ADF的性能需求與發展可能性

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2019/12月初版
2021/2月新增
2024/3月增修
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台灣IDF(Indigenous Defense Fighter)自製防禦戰機20年內將要逐漸到達機體壽限,會比F-16V20更快出現大量的接替需求,那麼接替者ADF:先進防禦戰機(Advanced Defense Fighter)可能會需要哪些性能指標?有哪些可能的選項呢?
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★IDF的發展流程
IDF是從1980年代台灣空軍現有機體、裝備發想設計,最初構想以F-104、F-5E構型開始,使用F-104的J79引擎。之後引入通用動力(General Dynamics,GD,F-16原始製造商)協助設計,引擎是航發中心與美國蓋瑞合組國際渦輪引擎公司,從民用小型渦輪扇發動機發展的TFE1042-70(美軍編號F125),然後加上諾斯羅普為F-20開發的通用動力AN/APG-67雷達,修改成GD-53(美軍編號AN/APG-67 (V)ERR),以及F-16A/B等級的座艙及火控系統,成為F-CK-1A/B經國號戰機。因為軍購幻象2000跟F-16之後,IDF取消120架,隨即開始翔昇計畫升級,雷達提升為AN/APG-67(V)4台灣版,座艙及火控系統改為F-16C/D等級,解決消失性商源問題。

美國以引擎推力大小,來限制IDF的武器酬載量與航程。而台灣空軍對IDF的最基本需求,則是能攜帶兩枚中程空對空飛彈,並維持空氣動力性能進行空優作戰,如果要發展IDF的後繼者,大概可以推估有以下的條件限制與性能需求。

1.10年內中共政權沒有倒台,中國沒有放棄武力侵略台灣,台灣仍須維持300架以上的主力戰機。如果政治局勢改變,台灣獨自花大錢研發次代防禦型戰機的需求就會消失。
2.美國要求新戰機的航程不超過台灣現有戰機的作戰半徑,可以新購入的F-16V70做參考。
3.不繼續增購F-16V70,或其他外國新型戰機的可能下,必須自力發展ADF。
4.就算購得F-35,因為價格與操作成本的限制,無法1比1取代IDF跟F-16V20時,仍需發展ADF。
5.必須以最低風險與最低成本發展,台灣國防預算有限,不可能如美國、日本或印度,花大錢或長時間發展高價、不量產或不成熟的戰機。
6.從現有機體、裝備研發,比照IDF經驗,與外國軍火廠商合作,以現有成品優先,降低風險與預算。
7.ADF的空優性能必須高於或等於F-16V,否則就無發展必要。
8.須配備AESA主動相位陣列雷達,5-代的匿蹤性能提升,空優掛載下的RCS介於F-35、F-16之間,被偵測鎖定距離降低到100公里以下,強化短場起降,能緊急起飛。
9.在匿蹤外型下,機腹能攜帶4枚中程空對空飛彈,或2中2短。

以上條件確定後,就可以來推估ADF的可能發展方向。

所謂的IDF模式,是以美系裝備,由台灣自己設計機體,組合成一個4代輕型防衛戰機,以接替F-5E/F的第一線位子。

那麼ADF應該不會脫離IDF模式太遠,也是由美系裝備、武器,讓台灣自己設計機體,組合成一個4.5代有限匿蹤能力的空優型多用途防衛戰機,以接替IDF,並保有後續接替F-16V20的能力。
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對比機種:
F-35A
發動機:普惠F135-PW-100/推力:28,000磅(125 kN)/最大推力:43,000磅(191 kN)
長5.59公尺/直徑1.168公尺/重1701公斤
雷達:諾斯洛普‧格魯曼AN/APG-81

F-22
發動機:普惠F119/推力:磅( kN)/最大推力:35000磅(156 kN)x2=70000磅(312kN)
長5.16公尺/直徑:1.168公尺/重1769公斤
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1.F-16V匿蹤版,與洛克希德‧馬丁合作
類似提案:印度F-21
發動機:奇異 F110-GE-132/推力:19,000磅(84.5kN)/最大推力:32,500磅(144.6kN)
長4.630公尺/直徑1.18公尺/重1,780公斤
雷達:諾斯洛普‧格魯曼AN/APG-83

這是發展ADF可能性最高、預算最少,也擁有最多現有配備的選擇。跟洛馬合作,延用F-16V的架構發展,接下F-21的改良選項,然後在雷達與發動機上繼續發展APG-83跟F110-GE-132,讓性能更接近F-35。機體全新匿蹤設計,雙垂尾,省略武器艙,機腹下半埋式掛載4枚中程空對空飛彈,把F-16適型油箱整合到機體內,維持作戰半徑(可減少部分油量),機翼下6個掛載點,整合外掛式莢艙或維持外掛,與洛馬分享機體設計,由洛馬進行外銷合作。

