当前位置:首页>媒体矩阵>空天大视野

空天大视野

F-35——充满矛盾的先进战机

访问次数: 572 次    作者: 远望智库开源情报中心 侯 兵 编译    发布时间: 2023-12-08

0

今年六月,在“红旗”军演框架内,美国、英国和澳大利亚空军大量战机演练了多种联合任务,包括突破潜在敌人的梯次防空体系。

空军的F-16、F-15、欧洲“台风”战斗机,包括E-8指挥机参演,F-22和F-35担负隐蔽护航任务。北约几乎所有机型悉数参加。

假想敌配备中远程防空系统和类似于苏-30的歼击机,即尽可能模拟最强大的敌人。

最终F-35战斗机实际上决定了战局,撕开了敌人严密的防空网,并把数据发送给挂满导弹的战斗机,如F-16,由其负责击溃地面和空中之敌。

F-35的飞行速度能够达到1.6马赫,内埋式弹仓能够携带四类武器战斗载荷—— 这还不是最主要的。实际上关键的并不是F-35的火力能力,而是计算能力。F-35被称为“飞行计算机”。

美国空军F-35飞行教官贾斯汀·李少校指出:“从未有战机能像F-35这样保证态势感知能力。战斗中这一能力弥足珍贵”。

但长期以来存在争议,F-35究竟是不是改变游戏规则的平台? 是五角大楼获得合情合理武器的典范吗?见仁见智。

今天我们了解的F-35,是优质的通用战机,为武装力量的利益展开行动

美国海空军、DARPA,随后英国和加拿大提出了长长的需求清单,从1997年起“联合攻击战斗机”计划就在两种原型机之间展开竞标:洛马的X-35和波音的X-32。研制者不得不竭尽全力:“联合攻击战斗机”应至少替换不同军种的五种战机,包括F-14“雄猫”高速截击机和A-10“雷电II”攻击机,尽管是部分替代。

使用一种战机替换各类飞机(理论上)可以节约经费,长长的需求清单导致出现了昂贵复杂的堆砌之物。实际上,当时X-35努力获得合同,许多人并不确定,这一战机是否能够实现量产。

从零开始研制时,优先考虑隐身性,F-35可能是今天隐身性最好的战斗机。采用一台F135发动机,加力状态下推力达到19500千克力,能够让战斗机加速至1.6马赫。

战机的内埋式弹仓能够携带4枚导弹或炸弹,还可以外挂6枚,但外挂时隐身性能会下降。再加上25毫米口径的四管航炮。

F-35三种方案的标准有效载荷包括2枚AIM-120C/D空空导弹和2枚GBU-32 JDAM制导炸弹,可以毁伤空中和地面目标。此外,洛马公司研制了新型内埋式武器架,可以让战机在内部弹仓再携带2枚导弹。
F-35的座舱放弃了以往几代战机的大量传感器和屏幕,而是采用传感器大屏和头盔信息显示系统,飞行员可以实时看到信息。这一头盔可以让飞行员通过分布式孔径系统和安装在机身四周的6个红外摄像头进行观察。

从2000年至2013年负责JSF(联合攻击战斗机)计划的洛马总经理伯比奇指出:“假如您回到2000年,有人说:我可以建造一架隐身飞机,能够垂直起降,超音速,这一领域的大部分人会说,这不可能”。

“可以把这一切融合成统一平台的技术,当时工业部门无法实现”

当时X-32和X-35均展示了良好的结果,竞标中的决定因素可能是F-35具备短距起飞和垂直着陆能力(STOVL)。因为美国海军陆战队希望使用这一新战机替代AV-8B“海鹞II”,应发挥垂直起降战机的作用。

与X-35相比,波音的X-32看上去更加非同寻常,但在许多方面不如X-35先进。

波音认为这对自己的研究成果有利,因为方案中如果没有太多的创新系统,维护费用就会低。飞机采用直接推力矢量系统实现垂直着陆,类似于“海鹞”。波音工程师让飞机起飞时发动机推力朝下,试验中与X-35相比,不够稳定。

但波音最大的败笔可能是决定提供两种原型机:一种能够超音速飞行,另一种能够垂直着陆。这一决策令五角大楼官员对波音研制具备所有性能统一战机的能力表示置疑。

X-35采用起飞风扇结构,将机身后部的发动机与传动轴相结合,传动轴使安装在机身上飞行员后面的大风扇旋转。F-35悬停时,飞机上方的气流通过风扇从底部喷出,形成两个稳定的推力源,飞机更加稳定。

最终F-35中标,不足为奇

洛马工程师列泽别克指出:“您可以看一下洛马的飞机,看上去符合您对先进、优质和强大喷气式战斗机的期待。而您看一下波音的飞机,总体印象如下:我看不懂”。

最终2001年洛马战胜了波音非同寻常的X-32原型机。名为F-35原型机的未来看上去一片光明。

决定从最不复杂的新战斗机迭代开始,“Lockheed Skunk Works”开始设计F-35A,美国空军将其作为传统的战斗机使用,像F-16“战隼”一样从跑道起飞。F-35A完成后,工程师团队转入美国海军陆战队使用的更复杂F-35B。最后是F-35C,供美国航母使用。

