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战斗机外贸专题报告:中国战斗机迎来新机遇

(报告出品:山西证券)

1. 二战后全球战斗机外贸历史回顾

全球军贸市场军机是主要产品,战斗机是军机贸易中的主要类型。根据SIPRI 数据,2003 年到2022年的二十年中军机是军贸交易中价值量占比最高的武器类型,2018-2022 年占比47.53%,更是达到近二十年高位。根据 World Air Forces 2023 数据,当前全球共有 14659 架战斗机,战斗机是军机中的主要类型。在军用飞机中,战斗机是装备数量最多、应用最广、发展最快的机种,代表了一个国家军队空中力量的核心,对于战时夺取制空权、确保空中战役的胜利起到至关重要的作用,一般最先进的航空技术会首先运用在战斗机上,战斗机技术的发展对世界航空技术也起到了牵引作用,战斗机代表了航空科技发展的前沿。

由于航空装备的高度复杂性,在技术的不断追逐演进中,作为高投入产业的航空产业早已成为“贵族”产业。50 年前,美国、苏联、英国、法国、德国、加拿大、瑞典、荷兰、意大利、波兰、捷克都有不同规模的航空产业,但是随着“高技术+高投入”的竞争不断升温,如今只有美国、俄罗斯还具有完整的航空工业,主要欧洲国家必须联手合作才能构成完整的航空产业链,其他国家只能沦为美、俄、欧洲航空工业体系中的配角,只有不断崛起的中国是个例外。美国、俄罗斯、法国、中国是主要的军机出口国。根据 SIPRI 数据,2018-2022 年美国、俄罗斯、法国和中国军机出口价值量占比分别为 53.85%、14.84%、13.30%和 3.18%,总计达到85.17%。全新战斗机出口交付方面,2018-2022 年美国、俄罗斯、法国和中国交付数量分别为 331 架、145 架、104 架和71架,总交付数量占到全球新战斗机交付总量的 95%。

喷气式战斗机发展至今已到了第五代。对战斗机代次的定义,苏/俄五代说、西方旧四代说、西方新五代说等长期共存,本文以美国《空军》2009 年提出的战斗机划代的新五代法为标准。战斗机的最终目的是用来执行作战任务并力争在战场上克敌制胜,作战能力在战斗机的相关评价指标中始终位于第一位。对于现代战斗机而言,决定其作战能力的因素有很多,但其中绝大多数均可归属到飞机平台性能(速度、升限、机动性等)和武器系统性能(有效射程、杀伤威力、命中精度等)两个方面。飞机平台性能涉及到气动外形和动力装置,一旦飞机定型,将很难通过后续改进达到质的提升;武器系统性能主要取决于航电设备、火控系统和机载武器,相对来说更容易通过改进升级获得巨大提升。自二战末期以来,喷气战斗机已发展至第五代,第一代是沿用传统活塞式战斗机平直机翼布局,只是换装了喷气式发动机的初代喷气战斗机。第二代是指问世于 20 世纪 40 年代后期采用了后掠机翼减少激波阻力,充分释放喷气式发动机能力,最大飞行速度已经接近声速的喷气式战斗机。第三代是指 20 世纪 50-60 年代继续优化气动布局,采用带加力的涡喷发动机,突破声障,飞行速度和高度不断攀升的喷气战斗机。第四代从追求高空高速性能转向高机动,重点突出中/低空、亚/跨声速机动性,自 20 世纪 70 年代至今仍是世界大多数国家空中中坚力量。第五代是指 21 世纪初开始投入使用的隐身战斗机,目前全球已经列装服役的仅有美国的F-22/F-35、中国的歼-20 和俄罗斯的苏-57 四种机型,这代飞机具备超声速巡航、超机动和高敏捷等特性,最重要的是拥有良好的隐身性能,在作战性能上与上一代拉开了巨大差距。

1.1 美国:航空技术独步全球,军机外贸第一梯队

亚音速和超音速的喷气式革命。二战结束前后最早占据航空技术领先地位的是英国和德国,美国军方和工业部门被德国的先进航空技术所震惊,于是采取了集中于技术创新的采购战略,不再延续数量战略,通过大范围投资和工业界内部的激烈竞争,美国飞机工业进入一个全新的创新层面,并在之后形成了美苏两个超级大国之间的直接对垒的局面。1947 年首飞成功的 F-86“佩刀”是美国生产的最成功的亚音速喷气战斗机,1953 年 F-100 首飞象征着超音速喷气革命的开始。

