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F-35A 各批次的单价 与产量

时间:2020-04-19 18:51

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工业产品的生产成本通常随着产量的翻倍,以固定比率下降,脱离批量比较单价纯属耍流氓。战斗机也是工业产品,因此同样遵守产量越大,直接生产成本 越低的规律。上图为 F-35A 各批次单价。

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F-35A 各批次的单价 与产量 。

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F-35 历年产量。灰色为未来计划。

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美国空军 2017 年的评估显示重启 F-22 猛禽生产线至少需要 78 个月时间 (从签署 Engineering, Manufacturing, and Development EMD 合同到首机交付,不包括合同下达前的扯皮阶段)。即使乐观地将扯皮时间压缩至最低限度,且重启版猛禽只升级设备,不对结构与气动进行魔改,首批 5 架低速生产机体也要 2025 财年才能交付。24 架/年的 "全速" 生产预计将于 2029 财年实现。

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重启版猛禽项目单价 (纵坐标,百万美刀,包括重建生产线,研制新世代航电等的费用) 与采购数量的关系。

从上述图表可以很清楚地看到:

1)战斗机生产批量越大,生产节奏越快,则单价越低。

2)现代战斗机生产线达到设计产能需要相当长的热身时间。

所以,指望依靠所谓廉价五代节省预算 & 增加五代产能的诸位,还是洗洗睡吧。这个世界的客观规律,不是以某些企业文宣部门的主观意志为转移的。

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战斗机越轻越便宜的逻辑曾经是正确的。很久很久以前,战斗机成本的绝大部分来自于机体架构 airframe 与发动机,航电的权重微乎其微。由于研制费用不高,生产批量庞大,分摊至每架飞机上的研制花销也甚为有限。上图是西标二代机中极具代表性的北美 F-100D 超佩刀,1956 年首飞,产量 1274 架。美国空军官方数据显示 F-100D 的平均飞离价为 697029 美元,其中机体架构 448216 美元,发动机 162995 美元,仅此二者的耗费已占飞机总成本的近 88%。相比之下,每架 F-100D 的航电仅价值 10904 美元。F-100 的研发成本是 2320 万美元,总产量 2294 架,每架 F-100 分摊的研发费用是 10134 美元。

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类似地,洛克希德 F-104A-D 的机体架构与发动机占据平均飞离价的 87%,电子设备的成本权重则不到 1%。

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共和 F-105D 的机体构架与发动机占平均飞离价的 80%,电子设备的成本权重只有 0.9%。

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F-105G 负责执行防空压制任务,其航电复杂性大幅度上升,成本权重跃进至 11.4%。机体架构与发动机分别占平均飞离价的 69.3% 与 13.2%。

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越战时期大批量交付美国空军的 F-4D 与 F-4E 鬼怪 II,航电在平均飞离价中的比例已经稳稳地站上了两位数 (15.4% 与 12.5%),机体架构仍以 59.9% 与 69.3% 切割着最大的一块蛋糕,发动机所占成本权重为 15.3% 与 16.4%。

后期西标三代机上,航电已成为与发动机分庭抗礼的重要价格推手。然而机体架构与发动机仍然占据着飞机生产成本的 75%-85%,重量决定价格的传统经验很大程度上继续适用。相应地,在西标四代研制过程中遭遇成本壁垒时,美苏两超不约而同地选择了高低搭配的装备模式。

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美军的 F-15 + F-16 组合相对而言较为成功。早期的 F-16A 是航电最小化的纯白昼格斗战机,体重不到 F-15A 的 60%,发动机是 F-15A 的 1/2,不论航电-机体-发动机三大板块的成本权重如何变化,都将极具价格竞争力。低廉的价格带来了巨大的生产批量,从而形成规模效益进一步控制了单价,就此形成良性循环。

中后期的 F-16 系列航电复杂性大幅度增加,但 F-16C 的飞离价仍能控制在同期出厂的 F-15C 的 63%,单位体重的成本实际上还略低于 F-15C,看似证实了重量决定价格的 "普世真理"。然而正如前面所说的,脱离批量比较单价纯属耍流氓。历史经验显示作战飞机的成本下降率通常在 15% 左右。F-16 系列的产量接近 F-15 系列的三倍,简单比较 F-16C 与 F-15C 的飞离价极具欺骗性。按照 15% 成本下降率,假设 F-15 与 F-16 系列产量相似,则后期批次 F-16 的单价将大约是 F-15 的 80%。

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苏军的 MiG-29 与 Su-27 模式事后看来并不值得盲目效仿。二者国籍相同,气动布局相似,技术时代一致,均采用双发布局,且都以争夺制空权为主要设计目标。MiG-29 的重量大约是 Su-27 的 2/3,雷达天线孔径不到 Su-27 的 70%,挂 1 个中线副油箱时航程只有 Su-27 内油航程的 60%,空空导弹数量是 Su-27 的 60%,其中超视距武器的数量仅为 Su-27 的 1/3。有报道称 MiG-29 的单价达到 Su-27 的 80%。这应该是相同生产节奏下的预估价,否则以 MiG-29 两倍于 Su-27 的产量,若 80% 是实际单价比值,则相同生产节奏下二者之间将几乎不存在价格差异。

