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F-35战斗机
2014年08月18日

  F-35“闪电Ⅱ”(F-35 Lightning II)联合攻击战斗机,是美国洛克希德·马丁公司设计生产的单座、单发隐形战斗机。F-35主要用于前线支援、目标轰炸防空截击等多种任务,并发展出3种衍生版机型:常规起降型F-35A,短距/垂直起降型F-35B,航母舰载型F-35C。
  按照战机划代,F-35属于
第五代战斗机,具备较高的隐身设计、先进的电子系统以及一定的超音速巡航能力。

 

发展沿革编辑

研制背景

  

 

  F-35替换机型

 

F-35起源自美国联合攻击战斗机(Joint Strike Fighter JSF)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,如F-22战斗机的成本不断高涨,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。[1-2]   

 

研制过程

  见词条:美国联合攻击战斗机计划
  1993年
美国国防部启动了“联合先进攻

 

  X-35试验机

 

击技术”JASF验证机研究,并且在1994年1月成立了JASF研究计划办公室,希望研制一种几个军种通用的轻型战斗攻击机系列,取代美空军的F-15E、F-16、F-15C和F-117,海军的F-14、海军陆战队的AV-8B,几个过时的机种。与此同时,英国也对这项计划表示出浓厚的兴趣,提出加入这项计划,用这种飞机替换“鹞”和“海鹞”战斗机。[3] 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)。[4] 
  

 

  F-35参与国

 

F-35外型像似F-22猛禽战斗机的单引擎缩小版,而且它的确从中吸取了一些元素。F-35的排气喷口设备则从通用动力在1972年设计的垂直起降飞机Model 200得到了灵感。第一架进行试飞的F-35是空军版F-35A,编号AA-1。2006年12月15日在德克萨斯州首飞成功。[5] 

 

2设计特点编辑

隐身设计

  F-35的隐身设计借鉴了F-22的很多技术与经验,其RCS(雷达反射面

 

  F-35机头[6]

 

积)分析和计算,采用整机计算机模拟(综合了进气道、吸波材料/结构等的影响),比F-117A的分段模拟后合成更先进、全面和精确,同时可以保证机体表面采用连续曲面设计。该机的头向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。[7] 
  

 

  进行首飞的F-35A战机[7]

 

在红外隐身方面,从一些资料可推断出该机在推力损失仅有2%-3%的情况下,将尾喷管3-5微米中波波段的红外辐射强度减弱了80%-90%,同时使红外辐射波瓣的宽度变窄,减小了红外制导空空导弹的可攻击区。[7] 
  F-35的隐身设计,不仅减小了被发现的距离,还使全机雷达散射及红外辐射中心发生改变,导致来袭导弹的脱靶率增大。这样该机的主动干扰机、光纤拖曳式雷达诱饵、先进的红外诱饵弹等对抗设备也更容易奏效。根据有关模型进行计算,取F-35的前向RCS为0.1平方米,与10平方米的情况比较,在其他条件相同的情况下,前者的
超视距空战效能比后者高出5倍左右。[7] 

 

电子系统

  F-35有四大关键机载

 

  AN/AGP-81型主动电子扫描阵列雷达

 

电子系统——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式孔径系统(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)。[8-9]   
  

 

  光电瞄准系统(EOTS)AN/AAQ-40

 

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。[8] 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。[8] 
  诺斯罗普·格鲁曼公司的AN/AGP-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。[10] 

 

座舱设计

  F-35的仪表板与F-22的多功

 

  F-35驾驶舱

 

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。MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示,也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。[11] 
  采用两种方式对系统功能进行控制:一种是触摸

 

  全景多功能显示器(MFDS)

 

屏方式;另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的(HOTAS)。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器(LCD)作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。Collins公司提供所有的显示驱动和第一层次的应用软件。[12] 
  

 

  F-35座舱外部及升力风扇

 

