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F-35战斗机

F-35战斗机(英文:F-35,绰号:Lightning II,译文:“闪电Ⅱ”),是美国一型单座单发战斗机/联合攻击机,在世代上属于第五代战斗机,是世界上最大的单发单座舰载战斗机和世界上唯一一种已服役的舰载第五代战斗机 [1]

F-35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。主要用于前线支援、目标轰炸、防空截击等多种任务,并因此发展出3种主要的衍生版本,包括采用传统跑道起降的F-35A型,短距离起降/垂直起降的F-35B型,与作为航母舰载机的F-35C型。 [1]

F-35战斗机由美国洛克希德马丁(Lockheed Martin)研制,将会成为美国及其同盟国未来最主要的第五代战斗机之一。2015年2月9日在英国皇家空军中编列服役;2015年6月28日,日本第一架F-35开始生产。2018年6月11日,美国洛克希德马丁公司生产的第300架F-35型战机交付用户 [1] [2]

F-35战斗机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,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。 [3-4]

1993年,美国国防部启动了“联合先进攻击技术”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,几个过时的型号。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,用这种飞机替换鹞式战斗机及其发展的海鹞系列。 [5] 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)。 [6] 1996年11月16日正式启动了JSF项目。 [7]

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。 [8-9]

虽然美国是主要的购买国与资金提供者,但英国、意大利、荷兰、加拿大、挪威、丹麦、澳大利亚和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架战斗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型战斗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。 [10]

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,以色列与新加坡是安全合作成员。 [11]

合作国

购买量

型号

预计服役年

变动

澳大利亚

100

F-35A

2014

加拿大

80

F-35A

2017

美国

176

340

340

F-35A

F-35C

F-35B

2013

2015

2013

以色列

25

+50架选购

意大利

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

[12]

F-35A陆基型

F-35A,为美国空军与其他国使用型号,属传统起降型。价值1.116亿美元,F-16和A-10的后继机种,F-22猛禽式战斗机的辅助型号。

2016年8月2日美国空军空战司令部司令赫伯特卡莱尔上将宣布,美国空军首支具备12-24架F-35A的作战中队具备初始作战能力。

2017年1月23日至2月10日举行的第17-1号红旗演习,驻扎希尔空军基地(英语:Hill Air Force Base)的美国空军第338战斗机联队与及预备役第419战斗机联队的F-35A首次参与,演习期间共执行了226次原定飞行架次中的207架次飞行任务,妥善率达90%。空战表现共击落敌机145架,7架F-35A皆在视距内被击落,经换算后交换比为1:20。对地方面成功执行了压制敌方防空系统的任务,对51座中的49座地对空导弹投下了模拟弹药。

2017年4月15日隶属于美国空军希尔空军基地第388战斗机联队第34战斗机中队及预备役第419战斗机联队第466战斗机中队的F-35A,横越大西洋前往英国的雷肯希思皇家空军基地(英语:RAF Lakenheath)参与训练任务,成为F-35A自宣布具备初始作战能力后首次的境外布署及跨越大西洋至欧洲的训练布署纪录。

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。 [13]

2015年6月,美国生产线上的日本F-35A初号机(AX-1)第一块预制件已经开始准备,该型预计将于2016年8月下线。 [14]

F-35B垂直起降型

F-35B,美国海军陆战队及英国皇家海军采用的型号,是垂直/短场起降型。单座设计,搭载3台电脑。两级对转升力风扇是F136发动机之外新增加的装置,是F-35B动力系统的重要组成部分。它安装在驾驶舱后部,可提供44.5千牛的附加推力,所以使主发动机能在较低温度下以较小的负荷运转,从而提高了可靠性和使用寿命。F-35B的垂直升力主要靠机上装置的两级对转升力风扇提供,它的进气道自然就可以设计得比较小。价值1.094亿美元,为AV-8B猎鹰式垂直/短场起降型战斗机的后继机。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。 [15]

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。 [16]

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。

2016年11月18-20日美国海军陆战队进行F-35B出海登舰测试,将12架F-35B搭载于美利坚号两栖攻击舰上,验证闪电航母(Lighting carrier)概念,测试目的为了解F-35B的开发程度及如何将F-35B融入海军陆战队与海军的作战结构之中。海军陆战队第1陆战队作战测评中队(英语:VMX-1)(VMX-1)指挥官Colonel George Rowell上校指美利坚号两栖攻击舰原计划搭载F-35B的上限为20架,认为可增加搭载至22架F-35B使能为海军陆战队空地特遣队(英语:Marine Air-Ground Task Force)(MAGTF)提供最大的空中支援能力。

