Prima di tutto, ci sono voluti almeno cinque anni anche allora, ma la tua osservazione è assolutamente corretta. Dovresti tornare indietro di un altro decennio per trovare un combattente in prima linea progettato in due anni.

I motivi sono:

• Urgenza : Allora, la corsa agli armamenti della Guerra Fredda costrinse entrambe le parti a migliorare continuamente. Insieme ai progressi nelle armi e nelle tattiche, ciò significava che l'aggiornamento delle vecchie strutture dei velivoli non era sufficiente.
• Una forza lavoro addestrata: Esperta allora gli ingegneri avevano lavorato su una dozzina di nuovi progetti ( o più), quindi avevano sviluppato un istinto su come progettare il prossimo. Oggi, si può essere fortunati ad averne portato in aria uno solo nel corso della vita.
• Complessità: poiché gli aerei diventano sempre più costosi, le loro specifiche vengono rimuginate per anni. Il tempo necessario per scrivere le specifiche odierne si riflette nelle richieste a volte contraddittorie poste su un nuovo design. Ogni nuovo design deve essere un tuttofare che aumenterà i tempi di sviluppo. Molto.
• Cultura: la cultura odierna è molto contraria al rischio. A differenza degli anni Cinquanta, quando l ' F-100 divenne supersonico durante il suo secondo volo di prova e subì 889 incidenti, causando la morte di 324 piloti nel corso della sua carriera operativa. Progettazione e test erano molto meno approfonditi, lasciando al caso effetti più complicati come flutter o affaticamento e accettando altri come caratteristiche di stallo pericoloso. Oggi valutiamo e testiamo molto di più perché possiamo e cerchiamo di evitare incidenti quasi a tutti i costi. Ciò richiede tempo.

Non posso sottolineare abbastanza l'importanza del secondo punto. Quando il primo set di dati aerodinamici per il TKF-90 è stato inviato ai ragazzi della simulazione presso MBB, è stato rifiutato perché i coefficienti erano ovviamente "sbagliati". Come si è scoperto, il ragazzo nella simulazione aveva trascorso tutta la sua carriera con i dati di Tornado, quindi questo era tutto ciò che sapeva. Ai miei tempi, ho cercato di fare pressioni per un design economico solo per mantenere le persone addestrate, ma non sono arrivato da nessuna parte con i beancounter che gestiscono l'azienda. Per loro, ogni ingegnere era lo stesso. Ai loro occhi, l'esperienza può essere giudicata dalla laurea in ingegneria e la formazione finanziata dall'azienda è uno spreco di denaro. Vedi, il problema dell'allenamento arriva fino in cima! Se anche i boss hanno poca idea di cosa serva per progettare rapidamente un buon velivolo, ottieni quello che abbiamo oggi.

Nota che la complessità non riguarda solo la cellula. I programmi moderni sono per lo più multinazionali e distribuiti su quante più circoscrizioni possibili. La quantità di coordinamento di una forza lavoro così aumentata artificialmente è immensa. Inoltre, testare tutti gli stati di una cellula complessa richiede molto più tempo e la gestione del rischio significa che le prove veloci sono impossibili. Allora, la strategia era principalmente prova e errore, mentre oggi ogni programma viene testato fino alla morte per evitare qualsiasi fallimento.

Hai mai letto Leggi di Agostino? Questo è un ottimo libro con molte informazioni approfondite sul business dell'aviazione militare. E quando anche l ' CEO di Lockheed non può intaccare il sistema anche se ha dimostrato una profonda comprensione dei suoi difetti, sai quanto poco può essere cambiato.

Perché tu ha usato l'SR-71 come esempio: combina tutti i punti all'estremo.

• Dopo l ' incidente dell'U-2 e senza satelliti funzionanti, l'urgenza era estrema. Le persone hanno lavorato quasi tutto il giorno per mettere in funzione il nuovo design. Confrontalo con oggi in cui un test di volo viene posticipato per il minimo rischio. Ritardi? Chi se ne frega!
• Kelly Johnson ha selezionato i migliori ingegneri dagli uffici di Burbank e ha lavorato su progetti Mach 3 per quasi un decennio prima. Inoltre, il dettaglio più dispendioso in termini di tempo della famiglia di aeromobili Blackbird, il loro motore, era pronto quando è partito. Ricordo dall'autobiografia di Ben Rich che Kelly poteva prevedere il carico di calore di un'onda d'urto con solo pochi gradi di errore solo indovinando allora. Per sviluppare questo tipo di esperienza sono necessari molti dati in galleria del vento! E aveva quasi la completa libertà di decidere come procedere. Nessun contatore di fagioli osava indovinare le sue decisioni: le prestazioni erano ancora più importanti dei profitti. Confrontalo con oggi ...
• La famiglia di aeromobili Blackbird doveva fare una cosa sola. Vola veloce. Nessuna richiesta di velocità di virata, lunghezza del campo o un'ampia varietà di carichi esterni. Inoltre non ci sono dozzine di profili di missione, alti e bassi, bighellonare e penetrazione, superiorità aerea e bombardamenti con una piattaforma. Ciò ha aiutato a farlo uscire rapidamente dalla porta.

Il fatto che la famiglia Blackbird non sia stata sostituita da qualcosa di migliore è stato causato da ... aspetta ... il costo sempre crescente dei nuovi progetti. Era semplicemente l'ultimo di una lunga fila.

Ci sono molte ragioni per questo: tecnicamente parlando, la principale è che la complessità del sistema è aumentata enormemente. Più sistemi significano più interfacce, più ridondanze, il che significa più possibilità di guasto e più risoluzione dei problemi. Il moderno aereo da combattimento dovrebbe svolgere un'ampia varietà di missioni, che in passato sarebbero state eseguite da velivoli diversi.

I moderni aerei da combattimento sono multiruolo (o omnirolo, se si va dai francesi) , dovrebbero eseguire più cose e migliori dei loro predecessori e durare più a lungo. Considera il caso dell'F-35. L'aereo dovrebbe svolgere ruoli svolti da una varietà di aeromobili (F-16, A-10 e F / A-18) in diversi servizi. Rispetto a questo, la missione principale dell'SR-71 era semplice: vai veloce senza essere rilevato (veloce è quello principale).