F-35的头盔显示器系统(HMDS)将取代传统的平视显示器(HUD),不仅节约了费用,而且也显著地降低了系统的重量。HMDS是由视觉系统国际(VSI)公司研制的,这是一家由美国Collins公司和以色列EFW公司(以色列Elbit系统公司的子公司)组成的合资公司。它还为F-15和F/A-18E/F提供联合头盔提示系统。HMDS包括三大部分:头盔显示器、DMC-H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合,它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,同时系统还可以为飞行员引导机载武器和传感器(如雷达和EOTS)指向所关注的区域;或发出视觉提示,告诉飞行员应该关注的区域。[13] 

 

动力设计

  F-35使用的,也是世界上唯一可

 

  普惠F119-PW-100发动机

 

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。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。[14] 
  STOVL型F135-PW-600为了满

 

  F-35B升力风扇布置

 

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;3轴承偏转喷管垂直向下偏转,产生71.1千牛的升力;该喷管可使发动机的排气从水平偏转到垂直甚至向前,可以使推力从水平方向偏转到垂直向后。[15] 
  

 

  F-35B动力系统运作

 

此外,每侧翼根处的滚转控制喷管利用发动机压气机的引气,也可提供16.7kN的推力;在控制杆端的喷管差动地打开和关闭,实现滚转控制;通过偏转喷管偏航实现偏航控制;通过升力风扇和发动机推力分离器实现俯仰控制。包括主发动机在内的整个推进系统的长度为9.37m,悬停总推力为175.3千牛,短距起飞推力为169.5千牛。[15] 

 

3基本信息编辑

  

参考数据


 

机长

15.67米

翼展

10.7米

机高

4.33米

翼面积

42.7平方米

空重

13,300公斤

最大起飞重量

31,800公斤

动力系统

1× 普惠F135涡扇发动机

推力

125千牛、191千牛(加力)[16] 

参考性能


 

最大速度

1.6马赫

航程

1,200海里

作战半径

590海里(A型)450海里(B型)600海里(C型)

实用升限

18,288米

爬升率

Not Publicly Available

翼负荷

526公斤/平方米

推重比

1.07[16] 

机载武装


 

机炮

1× GAU-22/A 四管加特林机炮,储弹量180发

导弹

两个内置弹仓,可携带2枚AIM-120C中距空空导弹和2枚激光制导1000磅炸弹[17] 

4发展型号编辑

F-35A陆基型

  

 

  

F-35A型高清图集(10张)

 

第一架进行试飞的F-35是空军陆上型F-35A,编号AA-1。试飞时间是2006年12月15日在德州沃斯堡展开。
  第二架F-35A(编号AF-1)于2009年1月14日进行第一次试飞。
  第三架F-35A(编号AF-2)于2010年4月20日试飞。[18] 

 

F-35B垂直起降型

  

 

  

F-35B型高清图集(10张)

 

可以进行垂直起降的F-35B(编号BF-1)于2008年6月11日进行第一次试飞,不过起飞的过程仍是采用传统的滑行方式。BF-1同时也是19架系统发展与展示(System Development and Demostration)机组当中的第二架,以及第一架采用重量最佳化生产程序的飞机。

 

  •   第二架F-35B(编号BF-2)于2009年2月25日试飞。

  •   第三架F-35B(编号BF-3)于2010年2月2日试飞。

  •   第四架F-35B(编号BF-4)于2010年4月7日试飞。[19] 

  2011年1月,美国防部长盖茨宣布将进行为期两年的F-35B生产暂停,以期重新设计以提高表现,如果不成功将会取消该子型号。洛克希德-马丁副总裁Tom Burbage曾说大部分的F-35发展延误都是由于B型造成的。而陆战队打算先一步不经足够的验收部署F-35B初始作战能力。2012年1月20日继任盖茨的Leon Panetta称“所有人都相信F-35B已取得了足够的进展”而恢复生产计划。[20] 
  2012年12月3日, 1架F-35B试验机BF-3完成首次空中武器投放。在大西洋上空首次完成了空投227公斤级别的GBU-12
宝石路II激光制导炸弹试验任务。

