從飛機設計角度看 怎樣算「抄襲」
圖、文/上報
飛機設計百百種,但有的飛機的外型非常相似,比如MiG-25和F-15、F-16和F-2、Su-27和殲-11B、以色列Lavi和殲10、F-22和KF-21、E-2和空警600、圖-144和協和式、B707和A300、B737和A320……,那這些外型相似的飛機,存在著「誰抄誰」的關係嗎?就讓我們從飛機設計的角度,來理解這件事情。

首先,必須先說明清楚一個概念,飛機,是一個「複雜的系統工程專案」,是一個「整合」的過程,牽涉到許多層面,而它的外型設計,某種程度上來說,只是那架飛機的「殼」而已。
在飛機設計當中,需要「整合」在一起的項目,就至少包含:氣動外型、推進系統(包含進氣口的設計,是否有F-15那種楔形、內部有隔板可隨馬赫數調整角度的進氣口,或F-16那種簡單的固定式進氣口;發動機的選用,使用F414那種中型推力發動機或F110那種大推力發動機;噴嘴的設計,是否具有向量噴嘴等)、飛行控制律(這首先就需要氣動效應方面的大量建模)、飛控系統(類比式或數位式的線傳飛控,以及制動器)、機身結構和材料(是否具有碳纖維複合材料的加工製造能力,或還是以鋁合金為主;機體結構重量、能否進行高G值機動、機體壽命、是否有匿蹤塗料相關技術)、起落架(重型戰鬥轟炸機的起落架就會較粗壯,艦載機更是如此)、射控系統和電戰系統(包含機械掃描式脈衝督卜勒雷達、雷達的下視能力、AESA雷達,IRST、光學等感測器,以及RWR、各種飛彈警告器、誘餌或電子干擾等反制手段)、液壓系統(包含有幾套液壓系統、液壓管線和幫浦、否已經使用電動液壓致動器EHA)、引氣系統、電力系統、燃油系統、輔助動力單元、大氣數據感測器、駕駛艙航電、各種導航系統(包含衛星導航、慣性導航、TACAN等)、通訊系統(包含VHF、UHF、數據鏈,和抗干擾能力)、飛控電腦、任務電腦、航電整合架構(比如使用1553B匯流排的聯邦式航電架構,或者是將運算資源集中並與各系統共享的整合式模組化航電IMA)、彈射座椅、機炮、和各式武器彈藥的整合、使用各種莢艙的能力。
在飛機設計當中,需要「整合」在一起的項目,就至少包含:氣動外型、推進系統(包含進氣口的設計,是否有F-15那種楔形、內部有隔板可隨馬赫數調整角度的進氣口,或F-16那種簡單的固定式進氣口;發動機的選用,使用F414那種中型推力發動機或F110那種大推力發動機;噴嘴的設計,是否具有向量噴嘴等)、飛行控制律(這首先就需要氣動效應方面的大量建模)、飛控系統(類比式或數位式的線傳飛控,以及制動器)、機身結構和材料(是否具有碳纖維複合材料的加工製造能力,或還是以鋁合金為主;機體結構重量、能否進行高G值機動、機體壽命、是否有匿蹤塗料相關技術)、起落架(重型戰鬥轟炸機的起落架就會較粗壯,艦載機更是如此)、射控系統和電戰系統(包含機械掃描式脈衝督卜勒雷達、雷達的下視能力、AESA雷達,IRST、光學等感測器,以及RWR、各種飛彈警告器、誘餌或電子干擾等反制手段)、液壓系統(包含有幾套液壓系統、液壓管線和幫浦、否已經使用電動液壓致動器EHA)、引氣系統、電力系統、燃油系統、輔助動力單元、大氣數據感測器、駕駛艙航電、各種導航系統(包含衛星導航、慣性導航、TACAN等)、通訊系統(包含VHF、UHF、數據鏈,和抗干擾能力)、飛控電腦、任務電腦、航電整合架構(比如使用1553B匯流排的聯邦式航電架構,或者是將運算資源集中並與各系統共享的整合式模組化航電IMA)、彈射座椅、機炮、和各式武器彈藥的整合、使用各種莢艙的能力。

飛機設計百百種,但有的飛機的外型非常相似,比如Su-27(上)和殲-11B(下)。(合成照片/維基百科)
