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[轉文]談談系統整合和折衷權衡
2009/07/15 11:13:32瀏覽1224|回應0|推薦0

這一篇轉貼的文章是針對一位網友在此篇當中提到有關系統整合的意見。原文作者是Roger011,他在說明系統整合和折衷觀點上的不同。特別發表在此給各位參考。


這裡談到的Luze論點,問題不在技術細節方面(雖然這方面也有些爭議),而是在於他分析事理的概念與方法是有根本問題的。

問題就在他混淆了「整合(integrate)」與「折衷權衡(trade-off)」兩個概念,把「高度的折衷」當成「高度的整合」,造成完全不通的分析過程與結果。Luze全篇文章中提到的「整合」,幾乎都是用在「折衷權衡」這個涵意上,只有極少部份是用在「工程整合」或「系統整合」這個涵義上。

武器系統的開發,牽涉到需要達成的「目標」,或者說「需求」,以及用以實現這些目標的「資源」兩方面。

目標/需求可以分為戰術/戰略等層面,而資源也有技術資源、經濟資源等不同面向。以這裡提到的Su-27為例子,從「折衷權衡(trade-off)」出發,便會得到與Luze完全不同的解讀。

假設我們要開發一種能與F-15抗衡的戰鬥機,接下來牽涉到的需求與資源問題有:

需求面:

(1)   戰術需求:基於與F-15對抗的目的,得出一系列性能參數,如加速性、機動性、航程等。

(2)   戰略需求:需要多大的採購與部署規模。

(3)   時間需求:要從何時開始部署形成戰力(這很重要,不過常常被人忽略,總不能拖到F-15進入服役後期,我們的對抗戰鬥機才服役。)

以及其他等等。

資源面:

(1)   技術資源:目前能掌握的氣動力/材料/動力/航空電子技術應用層次等等。

(2)   經濟資源:能為這個計畫投入多少人力與金錢。

以及其他等等。

需求決定了如何使用資源,或者說資源運用的方式;而資源的裕度反過來又會制約需求的設定。但不同需求之間會互相影響,甚至彼此矛盾,因此需求與需求間必須「trade-off」,而需求與資源之間同樣也要trade-off

接下來我們從戰術需求出發,看看trade-off會是怎樣的情況。假設我們對這款戰鬥機戰術需求設定為以BVR為主,但又須兼顧機動性與航程。

BVR作戰的核心裝備是射控雷達。但這時候問題出來了,假設我們的電子元件與信號處理技術落後,但又希望射控雷達的性能可以接近APG-63,這時候怎麼辦?

我們可以用更大的天線搭配更高功率的發射機,來取得足夠的偵測距離。但因為電子元件技術落後,更大的天線不但更重也更佔空間,大功率發射機又要消耗更多供電與冷卻功率,最後得到的是重量兩倍於APG-63的雷達。不過為了達到可以接受的性能,只好用體積與重量去「trade-off」。

但這樣做出來的雷達,卻發現還有抗干擾能力不足、MTBF太短,可靠性與可用性不足的問題,這時候只好用重複配置感測器的方式,另外加上一套IRST,重複配置兩套感測器來改善前面這些問題,但多一套IRST也得佔用更大的重量/空間/供電/冷卻,不過為了達到足夠的抗干擾/MTBF/可用性等需求,只能用重量/空間這些條件去「trade-off」。

OK,經過一翻trade-off,我們終於得到一套性能可以接受的射控感測系統,但整個火力系統還包括武器在內,考慮到我方BVR飛彈的可靠性與性能上的問題,攜帶與F-15同樣數量的飛彈,並無法達到同等的接戰能力,這時候我們可以增加攜彈量,用多出50%的攜彈量作為trade-off籌碼,保證達到足夠的接戰能力。

但更大的雷達天線造成鼻錐增大,阻力也更大,而更重、更大的次系統,加上更大的攜彈量,這都造成機體尺寸與重量的加大,再考慮到為了達到設定的航程與作戰半徑,必須攜帶足夠的油料,所以機體尺寸也小不了。而為了在較大的重量下擁有低的翼負荷,又必須加大主翼面積,但這又會造成機體尺寸與阻力增加的惡性循環。為了減緩重量問題,只好增加昂貴材料(如鈦合金)的使用量,甚至還過份減重而在結構強度上做了一些妥協,也減少了操作壽命,但為了壓抑重量的增加,只能以這些為代價去「trade-off」。最後變成這樣一款沒有特殊可動結構的固定翼戰機,但採用的鈦合金比例,卻比人家可變翼的F-14還要高。

在重量更大的情況下又要確保推重比,只好要求使用推力比F-15用的F100大上20%的發動機。但由於材料與加工製造技術的限制,為了確保發動機達到足夠的推力與推重比,便在壽命與維修上做了「trade-off」。

然而儘管我們前面已經做了這麼多「trade-off」,但由於技術基礎不足,必須花費更多的時間與更昂貴的費用才能實現前述的要求,所以這也是一種「trade-off」,用更多的時間與成本來「trade-off」需要的技術性能。不過反正某國沒有扯後腿的國會與審計單位會來扯後腿,所以更貴、花更長時間,也不會有人追究。所以特殊的國情,也讓某國有辦法把時間與成本當作可以被trade-off的標的物,好實現性能目標。換成西方國家就剛好相反,是必須遷就時間與成本,把性能當成trade-off的對象。

如此一來,我們終於得到一款在「設定的戰術性能」上可以與F-15對抗的戰鬥機,但付出的代價是尺寸重量比F-1520%、比F-1515年才形成戰力,造價與維護成本卻更高的戰鬥機。

但諷刺的是,這樣一種「高度折衷」下所研製出來的戰鬥機,卻被當成「高度的整合」。

「整合」是與「折衷權衡」不同層次的問題。在這裡整合這個詞通常是用在工程的場合:比方說假設折衷權衡分析顯示,必須同時配備雷達與IRST才能滿足需求,接下來要如何把雷達與IRST一同裝到機頭空間內,這才是整合的問題。這時候牽涉到的是雷達與IRST的空間整合、供電整合與冷卻需求的整合與協調等。

Su-27所應用的「整合」層次,其實是非常的低階,雷達是雷達、IRSTIRST,雷達與IRST之間並沒有資料融合,而且飛控系統是飛控系統、射控系統是射控系統、發動機控制系統又是發動機控制系統,彼此間也沒有整合,既沒有「飛/火控整合」,飛控與發動機控制也沒有整合,完全稱不上是什麼「高度整合」。

Su-27頂多能稱為「做了不錯的折衷,犧牲某些面向以突出某些面向,達到了設定的戰術性能」,但「高度整合」就談不上了。而俄國人在Su-27的發展上也只能說做了還算不錯的折衷處理,但沒有什麼值得一提的系統整合成就。Su-27上達到的IRST與雷達整合層次,西方甚至蘇聯自己早就達到過了。

( 時事評論國防軍事 )
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引用
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