只是有一个问题—— 将不同方案的所有必需设备置于一个机身中过于复杂。洛马完成F-35A设计工作后,转入F-35B,设计空军方案时对重量的评估显示,飞机超重约一吨。这一失误导致了研制工作的第一次倒退,但绝不是最后一次。

旁观者可能很难发现F-35不同方案之间的差别,包括重量。战机每种迭代唯一的现实区别与驻扎要求有关。换言之,最明显的差别在于,战斗机如何起飞和着陆,但这几乎不会对战机的外形产生影响。

F-35A供美国和盟国的空军使用,是常规起降方案(CTOL)。用于在传统跑道上工作,是F-35配备25毫米内嵌式航炮的唯一版本,可以替代F-16多用途战斗机和A-10“雷电II”。

F-35B是专门研制的,用于短距起飞和垂直着陆(STOVL),考虑到美国海军陆战队的需求。F-35B可以在传统跑道范围之外工作,即具备STOVL能力,让海军陆战队从短距跑道或登陆舰甲板上进行操控,经常被称为“闪电”。

F-35C是首款为美国海军航母研制的隐身战斗机。可以吹嘘的有宽大的机翼,着舰时可以降低进入降落的速度。更坚固的起落架有助于在航母甲板上硬着陆,这一版本载油量更多(9111千克,而不是F-35A的8300千克),有利于远距离遂行任务。也是唯一配备折叠机翼的F-35,可用于在舰体内部存放。

战略与国际研究中心空天领域专家哈里松指出:“原来,当你把三个不同军种的需求结合起来,最终得到了F-35,这一战机对于每个领域在许多方面并不是最佳的”。

这位专家坦诚的观点实际上反映了真理:通用战机永远也不可能完全取代专用机型。通用战斗机可以替代攻击机或截击机,但谈不上完全替换。

洛马的团队最终对每个单独的型号进行精雕细刻,但完成这一工程出现了大量延迟和经费超支。

洛马在重量方面的计算错误使最初的研制工作拖延了18个月,花费达到令人吃惊的62亿美元,但这还只是新型JSF遇到的问题之一。直到2006年2月,在洛马赢得合同五年后,首架F-35A才走下传送带。但早期的F-35并未做好战斗准备,因为五角大楼决定在完成试验前投入生产。

这是世界上正常的实践:在结束试验前开始飞机的量产。试验继续进行,飞机也在组装。如果试验中出现问题,需要进行修正,在工厂条件下这通常不会造成大的问题。当然,前提是不足并不是很严重。但如果出现严重的缺陷,之前生产的飞机不得不进行大修。即一切依如从前:时间加金钱。

截至2010年,洛马获得JSF合同九年后,与最初的评估相比,一架F-35的造价增长了89%。在首批F-35投入战斗前,还要等八年。

昂贵的F-35与之前的战斗机究竟有什么区别?一言以蔽之:数据管理能力。

今天的飞行员飞行时不得不管理大量信息,即在音速飞行和来自屏幕、传感器信息流之间分配时间和注意力。传感器经常自己会叫,引起您的注意。与之前的战斗机不同,F-35实现了投影显示器与头盔增强现实的结合,可以直接在飞行员的视场内保持重要信息。

每个Gen III头盔根据每名飞行员的头部订制,避免飞行中打滑,确保显示器在正确的地点显示。为此技术人员扫描每名飞行员的头部,反映每个人的特点,确定头盔内部的轮廓。

之前的飞行员在黑暗中飞行时不得不切换至夜视设备。而对于Gen III头盔,只要飞行员启动系统,头盔会直接投射环境的夜视情况。

头盔外壳由碳纤维制成,通信电缆线轴从后部输出,头盔与飞机以“栅格”方式联结。当飞行员把头转向一定方向时,电缆给头盔提供摄像机的相应画面。

通信系统采用有源降噪。动态系统提供声音,其中尽量过滤风噪和喷气发动机的低频轰鸣,可以让飞行员听得很清楚。

李在接受《通用机械学》采访时指出:“在F-16上每个传感器都连到自己的屏幕/刻度盘上……传感器经常展示相互矛盾的信息”。

“而在F-35上,如果是好的结果,会把一切集合成绿点;如果是坏的结果,会是红点。对飞行员而言这非常便捷。所有信息显示在座舱的全景显示器上,就像两个巨大的iPad”。

问题不仅在于信息如何向飞行员提供,而且在于如何搜集。F-35能够从飞机上的各类传感器搜集信息,而且可以从地面监视设备,无人机,其他飞机和附近的舰艇获取信息。能搜集所有上述信息,还有关于目标和附近威胁的网络数据。然后把这一切汇总到统一的界面,飞行员飞行时可以轻松管理。