選擇從F-16系發展,可以最大程度降低成本,減少開發成本,降低作業維持費,目標是對準20年後大量退役的F-16,而無法以F-35或其他輕型戰鬥機取代的客群。在漢翔與洛馬合作F-16V20升級,購買F16V70,計畫建立亞洲的F-16V維修中心之後,從各方面來說,都是對ADF最有利的發展相方向。

洛馬為印度推銷的F-21,因為沒有改良匿蹤性能,除非中國侵略壓力改善跟國防預算不足,不然不會是ADF的最佳選項。如果2030可以完成ADF原型機,2035進入量產,就可以接上IDF的除役時間點,2040後的第二批次接手F-16V20退役的空檔,同時引進少量的F-35,與F-16V70建構成2040年代的台灣空防主力。
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2.從F-18C/E發展,與波音、諾斯洛普‧格魯曼合作
類似提案:T-7A、韓國KF-X
單發動機版本:奇異 F110-GE-132/推力:19,000磅(84.5kN)/最大推力:32,500磅(144.6kN)
長4.630公尺/直徑1.18公尺/重1,780公斤
雷達:諾斯洛普‧格魯曼AN/APG-83
C型雙發動機:奇異F404-GE-402x2/推力11,000磅(48.9kN)x2/最大推力:17,751磅(79.2kN)x2=35502磅(158.4kN)
長3.912公尺/直徑0.889公尺/重1,036公斤
E型雙發動機:奇異F414-GE-400x2/推力:14,000磅(62.3kN)x2/最大推力:22,000磅(97.9kN)x2=44000磅(198.8kN)
長3.912公尺/直徑0.889公尺/重1,110公斤

選擇F-18,有中、大尺寸,以及單引擎縮小改版。第一個選項,改用一具F110-GE-132,因為反正要改匿蹤外型,選用單引擎的障礙也就減少很多,可以從T-7A的3D電腦設計經驗放大,或是F-18C縮小尺寸接近F-16,會是洛馬F-16匿蹤版之外的最有利選項。美軍為了平衡飛機開發商,波音勢必要有5代機的商品,這個5-代就可以補上一點差距。

第二種,選用兩具F404引擎是中型F-18C機體,可視為IDF的放大型,加大推力可輕鬆使用雙垂尾,因為不用航母降落,改用減輕的起落架與機體結構,機腹安裝4枚半埋式中程空對空飛彈會比F-16更容易。雷達可考慮與F-16V通用,選擇AN/APG-83發展型,又可與諾格合作,成功機率第三。F404發動機有瑞典JAS-39、韓國T-50、印度光輝戰機、美國T-7A已經使用,外銷限制小,但雙引擎後勤維修價格會比F-16高。

第三種選擇是加大尺寸的F-18E,也是韓國KF-21選擇的發展模式,採用兩具推力更大的F414發動機,機體變大,航程與攻擊性更高,發展成本與維持費也必然增加,如果沒有美國強力支持,可能性低非常多,也必須考量波音集團的中國市場因素。F414引擎也是瑞典JAS-39E/F、印度光輝MK2、韓國KF-21選用的發動機,外銷限制可能高一些。
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3.從IDF發展
發動機:TFE-1042-70x2/推力:6025磅(21kN)x2/最大推力:9450磅(42kN)x2=18900磅(84kN)
無後燃器版F124:長0.259公尺/直徑0.955公尺/重521.6公斤
奇異F414-GE-400/推力:14,000磅(62.3kN)/最大推力:22,000磅(97.9kN)
長3.912公尺/直徑0.889公尺/重1,110公斤
雷達:諾斯洛普‧格魯曼AN/APG-83

如果F-16V發展路線受阻,從IDF發展輕型次世代戰機就是最後選擇,但發動機選項會有重大差異。如果是兩具從TFE-1042發展的TFE-1088,推力頂多追上一具F414,協力發展發動機是不划算的選擇,只能以JAS-39E/F為目標,予以匿蹤改良,性能頂多與F-16V70不相上下,非常可能用外購戰機取代。如果能購買F414或F110發動機,發展性就好很多,是F-16、F-18之後的第三選擇。
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4.從F-15EX發展,與波音合作
類似提案:土耳其TF-X
發動機:奇異F110-GE-132x2/推力:19,000磅(84.5kN)x2/最大推力:32,500磅(144.6kN)x2=65000磅(289.2kN)
長4.630公尺/直徑1.18公尺/重1,780公斤

最貴的選項,因為採用了兩具跟F-16通用的F110發動機,所以也放進來討論。這是土耳其選擇發展的TF-X模式,比照F-15EX,對台灣發展來說技術門檻更高,投資更大,必然超過防禦型戰機的需求,預算加倍採購數量卻必須降低,會造成戰備與後勤上更大的壓力。如果選擇這條線發展,就是要追上F-22的水準,是最低可能性的發展路線。
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5.其他可能
除非中國政治因素解除,不然其他國家的合作選項可能性非常低。日英六代機、韓國KF-21、土耳其TF-X都不太可能合作發展。可是如果中國政治因素解除,那買哪種戰機都可以,連F-35阻礙也減少,但需求也同時降低了。
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