KF-21，四代半猎鹰
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KF-21是韩国正在研制中的4.5代战斗机，用于替代仍在服役的F-4E和F-5E/F这两种上世纪60年代的老旧战斗机。已经批量引进F-35A的韩国空军仍然继续推进国产先进战斗机的研发，预计今年中期将进行首飞，在已经五代机扎堆的东亚地区显得颇引人注目。
【 项目背景 】
2001年3月，时任总统金大中在韩国空军学院毕业典礼上宣布将研制下一代自制战斗机，代号KF-X。2002年韩军参谋长联席会议确定了该机的研发需求，但因为初始计划过于雄心勃勃，连韩国国防分析研究所这样的官方智库都怀疑韩国是否具备足够的技术和实力完成该项目。果然KF-X的开发过程相当艰难，多次推迟项目进度，自主建造的经济性也引起广泛讨论。
不过KF-X在2010年迎来转机，当年7月15日印尼宣布加入合作计划，将提供20%的资金，采购50架飞机，国营印尼航太有限公司将参与研发。土耳其也曾提出入股20%，但希望获得的项目控制权超出了韩国方面的限度，最终土耳其决定自行研发五代战斗机TFX。
2010年11月23日爆发了延坪岛炮击事件，拥有优势武器的韩军在炮战中落于下风，K-9自行火炮完全无法压制朝鲜的旧式火炮。这场冲突规模很小，但是对半岛局势和韩国军备建设的冲击力非常大，发展自主国防工业被上升到关乎国运的高度，即使自研武器代价远高于进口也在所不惜。KF-X计划就此被寄予厚望，获得了更多的关注和预算支持。
【 设计演变 】
KF-X最初的研制目标是开发一型单座双发多任务战斗机，隐身性能超过欧洲的“台风”和“阵风”，但不会达到F-35的水平。韩国建国大学武器系统概念发展与应用中心建议KF-X的设计指标应大幅超过F-16 Block50，作战航程增加50%，机体寿命延长34%，配备韩国产有源相控阵雷达和更高效的电子战系统，挂载韩国正在研制的新型机载武器，双发总推力应为22吨级，具备超音速截击和巡航能力。稍后韩国空军降低了设计要求，只需达到4.5代的有限隐身水平。
韩国国防科学研究所（ADD）从2004年开始进行技术预研，通过DMU数字化样机和微型风洞试验积累数据，验证了前缘襟翼对超音速巡航的影响、鸭翼布局的气动规律、外形隐身设计的基本原理。
ADD在预研的基础上提出了C100和C200两个方案，C100为菱形翼的常规布局，类似双发中推版的F-35；C200则采用鸭翼布局，加莱特进气道和双垂尾与欧洲双风区别比较大。2011年到2012年经过3次迭代发展为C103和C203。
当时在评估了研制KF-X所需的所有技术之后发现韩国只具备其中的65%，必须寻求国际合作，并且和先期展开的FX先进战斗机计划相关联。如果韩国在FX第三阶段采购“台风”，EADS将向KF-X计划投资20亿美元。但是韩国最终选择了F-35A，EADS退出，C203方案也随即被放弃。
韩国航空产业龙头 - 韩国航空宇宙产业株式会社（KAI）以C102中的C102E单发版为基础提出了C501方案（也被称为KFX-E）参与竞标，安装一台F100或F110发动机，后机身设计带有浓厚的F-16/FA-50风格，其优势是基于FA-50的设计制造经验，还可以利用KAI现有的生产线显著降低成本。
> C501方案
在此之后KF-X项目陷入长期停滞，最大的症结就在于单双发之争。韩国空军和ADD是坚定的双发派，认为双发战斗机可以携带更重的作战载荷，作战半径更大，双发推力大、机动性好、安全性也更高，还有更大的机体空间（预留了内置弹舱空间）在今后可以升级为五代机。
双发战斗机最终将能够取代现役的F-16和F-15，单发版的作战能力则只能替代F-4和F-5。空军表示开发F-16级的中轻型战斗机将毫无意义，因为到2023年KF-X开始服役时，中国和日本等邻国已大量装备五代的歼-20和F-35。另外一个因素是单发版不适合印尼广袤的国土范围。
> 2017年3月21日和来自美国本土的B-1B轰炸机进行联合训练的F-15K与KF-16