F-16 主导了世界四代机市场。60 年代对空战学说和作战需求的重新评估,最终导致了敏捷性革命,原来强调更重、更快和更多用途的战斗机/攻击机,发展到强调更轻、更敏捷、专门用于空中格斗的战斗机。60 年代末和 70 年代见证了美国空军的 F-15 和 F-16,以及美国海军的F-14 和F/A-18 的发展过程,这些四代机构成了 20 世纪 60 年代后美国战术战斗机力量的中流砥柱。F-15 实现了近距格斗时机动能力和敏捷性能的最优化,F-16 和 F/A-18 试图扭转战斗机越来越重、越来越复杂和越来越昂贵的趋势。F-16作为与高档重型战斗机 F-15 搭配的低档轻型战斗机,主要执行空战和近距支援任务,性能适中,作战效能高,价格相对高性能的重型战斗机便宜,装备数量更多,对于航空不发达国家则是空军装备的主力。F-16是当今世界上分布地区最广、外销数量最多的四代机,F-16V 是目前 F-16 最新型号,移植了多项五代机技术,包括换装有源相控阵雷达、升级任务计算机和航空电子系统架构、优化驾驶舱等,通过改进和升级持续挖掘平台潜力。

现代空战的开辟者——F-15。F-15 是世界上最早研制的第四代战斗机,作为F-4 的后继者,针对越南战争中的经验教训,F-15 的研制纠正了当时片面追求高空高速的偏向,突出了机动能力和近距格斗的重要性,其设计技术和性能指标成为第四代战斗机的标准。F-15 在 1974 年首批交付美国空军后,就迅速成为美国空军首要的空中优势战斗机,目前出口累计订单已达到 799 架。

最成功的舰载战斗机——F/A-18。按照多用途战斗机的标准进行设计的中型战斗机F/A-18,任务是与F-14 配合执行舰队防空作战任务,区域防空性能优异的 F-14 用来为舰队提供有效的远程防空,F/A-18则在 F-14 的内层空域执行舰队防空掩护、巡逻和护航任务。冷战后,多用途和高效费比的F/A-18C/D放大改进为 F/A-18E/F,开始取代冷战期间专用重型战斗机 F-14 的地位,2040 年以前F/A-18E/F 将一直作为美国海军的主力舰载机。原本作为高档战机补充的机型取代了曾经的强者,F/A-18 是二战之后到目前为止最成功的舰载战斗机,已出口至加拿大、澳大利亚、西班牙等国,目前累计订单507 架。

军贸市场唯一五代机——F-35。F-35 作为一种中型第五代战斗机,是美国装备的第二种五代机,是作为和 F-22 搭配的低端战斗机,主要用作对地攻击,可服务于空军、海军和海军陆战队等多兵种,是美国21 世纪将要大规模装备的主力战机之一。F-35 拥有三种型号:空军常规起降型F-35A、海军陆战队短距起飞/垂直降落型 F-35B 和海军航母舰载型 F-35C。隐身性方面,F-35 正面的的雷达散射截面(RCS)非常小,但在某些特定角度上的 RCS 比其正面 RCS 高出一个数量级,相较于正面被雷达探测的可能性或将增加80%。由于 F-35 最初的定位是 70%用于对地攻击,30%用于空战,所以 F-35 在机动性上也稍显不足,不具备超音速巡航能力。虽然装备了推力最大的 F135 涡扇发动机,但由于不断攀升的机体重量,即使是最轻巧的F35A 推重比也显著低于以 F-15C 为代表的四代机。相比于 F-22,F-35 虽然对隐身和机动性要求降级,但在基本的空战性能上仍能对四代及四代改进型战机拥有足够的优势,目前外贸订单数量已达到1025架。