拥有极佳的现地视角,F-35飞行员可以与第四代飞机进行协同,使其在过程中变得更加致命。

李说:“有了F-35,我们就有了战场上的进攻指挥员,我们的工作在于,让周围的所有飞机变得更好”。

“第四代战斗机,如F-16和F-15,将至少与我们一起战斗到二十一世纪四十年代末。因为它们比F-35多得多,我们的任务在于,使用独一无二的资产,塑造战场,让它们在战场上生存力更强”。

庞大的信息量可能是惊人的,老一代战斗机飞行员遇到了从十余个不同屏幕和传感器搜集信息的复杂任务,而F-35使用的界面绝对是奇迹。

威尔逊,来洛马担任试飞员之前在海军服役了25年,飞过20余种机型,从直升机到U-2侦察机,甚至俄罗斯的米格-15。他说,F-35无疑是他驾驶过的操控最简单的飞机。

他说:“随着我们转入第四代战斗机,如F-16,飞行员过渡到传感器操作员”。

“在F-35上实现了传感器信息处理系统,可以让我们减轻飞行员信息管理的部分头疼,成为真正的战术人员”。

2018年5月,以色列成为让F-35投入实战的首个国家,借助F-35A对中东实施了两次空中突击。同年9月,美国海军陆战队派出自己的首批F-35B,在阿富汗毁伤地面目标,然后2019年4月美国空军使用自己的F-35A对伊拉克实施了空中突击。

如今500余架F-35“闪电II”飞机提供给9个国家,在全世界23个空军基地工作。这比俄罗斯的苏-57和中国的歼-20加起来还多。拥有数千架的订货,F-35将成为美国空军的主力。

与上几代战斗机不同,据预测,F-35的能力将跟上时代的步伐。根据计划布局,F-35可以获得部分升级,飞机的外形依如从前,但功能可能变化很大。

详细谈一下F-35

威尔逊指出:“飞机于2006年完成首飞,可能外表看上去相同,但与我们今天飞的飞机迥然不同”。

F-35作为技术试验平台,这在下一代喷气战斗机中司空见惯。与无人机协同飞行,得到人工智能的支持是任何第六代战斗机的基本特征。这些战斗机的新成果,可能首先出现在F-35上。

威尔逊说:“我看到的是地球上联合作战能力最强,最具生存力的飞机,今天我们成果斐然。可以设想,明天F-35将能干什么”。

然而“明天”—— 是十分模糊的概念。

曾几何时,F-35“闪电II”是美国研制和实现的最复杂计划之一。美国军方希望不仅获得战斗机,而且是某种通用飞机。不仅能作为战斗机和轰炸机,而且能扩展新技术的边界,包括隐身,传感器和战场网络。

自启动F-35计划已经过去了20年,提供了500余架战机,旁观者可能认为,F-35已处于完全生产状态。但并非如此:飞机实际上尚处于低速初步生产阶段。

在上面提及的“平行论”系统框架内,洛马与五角大楼达成一致,将继续订购小批量战机,继续改进其内核。一旦认为F-35“准备就绪”,理想情况下,公司将返工,按照新标准升级所有老飞机。这一思想关键在于,尽早将飞机交到飞行员手上。

这一思想的经济性体现在,将使F-35更加廉价。众所周知,飞机的批次越多,最终会降低造价。飞机现实中正变得越来越廉价。根据合同2019年批次一架F-35A的价格是8920万美元(比2018年合同的上一个批次低5.4%,当时是9430万美元)。F-35B的价格降至1.155亿美元(曾经是1.224亿美元),F-35C是1.077亿美元(过去是1.212亿美元)。现在的任务是把一架F-35A的价格降至8000万美元以下。从经济角度看,这很正常。

但还有另一个指标不正常。2011年F-35飞行一小时耗资3.07万美元,这与第四代战斗机F-15的指标类似。截击2017年飞机战斗使用消耗达到每小时4.4万美元。2020年1月宣布,保有一架飞机的费用已经连续第四年降低(从2015年起降低了35%)。但如果计算从研制、维护到报废(飞机飞行约8000小时)的总费用,将达到6.7亿美元,远远超过飞机等重的黄金。

最后,我们得出下列结论(美国人自己说的):

- F-35是美国航空工业的杰作,在许多方面的确是先进的战机;

- F-35的确具备通用性,能够在战场上遂行多样化任务。尽管是通用战机,也能很好地完成任务;

- F-35是十分昂贵的飞机。不能与F-22相比,但也很贵;

- 面向未来,改进和升级不仅需要时间,而且需要大量经费;

- F-35的使用将创造天价花费的历史。

因此,F-35的确是“二合一”:前途远大、十分先进的飞机,同时在经费方面又让人十分头疼。比等重黄金还贵的战机能够完成赋予其的战斗任务。


发表评论