生产方KAI在韩国国防采办项目管理局（DAPA）的支持下希望走单发路线。他们的着眼点是出口，对于大多数出口战斗机市场而言采用双发中推的KF-X都会显得过于昂贵，对出口前景造成非常大的影响；如果像台湾IDF那样采用两台小推力民用发动机则会严重影响飞行性能。
单发飞机无论设计、运营还是维护都有很大的成本优势。根据韩国科学技术评估与规划研究院（KISTEP）的数据，单发KF-X的开发成本约为6.4万亿韩元，双发版为8.6万亿韩元，单发版研发周期更短（8.5年），可以比双发版早2年服役。
至于单发飞机的性能劣势，单发派认为随着航空发动机技术的进步，和发动机相关的事故概率越来越低，发动机数量和飞机性能并没有直接的关系，美国空军大量采购单发的F-35就是最好的例子。
争吵经年，最后在2014年的第290次参谋长联席会议上正式确认KF-X将采用双发构型。根据合作协议洛马同意向韩国输出24项F-35A上采用的先进技术，但是美国政府拒绝批准其中4项最关键技术的出口许可证，分别是有源相控阵雷达、IRST红外搜索跟踪系统、光电目标跟踪系统和电子干扰系统，韩国方面不得不自行研制相关的替代技术。
ADD基于C103进行标准化设计，增加了保型天线，推出了外观几乎相同的C104构型。2016年DAPA选定通用电气F414发动机作为KF-X的动力，更充沛的推力使KF-X得以放大尺寸，诞生了C105构型，翼展增加了0.3米，机长增加0.4米，主翼和平尾面积增大，降低的翼载荷增强了机动性。进气道扩大以适应F414的进气流量，座舱盖、前机身和垂尾机身耦合结构也进行了优化，前起落架改为向后收起，显示内部设备布置发生了变化。
简化模型测试发现C105的深度失速恢复能力、特定攻角区域内的方向稳定性和瞬时转弯率都不足，超音速阻力较大降低了最大飞行速度。为此通过大量风洞试验开发了C106构型，进一步增大了机长、翼展和翼面积，座舱更靠前。为了减重500公斤以满足12.1吨的目标重量要求，设计人员采用自动化形状优化推导软件进行了大量重量管理和结构优化设计，最后满足了重量指标。
> C106
下一个版本是C107构型，对前机身和进气口进行了修形，主翼后移，翼根增加了一个很小的边条，垂尾安装位置向前向外移动，后缘前掠角增大，和F-22的垂尾很像，进一步增强方向稳定性。进气口下缘斜切10度优化进气效率，两台发动机的间隔加大提高生存力。RWR雷达告警天线、ECM电子战天线、航炮、IRST光电转塔等设备的位置都已确定，进气道附面层分离系统和ECS环境控制系统冷却空气冲压进气口等细节也完成了设计。此时C107的尺寸和最大起飞重量已经超过了“台风”，而且C107出现了双座构型，在歼-20双座版面世之前这是世界上五代/准五代机中的首例。
> C107
到C108构型进一步完善了APU辅助动力系统排气口、操纵面驱动系统等子系统。经过风洞测试和优化设计，C107增加的小边条被删除，垂尾顶部的RWR天线移到主翼翼尖，IRST转塔前面增加了来自F-16的AN/PAX-113敌我识别天线，机身侧面和底部增加了ECM天线。
> C108
最终定型的是C109构型，平尾进行了切角处理，提高了颤振余量和高速大仰角机动时的稳定性，结构重量减轻15.6%。发动机略微后移，被垂尾完全遮挡以减小红外信号特征。两台发动机尾喷管之间设置了一个排气结构，利用发动机喷流的引射作用混入周围的冷空气降低喷口温度。为了在 2020 年之前获得C109的详细空气动力学数据，分三步进行了总计 1.3万小时的风洞测试。
> C109
KF-X的初始设计在2018年6月完成，KAI在2019年2月开始制造原型机，9月进行了关键设计评审，检查了390项技术数据集，确认KF-X满足韩国空军的需求。原计划到2021年制造6架原型机和2架地面静力测试机，目前已经完成了4架单座原型机的组装，5号和6号机为双座构型。随后展开为期4年的试飞，2026年中期完成全部研发工作。
> KF-X构型演变
2021年4月7日第一架原型机下线，正式命名为KF-21，寓意21世纪保卫朝鲜半岛的国产战机，绰号“猎鹰”。文在寅总统亲自主持，印尼国防部长苏比安托也受邀出席。
【 设计特点 】
