近来随着国际形势的变化,F-35战斗机受到越来越多的关注,大家对这种战机的印象应该是一款性能非常先进的第四代隐身战斗机,但是对于为何要研发这种飞机,它到底有什么特点,存在什么问题等等,可能绝大多数小伙伴就说不上来了。今天笔者就向大家详细介绍一下F-35,希望这篇文章能解答大家心中的一些疑惑。

自从上世纪英国海空军、美国海军陆战队装备了鹞/AV-8A系列战机之后,短距/垂直起降战机就成为两国的共同需求。1986年1月,美国和英国联合提出了“先进超音速短距起飞/垂直降落飞机”计划(ASTOVL),目的是研究和验证用于2010年以后服役的短距/垂直起降战机(SFF)的技术方案,主要包括推力矢量控制、引射增升、混合串列风扇和远距增升等先进系统。该计划后来又演变为“通用低成本轻型战斗机”(CALF)计划。

后来在1993年,美国国防部又提出了“联合先进攻击技术”(JAST)计划,研制一种经济可承受的新型飞机来取代美军老化的攻击机,要求具备隐身、高机动性、高生存力和低成本等特点。

1994年11月,美国国防部根据国会要求合并了以上两个计划,将CALF并入JAST。1995年11月,英国与美国签订了谅解备忘录,也正式加入JAST项目。同年12月,美国国防部将该计划更名为“JSF联合战斗机”计划。由此诞生了航空史上规模最大、总费用最高的战斗机研制项目——F-35。

打开网易新闻 查看更多图片

F-35项目刚开始只有美国和英国联合提出,后来该项目又有7个国家加入,分别是意大利、荷兰、丹麦、挪威、土耳其、澳大利亚和加拿大。

这些国家按投资的多少分为三级:
美国是主导人;
英国是一级伙伴,能够全面参与项目并具有发言权;
意大利和荷兰为二级伙伴,能够有限的参与特定技术项目;
其他国家为三级伙伴,有权获得数据,但在设计要求方面没有发言权。

将来可能装备F-35的除了以上国家之外,还会有日本、以色列等等,计划取代部分F-15和F/A-18、全部F-16、A-10、鹞II/AV-8B、狂风等多种作战飞机。由此可见,当初F-35的定位并不高端。

F-35是按一机多型的方式研制,主要有三种基本型别:

F-35A,陆基常规起降型,将装备美国以及多个国家空军,是出口的主要型号。

F-35B,短距/垂直起降型,将装备美国海军陆战队,以及拥有轻型航母、两栖攻击舰、战略投送舰的盟友国家。

打开网易新闻 查看更多图片

F-35c,弹射起飞/拦阻着舰型,将装备美国海军。

1996年3月,美国国防部发布了JSF计划概念验证阶段的正式招标书,概况来说要求是:

1、具有低可观测性(隐身)作战半径达到800~1200公里。
2、在机内满油内埋弹仓,按标准配置版在无外挂情况下,高空最大飞行速度1.6马赫,低空最大飞行速度1.1马赫。
3、机动性至少与F-16和F/A-18C战斗机相当。
4、维护方面要求非常苛刻,同三代机相比,平均维修间隔时间要提高100%,保障人员数量要降低33%,备件需求数量减少43%,保障设备的数量和种类减少60%。

美、英各大军火商组成了两个小组参与竞标,其中波音和洛克希德马丁一组,麦道、诺斯罗普格鲁门和英国宇航公司(后来与英国马可尼公司合并为BAE系统公司)为一组。最终波音和洛克希德马丁的方案被选中,两家公司各制造两架验证机,编号分别为X-32和X-35,随后开始了为期51个月的概念验证阶段。后来诺斯罗普格鲁门和英国宇航也加入了波音和洛克希德马丁小组分到一杯羹。

波音公司制造了一架常规起降型X-32A和一架短距/垂直起降型X-32B,洛克希德马丁制造了一架短距/垂直起降型X-35B和一架舰载型X-35C。2001年10月26日,美国国防部宣布洛克希德马丁公司的X-35方案中选,正式获得了F-35的编号。

洛克希德马丁获得了总金额高达189.8亿美元的系统研制与验证阶段(SDD)合同。同时提供了F-119涡扇发动机(f22的发动机)的普惠公司也获得了超过40亿美元的发动机研制合同。

F-35项目总承包商为洛克希德马丁公司,负责制造前机身、机翼、最后总装;诺斯罗普格鲁门公司负责制造中段机身;BAE系统公司制造后机身和尾翼。

SDD阶段共制造了21架F-35,其中13架用于试飞(A型5架、B型5架、C型3架);7架用于地面试验(A型2架、B型2架、C型3架);1架A型用于测试雷达截面积。

