“閃電”的理念

曉　航

我們知道，F-35源自“聯合攻擊戰斗機”計劃，而該計劃的基本思路是：用一種技術先進、價格合理、外形基本相同，但結構和性能存在差異的輕型戰斗/攻擊機及派生型飛機。來滿足各軍兵種不同的要求。它分為A、B、C三種不同的型別，其中A型為空軍型、B型為海軍陸戰隊型、c型為海軍艦載型。也就是說，F-35是一種“三軍通用”的作戰飛機。其技術關鍵點是：采用模塊化(又稱積木式)設計，即將飛機的結構分為幾個可以拼合的模塊，而這些模塊又分為通用型和專用型兩類。由此，便可在一條生產線上，根據調度計劃，用各種標準的和特殊的組件，為三軍拼裝出滿足不同要求的飛機。據稱，采取此一措施后，可節省設計、試驗和制造經費數十億美元。這就是美國研制F-35的基本設計理念。

核心價值觀

當然，一機多型的設計思想并不新鮮，在現代戰斗機的發展史上早就有過類似的作法，如F-4、F/A—18、“陣風”、蘇-27(蘇-33)和“鷂”式等。它們大多是兩軍通用的。其做法是先為某一軍種(空軍或海軍)研制一個型號，然而再根據另一個軍種的要求對其實施改進改型，如“陣風”、蘇-27是先空軍，后海軍(蘇，33)；F-4、F/A-18是先海軍，后空軍(包括外國空軍)。

“鷂”式攻擊機比較特殊，它是先英國空軍、后英國海軍(“海鷂”)，再后來是美國海軍陸戰隊(AV-8B)。但由于該機是垂直起降的，在任何平臺上均可升空和著陸，實現三軍通用比較容易。“鷂”式、“海鷂”和AV-8B可以說是一種飛機的三種改型。

而F-35的A、B、C三型飛機，實際上是三種不同功能的飛機。一個是常規起降型(CTOL)、一個是艦載型(CV)、一個是短距起飛/垂直降落型(STOVL)。它們的技術特點和使用要求完全不一樣，把三種機型放在一個模子里同時進行設計，其研制難度要大得多。

這三型飛機的性能差別很大。與海軍艦載型和海軍陸戰隊型相比，結構簡單、重量輕、承載能力強、載油系數高的F-35A在空中的綜合表現應該是最好的。據設計者稱，其機動性與敏捷性優于F-16C和F/A-18C，或與之相當，而隱身能力、信息戰水平和自動化程度則遠遠勝過它們。

不過，由于機體超重，F-35A的機動性可能沒有生產廠商說的那么好。但即使如此，也基本上達到美軍的要求了。該機的巡航速度在740千米/小時左右，最大飛行馬赫數約為1.7。在允許外掛武器的情況下，它的最大載彈量超過6000千克，最大起飛重量可達27000千克。

其中空軍型即常規起降型(CTOL)，采用的是普通的起降方式，主要突出空中優勢性能。它的空機重量最輕、性能最好，造價最低。在起飛重量相同的情況下，該型機的作戰半徑比其它兩型都大，可達850～1330千米。

海軍艦載型(CV)由于要在航空母艦上起降和停放，機翼面積必須增加并可折疊，關鍵部位需要加強。因此，其結構較復雜、重量也較大(約比空軍型重1～2噸)，該機在三種機型中是最貴的。一般來說，它的飛行性能要較空軍型略為遜色(例如，空軍型的機動過載可達9g，而海軍型只有7.8g)。在掛兩枚中距彈和兩枚900千克“聯合遠距武器”時的作戰半徑，海軍的CV型也明顯比不上空軍的CTOL型。

在三種型別的F-35戰斗機中，美國海軍陸戰隊和英國皇家海軍所需要的STOVL型是最為獨特、研制難度最大的一種。該機雖然也在艦上使用，但與一般的CV型艦載機不同。它主要依靠動力升力技術(或推力矢量技術)來實現短距起飛和垂直著陸。STOVL型除了系統較復雜外，大部分的機體結構無需加強，因此，可按照空軍的CTOL型的重量標準設計。不過，由于要占用部分機內空間安裝質量較大的升力風扇，其載油系數要較空軍型小，而空重則比空軍型大15％～20％左右。這樣，該機的作戰半徑便大受影響，在起飛重量相同的條件下，它的作戰半徑幾乎比CTOL型小一半。

采用模塊化設計的好處是有助于節約研制費和生產費，缺點是很難完全滿足各軍兵種的所有要求，需要作一些局部的修改和性能上的犧牲。這種設計思想有可能成為今后航空裝備的一個發展方向，起碼在無人機的研發上是這樣。

