歷經磨難

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歷經磨難

艱難歷程

F-35雖然可以從CALF計劃和STOVL計劃開始，但真正起步是從JSF計劃開始的。JSF的合同在1996年11月16日向洛克希德·馬丁和波音發出，要求兩家公司分別提供兩架技術驗證機，演示常規起降（CTOL）、彈射起飛/攔阻索降落（CATOBAR）和短距起飛/垂直降落。麥道的設計被否決了，洛克希德·馬丁和波音分別獲得撥款7.5億美元，用于技術驗證機和武器系統概念的設計和制造。合同還對公司自己投資有所規定，防止為了贏得競標而把自己弄破產，或者利用公司財力“非法補貼”，造成不公平競爭，最終損害美國利益。與此同時，英國啟動了下一代航母計劃，選定JSF作為“海鷂”戰斗機的替代。

波音X-32首先試飛。2000年9月18日早上10時，波音首席試飛員弗萊德·諾克斯駕駛一架X-32A，從加利福尼亞的帕姆代爾的波音工廠跑道起飛。在飛行期間，諾克斯做了一些基本動作，測試了基本的適航性和系統功能。從此，開始了在愛德華空軍基地的5個月的試飛計劃，包括50多次試飛，共約100小時。

2000年11月15日，X-32A開始航母降落試驗，美國海軍菲利浦·耶茨中校作為軍方駐扎在波音的首席試飛員，和諾克斯交替演示了模擬的航母降落。航母演示最終包括97次下滑，74次實際降落，還有多次重新拉起。12月18日的一個星期里，連續出動5次，顯示了試驗強度和技術的成熟性。

X-32在做模擬的航母降落

X-32在做垂直降落試驗

波音X-32首飛

洛克希德·馬丁X-35首飛

X-32B在2001年3月29日在帕姆代爾首飛，50分鐘后，在愛德華空軍基地降落。在愛德華做了一些空中的模擬STOVL動作后，5月4日飛到馬里蘭的帕圖克森河海航基地，開始STOVL試驗。由于X-32B沒有空中加油能力，沿途停了6次進行加油和維修，5月11日到達帕圖克森河海航基地。

6月24日，X-32B在第44次飛行中，爬升到3050米中空，在超聲速沖刺中達到馬赫數1.05的速度。英國皇家海軍試飛員保羅·斯通中校在下午4時28分把飛機安全降落，宣告波音X-32試飛計劃結束。

洛克希德·馬丁X-35A的首飛晚了一點兒，在2000年10月24日才完成，比波音晚了一個月。首飛中就達到3050米的高度，速度為250節 。但洛克希德·馬丁的試飛進度很快，11月22日就完成了X-35A的全部試飛項目。X-35A是常規起降的，試飛項目完成后，飛回帕姆代爾，按照短距起飛/垂直降落改裝為X-35B。改裝在2001年5月12日完成。

2000年12月16日，X-35C在帕姆代爾首飛，27分鐘后在愛德華空軍基地降落。飛行途中，測試了基本的滾轉、側滑和起落架收放試驗。X-35C是加大機翼的CATOBAR技術驗證機，為CATOBAR還加強了起落架。

6月23日，英國BAE試飛員西蒙·哈格雷夫斯駕駛X-35B首次垂直起飛。雖然STOVL以短距起飛為設計目標，但STOVL是可以垂直起飛的，只是起飛重量受到限制，無法攜帶有實戰意義的燃油和武器。哈格雷夫斯把X-35B升到5～7米的高度，懸停了幾分鐘，然后垂直降落。第二天，哈格雷夫斯再次垂直起飛，X-35B穩定懸停在8米的空中，測試了一系列懸?？刂?，然后再次垂直降落。

2001年8月6日，X-35B最后一次從愛德華空軍基地起飛，回到帕姆代爾。飛行時間延續了3.7小時，在空中做了6次空中加油，這是演示計劃中未要求的。在帕姆代爾最后降落之前，還做了6次緊急拉起復飛試驗。X-35B累計總飛行時間48.9小時。在最后一次飛行中，X-35B用不到150米的滑跑距離起飛，在飛行中達到超聲速，然后垂直降落。這是歷史上第一次超聲速STOVL飛行。波音分別演示過單個項目，但沒有這樣一氣呵成地演示過。

應該說，JSF是F-35研制過程中最順利的一個階段。波音和洛克希德·馬丁都按時按質地完成了技術驗證機計劃，兩家的基本設計和STOVL能力都按照要求進行了演示。波音X-32和洛克希德·馬丁X-35都滿足了JSF的設計要求，但洛克希德·馬丁X-35在演示中的一般性能更為出色，表現出更多的成熟性和對三軍要求的適應性，尤其在近地懸停時高溫廢氣回吸問題較小，贏得JSF是應當的。