F-35研发最大的特点就是使用了全数字设计技术,这也是世界第一种从一开始就完全实施数字化设计的飞机。在项目中,世界上参与项目设计的所有人员都有权进入设计网页,洛克希德马丁公司项目部有一个环球网络系统,参与该项目所有国家的工程师和供应商都能按照允许的级别进入这个数据库,虚拟飞机可以用数字进行操纵,设计和修改数据可以即时传送,避免了在制造物理样机时浪费的返工和成本。总体来说全数字设计不但准确率大大的提高,还节省了大量的时间和经费。

2006年2月17日,首架F-35A出厂,12月15日完成首飞。

F-35大量采用了F-22的成熟技术,仍然是一种两侧进气、双垂尾的常规布局飞机。满足不同军种发展的3种型别虽然外观看上去区别不大,但是结构零部件通用率只有55%;飞控机电和航电系统方面,通用率则超过了90%。

F-35采用的材料按重量计算的话,复合材料占31%,钛合金占20%,铝合金占19%,钢占7%,其他材料占23%。该机采用了以往轻型飞机常用的硬壳式结构,机身主要部分和机翼均采用厚蒙皮和弱框架,主要载荷由蒙皮承受,以减少隔框数量、增大隔框间距和内部容积。

下面将对F-35一些独特的设计进行介绍。

一、机身构造

前机身包括机头雷达罩和驾驶舱段;中机身从前往后依次为(升力风扇舱,B型特有)整体油箱舱、进气道、内埋弹舱、主起落架舱、发动机舱前段;后机身包括发动机舱、两侧的尾撑。前机身蒙皮、整个中机身的上壁板、进气道、内埋弹舱舱门均由复合材料制成。

机翼为梯形中单翼,前缘后掠33度,后缘前掠14度。每侧机翼前缘有一段全翼展襟翼,每侧机翼后缘有一段大展长的襟副翼。机翼蒙皮也由复合材料制成。

尾翼采用全动式平尾和外倾双垂尾,垂尾外倾角19度,前缘后掠42度。

打开网易新闻 查看更多图片

二、动力系统

F-35本来计划研发一种全新的F136涡扇发动机,但是后来为了平衡成本终止了研发,将F-22使用的F119发动机,进行提高可靠性、维修性、生存能力的改进,诞生了F135涡扇发动机。

F-35三种型号使用的发动机并不相同,A型配备一台F135-PW-100,B型配备一台F135-PW-600,C型为一台F135-PW-400。这三种发动机最大推力都为124.5kN,加力推力191.13kN。

动力上区别最大的是B型,B型装备有罗罗公司的升力风扇和推力矢量喷管,可以在2.5秒内向下偏转95度。整机垂直推力升力要求为180.45kN,其中48%来自升力风扇,40%来自发动机尾喷管向下,12%来自翼尖的滚转喷口。复杂的动力系统也造成了结构重量最轻的B型反倒空最大。

F-35可以在翼下挂两个1817升副油箱,A型的空中受油口在座舱后方,B型和C型在座舱右侧有可收放的空中受油探管。

三、雷达系统

F-35采用了诺斯罗普格鲁门公司生产的AN/APG-81有源相控阵雷达,此雷达由于开发了电子干扰和通信功能,所以也称作“多功能综合射频系统”(MIRFS),不仅能提供雷达的各种工作方式,还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。

该雷达同F-22使用的AN/APG-77雷达相比,成本和重量都只有后者的1/2,探测距离相应也只有后者的70%。

AN/APG-81具有空对地功能,可以进行合成孔径雷达状态的高分辨率地图测绘,也可以使用逆合成孔径雷达技术,对海上舰船进行识别。

四、红外/光电系统

F-35全机共有6个分布式孔径系统(DAS)红外传感器,为飞机提供360度围绕红外探测保护。与DAS配套的是光电目标定位系统(EOTS),在任务软件的指令下,EOTS可以在雷达不开机情况下提供目标信息。

任务系统软件是F-35实现各种传感器的数据处理、筛选、融合,并向飞行员显示的关键。它可以把所有传感器纳入到一个巨大功能结构中,使它们协调工作、相互提示,通过多传感器数据融合得到更高质量的目标数据,极大地延伸了飞机对战场环境的感知能力,弥补了F-35雷达性能稍弱的不足。

五、电子战系统

F-35在机翼前后缘、平尾后缘、垂尾一共埋入布置了10个电子战天线,系统连续工作可靠性为440小时。

该电子战系统由BAE系统公司研发,具有全向雷达告警能力,威胁感知和攻击目标定位支持,对威胁信号的干扰等功能,弥补了雷达系统搜索范围和频率覆盖不足的缺点。

六、显示器

F-35采用了一台迄今为止战斗机上尺寸最大的全景多功能显示器,大小为203X508毫米。该显示器实际上是由两个并排在一起的投影显示器组成,两个显示器互为备份,当一个发生故障时,所有功能都可以在另一个上显示。