F-35C舰载型

  海军舰载型F-35C于2010年6月6日在沃斯堡进行第一次飞行。这架编号CF- 

 

  

F-35C型高清图集(8张)

 

01的F-35C一共飞行57分钟,飞行员是洛克希德-马丁公司的试飞员Jeff Knowles,Jeff同时也担任过F-117战斗机的首席试飞员,翼面积和尾翼面积比A/B型大,将装备在福特级核动力航空母舰上。[21] 
  CF-01是在2009年7月28日出厂,然而一些组件运交延迟,加上设计方面的修改,导致第一次试飞的时间从2009年底延后到2010年6月。初期试飞计划包括15次飞行,接着进行结构偶合和震动测试。接着在2010年10月会将CF-01送到
马里兰州帕特森河海军基地与F-35B一同进行后续的试飞工作。
  2013年6月,洛·马公司在佛罗里达州埃格林空军基地向美国海军第101战斗机中队(VFA)交付首架F-35C“闪电 II”航母舰载型。 [22] 

 

5国际参与编辑

  虽然美国是主要的购买国与资金提供者,但英国意大利

 

  国家参与

 

荷兰加拿大挪威丹麦澳大利亚土耳其也为开发计划提供了43.75亿美元经费。总开发经费预估将超过400亿美元,主要由美国买单,购买2400架战机预计将另外再花费美国2000亿美元。九个主要参与国计划在2035年前取得超过3,100架F-35。不过2009年,以色列、土耳其和新加坡也在就采购F-35与美国进行谈判。进一步的乐观估计、F-35型战机未来的总销售量将会突破6千架,使F-35成为数量最多的战斗机之一。[23] 
  JSF国际参与分为三级,等级大致反应出对此计划的财务支援、转移的科技数量、可竞标的分包合约和国家取得飞机的顺序。英国是唯一的“一级”合伙人,贡献25亿美元,约研发经费的10%根据1995年英美签定使英国加入此计划的了解备忘录。“二级”合伙人是
意大利,贡献10亿美元,和荷兰,八亿美元。“三级”合伙人是加拿大四亿四千万,土耳其一亿七千五百万,澳洲一亿四千四百万,挪威一亿二千二百万和丹麦一亿一千万。以色列新加坡是安全合作成员。[24] 
  澳大利亚订购的首架F-35战斗机已经正式运抵。2014年初,澳政府宣布斥资116亿美元购买58架美国洛克希德·马丁公司制造的F-35型联合攻击战斗机,以大幅提升澳大利亚的国防能力。[25] 
  据悉,澳大利亚将组建3支F-35A作战飞行中队。首支F-35飞行中队将于2021年开始执行任务,预计所有购买的飞机都将在2023年前全面投入使用。[25] 
  

合作国

购买量

型号

预计服役年

变动

澳大利亚  澳洲皇家空军  皇家澳洲海军

100

F-35A

2014

  

加拿大

80

F-35A

2017

  

美国  美国空军  美国海军  美国海军陆战队

1763  340  340

F-35A  F-35C  F-35B

2013  2015  2013

  

以色列

25

     

+50架选购

意大利  意大利空军  意大利海军

109  22

F-35A  F-35B

2014  2014

  

挪威

48

F-35A

2015

  

荷兰

85

F-35A

2016

+15架选购

英国

138

F-35B

2015

  

土耳其

116->50

F-35A

2014

削减一半

日本

42

F-35A

2019

  


  [26] 

 

6未来规划编辑

  2013年6月美国新型F-35战斗机的制造商已向美国国防部保证,F-35 

 

  

F-35(2张)

 