為了實現對低成本的目標，美國軍方先通過調研，模擬與計算，對這種新飛機進行了作戰性能與全壽命費用研究，找到其性能/成本的平衡點，在項目研制初期就確定該機研制經費的上限，以便將全壽命費用壓縮到可承受的范圍內。為了降低制造成本，美國軍方特別強調了以下幾點：JSF所選擇的技術必須是先進的、經過驗證的成熟技術，其機載設備盡量選擇貨架產品；嚴格控制尺寸與噸位，其外形尺寸不能大于F/A-18戰斗機；采用現成的發動機，它所配裝的動力系統只能選擇F-22戰斗機已使用的F119發動機，并在此基礎上改進；具有較高的部件通用性，由JSF計劃派生出的三種型號之間的通用性要達到90％左右、單機生產費用中有80％是公用的；劃出單價底線，該系列戰斗機的單價應控制在2800萬～3800萬美元(90年代中期的幣值)。大批量制造，使總產量超過贏虧平衡點，以降低造價和全壽命費用。

從美國軍方對JSF計劃提出的諸多要求來看，他們確定的“聯合攻擊戰斗機”的戰術、技術、經濟指標的先后順序是：“買得起”為第一位的，成本要控制在一定的范圍，不允許飛機的造價超過規定值；可靠性是第二位的，采用的技術必須成熟、可靠、經過驗證，風險要小；其次才是性能，戰技指標應能分別滿足三軍的不同要求。這也許就是JSF計劃的核心價值觀之所在。

世界戰斗機

現在看來，F-35既是一種美國“三軍通用”的飛機，也是一種“世界戰斗機”。這是因為該機已經創造了一個新的紀錄；在飛機的研制階段就有十多個國家參與其中。回顧世界航空史，還從來沒有出現過類似的情況。據統計，先后有9個國家(美國、英國、意大利、加拿大、荷蘭、澳大利亞、丹麥、挪威和土耳其)出資，兩個國家(以色列和新加坡)參與了JSF計劃。有意向購買F-35戰斗機的國家更多。根據與軍方的協議，承包商將為美國和英國的軍隊生產2458架“聯合攻擊戰斗機”，再加上預期的國外訂貨，F-35及其改進型的總產值可望超過3000億美元，從而成為美軍歷史上耗資最高的武器項目。

2006年12月15日，F-35“閃電”||的第一架原型機——F-35A從美國得克薩斯州的沃斯堡海軍航空兵基地起飛，用38分鐘的時間完成了該機的第一次試飛。

2007年12月，洛克希德-馬丁公司在沃斯堡工廠舉行了F-35B戰斗機下線的慶祝活動。美國海軍陸戰隊司令詹姆斯·康

韋上將在慶典儀式上說：“科技的一大飛躍，使我們能夠從艦船甲板、現有跑道或條件惡劣的基地中未經修繕的地面上起降大批戰斗機或攻擊機。此項性能在作戰中極具價值。”

2008年6月11日，經過長時間調試的F-35B戰斗機，在英國試飛員湯姆森的駕駛下進行了首飛。該機是以常規方式起降的，而其短距起飛/垂直降落的試驗要退遲至2009年。

按照計劃，“閃電”||的第三種機型——F-35C航母艦載型也準備于2009年上天。

獨特的排氣裝置

從技術上看，F-35系列飛機與傳統的一機多型是不一樣，一開始就是把三種機型同時進行設計，技術難度很大。其中，尤以F-35B為甚，但亮點就是排氣裝置非常獨特，與眾不同。

與“鷂”式飛機相比，F-35B在技術上有很大的提升。“鷂”式裝有一臺帶推力換向式噴管的“飛馬”型渦扇發動機，發動機上設有前后兩對旋轉噴口，分別噴出風扇氣流和燃氣流。每對噴口都能向前下方偏轉98度，以提供飛機垂直起降、懸停、過渡飛行、正常飛行所需的推力及推力升力。

“鷂”式和AV-8B等屬于第一代垂直起降固定翼飛機，技術上有其優點，但仍存在許多問題。例如，與同代的常規固定翼戰斗機相比，它們的最大平飛速度還有不小的差距，這主要是因為它的4個換向噴口位于機身兩側，飛行阻力較大，使其不易在平飛狀態下超過聲速；另外，它們在垂直起降和空中懸停時的效益很差，耗油率極高，嚴重影響了飛機的航程。“鷂”式攻擊機在載彈1360千克，垂直起降時的作戰半徑只有92千米，僅及普通戰斗機的幾分之一甚至十幾分之一。

F-35的STOVL型(F-35B)的垂直起降技術更勝一籌。其機體內安裝的是一套前所未有的軸驅動式升力風扇系統，即從主發動機的中心伸出一根傳動軸，帶動位于前機身處的升力風扇工作；其尾部的三元矢量噴管的偏轉范圍很大，向下可從0度到95度，左右可偏轉10度；而升力風扇的排氣口也是可以轉動的(向后30度，向前15度)。

短距起飛和垂直降落時，F-35B的主發動機通過離合器、傳動軸驅使升力風扇高速運轉。與此同時，尾噴管也進行偏轉。與前排氣口協調地向下方或后下方排氣，推動飛機上升和前進。水平飛行時，將聯接軸斷開，升力風扇關閉，主發動機的尾噴管轉向后方。與其它的短距起飛/垂直降落方案一樣，該機在主翼中部等處也需設置姿態控制噴嘴。