Inoltre, ci si aspetta che l'aereo abbia sistemi integrati al suo interno per abilitarlo per funzionare bene in futuro. I sistemi elettronici sono ancora un work in progress e i suoi costi di sviluppo sono significativi, eclissando facilmente i costi coinvolti nello sviluppo della cellula. In effetti, il sistema elettronico sarà sviluppato molto tempo dopo la finalizzazione della cellula, con conseguenti costi di R&D fino a quando l'aereo non verrà messo in campo (e ben dopo) poiché il cliente desidera stipare quanti più sistemi possibile nella cellula.

L'immagine sotto mostra il tipo e il numero di aerei da combattimento in servizio USAF dagli anni '50.

Aerei in servizio USAF ; immagine da math.andyou.com

Questo mostra chiaramente il problema: ci si aspetta che meno velivoli moderni funzionino meglio dei loro predecessori più numerosi e ci si aspetta solo che diventino più gravi.

C'è un'altra cosa che non è ovvia dal grafico: il numero di fornitori disponibili. Ad esempio, nel 1960, hai l ' F-86 Sabre della North American, l' F-84 Thunderjet della Republic Aviation, l ' F-89 Scorpion realizzato da Northrop e F-106 Delta Dart realizzato da Convair, e questo è solo un elenco parziale. Oggi, se l'USAF vuole comprare un caccia, ha la Lockheed (e la Boeing per un filo) e nessun altro. Non c'è concorrenza qui.

Man mano che il pool di selezione diminuisce, diventa più difficile per l'acquirente applicare qualsiasi disciplina fiscale, soprattutto quando il contratto è più costoso. Un'altra cosa è che la tendenza a correre dei rischi diminuisce: nessuno vuole che il prossimo vada sotto, commettendo un errore quando i costi superano i benefici. Hai questa situazione in cui l'ultimo ragazzo in piedi è sicuro che il governo lo finanzierà tanto e per tutto il tempo, indipendentemente dal superamento dei costi, semplicemente perché non esiste un piano "B".

Ecco è un altro aspetto di questo: se i contratti di sviluppo non sono continui, cioè back to back, la conoscenza dello sviluppo dei sistemi deve essere reimparata ogni volta, con conseguenti ulteriori ritardi. È più facile costruire sulla base di conoscenze disponibili piuttosto che imparare qualcosa di nuovo. Le persone che hanno lavorato su SR-71, ad esempio, avevano già lavorato su A-12 Cygnus. Le abilità che non vengono aggiornate continuamente periranno facilmente, specialmente nel settore aerospaziale, dove il pool di talenti è piuttosto ridotto. Quindi, non sorprenderti se il prossimo aereo richiederà più tempo e denaro per lo sviluppo.

AGGIORNAMENTO :

Voglio chiarire / sottolineare alcune cose nella mia risposta.

# 1: in definitiva, il fattore chiave del tempo di sviluppo è la crescente complessità.

Minacce più avanzate significa sistemi più avanzati, il che di solito significa maggiore complessità.

• Il tuo avversario ha un radar più grande, quindi ne hai bisogno di uno più grande per vederlo prima. Aggiungete disturbatori per accorciare il suo raggio di rilevamento radar effettivo; passa ai sensori IR per aumentare il suo radar; devi ridurre la tua firma IR (motori interrati / isolati, ugelli seghettati).
• Si coordina con i controllori di terra e i loro enormi radar; blocca le sue comunicazioni; aggiunge funzionalità anti-jam alle sue comunicazioni; ti coordini con AWACS per estendere il tuo raggio di rilevamento e aggiungere comunicazioni standardizzate in modo che tutti possano parlare tra loro.
• Vai in basso per nascondere la tua firma radar nel disordine del suolo; aggiunge il filtro Doppler.
• Riceve missili IR; ottieni jammer IR; ottiene cercatori IR resistenti all'inceppamento; ottieni laser per bruciare i suoi cercatori.
• Costruisci un caccia più manovrabile; ottiene missili super manovrabili da combattimento che possono agganciarsi ad angoli estremi.

Queste capacità avanzate non sono opzionali. Sono necessari per la sopravvivenza. Anche più capacità è necessaria per eseguire effettivamente una missione.

• Nessun approccio missilistico e sistema di allarme? Potresti non vedere mai il missile arrivare.
• Niente disturbatori radar, niente disturbatori IR laser, niente esche? Quindi è più probabile che i suoi missili colpiscano.
• Nessuna bassa probabilità di funzionalità di intercettazione (radar e comunicazioni)? Quindi potrebbe rilevarti da una lunga distanza (rendendo la tua furtività meno utile) o bloccare il tuo radar.
• Nessuna modalità di mappatura del suolo? Quindi devi passare più tempo nello spazio aereo ostile alla ricerca di un bersaglio. Oppure devi fare affidamento su qualcun altro per trovare obiettivi per te (ora hai bisogno di due aerei).
• Nessun pod per il targeting a terra integrato? Allora hai bisogno di un pod esterno, che è più draggier e aumenta il tuo RCS.
• Niente furtività? Nessun inceppamento? Divertiti a recitare in radar e SAM a lungo raggio.
• Nessuna comunicazione resistente agli inceppamenti? Divertiti a parlare da solo.

# 2: Allora perché non progettare tutto in modo incrementale?

Perché non eseguire un progetto veloce e sporco, trovare i problemi e poi risolverlo nel blocco successivo?

Primo, lo facciamo ancora (fino a un certo punto). L'F-22, l'F-35 e il B-21 hanno tutti percorsi di aggiornamento.

In secondo luogo, ciò può essere più costoso e richiedere molto tempo rispetto alla progettazione di tutto in una volta.

• Un \ $ 1 difetto di progettazione costa \ $ 10 in produzione e \ $ 100 sul campo. Quando gli aerei sono già così costosi, anche i difetti saranno costosi da riparare.
• Quando gli aerei sono così complessi, la progettazione / sviluppo puramente seriale richiederebbe un'eternità.
• La produzione a basso tasso è inefficiente / costoso. Fermare la produzione tra i blocchi è ancora più costoso.

