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多面手還是存在缺陷的爭議機型?20世紀最後一個重大軍用飛機計畫

2024-08-08軍事

JSF:美國聯合攻擊戰鬥機(Joint Strike Fighter )計劃, 該計劃是20世紀最後一個重大的軍用飛機研制和采購計畫,亦為全世界進行中的最龐大 戰鬥機研發計劃。 設計目的是為了替代美國空軍、美國海軍、美國海軍陸戰隊以及英國皇家海軍的F-16、F/A-18C/D、AV-8等各種軍機。

計劃被定位為低成本的武器系統,這是因為現代先進戰鬥機,在F-22戰鬥機的成本不斷高漲情況下,美國及其他國家均感到,單純依靠這樣的高效能且高價格的戰鬥機組成戰鬥機部隊,在財政上難以承受。 因此美國各軍種改變以往各自研制戰鬥機的傳統,聯合起來,共同研制一種用途廣泛、效能先進而價格可承受的低檔戰鬥機。

1993年,美國國防部啟動了該計劃的驗證機研究,並且在1994年成立了專門的辦公室,希望研制一種幾個軍種都可以使用的輕型戰鬥攻擊機,用來取代現有的F-15、F-16和F-117以及AV-8B這幾款已經過時的飛機。就在此時, 英國知道該訊息後表現出濃厚的興趣,並表示加入該計劃,用這種飛機代替自家的鷂式戰鬥機及其發展的海鷂系列。

美國國防部為了整合資源,突出重點,將正在進行的美海軍「聯合攻擊戰鬥機」JAF計劃和國防高等研究計劃署「通用低成本輕型戰鬥機」CALF計劃也納入JASF計劃中,並在1996年3月將JASF計劃正式更名為「聯合攻擊戰鬥機」JSF(JointStrikeFighten)。1996年11月16日正式啟動了JSF計畫。

這就是F-35戰鬥機(英文:F-35,綽號:Lightning II,譯文:「 閃電Ⅱ」),是一款由美國 洛克希德·馬丁公司設計及生產的 單座單發動機三軍通用多用途戰機, 屬於具有隱身能力的第五代戰鬥機 。 主要用於戰鬥支援、目標轟炸、防空截擊等多項任務,並 且根據海陸空三軍不同的需求,衍生出三種不同的版本供三軍使用。

在 F-35 戰鬥機的發展歷程中,競標與選型階段充滿了激烈的競爭。1996 年至 2001 年,洛克希德·馬丁公司的 X-35 和波音公司的 X-32 展開了激烈角逐。 洛克希德·馬丁公司的 X-35 方案展現出了諸多優勢。其飛行效能卓越,在測試中表現出色,尤其是在垂直起降能力方面,采用的創新方案相較波音的 X-32 更為高效和穩定。

而波音的 X-32 方案則存在一些明顯的不足。其外形設計不夠協調,導致飛行阻力增大,影響了機動性和負載能力。此外,在垂直降落方案上,X-32 相對較為低效,未能達到軍方的要求。 最終,2001 年美國國防部選擇了洛克希德·馬丁公司的 X-35 原型機作為獲勝方案,並將其命名為 F-35。這一決策為 F-35 戰鬥機的後續研制和生產奠定了基礎。

在機身設計及隱身方面,F-35借鑒了F-22的諸多技術以及經驗。采用的是多邊形隱身外形設計,再經過雷達反射面積(RCS)分析和計算,透過計算整架飛機進氣道、吸波材料、和結構分析,比F-117A的分段模擬後合成更先進、全面和精確。 該型的頭向RCS約為0.065平方米,比蘇-27、F-15(空機前向RCS均超過10平方米)低兩個數量級。由於F-35武器采用內掛方式,不會引起RCS增大,隱身優勢將更明顯。

在武器方面,F-35可以搭載包括AIM-120「AMRAAM」先進中程空對空飛彈、AIM-9X「超級響尾蛇」AIM-132「ASRAAM」先進近距離空對空飛彈、歐洲「流星」飛彈空對地飛彈:「JASSM」聯合空對地遠距攻擊飛彈、小直徑炸彈風偏修正彈藥灑布器(英語:Wind Corrected Munitions Dispenser)、AGM-158C遠端反艦飛彈 在內的各式武器。 擁有強大的對地對海攻擊能力。但也存在一定局限性,內建武器彈艙空間有限,導致載彈量相對較少。 相比一些重型戰機,在執行大規模攻擊任務時,持續作戰能力可能稍顯不足。