1.2 俄罗斯:航空技术逐渐落后,未来受到新兴强国严峻挑战

继承苏联衣钵。二战后,美国和苏联一直是战斗机发展中的主要对手,一直居于世界领先地位,美苏战斗机的发展成为世界战斗机发展的主旋律,美国力求先进,苏联强调实用。苏联解体后,除了安东诺夫设计局和 3 个制造厂位于俄罗斯之外,其余 8 个主要的航空设计局和 20 个制造企业都坐落在俄罗斯境内,俄罗斯继承了苏联航空工业的主体,三分之二的苏联空军划归了新成立的俄罗斯联邦,这次成功的“继承”,为俄罗斯航空工业奠定了坚实的基础。

冷战明星——米格系列战机。二战后苏联通过研究缴获的德国喷气发动机资料以及仿制英国的喷气式发动机,1947 年制成了米格-15。朝鲜战争中米格-15 发挥出了速度快、机动性强、火力猛的优势,在与美国 F-86“佩刀”的较量中,打出了“米格走廊”。1959 年服役的米格-21 是米高扬的扛鼎之作,是20世纪产量最多的喷气式战斗机,该机大量出口和被仿制,在印巴战争、越南战争、两伊战争、以阿战争等多次局部战争中大显身手,战果辉煌,创造了诸多经典战例,据资料米格-21 和各国对它的仿制型改进型产量达 1 万架。

大放异彩的苏-27,生不逢时的米格-29。在 20 世纪 70 年代的冷战巅峰时期,美国已先后研发出了以F-15 与 F-16 为代表的庞大四代机队伍,并且在多次战争中取胜。因此,苏联急需一批能够扭转乾坤的战机,这就是后来推出的“TFPI” 计划和“LPFI”计划,也就是后来的苏-27 和米格-29,作为类似F-15和F16 那样的高低搭配,米格-29 是与苏-27 平行研制的,当时规划这两种战斗机将构成一个新的战术航空系统。由于苏联在设计米格-29 时将其定义为前线支援战斗机,而且在地面雷达站的引导下作战,所以米格29 航程较短且自身雷达探测能力不强,航程远机动性强的重型空优战机苏-27 及其改型就得到了更多国家的青睐。

苏联最后的荣光——“侧卫家族”。苏联解体后遗留的航空技术遗产基本上都被俄罗斯所继承,但苏联解体后俄罗斯恶劣的经济条件和迅速萎缩的军事需求无法保证航空工业的发展,苏-27 基础上改进的出口型就成了俄航空工业的救命稻草,大量的苏-27 改进型都被用来出口销售,而且以苏-30MK 为代表的改进型还大量应用成熟性不高的新技术,这样的努力只是基本保持了原苏联战斗机的传统市场。侧卫家族中最畅销的系列是苏-27SK 和苏-30MK,他们在为俄罗斯航空工业输血的过程中起到了关键的作用,在经济上维持了俄罗斯航空工业的基本生产能力,在技术开发上也为后续机型的发展提供了资金保障。

挑不起大梁的苏-57。俄罗斯第五代战斗机苏-57 的原型机 T-50 于 2010 年首飞,2019 年实现批量生产,由于四代机米格-29 和苏-27 的原型机都是在 1977 年的苏联时期首飞,苏-57 是后苏联时期第一架进入批量生产阶段的全新战斗机,是俄罗斯航空工业复兴的标志,将成为俄罗斯未来争夺世界战斗机市场份额的主角。除了苏-57,俄罗斯还有一款处于研发中的单引擎中型五代机——苏-75,原型机计划于2024年首飞,对标美国 F-35,主要面向国际市场。

苏-57 发展困局重重。苏-57 在第五代战斗机核心能力之一的隐身性上优势并不突出,直流式进气道使得发动机压气机前端叶片成为极好的雷达波反射源,探出的尾椎和喷管也增大了雷达和红外暴露的可能,苏-57 战斗机正面雷达截面积(RCS)比 F-22 战斗机要高出一个数量级。苏-57 第一阶段动力装置AL-41F-1 发动机,相比第五代战斗机动力指标仍有显著差距,第二阶段动力“产品30”迟迟未能研制成功,这将导致苏-57 在高机动性、高速性、高隐身性等方面大打折扣。国际市场上,名义上属于五代隐形战斗机的韩国 KF-21 将成为苏-57 的强劲对手,KF-21 采用了隐身外形的设计,具有一定的隐身能力,电子设备性能优于韩国空军现役的 F-16C/D,配置了先进电子战系统,总体性能比较先进。但是由于没有采用内埋式内置弹仓,以及一些关键隐身技术的缺失,KF-21 的隐身能力大幅缩水,飞机所使用的中等推力发动机F414也不足以支撑 KF-21 形成超机动能力和超声速巡航能力。KF-21 虽然能成为苏-57 在外贸上的强劲对手,但和一流国家第五代战斗机相比仍有非常大的差距。