Ma progettare tutto contemporaneamente è più complesso (più palle da destreggiarsi).

Quindi c'è un equilibrio tra sviluppo seriale e simultaneo .

# 3: il tempo di sviluppo viene conteggiato in modo diverso

Migliori test e maggiore sicurezza che richiedono più tempo. - [dalla domanda aggiornata]

Non è solo che i test moderni sono più rigorosi / completi / sicuri, ma che i tempi di sviluppo moderni vengono contati in modo diverso.

• Il tempo di sviluppo dell'F-16 è più lungo di quanto sembri perché l'F-16 è entrato in servizio essenzialmente prima del completamento del test. (Ricorda come la coda doveva essere ingrandita di 25% per affrontare lo stallo profondo? Questa correzione non è avvenuta fino al Blocco 15, dopo che le 329 strutture dei velivoli erano già state costruite). Secondo gli standard moderni, i primi F-16 lo sarebbero ancora essere in fase di test.
• E l'insoddisfazione dell'USAF per il motore degli F-16 (e degli F-15) ha portato a un'aspra disputa con PW, che ha portato al programma motore alternativo. Alla fine, i motori GE oggi alimentano la maggior parte degli F-16.
• L'F-14 è anche famoso per i suoi motori derivati ​​dai bombardieri, che hanno funzionato male con un AOA elevato.

Quindi non si tratta solo di sicurezza, ma anche di funzionalità di base.

In confronto, oggi ci sono un paio di centinaia di F-35 (~ 300, ~ 210 sul campo, ~ 90 usciti dalla produzione), più rispetto alle flotte F-15C / D (~ 180), F-22 (~ 180) o F-15E (220+). (Alcuni sono già in servizio con la US Air Force e US Marine Corps, altri stanno concludendo i test, e altri ancora stanno addestrando negli Stati Uniti il ​​quadro iniziale di piloti per varie nazioni partner.) Mentre la maggior parte di loro non è in servizio, loro sei già in uno stato di test più "avanzato" di quanto lo fosse l'F-16 dopo che era già entrato in servizio.

Ovviamente, oltre alla sicurezza e alla completezza, più test / lo sviluppo è necessario perché gli aerei più complessi hanno più cose da testare / sviluppare.

4: I multiroli possono far risparmiare denaro e possono fornire più capacità

Ho ancora grandi difficoltà ad accettare che ... Avere meno tipi di cellula consente di risparmiare costi e / o tempi di sviluppo, questo sembra evidentemente errato. - [dalla domanda aggiornata]

Primo, se due aerei sono abbastanza simili, potresti usare lo stesso aereo per svolgere entrambi i ruoli. Sviluppa un aereo invece di due, tagliando teoricamente i costi di sviluppo della metà. Oppure puoi utilizzare questi risparmi per progettare un aereo migliore. In pratica, potresti dover creare alcune modifiche per adattarsi a diversi ruoli / clienti, ma la cellula e i sistemi sono [si spera] abbastanza simili da produrre risparmi netti (o un aereo migliore).

Questo non lo è senza precedenti. L'YF-16 e l'YF-17 combatterono entrambi per lo stesso programma dell'aeronautica americana, ma l'USAF prese l'F-16 e la Marina sviluppò l'YF-17 nell'F-18.

Secondo, l'F-16 lo fa già. Svolge già una serie di ruoli precedentemente svolti da diversi tipi di velivoli. È usato per tutto, dal supporto aereo ravvicinato, interdizione / supporto aereo profondo e soppressione delle difese aeree nemiche, alla superiorità aerea e alla ricognizione.

Il Super Hornet è anche una potente piattaforma multiruolo. Anche l'F-15E Strike Eagle, costruito per l'interdizione a lungo raggio, ha fondamentalmente la stessa capacità di superiorità aerea dell'F-15C. Anche l'F-14 si è guadagnato il soprannome di "Bombcat". Infatti, la maggior parte dei combattenti legacy e [sopravvissuti] moderni sono multiruolo: F-15, F-16, F-18, F-22, F-35, famiglia Su-27, Gripen NG, Rafale , Typhoon, J-10, J-20, ecc.

I multiroli sono flessibili e aumentano la capacità disponibile totale. Esempio:

• Dire Aereo A ( a superiorità ir) fa superiorità aerea "100" e attacco al suolo 0.
• Dire Piano G ( g attacco rotondo) fa 0 superiorità aerea e 100 attacchi al suolo.
• Supponiamo che Plane M ( m ultirole) compia 75 superiorità aerea e 75 attacchi al suolo.
• Supponiamo di acquistare 100 aerei. Hai due opzioni:

.

  | Opzione 1 | Opzione 2 | ruolo unico | multiruolo -------------------------- | ------------- | -------- --- numero del piano A (100/0) | 50 | 0numero del piano G (0/100) | 50 | 0numero del piano M (75/75) | 0 | 100air sup. capacità | 5000 | 7500ground. capacità | 5000 | 7500  

Il Piano M multiruolo potrebbe non essere buono come A o G in un ruolo specifico , ma in generale ottieni più capacità. Ma se costruisci multiruolo, hai potenzialmente 100 aerei disponibili per ogni ruolo.

Funziona perché le missioni cambiano. Il primo giorno potresti aver bisogno di molta superiorità aerea e il secondo giorno potresti aver bisogno di molti attacchi al suolo. Bene, con solo caccia a ruolo singolo (opzione 1), metà della tua flotta è inutile in entrambi i giorni. Ma con i multiroli (opzione 2), tutti sono utili in entrambi i giorni. (Le missioni possono anche cambiare con la stessa sortita, ad esempio un gruppo di interdizione si difende dai combattenti avversari prima di procedere verso il loro bersaglio. Combattenti d'attacco F-16 che possono difendersi possono essere più efficienti che assegnare sempre "solo nel caso" scorte F-15 .)

Questo è ancora più vero se hai più ruoli. Se hai 10 ruoli diversi, puoi costruire solo 10 piani (media) per ogni ruolo (nell'opzione a ruolo singolo). Quindi fino al 90% della tua flotta potrebbe essere inutile in un giorno particolare. (Questo è ovviamente un esempio estremo.)

