DOI：10.16338/j.issn.1009-1319.20210184
引言
2021年5月28日，美国拜登政府提交了总额为6万亿美元的2022财年预算。在高达7560亿美元的国防预算中，美空军提出淘汰137架战斗机，并采购60架新战斗机，其中就包括12架刚刚于2021年2月2日首飞成功的F-15EX飞机。这是美国空军从2004年以来首次购买F-15系列飞机，引起各方关注。
1 研发过程
作为四代机的代表，从1972年首飞算起，F-15鹰式多用途战斗机已经在美军服役了近50年，先后生产出F-15A、F-15C单座空优战斗机、F-15B、F-15D双座教练机以及F-15E多用途战斗机等多种型号，目前美空军及国民警卫队共装备235架F-15C/D战斗机（最后采购于1989年）及218架F-15E（最后采购于2004年）。除了在美军大量装备外，F-15还出口沙特、以色列、日本、韩国、新加坡等多个国家，衍生出F-15SA、F-15I、F-15J、F-15K、F-15SG等众多型号。根据波音公司和美国空军的官方信息，F-15系列战机在空战中取得了104比0的战绩。
得益于大量并且持续的出口，虽然已经研制成功近50年，但对F-15平台的改进一直在持续。据报道，沙特及卡塔尔近年来先后投资50亿美元用于升级F-15飞机。其中，卡塔尔于2017年采购的36架F-15QA是最新改进型号，与早期的F-15型号相比，F-15QA加装了红外搜索和跟踪传感器、电传操纵系统、电子战套件、AN/APG-82（V）1先进有源相控阵雷达以及新型座舱显示设备。
2018年，为了尽快解决平均机龄达37年的F-15C\D机体结构安全问题，时任美国国防部长马蒂斯决定将F-15EX项目列入预算。2019年2月，时任美国空军参谋长戈德费恩上将签署了F-15EX快速部署要求文件。由于大量采用了已经在F-15SA及F-15QA上验证过的技术以及使用数字化设计、生产技术，F-15EX研制生产工作进展迅速。2021年2月2日，F-15EX在美国密苏里州首飞成功。2021年3月11日，首架F-15EX交付美国空军。2021年4月7日，美国空军将F-15EX正式命名为鹰II，标志着F-15EX正式进入美国空军序列。按照采购计划，美国空军将在10至15年的时间内至少采购144架F-15EX用于替换F-15C，如果考虑到替换F-15E，则最终F-15EX的采购数量将达到200架。
2 性能特点
虽然F-15EX基本沿用了以往F-15系列飞机的传统气动外形，但在内部更新了机翼设计、采用了光纤数字电传操纵系统、安装了新型航电设备、进行了全新驾驶舱设计。与较新的F-15E相比，F-15EX不论是航程还是武器携带能力都得到了大幅提升。
为了降低成本，加快研制进度，在总结静寂鹰、超级鹰等未受采纳方案的经验教训后，F15EX并没有将精力放在提高隐身性能上，而是根据自身平台特点及担负的任务，将改进重点放在了构建内部架构、加强电子战能力以及提升武器携载能力等方面。总结起来，F-15EX性能特点主要体现在以下几方面：
2.1 采用新型开放式架构
F-15EX与F-15E的最大区别在于采用了全新的生产组织流程及系统架构，使F-15EX具备极短的研制\测试周期以及灵活的升级能力，保证F-15EX能够跟上技术发展的脚步，延长有效服役时间。传统军用战斗机的研制、使用、升级存在着研制周期长、技术体系封闭、持续升级困难以及全寿命使用费用高等问题。为了解决这些问题，美空军提出了数字世纪系列（Digital Century Series）计划（现在称为e系列），通过采用数字化设计/生产工程手段、开放的系统架构和先进的软件开发方法，加速新飞机开发进度，降低研发/升级费用。此外，通过该计划还有助于引入竞争机制，以确保更多的厂家将最新技术引入到生产过程中。作为数字世纪系列计划的探路者，借助于3D建模技术及先进制造技术，F-15EX在研发过程中可以在实体部件制造出来之前就对其进行数字化虚拟测试，在生产过程中可以直接装配供应商依据数字工程提供的精密零件，这些都大大加快了研制\生产进度，提高了供应链的灵活度，提高了产品质量。
