這兩天的莫斯科,中國航空航天電子產品與俄羅斯新機同台“吸睛”

 莫斯科時間7月20日,第15屆莫斯科航展正式開幕。引人眼球的,除了來自UAC的俄羅斯新機“將軍(Checkmate)”正式揭幕之外,還有展會上的中國企業——盡管由於疫情關係,根據莫斯科航展官方網站參展商名單,本屆航展隻有一家中國企業參展,這家企業的拳頭產品卻透露了中俄在航空電子領域合作的廣闊前景。

俄羅斯的第二款五代機:瞄準印度、越南和非洲市場

在本屆莫斯科航展前已經造勢許久的俄羅斯第二款隱身戰鬥機“將軍”終於正式掀開了“麵紗”。

從這架全尺寸樣機的外觀來看,這架飛機的布局要點與此前看航空發布的預估差異不大。

根據UAC正式發布的消息,這款全新的飛機正式名稱為“將軍輕型戰鬥機”(LTS Checkmate Fighter,LTS是俄羅斯輕型戰術飛機的首字母縮寫),“這款第五代輕型單發戰鬥機,融合了創新解決方案和和技術,能夠為飛行員提供人工智能支持……在這一項目中廣泛應用了超級計算機技術。”

發布現場視頻中演示的“將軍”戰鬥機駕駛艙

UAC表示,“將軍”原型機將於2023年首飛,2026年開始交付,新機會包括單座型和雙座型兩個型號。

在新機揭幕儀式上,俄羅斯副總理尤裏·鮑裏索夫(Yuri Borisov)表示,希望這種新型戰鬥機能賣給印度、越南和非洲國家,並補充說,預計外國客戶將訂購至少300架這樣的飛機。鮑裏索夫指出,一位不透露姓名的外國客戶已經對這款新飛機表達了強烈興趣。

Rostec總裁謝爾蓋·切梅佐夫(Sergei Chemezov)則表示,預計新機研發工作將耗資2500萬至3000萬美元,預計俄羅斯空天軍也會采購這一型號。而在莫斯科航展開幕式結束後,俄羅斯總統弗拉基米爾 普京(Vladimir Putin)也專門前往機庫視察了這架飛機。

一些航空專家分析,這款戰機既然被命名為“將軍”,很可能被宣傳為美國F-35的競爭對手

中國航空航天電子產品持續進步 中俄合作前景巨大

因為疫情的關係,我國隻有中國長城工業集團有限公司(簡稱航天長城)如期參展。

作為中國航天科技集團的全資子公司,長城公司的主要業務範疇包括商業航天發射、衛星係統、空間技術,以及各種應用於航空航天領域的高可靠性電子電氣元器件。

2017年莫斯科航展,普京參觀航天長城展位

航天長城過去多年來連續參加莫斯科航展,作為莫斯科航展的“老麵孔”,其主推產品也反應了中俄在航空航天領域形成合作的一個重要原因——

從目前中俄兩國的產業結構和水平來看,航天長城所主打的高可靠電子電氣元器件在俄羅斯具有龐大的應用市場。這其中包括各種微型處理器、片上係統、FPGA、存儲器、模數/數模轉換器、電源管理、宇航級二/三極管、繼電器、電連接器、抗惡劣環境專用計算機,還有慣性導航設備等。

上世紀90年代以來,我國在電子領域獲得了非常驚人的進步速度,總體上已經明顯領先於俄羅斯。當然,這其中涉及到了大量不可替代、也無法重現的環境因素和曆史機遇——比如我國在改革開放後擁有了全世界最大規模的電子產品消費市場和電子製造業,這為航空航天等特殊領域的電子元器件研發提供了非常強力的基礎支持。

有源相控陣雷達天線陣列由大量收發器組件構成

譬如戰鬥機上的雷達,雖然看似與手機、基站這樣的民用產品根本毫無瓜葛;但從技術原理的角度來看,它們的核心功能都是以“無線電信號的接收/發射以及相關處理計算”作為核心的,因此在基礎材料和元器件上,都不可避免有著極大的共通性。