Ma anche nel punto meno ottimale (max A e max G ), i multiroli ancora fornire buone capacità (7500) rispetto ai ruoli singoli (10.000). La capacità dei singoli ruoli varierà tra 5.000 e 10.000 (a seconda del giorno), mentre i multiruolo possono sempre portarne 7.500.

C'è un'eccezione. Se sai in anticipo che hai sempre bisogno di "5000" di superiorità aerea, allora sì, è più efficiente costruire 50 combattenti per la superiorità aerea. Ma A) è difficile sapere che in anticipo (predire il futuro) e B) quel numero cambierà nel tempo a prescindere. Ma se sai che avrai sempre bisogno di almeno "1000" di superiorità aerea, allora è più efficiente acquistare 10 caccia da superiorità aerea (in realtà più di 10, a seconda dell'uso previsto). In pratica, costruiresti almeno 10 combattenti per la superiorità aerea e daresti poi alcune funzionalità multiruolo.

(C'è un'altra eccezione. Questo modello presume che tutte le funzionalità di Superiorità aerea o Aria a terra siano identiche, indipendentemente dalla fonte / tipo. Ovviamente questo non è " t sempre vero.)

Nota il punto di pareggio nell'esempio precedente. L'aereo M era 75/75, ma se era meno capace (50/50), l'opzione 1 e 2 offrono entrambe le stesse capacità disponibili. Quindi l'aereo multiruolo deve essere competente nei suoi ruoli tipici, altrimenti la composizione della flotta è inefficiente. D'altra parte, l'aereo multiruolo non deve eccellere nei suoi ruoli tipici, deve solo essere competente.

Per fortuna, i combattenti multiruolo possono svolgere una varietà di ruoli molto bene semplicemente scambio di payload . Prendi l'F-16 per esempio. Hai bisogno di un contrattacco difensivo? Carica gli AMRAAM. Hai bisogno di CAS? Prendi nav / targeting pod e carica alcuni JDAM / LGB. Recce? Pod di ricognizione fotografica. SEAD? DANNI, esche e disturbatori. Anti-armatura? Mavericks e SDB. Antiship? Arpioni. Non dimenticare il carburante.

Ricorda come le missioni possono cambiare durante il volo. Quegli F-16 auto-scortanti svolgono entrambi i ruoli simultaneamente , diciamo 25/75, quindi la loro capacità totale utilizzata è 100 e la capacità della flotta è 10.000 (pari ai ruoli singoli nel loro giorno migliore o il doppio dei ruoli singoli nel loro giorno peggiore).

L'F-35 può svolgere più ruoli contemporaneamente. Possono scortarsi, trovare loro stessi obiettivi, colpire un bersaglio a terra, bloccare aerei e radar di terra nemici e persino eliminare SAMS nemici, agendo nel frattempo come mini-AWACS / JSTARS per le amichevoli. Supponiamo che sia 75/75/75/75/75/75, ovvero 450 in totale per aeromobile e 45.000 per la flotta.

Fa parte del valore dei combattenti stealth multiruolo. Hanno bisogno di molto meno supporto.
^{(Fonte immagine: Beyond the "Bomber": The New Long-Range Sensor-Shooter Aircraft and United States National Security - Lieutenant General David A. Deptula, USAF (in pensione), 2015.)}

Questo è in parte il motivo per cui vedi l'F-35 vincere 20 combattimenti contro 8 e accumulare> rapporti di uccisioni di 20: 1 al Red Flag:

# 5: [Esempio multiruolo] L'F-35

[Questa sezione merita davvero la sua domanda / risposta, ma la abbrevierò qui.]

Costo

L'F-35A (\ $ 94,6 milioni (FY16 \ $)) costa meno del Typhoon, Rafale, Gripen NG e Super Hornet. Nel 2019 costerà un tocco in più (\ $ 80 milioni) di un Block 50 F-16 (\ $ 65 - \ $ 80 milioni).

Rispetto a F-16, Hornet, Super Hornet, Harrier, A-10, Rafale, Gripen e F-117, il L'F-35 è più capace in quasi tutti gli aspetti rilevanti. Ha il miglior radar, la migliore suite EW (probabilmente) e la migliore suite di sensori IR. Ha la migliore portata e trasporta il maggior carico utile. Ha le "superbe caratteristiche di manovrabilità a bassa velocità e manovrabilità post-stallo" dell'Hornet e l'accelerazione di un F-16 (un "Hornet con quattro motori", ha osservato un pilota). A carichi di combattimento equivalenti, l'F-35 è più veloce e accelera / si arrampica più rapidamente. La fusione di sensori e l'integrazione di rete forniscono un'eccellente consapevolezza della situazione (forse seconda solo all'AWACS) e facilitano notevolmente gli attacchi coordinati.

Anche contro il Raptor in aria-aria, non è chiaro che l'F-22 dominerebbe. Alcuni sistemi F-35 (il radar APG-81, la suite ASQ-239 EW, i sensori AAQ-37 DAS) sono aggiornamenti diretti dei sistemi F-22 (APG-77, ALR-94, AAR-56). La capacità di mappatura e puntamento del suolo del radar F-35 è stata effettivamente montata sull'F-22. La suite EW dell'F-35 ha rilevato e bloccato i radar dell'F-22. È anche due volte più affidabile e quattro volte più economico del suo predecessore sull'F-22. E l'EODAS dell'F-35 ha evoluto l'AAR-56 dell'F-22 in molto più di un rilevatore di lancio di missili, fornendo anche geolocalizzazione del fuoco a terra, segnali di armi e consapevolezza della situazione IRST (il famoso "vedere attraverso il pavimento della cabina di pilotaggio"). Piloti collaudatori e funzionari dell'USAF hanno anche osservato che l'F-35 è più furtivo dell'F-22.

L'F-35 ha anche un sistema integrato di ricerca e tracciamento IR e sistema di cueing montato sul casco. Entrambi sono stati cancellati sull'F-22. L'F-35 trasporterà anche 6 AMRAAM interni (come il Raptor) o 4 MBDA Meteors interni.