此外，为了保证持续升级能力，F-15EX还采用了开放式任务系统架构（Open Mission Systems，OMS）。开放式任务系统架构借鉴了在商用领域中得到广泛应用的面向服务架构（Service Oriented Architecture，SOA）以及中间件的概念，将航电系统定义为一组服务及一组成员。这种架构打破了在一种机型的航电系统中由一家或少数厂商把持市场的传统，有助于构建新一代开放航空电子技术和体系结构，可以对符合规范的第三方产品进行快速验证，进而确保在相当长的时间内F-15EX能够得到快速升级或增加新的功能。目前，已经交付的F-15EX飞机已经铺设了符合开放式任务系统架构要求的高速光缆，后续将持续对这一系统进行测试。
2.2 采用全新的电子战系统
传统的电子战系统是通过将收集到的电子信息与已知的威胁信息库进行比对来识别威胁，进而采取有针对性的反击措施。然而，随着电子技术的迅速发展，防空系统的电子辐射特征可以通过软件设置进行快速修改，从而使传统的电子战系统失效，因此原有F-15C\D飞机装备的战术电子战设备（Tactical Electronic Warfare，TEW）或F-15E装备的数字电子战系统（Digital Electronic Warfare System，DWES）已不能适应日益复杂的战场环境。为了提高在复杂战场环境下的生存能力，F-15EX装备了由BAE系统公司提供的AN/ALQ-250鹰式主/被动预警生存系统（The Eagle Passive Active Warning Survivability System，EPAWSS）。EPAWSS是F-15系列战机电子战系统的最重要的升级，据报道，EPAWSS集成了多谱传感器和对抗措施、先进的信号处理算法、全固态数字电路技术和人工智能算法，能够从复杂的背景信号中识别有威胁的信号并提供完全集成的雷达预警、态势感知、地理定位和自我保护能力，从而在高对抗环境下帮助飞行员对敌方防空系统的攻击进行有效监控、干扰及欺骗。作为一种新型学习型电子战系统，EPAWSS利用人工智能技术对所收集到的信息进行分析，能够应对新型防空设备的威胁。此外，EPAWSS与主动相控阵雷达有较好的兼容性，能够在不干扰雷达工作的前提下进行电子干扰。目前，EPAWSS研制进展比较顺利，2020财年第3季度，美国空军已经完成了EPAWSS雷达告警功能的测试。据报道，在2021年5月举行的北方边缘21演习中，EPAWSS也在实战环境下接受了军方考验。鉴于其优异的性能，除了装备F-15EX外，美国空军还计划在F-15E上装备EPAWSS以提高飞机生存能力。
2.3 具备强大的弹药携带能力
得益于强大的机身负载能力，F-15系列飞机具有十分惊人的弹药携载能力，以至于美军计划使用F-15E作为战术弹药运输机使用。相比美军现有F-15系列飞机，F-15EX在武器携带方面的改进主要体现在以下几点：一是借助于全新的电传操纵系统，F-15EX启用了以往在机械式操纵系统下因影响俯仰稳定性而无法使用的第1、9挂点，提高了携载武器的能力；二是借助于全新的核心处理器，F-15EX能够携带目前美军所有的空空弹药以及大部分的空地弹药，提高了携载武器的覆盖范围；三是借助于开放式的系统架构及较大的空间，F-15EX具有较大的改进空间，能够携带包括AGM-183A高超音速导弹在内的美军正在研制、即将部署的武器，提高了携载武器的扩展能力。根据相关信息，F-15EX的携载能力比F15E提升了28%，达到了惊人的13吨。在空战模式下，借助波音公司新型导弹携带架（AdvancedMissileandBombEjectionRack，AMBER）F-15EX将能够携带多达22枚空对空导弹。在对地攻击模式下，F-15EX可以携带8枚空对空导弹和28枚小直径炸弹（SDB），或8枚空对空导弹和7枚900kg炸弹。
3 采购原因
虽然具有一些优点，但美国国内对于美军采购F-15EX有不同看法，主要表现为以下两点：一是反对者认为对于五代机而言，雷达反射面积达4.5平方米的F-15EX只是一个昂贵的靶子，无法在高对抗环境下生存；二是反对者认为，采购F-15EX将挤占有限的军费，影响F-35的采购。
美国空军也曾多次表示不再采购“老旧飞机”，并希望通过加速采购F-35及加快淘汰现有飞机等手段尽快将第五代战斗机的比例提升至50%，使美空军的作战能力保持全球领先。但出乎很多人的意料，美空军还是计划采购多达200架F-15EX，推测其原因主要有以下几个方面：
3.1 有助于维持必要的作战力量
