“陆军未来战斗系统”中一种更小、更轻、使用更精准弹药的新型火炮,而它的原型出自被联合防务公司收购的瑞典博福斯公司(这种以资本推动军事发展的腾挪功夫,是常被我们忽略却值得认真研究的西方重要军事传统)。可见,在此问题上,美国陆军依然习惯于不触及战争样式变化的技术性思路。当然,有这问题不止美国陆军一家。美国海军提出用X-47B无人机对现行航母进行改造,组成改变“航母航空”的“无人空战系统”,其中虽不乏创意但也折射出囿于军种视野的局限。尽管如此,以新平台替代旧平台的作法,还是迈开了超越平台的第一步,这比我们有的人宣称大型航母“从现在到可预见的将来都无法替代”、也“无法超越”的武断,要更值得肯定。因为按照那个判断,便意味着“从现在到可预见的将来”的海战样式都不会发生重大改变。这对于已发生并在继续发生变化的战争现实,显然是危险的误判。

负载优先:被摩尔定律打乱的武器代次

 

通常说来,每一种大型武器装备,不论是坦克、军舰还是飞机,都是平台与负载(也可简称火控系统和电子对抗系统)的结合体。在机械化时代,有什么样的平台就有什么样的负载,两者关系是平台主导负载。因为只有内燃机的出现,才能出现具有机动性的装甲平台,也才能在其上搭载火炮和机枪成为新式武器——坦克。军舰也是如此,只有足够的机械动力,才能驱动铁甲军舰并搭载巨型火炮。可以说,平台是决定大工业时代军队武器装备水平的核心要素。

由于平台和负载大致处于同一技术水平上,人们通常喜欢使用武器代次的概念,来比较武器装备的总体水平。拿飞机来说,美国空军把亚音速的F86作为第一代喷气战斗机,其后具有超音速性能的F104、F-4作为第二代,而把飞机推重比大于1.0,因而具有高机动性的多用途超音速飞机如F-15、F-16、F-18列为第三代战斗机,最近装备部队的具有突出的隐身性和多目标攻击能力、能够实现超音速巡航的F-22则作为第四代战机,平均每15-20年更新一代。而苏联和俄罗斯则把米格15作为第一代,米格19、米格21为第二代,米格23为第三代,米格29、苏27、苏30为第四代,在研的苏35 为第五代,大致15年更新一代。两相比较,不难发现美俄在战斗机代次划分上存在着一些差异,这说明武器的代次并不是一个严格的概念。尽管如此,划分代次还是有助于武器平台之间的大致比较。因为新一代武器平台从整体性能上,还是要明显优于上一代。

然而,信息化武器的出现,打乱了武器的代次,平台与负载的关系亦发生了戏剧性的改变。记得在几年前,和几位老飞行员一起谈论过歼10飞机。从当时已知情况分析,我们的感慨是,作为标准的第三代战斗机,过于轻型化的歼10在与其它国家研制的第三代战机的实战中恐难占有优势,很可能一出来就是落后的飞机。可是据歼10飞机亮相以后的报道,歼10在与我军装备的其它第三代战机对抗演习中表现优异,在空中较量的4个回合中,歼-10均先“敌”发现、先“敌”锁定、先“敌”开火,空战对抗取得全胜战绩。歼-10这种超出预期的“战果”,并不是由于它的气动性能,因为俄式飞机的气动性能在历次飞行表演中都产生了令人目炫的“航展效应”。歼-10的成功,在于它的武器系统,更准确地说,由于歼-10所采用的电子信息技术比其他第三代飞机要更新、效能也更高。从中可见,主导飞机也包括其他作战武器性能的关键,已经趋向负载,而不再只是平台。

1965年,英特尔创始人之一高顿.摩尔在当年的《电子学》杂志上提出:芯片中所使用的晶体管数量每18个月到两年就增加一倍,计算处理能力也随之提升一倍。信息技术在过去42年的发展,验证了这个被世人称之为“摩尔定律”的正确性。目前,英特尔公司45纳米晶体管即将开始量产, 35纳米制造工艺技术已经开始研发,预计在10年内可发展到10纳米工艺。据此判断,摩尔定律将至少再延续10年。从武器发展的规律看,平台更新大致以十几年为一个代次,而“摩尔定律”揭示,负载更新周期可以缩短至18个月一代。相对于更多依赖于机械化技术改进的平台更新,主要靠信息技术发展的负载更新要快得多。正是这两种有近10倍差距的不同“代次”周期,使平台的发展远远落后于负载的更新。更容易被信息化改造的负载,开始成为决定武器性能的关键。原有武器系统内部的关系发生了根本性的改变,负载取代平台成为决定武器系统效能和划分武器代次的主导因素。