至上世纪 80 年代/成熟版西标四代机时期,以航电为主的机载设备,成本权重已上升至 40% 左右。受制于天线功率孔径,机体发电能力与冷却容量等刚性因素,中型机航电在性能方面无法与重型机航电相提并论。然而中型机的航电完备程度却丝毫不可弱于重型机。在高度信息化的现代战场上,配备简陋航电的作战飞机只能是送人头的存在。相应地,在系列化设计的前提下,重型机与中型机的航电成本没有实质性的差异。价格与重量成正比的历史经验只对机体架构

  • 发动机继续适用。相同技术,同等生产批量前提下,空重为重型机 2/3 的中型机,单价将是重型机的 80%。

随着航电的成本权重不断上升,战斗机成本随着重量增加而线性增长的传统规律,自成熟版西标四代开始不再成立,高低搭配的战斗机装备模式也随之走向死亡。F-22 与 F-35 之间几乎不存在任务重叠,二者的关系是分工合作而非高低搭配。苏军规划西标五代时,斩钉截铁地表示只会装备一种重型机,导致以轻五参与竞标的雅克直接出局。

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冷战结束后 MiG-29 家族的销售成绩有目共睹。被某些人抬出来为中型机张目的 MiG-35,2007 年既已首飞,迄今为止的市场表现只能说是乏善可陈。

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在俄罗斯国内,MiG-35 完全就是被苏霍伊系列重型战机压在地下摩擦的受虐对象。

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航电的征途并未就此终结。有源电扫描阵列雷达,新一代被动射频传感器,高性能红外/光电传感器,全自动综合电子对抗系统等的列装,使得西标四代半战机的战斗力较四代机出现飞跃性提升,以航电为核心的机载设备 占整机生产成本的比例也扶摇直上,最高可达整机飞离价的 60%。瑞典鹰狮 E/F 轻型战斗机的重量与发动机推力都只有 F/A-18E/F 的 1/2,竞争巴西订单时的最初报价却已接近 F/A-18E/F 的 80%,参与荷兰战斗机换代项目时的报价更是超过了 F-35A 方案的 80%。

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当然了,脱离批量比较单价纯属耍流氓。超级大黄蜂与 F-35A 的批量都远非鹰狮可比,在价格战中先天具备优势。但鹰狮 E/F 实际上尚未完成研制,萨博方面存在低价钓鱼的可能, F/A-18E/F 与闪电 II 的报价则靠谱得多。2014 年 10 月鹰狮 E/F 以 54.4 亿美元/36 架签下了巴西新世代战斗机的订单 - 超级大黄蜂的报价是 77 亿美元/36 架。其后该项目的预算很快上涨了近 10 亿美元,据说是为了研制巴西方面要求的宽屏多功能显示器等定制设备......

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这块屏幕可真够值钱的。

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隐形战斗机的机体架构比常规战斗机更加昂贵,但航电系统的复杂性与成本也相应增加,航电主导平台成本的原则继续适用。

通常讨论雷达隐形时,平台自身的雷达反射截面积备受关注,而传感器系统的性能和主动辐射控制则经常遭到忽视,这不能不说是一个巨大的误区。隐形是庞大的系统工程,任何一环掉链子都会造成其它方面的努力几乎前功尽弃。

隐形技术仅是降低了飞机的雷达反射信号特征,而非使其变得无影无踪。此外,隐形飞机的雷达反射截面积在不同的方向上各不相同,被不同波段的雷达照射时也大小各异。要想避实击虚,充分利用平台隐形性能,安全穿透敌方的对空防御体系,隐形战斗机就必须配备强大的被动射频探测系统,以精确测定威胁源的强度,方位,波段等信息,规划最佳突防轨迹。空战中,配备此类传感器的隐形战斗机可利用对方战斗机的雷达辐射锁定目标,悄无声息地实施偷袭。

与此同时,为了避免自身的必要辐射 (战术数据链,绘制雷达地形图,雷达主动开机搜索目标......) 遭到敌方被动射频探测系统的追踪,隐形战斗机的雷达与数据链等具备主动辐射能力的设备必须最大限度挖掘低可截获概率技术的潜力。工作波长一定时,天线阵列的增益与天线面积成正比,例如 Su-27 系列战斗机的雷达天线增益,即高于 MiG-29 系列 3 分贝之多。天线增益越高,完成同样任务时需要的发射功率 x 工作时间就越低,从而减少战斗机遭到敌方射频传感器被动探测的概率。此外,波长一定时,天线越大,波束聚焦水平越高,主瓣锥角越小,副瓣能量也越低。主瓣锥角小意味着敌方射频传感器截获主波束的概率降低,副瓣能量水平低则降低了敌方利用副瓣辐射能,被动定位隐形战斗机的可能。天线尺寸较大的重型机因此更易实现特定的低可截获概率性能指标。

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F-35 航电系统示意图,注意其机翼与平尾上安装的被动射频探测天线阵列。

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至于说所谓不供着某所,就将导致中国战术飞机领域出现垄断局面的 "高论"......

作者 剪水鹱

转载自 知乎

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