一種Ku波段的收發器組件

比如在射頻器件中,砷化镓就是一類能實現高效率的無線電信號發送和接收的先進半導體材料。直到上世紀90年代,各國軍用雷達在研發過程中實現的技術水平優劣、預算限製下能核準的采購數量,極大程度上就取決於對砷化镓材料的研究和生產水平。

在進入互聯網時代、尤其是高速無線通訊(比如3G、4G乃至於今天我國正在推廣應用5G)時代以後,全球微波通訊的民用市場出現了爆發性的增長,這使得砷化镓的器件需求變得極其普遍:從手機到基站,全產業鏈的需求持續爆發。僅2014年度,全球手機的砷化镓器件需求就超過120億顆。

這種需求極大的提高了砷化镓的生產規模,降低了它的價格,並將其性能潛力幾乎挖掘殆盡。而它的傳統用途——軍用無線通訊、雷達等,也極大的受益於此。

智能手機完全改變了軍用雷達核心材料的全球產業格局

而俄羅斯由於本國人口有限,又未能在全球的電子製造產業格局中占據“世界工廠”的定位。因此在砷化镓的生產和消費規模上,俄羅斯都遠遠小於中國。由於先進技術/工藝的實踐應用、製造成本攤薄上的明顯優勢,在2010年之後,中國在砷化镓器件上的研發和應用水平已經顯著優於俄羅斯。

而定位與砷化镓相同、但性能潛力更為優越的氮化镓,則是上述案例的極佳進化:在相當長時期內,它一直是全球最先進軍用雷達想用、但又始終用不起的高端核心材料——它的生產和加工的難度很大,價格非常高昂,以至於始終停留在實驗室中。

氮化镓的小體積高功率特性,使它成為便攜式快充頭的不二之選。民眾日常生活與最先進軍用雷達,在體積/功率比上的需求並無二致,這使它們必然選擇相同的核心材料

但隨著手機、路由器、甚至是便攜式充電器在民用市場上爆發出驚人的需求,在2010年之前普通人還僅能從科研文獻中見到名字的氮化镓,在今天已經遍布於各種廉價的民用消費電子產品中——比如百元左右的手機快速充電插頭。

正是這樣的產業格局、龐大市場以及快速的發展趨勢,才是氮化镓的生產應用得以發展成熟、並在軍用雷達、通訊等各類設備中也能廣泛使用的真正的基礎。

與砷化镓類似的,在氮化镓產業的發展上,俄羅斯的腳步比中國更晚、更慢——

在2019年6月的俄羅斯《國防》雜誌采訪中,季霍米羅夫儀表製造科學研究所(NIIP) 總經理尤裏·別雷接受了采訪,他在采訪中坦誠:“(俄羅斯)仍然沒有為有源相控陣天線的收發器元器件研發氮化镓技術的項目,這個項目將需要打通從原材料到生產線的整條技術鏈。在這方麵,美國和中國已經領先。”

至今,俄羅斯都在被先進電子電氣元器件的卡脖子問題而困擾。上世紀90年代,俄羅斯格洛納斯導航衛星故障高發、壽命難以達到設計水平,就是受製於西方的封鎖製約,無法獲得優質元器件的直接結果。而在現在,蘇-57的雷達等核心設備,依然大量依賴於韓國等國的氮化镓元器件,並多次遭受了斷供的威脅。

蘇-57

在目前的境況中,來自中國的先進電子元器件,對於俄羅斯而言就是一個非常重要、甚至帶有濃厚“雪中送炭”色彩的可選項了。

不過,在先進電子元器件之外,俄羅斯在另一些更為傳統的航空製造細分領域中依然有著雄厚的基礎研究積澱和工程經驗積累,譬如熱力學、高性能金屬材料及相關工藝、複雜機械結構設計等,而其中不少也是我國航空製造領域較為薄弱的環節。

總的來說,中俄兩國在航空航天領域各有所長、互補性很強,合作空間依然非常廣闊,也非常必要。