2001年10月26日，系統研發和演示（System Development and Demonstration，簡稱SDD）階段啟動，X-35被命名為F-35。除美國外，英國、意大利、荷蘭、加拿大、土耳其、澳大利亞、挪威和丹麥也給予了撥款，成為F-35計劃的國際伙伴。洛克希德·馬丁為主承包商，并負責總裝、系統整合、任務系統、前機身、機翼、飛控；諾斯羅普提供雷達、分布式孔徑系統、導航/通信/識別系統、中機身、武器艙和尾鉤；英國BAE負責后機身、尾翼、座艙生命保障系統和彈射座椅、電子戰系統、燃油系統和飛控軟件；意大利阿萊尼亞負責在意大利為所有歐洲（除英國和土耳其）F-35總裝。如果JSF還算十月懷胎的話，SDD就是一朝分娩了。

不過這一“朝”比懷胎的時間還長。F-35的三種型號要求具有70%～90%的通用性，但三種型號還是有顯著的差異，使得F-35A、F-35B、F-35C具有不同的下線、首飛日期和試飛、認證計劃。在名義上是同一個研制計劃，實際上差異已經足夠大，可以算作三個大同小異的并行計劃。這給進度管理和風險控制埋下了危險的種子。

按照最初的計劃，F-35A的技術風險最低，應該首先首飛。美國海軍陸戰隊對替換AV-8的要求最急切，需要F-35B早日服役，所以F-35B第二個首飛。美國海軍正忙于換裝F/A-18E，對F-35C的要求相對不急切，所以最后首飛。分期的低速試生產（LRIP）計劃也反映了這個順序，首先從F-35A和F-35B開始，然后擴展到F-35C和國外用戶。最初計劃為：

● F-35A的一號機AA-1在2006年初首飛。

● F-35B的一號機BF-1在2006年中首飛。

● F-35C的一號機CF-1在2007年上半年首飛。

● 第一期低速試生產（LRIP 1）在2005年中開始，2008年中完成，包括6架F-35A，4架F-35B，共10架飛機。

X-35C在做模擬的航母降落

X-35B在做懸停試驗

在最后一次飛行中，X-35B首先短距起飛，然后在空中達到超聲速，最后垂直降落，一氣呵成

F-35A一號機下線儀式十分神氣

F-35A一號機AA-1首飛

● 第二期低速試生產（LRIP 2）在2006年中開始，2009年中完成，包括14架F-35A，8架F-35B，共22架飛機。

● 第三期低速試生產（LRIP 3）在2007年中開始，2010年中完成，包括20架F-35A，20架F-35B，9架F-35C，5架英國的F-35，共54架飛機。

● 第四期低速試生產（LRIP 4）在2008年中開始，2011年中完成，包括30架F-35A，32架F-35B，20架F-35C，9架英國F-35，共91架飛機。

● 第五期低速試生產（LRIP 5）在2009年中開始，2012年中完成，包括44架F-35A，32架F-35B，32架F-35C，12架英國F-35，共120架飛機。

● 第六期低速試生產（LRIP 6）在2010年中開始，2013年中完成，包括72架F-35A，36架F-35B，48架F-35C，12架英國F-35，共168架飛機。

● 2011年中開始全速正常生產，生產速率至少不低于LRIP 6。

但計劃實施的結果是：

● AA-1在2006年12月15日首飛。

● AF-1在2009年11月14日首飛。

● BF-1在2008年6月11日首飛。

● CF-1在2010年6月6日首飛。

● LRIP 1在2006年開始，2010年初完成，實際生產2架飛機。

● LRIP 2在2007年初開始，2011年初完成，實際生產12架飛機。

● LRIP 3在2008年初開始，2011年底完成，實際生產17架飛機。

● LRIP 4在2009年初開始，2012年底完成，實際生產32架飛機。

● LRIP 5推遲啟動，但到2012年中尚未簽約，預計生產32架飛機。

● 全速生產最早在2017年開始，有可能推遲到2018年以后。

AA-1其實可算原型機

AA-1不是生產標準，而是試飛標準

基于風洞試驗的結果，F-35比X-35加長130毫米，平尾也因此向后移動51毫米，以恢復平衡。機身有所加厚，機背中脊線升高了25毫米。原計劃F-35B的武器艙比A和C略微縮小，在設計的時候決定加大到與A和C一樣的尺寸。第一架F-35的第一個部件的銑切在2003年11月10日開始，第一架預生產型F-35A（編號AA-1）在2006年2月20日下線，2006 年12月15日AA-1首飛。

2008年11月13日，AA-1首次達到超聲速。2008年6月11日，第一架短距起飛/垂直降落的F-35B（編號BF-1）首飛。2008年11月24日，“合作航電測試平臺”（Cooperative Avionics Testing Bed，簡稱CATB）首次在空中開始航電整合測試。2010年6月6日，第一架彈射起飛/攔阻索降落的F-35C（編號CF-1）首飛。2010 年3月18日，F-35B首次在帕圖克森河海航基地垂直降落。2011年7月27日，F-35C首次彈射起飛。