KF-21浑身上下都充满了洛马的DNA，最终的气动布局和F-22高度相似，尤其是侧面如出一辙，同样采用了升力体设计，45度后掠角的梯形主翼（翼尖没有切角），机头棱边和进气道侧面边条组成2重涡流发生器，通过涡流耦合作用提升主翼升力，具备一定的大迎角机动能力；机头比F-22略短，加莱特进气道斜切程度较小，整体而言隐身气动布局中规中矩。
F-22所具备的隐身特性在KF-21上也都有体现，包括边缘平行原理、保型天线、S型弯曲进气道、外倾垂尾等。机身表面覆盖隐身涂层，第一批次采用隐身涂料，后续量产型会换用瓦片状隐身蒙皮，可能和目前美军在F-22上测试的新型金属反射蒙皮相似。
> F-22的贴片式新蒙皮
KF-21和F-22最大的区别是武器挂载形式，目前KF-21没有设置内部弹舱，在机腹采用半埋方式挂载4枚中程导弹，翼下3对挂架分别携带副油箱、对地攻击弹药和格斗导弹。作战系统同时兼容AIM-9X、AIM-120、SDB、JDAM等美制武器，“流星”、IRIT-T、“金牛座”巡航导弹等欧洲武器和韩国国产武器。选用欧洲空空导弹也是为了实现武器来源多样化，摆脱对美制武器的过度依赖。
KF-21在机体内预留了内置弹舱空间，位于弯曲的进气道下方，这种从4.5代机升级为纯隐身5代机的潜力是欧洲“双风”无法媲美的。机身左侧安装了一门M61A2“火神”6管20毫米航炮，与F-22、F/A-18E/F的航炮相同。
不过从KAI生产线上尚未涂装的黄皮原型机看，雷达罩和机体表面口盖都没有锯齿或者遮挡结构，进气道上表面的附面层吸排通道和放气门没有安装屏蔽网，更没有采用在中国已经白菜化的DSI进气道，光电转塔耸立在座舱盖前方，这些细节都显示KF-21的隐身性能比较有限。
没有外挂武器时的RCS雷达截面积最多也就刚刚站在隐身飞机的门槛上，大约在0.5-1平米，和苏-57原型机相当；纯空优作战采用半埋挂载时RCS值可能和隐身化改型的“超级大黄蜂”或者F-15“隐身鹰”在一个水平，如果是全外挂对地攻击模式则隐身能力将彻底丧失。
KF-21的长度为16.9米，翼展11.2米，机高4.7米，主翼面积46.5㎡，展弦比为2.7，前缘后掠角40˚。航程2900公里，最大速度1.8马赫，空重11.5吨，内油5.4吨，最大有效载荷7.7吨，最大起飞重量25.6 吨。这些主要数据和沈飞的FC-31 1.0版惊人的一致，略小于F/A-18E/F，和F-35A相比尺寸还稍微大一些，但是最大起飞重量比F-35A轻6.1吨，内油量少2.9吨，有效载荷轻0.5吨，差距相当明显（仅最大速度超出前两者0.2马赫）。
KF-21的机体由钛合金、铝合金、碳纤维等多种材料组成，应用了3D打印技术，复合材料用于机翼、尾部和后机身蒙皮，今后还会扩展到主要结构。
X波段机载有源相控阵雷达由国防科学研究所和韩华系统公司共同研发，萨博参与技术合作，有1088个T/R模块，单个组件峰值输出功率超过13瓦（F-22的AN/AGP-77雷达为10瓦），平均故障间隔时间为 660 小时。雷达阵面倾斜安装，探测范围为仰角-45°至+70°，方位角±70°，对雷达反射面积1平面的空中目标探测/跟踪距离为一百多公里。该雷达的国产化率为89%，2020年下半年完成第一台样机，安装在专门改装的一架波音737上进行飞行测试，2023年将装配到KF-21原型机上进行地面和空中测试。
座舱盖右前方安装了IRST双波段红外光电转塔，基于莱昂纳多Skyward IRST开发，国产化率37%。KF-21没有配备F-35那样的内置式EOST光电瞄准系统，而是在右侧进气道下方挂载EOTGP光电瞄准吊舱，该吊舱采用SXGA级锑化铟红外探测器，国产化率为82%。EOTGP也用于空对空任务，和IRST、有源相控阵雷达通过数据总线交联进行数据融合，可以更有效地探测空地目标。
综合电子战系统由RWR雷达告警系统、ECM电子对抗系统和箔条/热焰弹发射器组成，国产化率77%。内置ECM基于ALQ-200K电子战吊舱开发，覆盖C-J波段，可识别和干扰各种类型的雷达。
KF-21的玻璃座舱布局和F-35相似，平显由LIG Next1公司开发，配套以色列埃尔塔系统公司生产的JHMCS-II头盔显示器。主显示器采用20x8英寸触摸屏，测杆操作，拥有语音控制功能。
