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多面手还是存在缺陷的争议机型?20世纪最后一个重大军用飞机项目

2024-08-08军事

JSF:美国联合攻击战斗机(Joint Strike Fighter )计划, 该计划是20世纪最后一个重大的军用飞机研制和采购项目,亦为全世界进行中的最庞大 战斗机研发计划。 设计目的是为了替代美国空军、美国海军、美国海军陆战队以及英国皇家海军的F-16、F/A-18C/D、AV-8等各种军机。

计划被定位为低成本的武器系统,这是因为现代先进战斗机,在F-22战斗机的成本不断高涨情况下,美国及其他国家均感到,单纯依靠这样的高性能且高价格的战斗机组成战斗机部队,在财政上难以承受。 因此美国各军种改变以往各自研制战斗机的传统,联合起来,共同研制一种用途广泛、性能先进而价格可承受的低档战斗机。

1993年,美国国防部启动了该计划的验证机研究,并且在1994年成立了专门的办公室,希望研制一种几个军种都可以使用的轻型战斗攻击机,用来取代现有的F-15、F-16和F-117以及AV-8B这几款已经过时的飞机。就在此时, 英国知道该消息后表现出浓厚的兴趣,并表示加入该计划,用这种飞机代替自家的鹞式战斗机及其发展的海鹞系列。

美国国防部为了整合资源,突出重点,将正在进行的美海军「联合攻击战斗机」JAF计划和国防高级研究计划局「通用低成本轻型战斗机」CALF计划也纳入JASF计划中,并在1996年3月将JASF计划正式更名为「联合攻击战斗机」JSF(JointStrikeFighten)。1996年11月16日正式启动了JSF项目。

这就是F-35战斗机(英文:F-35,绰号:Lightning II,译文:「 闪电Ⅱ」),是一款由美国 洛克希德·马丁公司设计及生产的 单座单发动机三军通用多用途战机, 属于具有隐身能力的第五代战斗机 。 主要用于战斗支援、目标轰炸、防空截击等多项任务,并 且根据海陆空三军不同的需求,衍生出三种不同的版本供三军使用。

在 F-35 战斗机的发展历程中,竞标与选型阶段充满了激烈的竞争。1996 年至 2001 年,洛克希德·马丁公司的 X-35 和波音公司的 X-32 展开了激烈角逐。 洛克希德·马丁公司的 X-35 方案展现出了诸多优势。其飞行性能卓越,在测试中表现出色,尤其是在垂直起降能力方面,采用的创新方案相较波音的 X-32 更为高效和稳定。

而波音的 X-32 方案则存在一些明显的不足。其外形设计不够协调,导致飞行阻力增大,影响了机动性和负载能力。此外,在垂直降落方案上,X-32 相对较为低效,未能达到军方的要求。 最终,2001 年美国国防部选择了洛克希德·马丁公司的 X-35 原型机作为获胜方案,并将其命名为 F-35。这一决策为 F-35 战斗机的后续研制和生产奠定了基础。

在机身设计及隐身方面,F-35借鉴了F-22的诸多技术以及经验。采用的是多边形隐身外形设计,再经过雷达反射面积(RCS)分析和计算,通过计算整架飞机进气道、吸波材料、和结构分析,比F-117A的分段模拟后合成更先进、全面和精确。 该型的头向RCS约为0.065平方米,比苏-27、F-15(空机前向RCS均超过10平方米)低两个数量级。由于F-35武器采用内挂方式,不会引起RCS增大,隐身优势将更明显。

在武器方面,F-35可以搭载包括AIM-120「AMRAAM」先进中程空对空导弹、AIM-9X「超级响尾蛇」AIM-132「ASRAAM」先进近距离空对空导弹、欧洲「流星」导弹空对地导弹:「JASSM」联合空对地远距攻击导弹、小直径炸弹风偏修正弹药洒布器(英语:Wind Corrected Munitions Dispenser)、AGM-158C远程反舰导弹 在内的各式武器。 拥有强大的对地对海攻击能力。但也存在一定局限性,内置武器弹舱空间有限,导致载弹量相对较少。 相比一些重型战机,在执行大规模攻击任务时,持续作战能力可能稍显不足。

F-35使用的,也是世界上 唯一可以满足F-35性能要求的发动机就是普惠公司研制的F119-PW-100发动机, F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。 F135发动机采用与 F119发动机基本相同的核心机。为提高推力,增加了发动机的空气流量和涵道比,提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力, 垂直起降型增加了新 颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。

STOVL型F135-PW-600为了满足垂直起降要求,设计了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。升力风扇由涵道、风扇、D形喷管、联轴器、作动装置和伺服系统组成,由主发动机F135的2级低压涡轮驱动; 升力风扇直径为1.27m,可以向前偏转13°,向后偏转30°,在STOVL工作状态下使战斗机上方的冷气流以230kg/s的流量垂直向下喷出,产生90千牛的升力。

其航电系统也具备多种特点。 雷达采用的是诺思罗普·格鲁曼公司 的AN/APG-81有源相控阵雷达和光电分布孔径系统(EODAS)、英航宇系统公司的综合电子战系统及洛-马公司的光电瞄准系统(EOTS) 一共四套电子系统。

AN/AGP-81型主动电子扫描阵列雷达

其中其中EODAS由分布在F-35机身的6套光电探测装置组成,可实现360°的环视视场,图像投射到头盔面罩上, 使飞行员能通过自己的眼睛,「穿透」各种障碍看到广域外景图像。 EOTS则是一个高性能的、轻型多功能系统,包括一个第3代凝视型前视红外(FLIR)系统,可以在防区外距离上,对目标进行精确探测和识别。 此外,EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示、测距和激光点跟踪功能。

光电瞄准系统(EOTS)AN/AAQ-40

诺斯罗普·格鲁曼公司的AN/APG-81型主动 电子扫描阵列雷达是所有型号的F-35通用的。这种具有隔行扫描边搜索边跟踪功能的雷达,使得 F-35的飞行员可以在探测、确定、以及对固定的和移动的地面目标进行武器制导的同时对付敌人的战斗机或者是低空飞行的直升机。 AN/AGP-81型雷达的探测距离接近 现有雷达探测距离的三倍 , 并能够向飞行员提供超高分辨率的 合成孔径雷达图像。

F-35驾驶舱

F-35的仪表板与F-22的多功能显示器不同,它采用了一个尺寸为8×20英寸的大型全景多功能显示器(MFDS)。这是迄今为止最大的战斗机显示器,它由Rockwell Collins公司的Kaiser 电子分公司研制。 实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成,其分辨率分别为1280×1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时,所有的功能都可在另外一个显示器上显示。并且支持触目和设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮来操控。

全景多功能显示器(MFDS)

但是F-35 在研发、生产和使用过程中面临着诸多质疑与问题。成本方面,其项目成本屡屡攀升,服役周期内的总成本预计将超过 2 万亿美元。 技术故障频繁出现,如隐身涂料部件易脱落、软件存在漏洞、发动机喘振等。性能方面,其生存能力低于预期,在面对导弹技术进步时,难以进入一些作战环境。

改进空间上, 需解决现存的技术故障、提高飞机的可靠性和稳定性,降低维护成本。在新型号研发方面,虽然存在诸多挑战,但随着技术的发展,不排除会有基于 F-35 技术的衍生型号出现,以适应不同的作战需求。 然而,其发展仍受美国工业制造能力下滑、航空工业供应链等问题的制约。