Tempo di sviluppo

• F-16: 2 anni per la demo (1972-74), 4 anni al primo volo (1972-76) , 8 anni all'entrata in servizio (1972-80)
• F-35: 5 anni per la dimostrazione (1996-2001), 10 anni al primo volo (1996-2006), 19 anni all'entrata in servizio (1996 -2015)

Complessivamente, lo sviluppo dell'F-35 ha richiesto apparentemente 2,5 volte più tempo dello sviluppo dell'F-16. Data l'enorme quantità di nuova tecnologia, è notevole che il tempo di sviluppo sia stato paragonabile ad altri combattenti moderni, che hanno anche una media di 20 anni (vedi molto sotto) nonostante siano molto meno tecnicamente impegnativi.

Eseguendo un programma congiunto, il JSF ha eliminato molti sistemi potenzialmente ridondanti RDT&E e ha reinvestito quei risparmi in sistemi più avanzati (e più sistemi). Ad esempio, invece di progettare tre radar diversi, hanno progettato un unico radar (più avanzato), evitando di reinventare lo stesso radar due volte, evitando tre programmi di test e convalida separati ed evitando di gestire tre programmi separati.

# 6: Punti minori / aggiunte

1.)

Ho ancora grandi difficoltà ad accettarlo ...

Una ragione potrebbe essere la complessità del problema, che molto spesso viene citata. Tutti i problemi aerospaziali sono estremamente complessi, non è una novità. Ma ora nessuno può più affrontarli? Questa era la base della mia domanda.

Penso che la complessità sia semplicemente cresciuta più velocemente della capacità degli strumenti di tenere il passo.

Penso che con strumenti e processi moderni , sarebbe molto facile sovra-progettare qualsiasi aereo prima del 1980.

2.)

Fai questi nuovi programmi solo ogni tanto, c'è così tanto di un accumulo di cose che vuoi portare a termine --- ci dai troppo. Vuoi fare tutte le nuove tecnologie, tutti i nuovi processi di produzione, nuovi strumenti, tutto nuovo tutto in una volta. Rende esponenziale la complessità. [Quindi] Devi trovare cose per avanzare al di fuori di questi programmi per prepararti a questi programmi, quindi quando si presenterà l'opportunità ... le tecnologie [saranno già] sul mercato, quindi sai cosa stai facendo in modo da poter eseguire ... invece di "è passato così tanto tempo che abbiamo bisogno di iniziare da zero [con] un nuovo piano di programma, una nuova struttura organizzativa, un nuovo teaming" --- tutto ciò rende immediatamente difficile eseguire. - David Kusnierkiewicz, Mission Systems Engineer (NASA), Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University. Parlando all'AIAA ( "W Anything Happened to the Four Year Airplane", @ 31:00)

Molte ragioni:

1. Gli aerei moderni sono molto più complessi

   • Scala.
     • Un F-16 pesa quanto un B-25 (9 tonnellate). Un F-22 (20 tonnellate) pesa il 60% quanto un B-29 (34 tonnellate).
   • Software.
     • L'F-16C aveva 150.000 righe di codice. L'F-22 aveva 2 milioni di righe di codice. L'F-35 ha oltre 8 milioni. Il sistema logistico dell'F-35 ha 24 milioni di righe di codice.
     • L'automazione / software è fondamentalmente un'intelligenza artificiale ristretta, che sostituisce diversi membri dell'equipaggio in più : mappatura del terreno radar, analisi di bersagli a terra attraverso più sensori (ottici, IR, radar), riconoscimento automatico del bersaglio, avvicinamento e avvertimento missilistico, attacco elettronico, contromisure difensive, ecc.
     • Anche l'avviamento del motore è semplice, "richiede solo tre selezioni di interruttori, una per ciascuna la batteria, l'alimentatore integrato e il motore ... Avviato da un pulsante nell'abitacolo, il [test integrato dei sistemi del veicolo (VS BIT)] esegue il test automatico di quasi tutte le funzioni immaginabili sull'aereo ... Dopo 90 secondi, se non ci sono problemi, l'aereo si dichiara pronto per il volo "( Mark Ayton).
     • In confronto, l'SR-71 è praticamente solo una cellula con telecamera e jammer.
   • Sistemi
     • I sistemi sono molto più complicati della struttura di base:
     • Una bassa probabilità "furtiva" di intercettare il radar AESA, sistema di apertura distribuita per l'avvicinamento e l'allarme missilistico e l'osservazione steradiana 4pi, display montato sul casco, sistema di puntamento elettro-ottico per la ricerca IR e il puntamento a radar), bassa probabilità di intercettazione "furtiva" e comunicazioni ad alta velocità di trasmissione dati, attuatori elettro-idrostatici (ogni attuatore è autonomo piuttosto che fare affidamento su un circuito idraulico a livello di aereo) e, naturalmente, invisibile (dalle comunicazioni LPI, Radar LPI, pelle, all'ugello).
     • Fusione di sensori. Quindi devi fondere tutti i sensori e le comunicazioni insieme e integrarli con il resto della flotta in modo che tutti vedano la stessa immagine. Se un drone solitario individua un caccia / carro armato / missile distante, lo vedono immediatamente anche tutti. La fusione dei sensori è responsabile di gran parte della complessità del sistema / software. Ma non puoi separare i sistemi dall'aereo. Sono parte integrante dell'esperienza di quinta generazione ... e quindi responsabili delle incredibili capacità necessarie per il futuro.
     • In altre parole, gran parte del la complessità è necessaria per fornire le capacità richieste.

2. Più sviluppo e test prima dell'ingresso in servizio

   • Standard di sicurezza moderni
   • I primi aeromobili entrarono in servizio prima che molti dei loro iconici sistemi fossero terminati. Nella pratica moderna, i primi cento F-16 sarebbero ancora in fase di sviluppo / test, piuttosto che messi in servizio prima ancora che le leggi sulla cellula e sul controllo fossero completate.
   • Ad esempio , nei soli primi anni di servizio, l ' F-16 ha subito 50 incidenti . È stato soprannominato Lawn Dart per un motivo. Al contrario, l'F-35 ha avuto zero incidenti e solo due incidenti di Classe A, una volta quando hanno volato troppo forte senza prima rompere il motore e una quando hanno provato ad avviare il motore con un vento in coda eccessivo.