因此我們可以知道,兩架飛機的「外觀相似」,只能說它們的操作條件、被要求所具備的飛行能力、使用上的定位,或任務型態(Mission Profile)相近。具體來說,可能是它們的最大飛行速度、飛行高度、酬載能力、在某些高度下的機動性(爬升率、俯衝率、轉彎率)相似。
至於這使否能說是「抄襲」?首先,現代的飛機是個龐大、複雜,且高科技的系統,用「抄襲」、「仿冒」、「逆向工程」等詞,就會給一般人一種造飛機很簡單的錯誤印象,同時,更不要說那樣的判斷依據,往往只是單純的藉由「目視」,覺得兩架飛機「長得很像」(也就是「殼很像」而已),完全忽略飛機除了氣動外型之外,還有前述提到的非常多的系統,它們是否也是一樣的。
在相同的時代背景、各國技術能力都差不多的情況下,面對相似的任務需求(如高空高速飛行、高爬升率攔截,或低空超音速突防,或中低空靈活機動,以及打擊半徑的要求等),工程師們能提出的最佳解方,都不會差太多。甚至,有時還可以互相「借鑑」彼此的總體方案佈局。
至於,怎樣程度的「借鑑」,就算是抄襲;又,單憑覺得外觀相近,在完全忽略內部各系統是否也一樣的情況下(如F-2與F-16、殲11B與Su-27),是否可以說是抄襲,這在航空界,截至目前尚無一個統一的界定標準。但筆者認為,在現今,很多長得根本差很多、光氣動外型就不同的飛機,如殲20與MiG-1.44、運20和C-17、圖-144和協和式,也硬是被套上仿冒的關係,就太過於牽強了。這些外型明顯就不同的飛機,它們在不同攻角之下,整機的升力係數、整機的阻力係數,以及,與縱向穩定性或側向——方向穩定性相關的多個氣動參數,都一定不會相同,也就是說它們基本的飛行性能表現,以及飛行控制率在氣動建模階段,就會有極大差異,往後就更不用多說了,兩架飛機根本就是兩個完全不同、中間完全不存在任何關係的工程專案。

外型相似的F-22(左)和KF-21(右)。(合成照片/維基百科)
如果硬是找到幾個相似的外型設計特徵,就套上「仿冒」或「抄襲」之名,那順著這樣的邏輯,吾人是否可以在今天指著任何一架飛機然後說:「怎麼萊特兄弟的飛機有長翅膀,你的飛機也有長翅膀?抄襲!」,那事情就簡單了,現在全世界的飛機都是抄美國的,因為它們都有裝機翼。
很明顯,這樣的說法是有失公允的、無限上綱的。
那究竟怎樣才算是抄襲,怎樣就算是不同的飛機了?
筆者這邊提供一些判斷標準,提供各位讀者參考:第一點,飛機一定要看發動機和其他許多的次系統,看它們是否是一樣的,或是根本是兩個不同的航空工業體系造出來的完全沒有任何血緣關係的產品,比如殲11B的雷達,它和殲八-2、殲十的血緣關係還比較近,渦扇十發動機的設計源自於CFM-56,因此,殲11B可以說是一架借鑑了Su-27氣動外型的中國國產戰機,但説它是純粹的抄襲,是不準確的;又比如B767和B787,兩者在外型上相似,在載客量上甚至也差異不大,但B787取消了發動機壓縮器的引氣系統,它的翼前緣加熱防冰、空調系統、輪胎煞車、部分液壓幫浦的驅動,都已經改由電力供應,B787的發電量也有大幅提升(每個Channel有500kVA,相較之下B767-400只有120kVA),此外,機體材料的部分,B787有50%是採用碳纖維、20%的鋁合金(B767有75%以上是鋁合金),在主承力構件也都使用碳纖維複合材料來打造(如中央翼盒、機身的大部分結構等,而不是只有副翼、擾流板這些控制面),航電上也用IMA架構(而非ARINC-429)來整合,這些再配上GEnx/Trent 1000發動機,可以了解到B787和B767不管外型長的多像,它們已經是兩個「不同世代」的飛機。