2008年12月19日，第一架按照生產標準制造的F-35A下線，編號AF-1。這應該是和全速生產同樣標準的F-35A，但事實證明過于樂觀了。第一架真正的生產標準F-35A（編號AF-6）在2011年2月25日才首飛，2011年5月5日，美國空軍正式接收第一架LRIP的F-35，7月14日，第一架LRIP 1的F-35A交付埃格林空軍基地。2011年4月6日，F-35試飛機隊累計飛行時間達到1000小時。

早在2006年，美國總審計署就警告說，F-35的高度平行的邊試飛邊生產模式具有極大的風險，一旦在試飛中發現問題，將導致大量的設計修改，以及由此導致的工藝和過程修改及已經交付的飛機的返工。實際上，STOVL的F-35B從一開始就遇到超重的問題，到2004年時，已經超重約1362千克，或者說超重8%。這啟動了第一次大規模的重新設計。洛克希德·馬丁為了改變工程師對于每一個細節“才幾千克”的想法，啟動了獎勵制度：每提出一項減重建議，獎勵50美元；每減重一磅①，也獎勵50美元。如果一項建議最后導致減重一磅，當然就得到獎勵100美元。不過一般建議都是小修改，獎勵50美元并非不合理，重大修改都不是一項建議就可以解決的，需要啟動重新設計。但減重一磅僅獎勵50美元就有點“摳”了。果不其然，后來洛克希德把獎金額度提高了，每項建議獎勵100美元，每減重一磅獎勵500美元。有些建議很有意思。比如說，一名從1995年就參與JSF的老資格工程師提出單開門的前起落架艙門重量輕，但是在側風下迎風面積大，為了補償，只好加大垂尾面積。改為雙開門增加了重量，但降低的垂尾面積使得得大于失，還是合算的。他的這項建議得到了1.5萬美元的獎勵。另一項建議就有點無奈了。F-35的機體構件原來打算用拼板游戲那樣的拼接方式連接，然后用新型膠黏劑固定，但這要增加1000磅重量，最后只好回到傳統的焊接和鉚接方式，增加了成本和時間，但降低了重量。到2006年，洛克希德·馬丁一共發出獎勵120萬美元。這可能是F-35計劃全壽命中最物超所值的120萬美元了。這一輪為減重而重新設計耗資48億美元。最后F-35B減重1230千克，其中也包括分系統供應商摳出來的約300千克，A和C也得益于B的減重措施，減重600千克以上。但預計到未來的增重，洛克希德·馬丁增加了發動機推力，并把部分橫滾噴口的推力轉移回到主噴口，增加垂直升力，代價是減小了懸停時的橫滾控制力矩。洛克希德·馬丁還適當削薄部分機體構件，武器艙和垂尾也減小，以減輕重量。電氣系統、機翼-機身連接點和座艙后的機體都進行了重新設計，部分設計不光適用于B，還用于A 和C，以增加通用性。按照減重設計修改的生產標準成為AF-1的基礎。但這只是結構和機電系統的生產標準，包括軟件的生產標準要到AF-6才開始實現，實際上也沒有達到生產標準，該有的都有了，但不能達到管用。

隨著問題的增加，F-35項目辦公室的報告越來越悲觀，國防部長蓋茨對項目辦公室徹底失去了信心，另外組織了一個聯合評估團隊（Joint Evaluation Team，簡稱JET），對F-35計劃的進度和預算獨立評估，評估的結果比F-35項目辦公室的報告還要糟糕。2002年時，F-35的計劃預算是2320億美元，但2009年F-35項目辦公室的估價上漲到3280億美元，JET的估價進一步上漲到3824億美元，超支幅度達到65%。戰斗機單價從原來的6200萬美元暴漲到1.124億美元，其中純粹制造成本從原來的5000萬美元暴漲85%，達到9230萬美元，時間上更是拖延了至少4年。2009年11月9日，負責采購、技術和后勤的美國國防部副部長埃希頓·卡特承認，JET確認了嚴重超出預算和進度推遲的問題，但此時公眾對F-35問題的大小還不甚了解。