3. La fisica è meglio compresa

   • Gli anni '50, '60 e '70 hanno visto una raffica di nuovi progetti mentre venivano esplorate nuove frontiere. Questi erano poco compresi, quindi con l'accumularsi delle conoscenze di base, i progetti più vecchi divennero rapidamente obsoleti. E poiché le strutture degli aerei erano relativamente semplici e la manodopera elevata, i progetti si sono evoluti in modo incrementale ma continuo (piuttosto che in salti discontinui oggi). Di fronte alla NATO, i sovietici stavano facendo lo stesso e quindi generarono una continua concorrenza.

Vent'anni sono abbastanza tipici per lo sviluppo di velivoli moderni. F-22, F-35, Typhoon, Rafale, Hornet (inclusi 8-10 anni di sviluppo di YF-17) e persino PAK FA hanno impiegato (o impiegheranno) circa 20 anni dall'inizio al CIO.

Una breve nota sull'SR-71. Non è stato sviluppato in due anni. È stato derivato dal Lockheed A-12, che ha volato prima che fosse mostrato il mockup SR-71. Il programma A-12 iniziò alla fine degli anni '50 e lo sviluppo dei motori J58 iniziò anche prima, inizialmente per l ' idrovolante strategico P6M, che volò per la prima volta nel 1955.

A nota rapida sui problemi di O2. Molti jet ad alte prestazioni hanno avuto recentemente problemi di ipossia, non solo l'F-35, inclusi gli Hornets, i Super Hornets, i T-45 e [famigerati] gli F-22. Anche l'F-15, l ' U-2 e l'SR-71 hanno avuto la loro giusta quota di problemi di O2.

Solo per divertimento: AIAA AVIATION 2015, "W Anything Happened to the Four Year Airplane"

Nell'era della progettazione computerizzata, redazione, test e fresatura, possiamo sviluppare prodotti più velocemente che mai. Sicuramente non è la tecnologia a rallentare lo sviluppo.

Quando sviluppiamo un aereo per il futuro, che sia per l'Air Force o per l'aviazione commerciale, tendiamo a concentrarci sulla pianificazione e sullo sviluppo di piani per il futuro. Quando Boeing e Airbus svilupparono il 787 e l ' A380, entrambi dovevano prevedere nel futuro il modo migliore di spendere i loro soldi per soddisfare le esigenze di oggi e di domani. Ogni compagnia ha scommesso sul fatto che le compagnie aeree preferissero un modello hub and spoke o voli diretti. Una pianificazione simile avviene con l'aviazione americana. Quella pianificazione a lungo termine non sempre sottolinea la velocità e il costo più basso.

Nel caso dell'aeronautica americana, vogliono aerei veloci, avanzati e senza eguali nel cielo. Altri hanno menzionato alcuni degli svantaggi e dei vantaggi di programmi come l'F-35, mi concentrerò su ciò che può essere fatto oggi.

Il mio esempio della velocità di sviluppo possibile è il Textron AirLand Scorpion. Questo è un combattente composito, progettato con parti pronte all'uso, che si appoggia pesantemente alla tecnologia sviluppata per Cessna, che è il vero costruttore di telai. È stato progettato per essere una piattaforma di attacco leggero e di intelligence, sorveglianza e ricognizione (ISR). È stato proposto nel 2011 e ha avuto il suo primo volo alla fine del 2013 e viene venduto per $ 20 milioni per l'aereo. Sono meno di due anni di sviluppo.

Questo aereo non può competere con l'F-35 in termini di velocità o flessibilità. L'aereo non esegue VTOL, atterraggi di portaerei, la velocità massima è di 518 mph, il limite massimo è di 45.000 'e l'autonomia è inferiore a 3.000 miglia. Il costo e il tempo per lo sviluppo non includevano cose come il seggiolino eiettabile, i controlli di volo presi in prestito da altri sviluppi. Se lo Scorpion incorporasse tutti questi aspetti nello sviluppo, il prezzo e il tempo di sviluppo sarebbero aumentati notevolmente.

Questo aereo è a basso costo e può gestire addestramento o difesa. Mostra cosa potrebbe accadere nello sviluppo nel 21 ° secolo quando rimuovi molti requisiti politici, di pianificazione e di altro tipo dallo sviluppo dell'aereo e ti concentri sulla costruzione di qualcosa a basso costo, a bassa manutenzione e affidabile.

Ulteriori informazioni :

• http://www.scorpionjet.com/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Textron_AirLand_Scorpion

Questo è solo un punto aggiuntivo, ma un po 'più di un commento.

Alla fine degli anni '60 c'era ancora una coorte di personale addetto alla progettazione / collaudo le cui abilità e attitudini si erano formate durante la seconda guerra mondiale e nei primi fasi della guerra fredda.

Sul lato del test, artisti del calibro di Chuck Yeager e John Stapp erano ancora attivi. Le loro carriere erano costruite sull'assunzione di rischi personali di un tipo che oggi sarebbe impensabile.

I designer non tendono ad essere famosi ma Alexander Kartveli ha guidato i team di progettazione per P-47 Thunderbolt, F-84 Thunderjet e F-105 Thunderchief, e non come manager ma come designer, essendo stato coinvolto in molti progetti precedenti. Quante persone hanno esperienza nella progettazione di più velivoli oggigiorno?

Ovviamente la necessità di integrare quantità sempre crescenti di elettronica prima, poi il software aumenta la complessità. Ciò aumenta la forza lavoro a una dimensione superiore a quella ottimale, il che rallenta ulteriormente le cose (soprattutto perché comporta il subappalto).

Un altro fattore che deve essere considerato: anche la supervisione governativa dei progetti militari è aumentata in complessità. I documenti e le approvazioni necessari sono sbalorditivi. Gran parte del problema con l'F-35 sta cambiando i requisiti. I suoi requisiti di missione sono cambiati molto dall'inizio degli anni 2000, quando il prototipo ha volato per la prima volta. Il "casco trasparente" non faceva parte del prototipo originale. E, in una certa misura, la situazione globale è cambiata durante il periodo di gestazione dell'F-35.