按照原有计划，美军将用749架F-22替换所有的F-15，但随着苏联解体，美国失去了主要竞争对手，在生产了187架F-22后永久关闭了其生产线，直接导致F-15无后续机型替代。目前，美国空军和国民警卫队还有235架F-15C\D，大部分驻扎美国本土负责国土防空任务。由于这些飞机平均机龄达37年，平均飞行小时数接近9000小时，加之飞行任务较重，导致大部分都有比较严重的结构损伤，被限制进行高机动飞行。美国空军杜克·理查森中将指出目前75%的F-15C\D超出使用寿命，10%的F-15C\D由于结构问题不能飞行。2007年11月2日，由于结构损伤，一架F-15C在飞行过程中机身折断，引发严重飞行事故。可以预见，随着F-15C\D日益老旧，一方面需要经常性地对结构件进行检查，导致维修工作量急剧上升；另一方面为了保证完成飞行任务，需要采购大量备件，导致支持费用较高。上述情况导致在未来几年内可用战斗机数量将急剧下降，维护费用将急剧上升，无法维持必要的国土防空能力。此外，原本被寄予厚望的F-35项目进展不尽如人意，其最新Block4版本不能按期推出，现有版本在使用过程中不断暴露问题，F-35存在的可靠性低、维护工作量大以及产能无法满足需求等问题使得美军不得不寻求可靠的替代品以保证必要的作战力量。
3.2 有助于以较低的成本快速生成战斗力
虽然F-15EX单架采购费用达到了8000万美元，超过了F-35A的单架采购费用，但以全寿命费用衡量，F-15EX仍具有一定优势。
首先，F15EX研制费用较低。F-15EX大量采用了已经在F-15SA、F-15QA等出口型号上验证过的技术，国外客户承担了大量研发经费及研制风险，美军仅承担了EPAWSS等仅为美军提供的装备及部分地面设备的研制费用，从而大大节省了研发费用。
第二，F-15EX具有较低的全寿命使用费用。F15EX有长达20000小时的设计使用寿命及27000美元的每小时飞行费用。F-35目前的使用寿命为7500小时，每小时飞行费用约为30000美元，虽然预计后续F-35使用寿命及飞行费用会有较大的改善，但就目前而言，F-15EX无疑占有优势。
第三，F-15EX具有较低的改装费用。它与现有F-15机型有超过70%的零件通用性，并且可以使用几乎所有与现有F-15机型相同的地面设备、机库、模拟器和其他保障装备。据报道，佛蒙特州国民警卫队在五年内预算了1亿美元用于升级伯灵顿国际机场的机场基础设施，以支持F-35A作战并更换其F-16中队。
最后，F-15EX具有较短的改装时间。据评估，现有的F-15飞行中队可以在大约3个月内过渡到F-15EX，而过渡到F-35则需要几年的时间。此外，为了便于F-15C飞行员能够顺利过渡，F-15EX被设置为只需一个飞行员就能操作，从而降低了人员培训难度。据美国空军技术网站2021年5月10日报道，在正式接装2个月后，F-15EX已经参加了具有实战背景的北方边缘21演习，并在演习中取得了战绩，充分说明了F-15EX的快速部署能力。
3.3 有助于抢占国际市场，挤压他国军售空间
受出口政策限制，很多潜在客户无法获得F35，而F-15EX凭借其出色的性能，尤其是在美军正式签订采购合同的影响下，已有多个国家提出了购买意向。据报道，波音公司已于2021年1月28日获得美国政府的出口许可，可以参加印度空军购买114架多用途飞机合同的竞标工作。印尼政府已向美国提出购买8架F-15EX的需求，并希望能于2022年开始交付（印尼空军可能成为F15EX战斗机的首个海外用户）。上述两个国家都是苏式战机的传统用户，印尼共有5架苏27SK\SKM及11架苏-30MK\MK2战斗机，印度更是装备了大量的苏-30MKI、米格-29、米格-27、米格-21等苏式作战飞机。此外，印度还是俄罗斯最新第五代战斗机苏-57的潜在客户。由此可见，通过出口F-15EX，美国可以进一步巩固其在国际军贸市场地位，加强对相关国家的影响力，并挤压俄罗斯等国家的军售空间。
3.4 有助于维持战斗机研发能力相对均衡
长期以来，美国军机市场相对开放，参与者众多。在经历多轮合并后，波音、洛克希德-马丁及诺斯罗普-格鲁门公司成为三巨头，为军方提供了绝大多数的作战飞机。近年来，随着洛克希德马丁公司先后获得F-22、F-35项目以及波音公司在商用飞机市场及军用加油机市场受挫，使得洛克希德-马丁公司处于优势地位，逐渐形成了在战斗机市场一家独大的局面。由于担心形成事实上的垄断，加上考虑到洛克希德-马丁公司在降低F-35费用方面的不积极，美国政府可能会通过减慢F-35采购进度以及相对加强波音实力来进行均衡。事实上，在得到美国空军采购F-15EX的消息后，洛克希德-马丁公司首席执行官玛丽林·休森向其投资者保证F-35的采购计划没有变化，公司将降低单架飞机的成本。