F-35B的座艙后面明顯“肥胖”，這是升力風扇所在

F-35C一號機CF-1最后首飛　

F-35B一號機BF-1首飛

早在20世紀80年代，美國先進武器系統造價無節制攀升問題已經很嚴重，參議員山姆·納恩和眾議員大衛·麥柯德在1982年的國防預算法案審議期間提出附加案，要求美國國防部在項目超過預算15%的時候必須通知美國國會，自動啟動重新評審過程。如果項目開支超過預算25%，則面臨自動下馬。國防部長可以提出理由，要求例外，但要證明這個項目對國家安全至關重要，漲價有合理的理由，而不是由于項目管理不當，而且沒有合理的替代方案。此后美國重大武器系統的研發多次觸及納恩-麥柯德法案的底線，但國防部都能提出足夠的理由在國會過關，使得項目得以繼續。下馬的項目都是國防部的主動行為，不是被納恩-麥柯德法案槍斃的。但這一次不同了，美國經濟自2008年開始陷入困境，上下都在尋找削減開支的空子；伊拉克和阿富汗的反恐戰事像無底黑洞，吞噬了大量軍費；國防部長蓋茨著眼于反恐的當務之急，對傳統戰力的熱情不高。2010年3月20日，美國國防部正式通知美國國會，F-35計劃將超過納恩-麥柯德界限。全計劃投資單價（Program Acquisition Unit Cost，簡稱PAUC，包括研發和預生產型飛機）比2002年目標上漲78.23%，平均采購單價（Average Procurement Unit Cost，簡稱APUC，扣除研發，只算生產型飛機的采購）上漲80.66%。即使按照2007年調整的新基線計算，PAUC也上漲31.23%，AUPC上漲27.34%，超過了納恩-麥柯德界限。F-35對美國三軍和航空工業實在太重要了，下馬是不可思議的，但脫幾層皮是逃不掉的，被扒掉的第一層皮自然是項目總管。2010 年2月1日，美國國防部長蓋茨撤換了來自美國海軍陸戰隊的F-35項目辦公室的負責人大衛·海因茨少將，換上大衛·范利特海軍中將。

F-35C的機翼可以折疊

F-35C的機翼和尾翼面積增加，航程和低空低速性能更符合上艦要求

由于STOVL是F-35計劃的短板，美國海軍陸戰隊在一開始被指定為F-35計劃的總負責方，大衛·海因茨少將出任主管。他從排長干起，不僅在作戰飛行中隊干過，還當過海軍試飛員和候補航天員，并任職于F/A-18、KC-130、AV-8B等項目辦公室，還在美國國家指揮中心（美軍的最高日常指揮機構）擔任過作戰部副部長，是作戰、技術、管理的三棲專家。但他在負責F-35計劃過程中，對嚴重超支、拖延負有領導責任，被蓋茨撤職。接任的是海軍中將大衛·范利特，他在1981年8 月19日的錫德拉灣空戰中，是“尼米茲”號航母上第41中隊（代號“黑色王牌”）呼號為“快鷹102”的F-14戰斗機后座飛行員，在戰斗中擊落利比亞蘇-22戰斗機，成為美國海軍歷史上第一次擊落敵機的F-14機組成員。后來他成為F-14的前座飛行員、試飛員，負責過中國湖美國海軍空戰中心的武器和系統測試部門，后擔任美國海軍航空系統司令部司令。說起來，美國海軍陸戰隊通常輪不到主持作戰飛機的研制，一般都是美國空軍或者美國海軍負責，但美國海軍陸戰隊主持了V-22傾轉旋翼機和F-35戰斗機，兩次都弄糟了，在美國海軍陸戰隊傳奇式的閃光形象上留下了令人尷尬的污點。

美國重大軍用飛機的項目負責人通常是少將，本該在2010年7月退役的范利特是第一個中將級項目負責人，就任事項需要美國國會批準，凸顯F-35事關重大。2012年12月，范利特退休，美國空軍的克里斯托弗·博格丹少將接任，不久也升任中將。范利特的任務艱巨。F-35計劃的重組耗資28億美元，耗時13個月，美國空軍的F-35A和美國海軍的F-35C計劃推遲到2016年服役，美國海軍陸戰隊的F-35B則計劃于2012年服役。范利特最大的困難還是項目的成本控制。F-35的計劃超支有兩部分，一是洛克希德·馬丁的最初報價低于實際成本，但這種人為低價最終要轉嫁到用戶頭上。這是格魯門F-14故事的重演。如果美國軍方堅持洛克希德·馬丁吃下全部超支，洛克希德·馬丁只有破產，這對美國已經大大縮小的戰斗機工業是毀滅性的打擊，美國不能忍受這樣的事情發生。F-35超支的第二個原因是計劃大大拖延，2009年應該進行169次試飛，實際只進行了16次，總試飛工作量只完成了2%，大大落后于計劃。這是項目管理的問題。2011年2月，卡明斯基說到，缺乏周密和可實現的測試計劃使F-35計劃延長了5年。為了控制項目開支，2010—2014年內F-35的生產計劃將削減122架，其中30架的經費被轉用于完成試飛和作戰測試。蓋茨宣布扣下對洛克希德·馬丁的6.14億美元的付款，推遲支付，以懲治洛克希德·馬丁的低效和混亂。最引人注目的是，蓋茨宣布將F-35B置于兩年觀察期。如果在兩年內不能解決重大技術問題，就要考慮下馬。這樣判決一個重大研制型號死緩是史無前例的。