第二點,作戰能力是否有大幅的躍升,也是一個重要的判斷依據。比如F-15C和F-15E,前者專職空優,後者加強的機體結構,能搭載重型的對地攻擊武器(尤其得益於F-15本身雙發重型的平台,搭載能力更強,不是一般的多功能戰機加掛對地武器能比的),甚至後續型號換裝推力更強的F110發動機,雷達的對地對海探測能力也不斷加強,已經成為了一款「戰鬥轟炸機」,對敵方地面軍事設施的威脅程度不可同日而語,因此和F-15C比,可以視為兩款不同的飛機。
第二點,作戰能力是否有大幅的躍升,也是一個重要的判斷依據。比如F-15C和F-15E,前者專職空優,後者加強的機體結構,能搭載重型的對地攻擊武器(尤其得益於F-15本身雙發重型的平台,搭載能力更強,不是一般的多功能戰機加掛對地武器能比的),甚至後續型號換裝推力更強的F110發動機,雷達的對地對海探測能力也不斷加強,已經成為了一款「戰鬥轟炸機」,對敵方地面軍事設施的威脅程度不可同日而語,因此和F-15C比,可以視為兩款不同的飛機。
F-16亦是如此,早期的F-16A (Block 15OCU以前)只能發射半主動雷達導引的飛彈,後來的型號開始增加發射AIM-120的能力,到近年F-16C Block 60/62、70/72換裝AESA雷達,超視距空戰的能力大幅提升,可以說和當時70年代末、80年代初的F-16,已經是「不同的飛機」了,還一樣的,可能真的只剩下「殼」而已。因此,那些看氣動外型很像就說抄襲的論述,順著那樣的邏輯,F-16C Block 70和F-16A Block 5,不也是同款戰機?那國軍即將引進的F-16C Block 70不就變成是近50年前的老飛機了?很明顯這樣的說法是站不住腳的。
這裡舉的例子,都是同一款戰機,只是型號不同,嚴格來說都可以視為是完全不同的飛機了,那更何況是根本不同款式(只是外型有些相似之處)的飛機?
話說回來,真正能算的上是仿冒的案例,可能只剩下殲六和MiG-19、殲七和MiG-21,基本上就是授權生產以後換個名字的概念。
最後,對於怎樣的飛機設計算抄襲,航空界雖然沒有一個固定的、公認的準則,它的認定的標準存在一個因人而異的區域,有的人的想法基本上潛台詞就是只要有機翼的飛機都是抄萊特兄弟的(我們不能說他錯,但我們可以認為這樣的觀點可能不夠深入、對飛機的理解略嫌膚淺),但筆者希望能藉由本文,讓讀者們知道飛機是一個很複雜的系統,嚴格說起來,許多外型相似的飛機,甚至同一個機型的不同型號,都可以視為是不同的飛機了。這邊也整理幾個可供判對的標準,若兩架飛機的氣動外型極為相似,發動機推力等級也相同,那除了以上提到的兩點之外,剩下可以判別它們是否為「抄襲」的指標包含:推重比和翼負載(這是飛機設計最重要的參數)、最大起飛重量(這是衡量一架飛機體量大小的指標),這些具有明確數值的參數,更能客觀的說明兩架飛機的異同。
最後,對於怎樣的飛機設計算抄襲,航空界雖然沒有一個固定的、公認的準則,它的認定的標準存在一個因人而異的區域,有的人的想法基本上潛台詞就是只要有機翼的飛機都是抄萊特兄弟的(我們不能說他錯,但我們可以認為這樣的觀點可能不夠深入、對飛機的理解略嫌膚淺),但筆者希望能藉由本文,讓讀者們知道飛機是一個很複雜的系統,嚴格說起來,許多外型相似的飛機,甚至同一個機型的不同型號,都可以視為是不同的飛機了。這邊也整理幾個可供判對的標準,若兩架飛機的氣動外型極為相似,發動機推力等級也相同,那除了以上提到的兩點之外,剩下可以判別它們是否為「抄襲」的指標包含:推重比和翼負載(這是飛機設計最重要的參數)、最大起飛重量(這是衡量一架飛機體量大小的指標),這些具有明確數值的參數,更能客觀的說明兩架飛機的異同。

B737(上)和A320(下)。(合成照片/維基百科)
※作者畢業於國立成功大學航空太空工程學系、航空太空所導航與控制組,著有「飛機設計與運作原理」、「戰鬥機設計與運作原理」。