F-35使用的,也是世界上 唯一可以滿足F-35效能要求的發動機就是普惠公司研制的F119-PW-100發動機, F119-PW-100也是人類歷史上第一型推重比超過10的航空動力系統。 F135發動機采用與 F119發動機基本相同的核心機。為提高推力,增加了發動機的空氣流量和涵道比,提高了發動機的工作溫度;為了獲得短距起飛和垂直著陸能力, 垂直起降型增加了新 穎的升力風扇、三軸承旋轉噴管、滾轉控制噴管。

STOVL型F135-PW-600為了滿足垂直起降要求,設計了升力風扇+發動機噴管下偏+調姿噴管的垂直起降動力方案。升力風扇由涵道、風扇、D形噴管、聯軸器、作動裝置和伺服系統組成,由主發動機F135的2級低壓渦輪驅動; 升力風扇直徑為1.27m,可以向前偏轉13°,向後偏轉30°,在STOVL工作狀態下使戰鬥機上方的冷氣流以230kg/s的流量垂直向下噴出,產生90千牛的升力。

其航電系統也具備多種特點。 雷達采用的是諾思羅普·格魯曼公司 的AN/APG-81有源相控陣雷達和光電分布孔徑系統(EODAS)、英航宇系統公司的綜合電子戰系統及洛-馬公司的光電瞄準系統(EOTS) 一共四套電子系統。

AN/AGP-81型主動電子掃描陣列雷達

其中其中EODAS由分布在F-35機身的6套光電探測裝置組成,可實作360°的環視視場,影像投射到頭盔面罩上, 使飛行員能透過自己的眼睛,「穿透」各種障礙看到廣域外景影像。 EOTS則是一個高效能的、輕型多功能系統,包括一個第3代凝視型前視紅外(FLIR)系統,可以在防區外距離上,對目標進行精確探測和辨識。 此外,EOTS還具有高分辨率成像、自動跟蹤、紅外搜尋和跟蹤、雷射指示、測距和雷射點跟蹤功能。

光電瞄準系統(EOTS)AN/AAQ-40

諾斯羅普·格魯曼公司的AN/APG-81型主動 電子掃描陣列雷達是所有型號的F-35通用的。這種具有隔行掃描邊搜尋邊跟蹤功能的雷達,使得 F-35的飛行員可以在探測、確定、以及對固定的和移動的地面目標進行武器制導的同時對付敵人的戰鬥機或者是低空飛行的直升機。 AN/AGP-81型雷達的探測距離接近 現有雷達探測距離的三倍 , 並能夠向飛行員提供超高分辨率的 合成孔徑雷達影像。

F-35駕駛艙

F-35的儀表板與F-22的多功能顯視器不同,它采用了一個尺寸為8×20英寸的大型全景多功能顯視器(MFDS)。這是迄今為止最大的戰鬥機顯視器,它由Rockwell Collins公司的Kaiser 電子分公司研制。 實際上它是由兩個並排在一起的8×10英寸投影顯視器組成,其分辨率分別為1280×1024。這兩個顯視器是完全互為備份的。當一個發生故障時,所有的功能都可在另外一個顯視器上顯示。並且支持觸目和設定在駕駛桿和油門桿上的各種開關和電位計旋鈕來操控。

全景多功能顯視器(MFDS)

但是F-35 在研發、生產和使用過程中面臨著諸多質疑與問題。成本方面,其計畫成本屢屢攀升,服役周期內的總成本預計將超過 2 萬億美元。 技術故障頻繁出現,如隱身塗料部件易脫落、軟體存在漏洞、發動機喘振等。效能方面,其生存能力低於預期,在面對飛彈技術進步時,難以進入一些作戰環境。

改進空間上, 需解決現存的技術故障、提高飛機的可靠性和穩定性,降低維護成本。在新型號研發方面,雖然存在諸多挑戰,但隨著技術的發展,不排除會有基於 F-35 技術的衍生型號出現,以適應不同的作戰需求。 然而,其發展仍受美國工業制造能力下滑、航空工業供應鏈等問題的制約。