4 应用模式
不论F-15EX性能如何优异，其最大的问题在于缺乏隐身能力。在部署了类似于S-400的现代防空系统的战场环境下，F-15EX能在320公里之外就被发现，而F-35的被发现距离大约仅为32km。由此可见，在大国激烈竞争的真实作战环境中，F-15EX无法独立生存，只能在低对抗环境下担负国土防空、巡逻警戒、远程投放弹药等任务。此外，通过综合分析F-15EX的性能特点及美军装备未来的发展方向，F-15EX还可能有以下几种应用模式：
4.1 为隐身战机提供支撑
虽然美军装备的F-22、F-35战斗机具有优秀的隐身能力，但也存在着机队数量少、内置武器数量少、内置武器种类少以及采购/使用费用高等问题，为了完成作战任务，必须有其它型号的飞机进行配合。根据自身特点，F-15EX可为五代机提供以下支持：首先，在五代机击破敌方关键防空节点，保证掌握单向制电磁权后，F-15EX可利用自身强大的武器携带能力对敌方机场、通讯中心、指挥所、战略资源存储场所展开持续、高效的攻击。此外，还可对五代机后方空域进行警戒，防止敌方偷袭；其次，F-15EX可利用EPAWSS为五代机提供伴随电子战保障，在五代机保持完全电子静默的情况下对敌防空系统进行有效压制，从而实现有效突防，此外F-15EX可使用所装备的AN/APG-82（V）1有源相控阵雷达通过机间数据链为五代机提供目标指示；最后，F-15EX可以承担目前由F-22承担的对俄警戒任务，对俄罗斯常规抵近飞行训练进行近距伴飞、威慑，从而减轻F-22任务压力，降低成本。综上所述，通过F15EX与五代机相互配合，可以发挥各自长处，降低使用成本，达到较好的使用效果。
4.2 为大型武器提供发射平台
目前，世界强国都在大力发展高超武器。美国虽然下后推出了多个研制计划，但经过多轮淘汰后，只有美空军“空射快速响应武器”（ARRW）项目下的AGM-183A正式获得武器编号。2019年6月，美空军利用B-52轰炸机作为发射平台进行了AGM-183A的首次系留飞行试验。为了尽快缩小与世界先进国家之间的差距，AGM-183A选择了较为成熟的技术路线，其依靠自身动力飞行的距离较短，战斗部攻击力有限，要求其发射平台必须具备较高的飞行速度、飞行高度以及飞行距离，这样才能进行有效攻击。此外，由于AGM-183A的长度较长，无法装入F22、F-35内置弹舱，导致符合发射平台要求的只有B-1B、B-2轰炸机。根据波音公司信息，F15EX的中线挂架可以容纳长达6.7m、重达3200公斤的武器，最高飞行速度可达2.5马赫，最大飞行高度可达18000m，上述特征使F-15EX成为AGM-183A理想的发射平台。此外，F-15EX还可携带研制中的AIM-260远距空空导弹，挂载900kg炸弹等大型武器。由此可见，F-15EX将会成为低成本、大容量的大型武器发射平台，并发挥不可替代的作用。
4.3 为有人/无人协同作战提供指挥平台
美俄等军事强国均高度重视有人\无人协同作战的技术研究，美国更是提出天空博格（Skyborg）项目，计划开发可部属于有人机或无人机上的人工智能系统，实现虚拟副驾驶和无人机自主作战能力。由于F-15EX采用了开发式任务系统架构，可以方便的对软硬件进行升级，不断适应新的技术改进，使得F-15EX成为有人/无人协同作战技术验证的理想平台。此外，F-15EX还有一个空余座位可供无人机控制人员使用，更加便于实现有人/无人协同作战。在美军设想中，1架F15EX将与3架XQ-58女武神无人机组成典型的有人/无人4机作战编队，在危险环境下，无人机前置充当编队的传感器，负责探测敌方目标，吸引敌方火力。而F-15EX则充当杀手，利用所携带的大量武器对敌方展开有效杀伤。
5 结语
在停止采购近20年后，F-15家族的最新成员F-15EX以全新的面目出现在美军序列中，其中既有充分挖掘F-15这一优秀平台潜力的考量，更有捉襟见肘、难以为继的无奈。在日益强大的对手面前F-15EX是否能延续其家族不败的神话，还需要观察。