另外F-35上没有传统的平视显示器,取而代之的是飞行员头盔显示器,既节约了费用,也降低了系统重量。

七、武器系统

F-35只有A型装备有固定式机炮,在左侧进气道上方安装了一门通用动力公司的GAU-22型4管25毫米航炮,备弹188发。至于B型和C型,可在机腹中线布置一个低可观测航炮吊舱,内装一门同型航炮,备弹220发。

F-35机身两侧各有一个内埋弹舱,A型和C型均可挂一枚AIM-120中程空空导弹和一枚908公斤(2000磅)级别对地攻击弹药,B型由于受起飞重量限制,只能挂一枚AIM-120中程空空导弹和一枚454公斤(1000磅)级别对地攻击弹药。

另外F-35每侧机翼下还有三个武器外挂点,最大外挂重量可达6800公斤。

打开网易新闻 查看更多图片

随着科技密集型装备造价越来越高,从F-15单价 4700万美元,到187架F-22一共 650亿美元的巨额采购,飞机成本的攀升令美国也难以承受,所以才诞生了以降低采购和使用费用为主要开发重点的JSF计划。

F-35本来的定位是大量替代现役三代机,用于纵深打击、近距空中支援、战术侦察、电子攻击等等,并配合F-22来完成制空任务。这一定位类似于当初的F-15同F-16高低搭配。别看F-35也是四代机,但是从空战性能,到纵深攻击任务的突防能力等各方面都赶不上F-22,两者间的差距甚至比F-15同F-16之间的更大。

F-35本来想依靠是以数量弥补性能的不足,当初美国空军的计划是以3000万美元的单价购买1763架常规起降型JSF,美国海军计划以3800万单价采购480架舰载型JSF。至于短距/垂直起降型,美国海军陆战队计划采购609架,英国皇家空军计划采购90架左右,英国皇家海军计划采购60架左右。其他国家预计会采购A型、B型共700多架。

但是从目前来看,F-35的单价早已经超过了1.3亿美元,以至于此前经常会受到五角大楼装备采购委员会的审查。因为美国国会有一个纳恩-麦克柯迪法案,该法案规定,一项军事装备的成本如果上升超过15%,就必须通知美国国会,如果成本上升超过25%,假如没有国防部的特殊详细解释说明,又没有合适替代项目可选,那么研发采购就会被中止。F-35就经常触及该法案的底线。

F-35当初定价之所以这么低,是建立在各国联合研制和盟国大量采购基础之上,庞大的出口量可以显著降低单机采购成本。由于有多国参与,F-35研发时哪怕很小的一种变化,都会牵动着各国军方的神经,可却很难根据各国安全形势、作战背景的变化进行及时调整,毕竟在研发上美国才是主导,其他国家只是分摊经费的小弟。尽管各合作研制国已经为该项目投入了不少资金,可F-35项目的反复拖延、采购价格一涨再涨,使其出口形势并不乐观,这又进一步导致单价上升。

F-35成本不断上升的根源到底在哪里?从技术上来看,在航空领域只要方向对头,再高难度的项目也可以用时间和金钱堆砌出来。可技术方向并不是单纯的,而是战术和技术的有机结合,这就导致在不同时期,技术方向通常有不同的重点。在和平时期往往是技术引导战术,技术方向是战术方向的主要动力;在战争时期常常是战术引导技术,战术方向是技术方向的动力。

进入21世纪之后,从伊拉克到阿富汗,美国陷入了一场又一场低强度战争,美国空军和海军航空兵,在战场支援上非常被动,毕竟在万米高空的战斗机很难挖出无孔不入的游击队。另一方面,对作战飞机的需求从隐身突破和远程打击,逐渐转移到了战场监视和近距火力支援。这种任务传统三代机就可以胜任,甚至无人机也可以做得很好。但是美军为了在未来的世界大战中保持空军决胜优势,要持续增加高技术隐身飞机的数量。

在F-35身上,显然是技术方向引导了战术方向。美军为了满足未来不对等战略优势,F-35在设计中采用了大量不成熟新技术,导致在正式量产前每暴露出一个新问题,都意味着成本上涨和进度的滞后。这是其进度一再拖延、采购量一减再减、单价持续上升的根本原因。

人类站在技术最前沿时,往往会被眼前种种光怪陆离的可能性所迷惑,从而选择了一条闪闪发光的道路。但是站在事后诸葛亮的立场上有一说一,脱离的战术需要的技术之路,最后并不一定是通向光明,B-2、F-22都是前车之鉴。F-35究竟能不能走出“前辈”们的魔咒,未来将会给大家最终的答案。

如果您喜欢这篇文章的话就请关注我,我是“保持进攻线”,持续为您带来精品好文,谢谢您的支持!

本文部分图片来源于网络。