战斗机两年后将开始服役,至少垂直起飞的F-35B战斗机会在两年后交付使用。
  2013年6月16日美国战略之页网站报道指出,在过去十年里,F-35战斗机项目被一再拖延,甚至有关取消的说法越来越多。订单已削减,制造商承受很大压力,要尽快使这种新的隐形飞机投入使用。
  将会最早服役的F-35B机身重约27吨,能够携带6吨武器,而且是隐形飞机。在垂直起飞模式下,F-35B可携带武器的重量约为“鹞”式战斗机的两倍,其作战半径约为800千米,大约也是“鹞”式战斗机的两倍。F-35B战机将取代AV-8B。
  美国空军将于2016年年底拿到并部署重31吨的F-35A战斗机。这是成本最便宜的机型,单价约为1.54亿美元。
  在2019年年底,美国海军将部署F-35C战斗机

 

  两架F-35于爱德华兹上空

 

,这种机型单价约为2亿美元(与F-35B差不多)。它有着较强的起降装置,以便在航母上进行起降,它的零部件有着较强的抗海水腐蚀的性能。[27] 
  美国洛克希德·马丁公司负责F-35项目集成及业务开拓的副总裁Steve O’Bryan在巴黎航展期间表示,尽管签约购买F-35联合打击战斗机的时间比较晚,但是以色列将成为首个正式操作使用这种第五代战斗机的国际客户。
  按计划,首位以色列飞行员将于2016年初抵达美国佛罗里达州的埃格林空军基地,他将在这里接受驾驶F-35A战斗机的培训。首架F-35I战斗

 

  F-35驾驶舱模拟器

 

机(F-35系列战斗机中专门出口以色列的型别)将于2016年底交付给以色列空军,并将于2017年抵达以色列。而以色列空军的首个F-35I战斗机作战中队预计将于2018年形成初始作战能力。
  根据已签署的5年采购计划,交付以色列的首批F-35I(共19架,合同价值27.5亿美元)将在F-35战斗机第8~10批次小批量生产(LRIP 8~10)合同框架下制造,并将在2017年内全部交付给以色列空军。根据随后的下一个5年采购计划,F-35I的后续采购订单将于2018年内签署。[28] 

 

7总体评价编辑

  F-35由于军方对技术要求不高,

 

  F-35交机仪式

 

因此最高飞行速度仅1.6马赫,超音速巡航能力不高。这方面F-35似乎和三代战机没有太大差别。但F-35的机动性能并不差,通过精确的气动布局设计,再加上先进的飞控计算机,该机拥有比三代机更优越的机动性。但客观讲,F-35并非强调空战性能,推力并不太强劲(推重比尚不如F-15),因此与F-22颇有差距。F-35的机载设备比F-22更现代化,但由于雷达天线直径的限制,探测能力不能达到F-22那样的水平,但其APG-81有源相控阵雷达要比多数战斗机的机载相控阵雷达先进得多。而且该雷达拥有合成孔径雷达地图测绘(SAR)和地面移动目标指示(GMTI)的能力,可使F-35获得出色的对地攻击能力。[29] 
  不过,F-35比其他战斗机最具优势的还是隐身能力,隐身能力配合被动电子探测系统,使其在空战中能够隐蔽接敌,并能够在雷达不开机的前提下发射空空导弹。[29] 
  F-35最广泛的市场推广策略,加上其低成本,使其将成为所有战斗机在市场上的最大敌人。但F-35研制成功尚需时日,该机进度受阻和成本的不断提升也造成美国军方的很大困扰。[29] 

 

8模拟器编辑

  

 

  

F-35模拟器(7张)

 

2013年2月25日,刊登布赖恩-艾维斯汀和艾伦-梅塔撰写的文章《F-35停飞后飞行员开展模拟器训练》,该文介绍了美军停飞F-35之后艾格林空军基地的训练情况,停飞影响了6名飞行员的首飞训练,但是基地已将训练转入模拟器训练,停飞对美军影响并不大。[30] 
  2013年10月30日,F-35模拟器细节公开,可仿真训练编队作战。[31] 
  图册“F-35模拟器”来源:[31] 

 

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