有意思的是，洛克希德·馬丁方面也進行了人事調整，原本負責F-35計劃的丹·克羅利升任洛克希德·馬丁航空部執行總裁，原F-22計劃總管萊利·勞森接手F-35計劃，勞森的副手喬治·舒爾茨扶正?？磥砺蹇讼５隆ゑR丁方面并不認為F-35計劃弄得一塌糊涂。

范利特上任后，按照實際計劃進度大幅度修訂了計劃，尤其狠抓試飛進度。2011年完成了972次試飛，超過2010年一倍多。試飛計劃在總體上第一次達到甚至超過了計劃要求，當然這是修訂后的計劃，比2002年的計劃還是要落后很多。2011年試飛進展中最大的亮點是10月里，兩架F-35B在“黃蜂”號兩棲攻擊艦上進行上艦試驗，累計飛行28小時，包括72次短距起飛和垂直降落循環，驗證了F-35B在兩棲攻擊艦上的基本使用性能。接任蓋茨擔任美國國防部長的里昂·帕內塔在2012年2月宣布，F-35B解除觀察期，回到正常研發序列，這部分基于F-35B成功上艦試驗。但是到2012年3月止，主要試飛依然集中在基本的適航性、速度、升限、操控品質、基本機動、基本飛控功能等基本功能層面，高難度的低空飛行、大迎角飛行等極限條件試飛還沒有開始。更重要的是，傳感器融合和火控級的軟件集成測試還在十分初級的階段。在2012年10月16日，SDD開始10年之后，才由進展最快的F-35A進行了第一次武器實彈投放試驗，此前的所有F-35的“作戰性能試飛”都是用數據鏈模擬發現敵人，模擬發射武器，實際上相當于駕著飛機上天打電子游戲。全狀態的系統測試要到2017年才能開始。在基本的飛行測試完成后，軟件測試將成為最大的不定因素。微軟視窗和辦公室軟件推出一個新版本都會出現那么多“蟲子”，復雜度遠遠要高于它們的飛控、火控、信息融合和自檢、維修自動化軟件可能出現的問題就更多了。解決問題時也遠遠不是清理內存、重新啟動那么簡單。

SDD在2001年開始的時候，美國計劃采購2852架F-35，從2003年起，這個數字已經下降到2443架。盡管此后美國軍方一直堅持計劃采購數量不變，這是否會成為最終實際采購數量已經是一個巨大的問號了。美國空軍的采購量已經從1763架下降為“至少1500架”了。2001年計劃中，研發投資為344億美元，2004年減重計劃之后已經增加到448億美元。2007年重新調整的預算基線還是448億美元，2010年JET的估算達到516億美元，2011 年6月美國國防部再次估算為566億美元?？偛少忛_支從2001年的1966億美元上升到2011年6月的3356億美元，飛機單價從2001年的6900萬美元上升到2011年6月的1.37億美元。最要命的是，形成初始戰斗力（Initial Operational Capability，簡稱IOC）的時間在SDD開始時的2001年定為2010—2012年，全狀態作戰能力（Full Operational Capability，簡稱FOC）通常在IOC之后兩年。IOC在2004年減重計劃后推遲到2012—2013年，2007年重新調整基線時維持在2013年，2010年范利特上任后，F-35項目辦公室不再公布預計的IOC時間。對于項目辦公室來說，IOC時間已經成為一個象征性的東西，項目辦公室只管做該做的事，尤其是IOC不再由飛機的飛行性能甚至飛行員訓練決定，而由軟件的功能和成熟程度決定。F-35的軟件將是一個漫長和漸進的修補、升級過程，什么時候宣布達到IOC完全留給各軍種決定。這是一個有意思的決定，把IOC這個政治上的燙手山芋丟給了各軍種。2012年11月20日，美國海軍陸戰隊組建了第一個F-35B中隊，在新聞發布中刻意強調中隊是作戰中隊，而不是試飛中隊或者作戰測試評估中隊，但對于是否達到IOC語焉不詳。