在大工业时代,打仗就是打钢铁,机械化的钢铁巨兽主导着当时的战场。谁拥有更厚的装甲、更大口径的火炮、更多载弹量的飞机,胜利之神就垂青于谁。而在信息化时代,芯片决定钢铁,“一磅硅片比一吨钢铁更重要”。这并不是说,钢铁在战争中已经无足轻重,而是要强调,决定当代武器性能高低的主要因素是芯片而不是钢铁。同理,武器平台仍然是今天军队装备中不可或缺的重要组成部分,仍是负载的根基,但主导因素已经不是那些钢铁的庞然大物了。近年来,美国空军对已经服役50年的B-52飞机进行信息化技术改造,中国空军对轰-6和伊尔-76的改造,实现了以“新负载”提升“旧平台”的目标,体现了对武器发展新趋势的顺应。这种由信息技术引领负载快速更新,实现对老式平台的超越,是高一层次的超越。

然而,摩尔定律不是公理。各种新技术包括信息技术的综合运用,研制出新的武器平台,如太空平台、深海平台或是以高超音速战斗机,包括各种无人作战平台,亦有可能引发武器系统的革命性变革。但对这种前景,我们还要拭目以待。而目前,我们的确应该像美国参联会前副主席、退役海军上将欧文斯所说的那样,摆脱平台与平台对垒的思维模式,将职业军人的注意力从他们情有独钟的传统武器平台上移开。

作为网络节点的武器平台

戴高乐说过:军队无法容忍一颗过分思考的心。这或许是他被赶出法国国防部时发的一句牢骚,也许是大工业时代军队必须要保持流水线般整齐划一的写照。当代军队与戴高乐时期不同,有许多正在思考中的出色头脑。其中重要的一颗应该属于美国海军杰伊.约翰逊将军,他在1997年提出的“网络中心战”的概念,认为“从以平台为中心向以网络为中心的作战转变,是根本的转变”,“是200年来最重要的军事革命”,他的看法和其后美军围绕“网络中心战”所进行的一系列研究,对这一轮新军事变革,也对我们关于武器平台的讨论具有重大意义。

可以说,大工业时代的战争是以平台为中心的战争。在这个战争史上“平台制胜”阶段,武器平台的先进与落后,在一定程度上决定了战争的胜负。因此,把各种最新技术凝聚在一个作战平台上,研制出比对手更先进的武器平台,是各国军队武器发展所追求的基本目标。每一件主战装备,都是一座昂贵的、可移动的高技术堡垒。它的设计者和使用者希望它在战场上能做到“万事不求人”,应对一切威胁。也因此,就出现了数千万美元一辆的坦克和直升机、数亿至数十亿美元一架的飞机、数十亿上百亿美元一艘的军舰、数百上千亿美元的反导系统和太空军备。即使是富甲天下、还能够以美元独特地位向全世界收取“帝国税”的美国,也感到不堪重负。这些已经压垮过一个超级大国的高技术“甲胄”,还可能压垮它所有的迷恋者。

杰伊.约翰逊提出“网络中心战”,固然有降低国家“安全成本”的考虑,作为军人,他更在意“基于效果的作战”。他认为,与主要依靠武器平台自身的探测器和火器进行的“平台火力战”相比,利用计算机信息网络,将分布在广阔区域内的各种探测、传感装置,指挥中心和各种武器系统高效集成,融为一体,可以极大地提高作战效能。根据梅特卡夫的“网络定律”,网络的效能是节点的平方。经过网络的连接,不过是作战网络上一个个普通节点或终端的武器平台,就可以形成远超出单一平台之间相加的体系战斗力。网络是对平台更高层次的超越。

同样重要的是,网络在军事上的优势,不仅在于它的连接,还在于它的节点和通路具有可替代性,因而不易被阻断或摧毁。特别是实施分布式网络化作战,能够减少对单个武器平台生存性的依赖,因而在作战中很难被对手打败。在传统作战体系中,重要的武器平台是整个体系的要素和支撑点,一旦被摧毁,就会造成难以承受的损失。在网络中心战的背景下,越是不可替代的重要武器平台,就越有可能成为对方陆、海、空、天、电磁等多维综合火力集中打击的高价目标。武器平台的不可替代性不再是可以标榜的长处而是需要隐藏的短处。这是航母这类武器平台和传统作战方式在当代战争中难以摆脱的困境。

当然,“网络中心战”的发明者,并不一定就能在实践中很好地贯彻。从美军在伊拉克遇到“简易爆炸装置”后便迅速在“平台”上寻找出路的情况看,任何一支军队的新军事变革之路都不是坦途。相对于已经拥有大量先进武器平台的外军,我们还是一张刚刚开始绘图的白纸。这是我们的劣势,也可能成为我们的优势。克劳塞维茨在谈到突破战争或然性的时候说过,关键在于发现真理微光的眼力和追随真理微光前进的勇气。在超越平台的路上,我们也需要这样的眼力和勇气。因为,这才是我们夺取国际军事竞争战略主动权、实现跨越式发展的基础。



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本文责编:陈冬冬
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