Uno dei motivi per cui Lockheed è stata in grado di sviluppare il P-80, P-104 e U-2 è stato così rapidamente: una supervisione minima del governo su quei progetti e una situazione più semplice da affrontare.

Un altro motivo era Kelly Johnson.

Non dimenticare le ore (anni) di simulazione del flusso, risposta dinamica, FEA e altre simulazioni al computer richieste dai veicoli moderni. Questi sono necessari e validi, poiché riducono i costi di test e alla fine portano a prodotti più robusti con una frazione di test nel mondo reale. Non sono privi dei loro svantaggi (alto costo iniziale del computer, software e formazione, ecc.) Ma nel complesso è molto meglio che costruire un prototipo da $ 40 milioni e vederlo crollare solo perché qualcuno ha dimenticato di convertire lbf in kg.

Il primo caccia a reazione solo doveva essere migliore di un caccia non a reazione.

Il prossimo caccia a reazione doveva solo essere migliore del primo caccia a reazione per il unico lavoro per cui è stato creato.

Sono stati creati molti tipi diversi di jet militari che erano un po 'migliori di quelli che li precedevano, per l'unico compito per cui erano stati progettati.

Poi si è deciso che sarebbe stato meglio avere meno tipi di jet e che dovevano essere in grado di fare tutto ciò che potevano fare tutti i diversi jet che stanno sostituendo. Poi è stato deciso che dovevano essere migliori di tutti i getti che stavano sostituendo in ogni modo.

Dato che i getti più vecchi funzionavano ancora, ottenendo un "perfetto", "fai tutto", "mantieni felice anche uno "Il jet era considerato più vitale che mantenere bassi i tempi oi costi di progettazione ... .. Ma poi, poiché ci è voluto così tanto tempo e il progetto successivo potrebbe non arrivare per altri 20 anni, i requisiti sono stati aumentati ancora di più ....

Tecnologia-Ciclo di vita
Nel primo decennio del 20 ° secolo furono inventati gli aerei e iniziarono a volare con motori a pistoni, a metà del secolo abbiamo ottenuto i motori turbofan avanzati . Entrambi richiedevano e consentivano molti nuovi aerei e progetti e iterazioni veloci con miglioramenti, perché facevano avanzare tutto. Da allora abbiamo visto "solo" miglioramenti, prima miglioramenti più grandi e ora miglioramenti minori. E migliorare una cosa già funzionante diventa sempre più difficile nel tempo.

Se otteniamo un nuovo punto di svolta nella tecnologia di volo, probabilmente vedremo presto molti nuovi aerei e una seconda ondata con nuovi aerei e così via.

Oltre a questo, i punti già menzionati sono corretti. Soprattutto la guerra fredda è finita e quindi il bisogno di enormi flotte di nuovi aerei è piccolo. I computer rendono tutto comodo ma molto più complicato. E il cliente desidera un piano multiruolo, il che rende le cose ancora più complicate.

Feature Creep

Questo è in corso da decenni: meno tipi per sempre più ruoli. Laddove gli aerei militari sono stati originariamente progettati per una serie ristretta di missioni, c'è stata la tendenza a sostituire più tipi con un unico tipo multiruolo.

Ciò che rende questo così problematico per il progettista è che ruoli diversi hanno selvaggiamente requisiti diversi per le abilità degli aerei:

• La Marina richiede un aereo che possa operare dalle proprie portaerei
• L'esercito richiede un aereo per il ruolo di supporto aereo di attacco / ravvicinato
• ... e anche un killer di carri armati.
• L'Air Force richiede un intercettore / caccia da superiorità aerea

Ora ognuno di questi ruoli ha delle esigenze che più o meno direttamente entrano in conflitto con le esigenze di un altro ruolo. Finisci per progettare un aereo tuttofare, cercando di conciliare velocità di scatto, lungo raggio, lungo tempo di sosta, struttura del velivolo rinforzata per l'uso del vettore (aggiungi ali pieghevoli per lo spazio), pistola anticarro ad alta penetrazione.

Per stipare tutto questo in un unico piano è necessario scendere a compromessi che non saranno l'ideale. Per compensare le carenze del compromesso è necessario andare al limite della tecnologia per annullare almeno alcune delle perdite di prestazioni derivanti dal compromesso (ad esempio, è necessaria più potenza del motore perché la cellula non è progettata principalmente per alta velocità, servono carri armati più grandi di quelli necessari a un combattente puro e così via). Tutto questo tende ad aggiungere sottosistemi dopo sottosistemi, complessità e peso.

Per contrastare il peso (e le dimensioni della cellula) sempre maggiori richieste da tutte le caratteristiche, l'unica scelta è quella di scegliere sistemi compatti e leggeri come puoi farli. Progettare al limite di ciò che la tecnologia consente, è costoso. Nessuno lo ha mai fatto prima esattamente in quel modo, non esiste una catena di approvvigionamento industriale per i materiali e gli strumenti desiderati. Tutto ciò si aggiunge agli sviluppi e ai costi di approvvigionamento.

Allo stesso tempo, il tuo budget è limitato per un dato anno fiscale, se lo superi, dovrai ottenere più budget, il che aggiungerà ritardi burocratici e così via. Tutto sommato, ciò si traduce in un aumento costante dei costi in termini di tempo e denaro.

Dal punto di vista dello sviluppo del software, F35 ha 8M di righe di codice da solo. 24 milioni di righe se includi tutti i sistemi correlati. Questi stessi codici richiedono molto tempo per gli sviluppatori su cui lavorare, per non parlare di testarli.

Se vuoi entrare nei dettagli, il Government Accountability Office ha ripetutamente prodotto rapporti sullo stato del programma F-35 e ha formulato raccomandazioni corrispondenti al DOD, la maggior parte delle quali non sono state seguite. Un buon punto di partenza è GAO-16-390 (pdf) dello scorso anno, "F-35 Joint Strike Fighter: Continued Oversight Needed as Program Plans to Begin Development of New Capabilities", che inizia con un panoramica di base della storia del programma e include collegamenti a rapporti precedenti.