另一方面，美國空軍參謀長施瓦茨將軍在2012年3月6日國會作證中承認，美國空軍放寬了F-35A作戰半徑的最低要求，試飛實測結果降低了8千米。不過2012年美國總審計署的“部分武器采購報告”的數據是從590海里下降到584海里，也就是說降低了約10千米，而不是8千米。8千米也好，10千米也好，實事求是地說，作戰半徑縮短數千米對于作戰性能沒有實質性的影響。另一方面，對于一架具有正常設計余量的戰斗機，增加8千米的作戰半徑是不足掛齒的小事?；蛘哒f，任何戰斗機的實際作戰半徑要是超過設計要求達8千米，沒人會把這作為值得贊美的成就拿出來炫耀。但作戰半徑短缺8千米就不一樣了，尤其是最低作戰半徑，其政治影響遠遠大于軍事意義。要增加作戰半徑，需要增加機內燃油量，這就增加了空重和起飛重量，需要加大發動機推力。增加的空重反過來“吃掉”一點增加的作戰半徑。最后要經過幾個循環才能穩定在增加了的作戰半徑上。美國空軍被迫為了作戰半徑不足問題在國會辯護這一事實說明了F-35A的作戰半徑、起飛重量、發動機推力和油耗方面已經達到了絕對極限，繼續挖潛補足這8千米的作戰半徑的損失意味著不成比例地追加投資。其實F-35A本來是可以達到最低作戰半徑要求的，但在設計修改中，冷卻要求提高（可能是對AESA雷達的冷卻要求估計不足造成的），只有增加從發動機壓氣機引出的冷卻氣流改善冷卻，使得發動機的效率下降。另外，減重設計使得機內燃油量有所下降，分布式孔徑系統的重量和阻力也有所增加，這些使得最終作戰半徑無法滿足最低要求。

F-35C的起落架得到加強，還有上艦專用的尾鉤

第一架按生產標準制造的F-35A編號為AF-1，但是這“生產標準”被證明過于樂觀了，AF-1還是預生產標準

如果說損失8千米對于最低作戰半徑無關緊要，考慮2002年計劃時的理想作戰半徑的話，情況就大不一樣了。SDD原設計的作戰半徑是690海里（約1278千米），最低要求為590海里（約1092千米），現在實際上只達到584海里（約1082千米），下降幅度達到15%。F-35A的作戰半徑超乎尋常。這一方面是CALF計劃開始時就強調的“升力發動機換機內燃油”的具體實現，另一方面也是美國戰略思維改變的需要。冷戰結束后，美國的戰略重點轉移到亞太，但亞太遠離美國本土，只有少數孤懸大洋之中的海島基地。作戰半徑對強調海空打擊的美國特別重要，所以F-35A的超長航程不是不必要的奢侈，而是戰略需要。降低作戰半徑15%使得美國空軍滿足亞太戰略需求的能力受到損失。8千米或者10千米的作戰半徑損失無所謂，將近200千米的作戰半徑損失就很大了。發動機引出冷卻氣流增加的問題也適用于F-35B和F-35C，但這兩家屬于“債多了不愁”，作戰半徑下降的相對幅度較小，雖然也低于理想設計要求，但還是高于最低要求，所以暫時還沒有問題。不過F-35B的短距起飛滑跑距離比要求的增加將近10%，才能滿足起飛重量的要求。

2013年1月13日，美國國防部負責作戰測試和評估主管（Director ofOperational Testing and Evaluation，簡稱DOT&E）發布報告，指出F-35所有三種型號的跨聲速性能都沒有達到要求。F-35A的穩定盤旋過載從5.3下降到4.6，從馬赫數0.8加速到馬赫數1.2的時間延長8秒；F-35B的穩定盤旋過載從5.0下降到4.5，從馬赫數0.8加速到馬赫數1.2的時間延長16秒；F-35C的穩定盤旋過載從5.1下降到5.0，從馬赫數0.8加速到馬赫數1.2的時間延長了驚人的43秒，而指標是不超過65秒。DOT&E報告沒有透露實際的加速時間，但要是F-35C在設計的時候沒有留下不可思議的余地，最后實際加速時間大大超過最低指標幾乎是鐵板釘釘的事。應該指出65秒本身已經不是很高的指標了。

跨聲速性能對典型空戰至關重要，加速時間大大延長不僅可能貽誤戰機，也大大增加了油耗，降低了留空時間。聲障是空氣中壓力波堆積造成的，好像一堵看不見的石墻一樣。破墻而出后，阻力反而降低，這是跨聲速加速性能的又一個重要意義。為了反復核實跨聲速性能，AF-2和另外兩架飛機被用于大量的跨聲速加速試驗。不過這不是破壞性試驗，使用強度不會超過設計上限，但依然造成發動機低壓渦輪葉片出現1.5厘米長的裂紋，普惠的制造缺陷可能也有關系。裂紋造成F-35全機隊在2013年2月停飛。雖然一個星期后復飛了，但跨聲速加速性能不足可能迫使發動機使用加力推力的時間高于預期，由此可能造成發動機壽命和可靠性下降，這已經引起人們的疑慮。普惠的制造缺陷并沒有超過質量下限，只是可以更加精益求精而已，因此并不計劃重新設計葉片，也不改革生產工藝，只是要求加強檢查和視情更換，這對增加每小時飛行費用（Cost Per Flight Hour，簡稱CPFH）的影響就不是普惠顧得上的了。