韩华航宇已经获得通用电气的授权生产F414-GE-400发动机，国产化率39%，配备2台65千瓦发电机为全机供电。
KF-21将采用循序渐进的开发模式，分3个阶段升级。Block-I将于2026~2028年间生产40架，具备完整的空对空能力和有限空对地攻击能力。Block-II将增加瓦片状隐身蒙皮、座舱盖ITO涂层、自动地形跟踪和地面防撞系统等Block-I来不及应用的新技术，拥有全部空对地能力，到2032年制造80架。
2030年开始开发的Block-III将采用射频/红外复合隐身技术、微波散射控制超表面技术、改进型有源相控阵雷达、内置式EOST光电瞄准系统、机翼前缘超宽带AESA天线等新技术，启用内部武器弹仓，具备无人机遥控/协同作战能力，达到真正的五代机标准。
【 KF-21对韩国的意义 】
文在寅在下线仪式上盛赞KF-21项目，它令韩国成为世界上第8个具备研发先进超音速战斗机的国家。韩国工程师主导了KF-21的设计和制造过程，共有719家韩国企业参与了工程，原型机超过3万个部件中的65%为韩国制造，量产型比例还将增加。在2016到2020年间创造了2.1万亿韩元（17亿美元）的产值和1.2万个工作机会，进入量产阶段后这两个数字将上升到5.9万亿韩元和10万个工作机会。
韩国空军目前的战斗机队构成相当复杂，三代同堂，包括五代的40架F-35A，四代的59架F-15K、168架KF-16和60架FA-50，三代的69架F-4E和156架F-5E。F-4E和F-5E正在逐步退出现役，在2019年就已经产生了近100架的缺额。当KF-21完成换装后将有40%的作战飞机得到更新，全部为四到五代机，近一半的飞机实现隐身或者准隐身，将韩国空军的现代化程度向前推进一大步。
> 韩国空军战斗机全家福
同在东亚地区，装备体系也十分接近的日本空自在完成F-35A/B的采购后将拥有146架F-35、155架F-15J和62架F-2A，和韩国空军主战飞机的数量比约为3:5。
> 日本空自战斗机全家福，F-4E已经于2021年3月全部退役
日本是岛国四面被海洋环绕，主要威胁都来自海上和空中，因此空自的空战能力更强（45%都是空优任务的F-15），五代机也更多（3倍于韩国），剩下的F-2A主要负责反舰；而韩国面临着北方邻居强大的地面装甲和炮兵压力，空军所有作战飞机都具备多任务能力，尤其是对地攻击能力要强大得多。KF-21的服役将继续增厚“板凳深度”，为韩国空军带来更大的任务弹性和作战潜力。
KF-21的研发和市场化推广与K2主战坦克、K9自行火炮、T-50教练机的发展路线一致，都是拿来主义和自力更生相结合。发动机、坦克炮、飞控软件等关键系统直接采购欧美先进成品，即规避了尖端科技的自研风险又引进了国际品牌的良好声誉。韩国的机械制造、电子元件行业相当发达，弹药、车辆底盘、飞机零部件、航电设备等次要子系统则自主研发或引进技术国产化，促进了国内相关行业的发展，利用韩国相对低廉的成本大幅降低了造价。
这样打造出的武器整体水平不低，关键指标拔尖，价格低于国际军火市场同类产品，弹药体系通用，英法德这类二流军事强国看不上眼，但是对印度、芬兰、埃及、印尼等不追求最尖端武器的国家来说还是相当合胃口的。
> K9自行火炮已经出口到土耳其、波兰、芬兰、印度、挪威、爱沙尼亚、澳大利亚和埃及，图为部署在拉达克的印度K9
KAI前身之一的三星航宇在90年代按许可证制造了140架F-16 Block52，和洛马合作研制了T-50教练机和FA-50轻型攻击机，具备相当丰富的飞机制造和设计经验。KF-21虽然是4.5代标准，形似F-22的气动布局、先进的中推发动机、欧美军工巨头参与研发的各个子系统都保证了它的基本性能、技术风险不高。入门级的隐身性能无法正面对抗五代机，但足以压制米格-29和F-16等级的标准四代机。对韩国一类国土面积不大的中等国家来说中型机的航程和载弹量也足够了用，而6500万美元的出口价格将极具市场竞争力。
10年后KF-21演化到第3阶段具备全面隐身性能时，它将真正加入五代机俱乐部变身为一架小号F-22，以更务实的姿态在和土耳其TFX、日本F-3、印度AMCA、英国“暴风”、欧洲FCAS等五代机第二梯队的竞争中占据先机。