Versione breve: il DOD richiedeva che l'F-35 incorporasse una serie di nuove tecnologie, molte delle quali non erano completamente comprese, e che era selvaggiamente troppo ottimista in merito, poi si affrettò a testarlo senza un R&D adeguato e in produzione senza un test adeguato; quando ciò è stato loro segnalato, il DOD ha speso il 2001-2008 nel rifiuto e nel 2009 a oggi riducendo gli appalti e abbassando i tassi di produzione per far fronte ai conseguenti sforamenti dei costi.

Le risposte precedenti hanno fornito un'ottima visione dei problemi associati alla progettazione di un nuovo jet da combattimento. La domanda riguardava in particolare il lungo tempo di sviluppo, vent'anni in totale. Distillando tutte le risposte, è possibile giungere a una conclusione, ma vorrei prima affrontare alcuni degli elementi specifici sollevati.

Per iniziare con quello che non credo sia il problema, basato - Confronti di grandezza:

• Non furtivo. L'F-35 viene confrontato con l'F-16 per quanto riguarda l'osservazione tramite radar. Questo video menziona come la furtività fosse già incorporata nell'SR-71: l'SR-71 della domanda! La tecnologia stealth ha più di mezzo secolo! Un po 'più avanti nella clip si menziona che l'SR-71 ha una firma radar 100 volte più piccola di quella di un F-14, che è la metà delle dimensioni.
• No: aumentando sempre le braccia migliori di l'avversario. Le corse agli armamenti e le loro conseguenze in tempi della guerra civile americana furono già menzionate da Jules Verne nel suo libro del 1865 From The Earth To The Moon. Sempre nel video a cui si fa riferimento sopra, gli ufficiali delle armi descrivono il disturbo del radar dei sistemi d'arma che si agganciano al loro aereo. La corsa agli armamenti in continua crescita è un problema in costante aumento da oltre 150 anni. Sì, i problemi stanno crescendo più velocemente, ma le soluzioni stanno sulle spalle di giganti in continua crescita.
• No: il numero di linee di codice del software. Sebbene un bug nel software dei sistemi aeronautici / armi abbia conseguenze più gravi di un bug in Microsoft Office, non è il numero di righe di per sé. L'F-35 ha 8 milioni di linee di codice (MLOC) a bordo, paragonabili a una Chevy Volt. La logistica dell'F-35 ha 24 MLOC, paragonabili ad Apache Open Office. Ciò rappresenta una quantità considerevole di ore di lavoro e tempo di sviluppo, implementato in modo incrementale, come lo sono i sistemi d'arma. Software per sistemi aeronautici e d'arma
• No: i problemi sono così complessi. È aerospaziale! La domanda si riduce a: perché in passato i problemi nuovi e incredibilmente complessi potevano essere risolti molto più velocemente. Sì, la missione dell'SR-71 era volare veloce con una telecamera, senza essere abbattuto da qualsiasi arma avanzata disponibile. Anche l'Apollo 11 aveva una sola missione, cosa ha a che fare con il prezzo del pesce? È stato realizzato in otto anni, meno della metà del tempo necessario per mettere in servizio l'F-35.

Cosa contribuisce quindi al lungo tempo di sviluppo? La domanda confronta la situazione attuale con oltre mezzo secolo fa, quando la guerra su vasta scala tra le nazioni era ancora un vivido ricordo e le nazioni erano ancora armate fino ai denti. Da allora, fortunatamente, le nazioni ad alta tecnologia non si sono mai fatte la guerra.

Questo articolo apparso in un numero del 2010 di The Economist affronta il crescente costo dei sistemi d'arma. Una citazione:

Philip Pugh, autore di "The Cost of Seapower" ... ha anche identificato un'altra tendenza intrigante: la corsa per armi più grandi e migliori è più feroce in tempo di pace ma tende a cadere una volta che la guerra effettivamente scoppia. A quel punto, sostiene, la quantità ha la precedenza sulla qualità.

Quindi si può concludere che è una tendenza generale in tempo di pace in tutti i sistemi d'arma che dovrebbero essere percepiti come superiori. Non testati dalla guerra, il loro valore deterrente può essere importante quanto la loro effettiva capacità di distruzione. E questa è una buona cosa.

L'F-35 risulta sconfiggere la legge XVI di Agostino: Nel 2054, l'intero budget della difesa acquisterà un solo aereo. Questo velivolo dovrà essere condiviso dall'Aeronautica Militare e dalla Marina 3-1 / 2 giorni ciascuno alla settimana, eccetto l'anno bisestile, quando sarà messo a disposizione dei Marines per il giorno in più. Mi è piaciuto molto conoscere Leggi di Agostino dalla risposta di @Peter Kämpf: sembra che stesse solo segnalando un'antica tendenza del tempo di pace.

Come affermato alla fine della domanda OP, non voglio buttare giù il prodotto finale, l'F-35, che alla fine si rivela un'arma competente che sconfigge le tendenze di aumento dei costi più ampie. Ma perché ci è voluto così tanto tempo e perché ha accumulato così cattiva pubblicità durante il processo?

Opinione avanti

È chiaro che tutti i fattori che stavano guidando l'urgenza non sono più presenti, il che è positivo. È molto più facile vivere in tempi pacifici. Inoltre, i nemici divennero asimmetrici e furono necessari diversi tipi di armi. Non abbiamo più i gestori del programma sputafuoco, allevati dallo sviluppo in tempo di guerra di armi sempre migliori. Come Kelly Johnson, il cui record non smette di stupire. Ha sviluppato lo Starfighter in 1 anno, nove anni dopo la seconda guerra mondiale con i suoi Spitfire.

Può darsi che lo sviluppo dei jet veloci sia in una fase dormiente e che tutti lo capiscano. È una buona cosa che la capacità sia mantenuta a galla. L'F-35 si rivelerà una macchina buona ed economica, che ha richiesto un po 'più di tempo per svilupparsi. Quali sono due decenni in una vita, giusto?