AF-1到AF-7“全家福”（缺AF-5）

AF-1到AF-5都是預生產標準

AF-6才是真正的生產標準

首架生產型F-35A(編號08-0747)由部署于佛羅里達州埃格林空軍基地的美國空軍第33戰斗機聯隊接收

F-35和伴飛的F-16成為埃格林附近居民熟悉的身影，埃格林的F-35成為美國軍方驗收試飛的主力

說到CPFH，美國空軍和海軍與洛克希德·馬丁給出大相迥異的數據，并為此爭吵得熱火朝天。美國海軍在對F-35的使用成本估算之后，得出結論，單發的F-35的使用成本比雙發的F/A-18C要高出65%。這是因為隱身和先進電子設備都帶來額外的維護要求。如B-2轟炸機，每飛行小時需要60小時的維護時間，每7年需要一次為期13個月的全面翻修，使得分攤到每個月的維護費用就高達340萬美元。F-35當然沒有那么極端，但使用費用也是不菲。美國空軍在堅決否認F-35A使用費用高于F-16之后，也不得不承認，F-35A的使用費用比F-16高42%，而在2008年，洛克希德·馬丁和美國空軍還宣稱F-35A比F-16的使用費用至少低20%。洛克希德·馬丁堅持CPFH應該用可比數據，否則容易誤導，這是有道理的。在計算戰斗機全壽命使用費用的時候，采購費用和CPFH應該一并考慮，在比較不同選擇的時候，CPFH的可比性更加重要，否則就是雞同鴨比。因此，洛克希德·馬丁堅持把作為可比基準的F-16沒有的開支去掉，比如分布式孔徑系統、自動后勤信息系統（Automatic Logistic Information System，簡稱ALIS）等。ALIS是F-35降低全壽命使用費用的重要舉措，實時監測機上重要系統的狀態，作為視情檢修的依據，而不是不分青紅皂白，到時間一律更換其實還完好的系統和部件。ALIS也可以在空中就預測故障時機，向地勤發送檢修和備件要求，F-35的全球備件供應鏈隨之啟動，降低作戰中隊的備件儲備要求，降低使用費用。但這些都是F-16及所有第3代戰斗機不具備的。但美國空軍的看法不一樣。分布式孔徑系統和ALIS的開支或許與F-16不可比，但最終還是要空軍買單的，不算入CPFH，這賬單最后算誰的？問題是，CPFH對于美國國會和盟國采購的決定有重大影響，波音向加拿大提交的F/ A-18E報價中，CPFH就比F-35A低了一半，這當然不包括分布式孔徑系統和ALIS，因為F/A-18E沒有這樣的東西。在很長一段時間內，美國空軍和洛克希德·馬丁都在為CPFH爭執不休。

2011年11月，國防部采購主管弗蘭克·肯達爾要求對F-35這個美國歷史上數額最大的軍購項目再次評估，尤其對邊試飛邊生產的模式進行評估。這份題為《F-35聯合打擊戰斗機邊試飛邊生產問題快速評估》的報告分析了F-35的種種問題之后，建議在試飛完成前放慢LRIP。在此之前，LRIP實際上已經大大減速。按照2002年的計劃，2012年應該轉入全速生產，到2017年的累計產量達到1591架。2005年計劃中，全速生產推遲到2014年，到2017年的累計產量依然達到1062架。但2008年計劃把全速生產推遲到2015年，到2017年的累計產量下降到775架。2011年計劃中，全速生產再次推遲到2017年，屆時累計產量只有545架。2012年的計劃沒有懸念地再次下調，全速生產至少要到2018年以后，到2017年的累計產量進一步下調到365架。

至今，F-35的研發已經耗資接近600億美元，按照樂觀估計的5000架總產量，每架F-35分攤的研發費用也要1200萬美元。如果按照更加現實一點的3000架計算，每架分攤的研發費用則要2000萬美元。如果按照傳統的由前期基本產量（比如說前2000架）“吃掉”研發投資而后期生產飛機不再分攤的模式，打進前期飛機的研發費用更高，不可避免地影響飛機定價，影響前期外銷前景。相比之下，B-2的研發耗資“只有”100億美元。由于計劃的拖延，生產準備閑置的成本也將打進單價，制造成本進一步上升。美國總審計署在2012年的一份報告中指出，F-35計劃的50年全壽命費用將高達1萬億美元，洛克希德·馬丁則指責不應該把美國空軍機構重組和未來升級的投資都算進去。