有人提出疑問，F-22采用了二元推力矢量噴口、蘇，35配備了三元推力矢量噴口，F-35B則裝了可偏轉的三元噴口，那為什么它的機動性不如F-22和蘇-35?這是因為這三種推力矢量噴口的使用功能是不同的，它們實際上分為兩大類，二者各有各的用處，不可混為一談。F-22的二元矢量噴口和蘇-35的三元矢量噴口主要用于提供操縱力矩，以改善飛機的過失速機動能力。此類噴管一般只能上下偏轉二三十度。而F-35B尾部的推力矢量噴口可以下偏90度以上(但不能上偏)，它主要用于產生動力升力，以實現飛機的短距起飛和垂直降落。由于其結構與F-22和蘇-35的矢量噴口不一樣，雖然可實施直接升力控制，但難以用于高機動飛行。因此，F-35B的機動性要遜于F-22和蘇，35。當然，F-22和蘇-35也做不到像F-35B那樣實現垂直/短距起降、懸停和以水平狀態升降。應該說，這兩類推力矢量噴口各有千秋。

新穎的進氣系統

F-35的進氣道設計也與眾不同，非常新穎。它應用了洛馬公司發明的無附面層隔道的超聲速進氣道(簡稱DSI進氣道，又稱“蚌”式進氣道)。這種先進的進氣道取消了附面層隔板，不可調的上唇口向內斜切(呈前掠狀)，而進口處的機身蒙皮則略向外鼓起，其形狀有點像激波調節錐，主要用于對進氣流進行預壓縮，并消除影響發動機工作效率的附面層。

在現役戰斗機進氣口內側設計附面層隔道，是為了將高速進氣流與流速很低的附面層隔開，用以改善發動機的吸氣效果。但是，它對飛機的結構重量、飛行阻力和雷達隱身性能等會產生不利影響。采用“蚌”式進氣道后，上述問題均可克服，同時還有很多好處，例如：

超聲速飛行時的進氣效率高于普通不可調的進氣道。設在“蚌”式進氣口前方的鼓包可對流入進氣道的空氣進行預壓縮，起到類似于其它超聲速進氣口的激波調節錐、壓縮斜板的作用，從而具有較高的總壓恢復系數，使發動機在高空以大速度飛行時的推力有所增大(或推力損失減少)。

雖然沒有附面層隔道，卻能夠消除不利于發動機正常工作的附面層。在前掠式唇口與機身鼓包的共同作用下，改變了進氣口附近的流場特性，導致進氣口中央的壓力高，而兩側的壓力低。當緊貼前機身的附面層來流經過該鼓包時，受壓力分布的影響，其流向開始向兩側傾斜，越接近進氣口，附面層氣流向外偏轉的幅度越大，最終被高壓氣流擠出進氣口。

不必配備超聲速進氣道所需的復雜的激波調節裝置、附面層吸除裝置、輔助進氣口、放氣門等一系列的機械裝置，因而活動部件少、可靠性好，具有結構簡單、重量輕、容積大、維護費低等優點。

取消了附面層隔道，有助于縮減全機的迎風面積，飛機在亞聲速段的零升阻力有所降低，跨聲速和超聲速飛行時的激波阻力明顯削弱。從而使全機升阻比相應提高。

再有就是“蚌”式進氣口簡潔，干凈，再加上特殊的唇口折線設計，可使其雷達波反射率大為降低。

實驗和試飛結果表明，“蚌”式進氣道在隱身和跨聲速飛行等方面都很理想，維修保障也相對簡單。但它對設計精度和生產工藝的要求很高，制造難度較大。另外，在大側滑角飛行時，其進氣效率會受到影響。

除了新穎的“蚌”式進氣道外，具備短距起飛、垂直降落能力的F-35B型飛機，還增設了幾個特殊的進氣口蓋：垂直/短距起降時，配置在駕駛艙之后的兩塊升力風扇艙門向左右打開，露出一個“天窗”，機身上方的外界空氣由此處被吸入，經高速旋轉的風扇對其增壓，加速后，向下垂直排出，從而產生托舉飛機的動力升力。在升力風扇艙門開啟的同時，位于發動機艙前上方的兩塊輔助通風門也繞鉸鏈軸向中間豎起，形成一個輔助進氣口，用以幫助發動機就近“呼吸”新鮮空氣(避開機身下方尾噴口排出的廢氣)，改善其在靜止或小速度飛行狀態下的效率。

十八般武器

作為三軍通用的聯合攻擊戰斗機，軍方要求F-35能夠承擔對空、對地、對海作戰以及航空偵察等多種使命。因此，它們必須各種武藝都會幾招，“十八般兵器”也都拿得起，放得下。

該機配有一門27毫米口徑的毛瑟BK-27航炮。其機腹下并置了兩個可掛裝GPS制導炸彈和空對空導彈的武器艙。彈艙內設有垂直彈射導彈發射器，這種能夠