F-35C舰载型

F-35C,美国海军考虑使用的型号,属于舰载型。为确保低速时的安全性,主翼及垂直尾翼的面积加大。两翼可折叠。用于在传统起降型航空母舰起降的尾勾给强化了。价值1.429亿美元。为F-18的后继机种,而燃料搭载量还要比F-22猛禽战斗机更大。

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- 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。 [17]

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。

F-35与它前一代战斗机相比有如下进步:廉价耐用的隐身技术;综合的航电设备与感应器融合可以结合从机载与非机载的感应器得到的讯息。这样不但可以增加驾驶员的状况感知,目标识别与武器投射的能力,还可快速地传输讯息到其他的指挥及控制(C2)节点;IEEE-1394b与光纤的数据交换网络;较低的维护成本;头盔显示器已经整合到了像JAS 39、“幼狮”这样的第四代战斗机上,而F-35已经利用头盔显示器完全替代抬头显示器,例如联合头盔显示系统(Joint Helmet Mounted Cueing System,JHMCS)。

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,同时可以保证飞机表面采用连续曲面设计。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。 [19]

在红外隐身方面,从一些资料可推断出F-35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。 [19]

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F-35的主动干扰机、光纤拖曳雷达诱饵、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。 [19-20]

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。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。 [21]

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;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。 [22]

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。 [22]

F-35有四大关键航空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)。 [23-24] 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。 [23] 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。 [23]

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。 [25]

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。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。 [26]

采用两种方式对系统功能进行控制:一种是触摸屏方式;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。 [27]

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。 [28]

Z-13涂装

F-35 原本使用的涂装是灰色锯齿状的网格,这种像窗棂般的网格覆盖 F-35 的大部分机体,从远处看起来就像是在机身上打了一层补丁一样。以往生产这种符合产品生产要求以及采用“补丁”涂装的 F-35 战斗机时,需要耗费大量的劳动力和时间,在制作过程中要非常注重细节,因为复杂的涂装问题等其他原因,使 F-35 最初的制作时间和成本超过原定预算的两倍。为了改变这种状况,“Z13”涂装应运而生。这种被称作“Z13” 的新涂装自2012年开始研发,2017年开始投入使用,首次尝试使用“Z13”涂装的是编号为 14-5103(AF-104)的 F-35 战斗机(近日网络上最新曝光在“洛克希德马丁”公司厂房内为澳大利亚生产的第三架 F-35A 也同样采用了“Z13”涂装。)。

F-35 的新涂装所占比例正在逐渐提升,这种涂装除了节约最后组装阶段的时间以及精力、提高 F-35 组装工厂的生产效率并降低生产成本外,也减少战斗机出现瑕疵返厂修复所需的工时。与原有涂装在视觉上的主要区别是,使用了“Z13”涂装的 F-35 战斗机表面涂层显得更加光滑和均匀,看起来也更加美观。[21]

参考数据(F-35A)

长度

15.67米

翼展

10.7米

高度

4.33米

机翼面积

42.7平方米

空重

13,154千克

最大起飞重量

31,800千克

动力系统

1× 普惠F135加力涡扇发动机

推力

最大推力:125千牛

加力推力:191千牛 [29]

参考性能

最大飞行速度

1.6马赫(1,930千米/小时)

航程

2,220千米

作战半径

1,160千米

爬升率

Not Publicly Available

翼载荷

526千克/平方米 [31]

推重比

0.61

武器系统

主要武器

空对空导弹:

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

1具GAU-22/A 25毫米机炮

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 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战斗机将取代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。这是成本最便宜的型号,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,这种型号单价约为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。 [32]

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。 [33]

F-35由于军方对技术要求不高,因此最大飞行速度仅1.6马赫,超音速巡航能力不高。这方面F-35似乎和第三代战斗机没有太大差别。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,F-35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的航电设备比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。 [34]

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对空导弹。 [34-35]

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,而且进度受阻和成本的不断提升也造成美国军方的很大困扰。 [34]


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