1.3 法国:独树一帜的幻影,成功逆袭的阵风

法国作为老牌军事强国,虽身处西方军事联盟,但却一直坚持独立自主道路,在二战后的军事飞机领域,独树一帜,成为超级大佬美苏之外的航空领域第三极。二战之后,美苏超级大国的竞争不断升级,先进战机研制和发展的费用越来越高,即便是曾经的航空工业强国也很难独立完成,英国和德国目前已失去了独立研制战斗机的能力,而法国在航空工业上坚持独立自主的战略,使其航空工业保持了很强的生命力和技术的延续性,法国战斗机一度与美国和苏联战斗机共同占据了国际战斗机的高端市场,法国达索公司出品的“幻影”系列战机、“阵风”战机以独具特色的设计,在航空工业界打下一片天地。

独树一帜的无尾三角翼传奇——“幻影”家族。幻影战斗机家族从幻影Ⅲ开始,先后发展出了幻影5/50、幻影 F-1、幻影 2000、幻影 4000 等系列,除了幻影 F-1 采用了传统后掠翼布局外,其他无一例外都采用了无尾三角翼布局,这种布局对法国乃至幻影系列飞机输出国后期的战斗机设计风格产生了重大影响。在这些战斗机中,幻影Ⅲ/5/50 系列是产量最大也是出口最广的战斗机型号,幻影Ⅲ凭借良好的气动布局、现代化的火控系统和法国灵活的军火外贸政策,在冷战最激烈的时候,成为夹在美苏两超级大国竞争中的国家的首选。

法国最先进的多用途战斗机——“阵风”。幻影 2000 是法国的首款第四代机,但由于研制过于仓促,作战性能上存在着一定弱点,相比于同时期的米格-29 和苏-27 无法再保持技术上的优势,于是法国达索公司应对法国海、空军需求,以“一机多型”的方法进行设计,研制了具备全天候的对空、对地(海)作战能力,规格比幻影 2000 更大的中型多用途战斗机“阵风”。达索公司充分利用了幻影2000 和4000上取得的成功经验,缩短了研制时间,降低了研制风险,“阵风”采用近距耦合鸭翼式气动布局,配合先进的电传飞控系统,具备了优秀的机动性,拥有出色的任务系统和武器挂载能力,最大外挂载荷为9.5吨,可以配备各种吊舱,除了使用法国本国的航空武器系统外,还可以使用其他欧洲国家的武器产品,修改软件后也可以使用美国的精确制导武器。

“阵风”外销历经十余年坎坷挫折,厚积薄发终逆袭。法国人一直期待阵风能延续幻影系列的外销佳绩,但是在二十一世纪初阵风满足交付状态时国际战斗机市场却发生了巨大变化,美国凭借其经济、政治和军事实力侵蚀了很大一部分法国战斗机的传统市场,中东和非洲这些法国战斗机的传统市场已经受到美国战斗机的影响,出于政治上的因素法国又无法向美国战斗机无法涉及的国家推广“阵风”,同时“阵风”高昂的价格也让很多不富裕国家望机兴叹,早期“阵风”在与 F-16/F-15、JAS39“鹰狮”和EF2000“台风”的几次竞争中均以失败告终。但是在之后的十多年中,法国在海外军事行动中大规模部署和使用“阵风”战斗机,“阵风”战斗机持续参战,作战效果突出,充分展现了其全能性,并且进行了持续升级和拓展功能配置,伴随法国推介“阵风”时提供的灵活销售模式,“阵风”出口终于在2015 年迎来转机,“阵风”逐渐获得其他国家的信任,更是在 2021 年订单井喷实现逆袭,目前“阵风”战机外销总数达到284架,外销数量已经超过本国采购。

1.4 中国:多年积累开花结果,跻身全球第一梯队

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