由于高昂的初始投資和使用費用，美國海軍有可能削減F-35C的采購，轉而采購成熟而且是雙發的F/A-18E，或者用無人機補足。美國空軍原打算采購1763架，現在也降低到“至少1500架”。美國海軍陸戰隊為了保住本來就不多的F-35B的產量，堅決頂住任何采購F/A-18E/F的建議，甚至婉言拒絕了海軍的EA-18G（也稱F/A-18G）電子戰飛機，堅持用缺乏專用的特種設備的F-35B擔任同樣的任務。F-35本來是準備接替F-16的出口市場的，F-35總產量中的60%來自預計的出口訂單，但這樣的天價買得起的國家不多，出口訂單大幅度萎縮難以避免，將進一步推高F-35的單價，有說法出口F-35的單價可能上漲到1.5億美元，那就大大超過F-16，甚至超過被公認為昂貴的F-15后期型號，而且直逼以天價著稱的F-22的最后批量的離地價格。在經濟危機的重壓下，奧巴馬任命了一個總統財政改革委員會，研究開源節流的問題。委員會在2010 年12月3日建議，F-35B下馬可以節約176億美元，F-35A和F-35C減半，用F-16、F/A-18補足，又可以節約95億美元。當然，這個建議最后沒有被采納。

美國國防部和洛克希德·馬丁之間為了F-35計劃的超支和拖延互相指責。F-35由于洛克希德·馬丁的設計和制造問題導致試飛中不斷發現問題，使得試飛進度嚴重推遲，導致F-35計劃整體推遲。但試飛組織也是有問題的，而試飛其實是軍方負責的。洛克希德·馬丁也聲稱推遲LRIP原定的逐步增速生產導致了單價上升。2012年3月20日，空軍部長麥克·當利宣布，再也沒有更多的錢給F-35了，未來再漲價的話，只有降低采購數量來補償。洛克希德·馬丁和美國國防部都閉口不談的是，這樣將導致新的一輪單價上漲和采購數量降低，形成惡性循環。2012年3月底，美國國防部承認，F-35又漲價4.3%，部分原因是由于推遲批量生產。

BF-5抵達美國海軍帕圖克森河基地開始作戰試驗

CF-2在美國海軍帕圖克森河基地進行作戰試驗

BF-2下方棕黃色的污跡引起人們的關注，一般認為這是F-35B的高溫下洗噴流造成的

美國海軍特意把“黃蜂”號兩棲攻擊艦從正常的作戰巡邏中抽出，專門用于F-35B的測試，足見對其的重視程度

前四批LRIP統統出現超過預算和推遲交貨的問題，洛克希德·馬丁遇到嚴重的產能、質量控制、物流保障問題。LRIP 1的預算由5.11億美元上漲到5.62億美元，上漲9%，交付的F-35的實際單價為2.8億美元。LRIP 2由22.78億美元上漲到26.08億美元，上漲14.4%，實際單價2.17億美元。LRIP 3由31.54億美元上漲到35.70億美元，上漲13.2%，實際單價2.1億美元。LRIP 4由34.58億美元上漲到37.03億美元，上漲7.1%，實際單價1.16億美元。前4批LRIP總超支10.4億美元，其中美國國防部要分擔6.72億美元，63架飛機平均每架超支1100萬美元，其中58架是美國的，5架是外國的（主要是英國和荷蘭）。洛克希德·馬丁自負3.68億美元。一方面，LRIP的單價應該是按批次逐步下降的，這在各LRIP的合同價格中反映了出來。這是生產逐步走上正軌和產量逐步增加的原因。應該指出，洛克希德·馬丁在理順生產方面做了極大的努力，這在LRIP 4單價比LRIP 3下降了45%之多上體現了出來。但這個45%也包括了產量擴大的因素。反過來說，LRIP 4之后產量繼續低迷，將嚴重影響繼續降低F-35單價的努力。洛克希德·馬丁的抱怨不是沒有道理的。但洛克希德·馬丁依然飽受供應鏈和安裝質量的困擾，2011年應該交付30架飛機，實際只交付了9架，都是延期一年以上。另外應該指出的是，洛克希德·馬丁的LRIP價格中不包括發動機，發動機由美國國防部和普惠另外簽訂合同。

F-35B也完成從“黃蜂”號上短距起飛的試驗

F-35全速生產的年產量應該達到200架以上，不過增速生產后是否會進一步大幅降低單價，反而是一個問號。LRIP的零部件大體來自洛克希德·馬丁和美國公司，但F-35采用“贏者通吃”模式，轉入正常生產后，零部件來自全球各合作伙伴，將遇到比LRIP時代更嚴重的供應鏈問題。波音從波音767時代開始就逐步推行零部件制造全球化，波音只負責最后的總裝，但在組織波音787生產時依然吃夠了這方面的苦頭，洛克希德·馬丁也不能免俗。全球化生產中的質量控制是另一個問題，尤其在設計更改頻繁的時候，確保通信暢通和質量控制是一個很大的挑戰。2012年1月，部分F-35就因為降落傘裝反了而停飛過一次。這些新的F-35采用更新型號的馬丁·貝克US16E彈射座椅，降落傘的包裝和以前的型號不同。

另一方面，一些指望著F-35生產合同的外包公司由于LRIP產量遲遲不能上去，無法收回投資，已經遇到嚴重的困難。澳大利亞的一家公司已經因為資金鏈斷裂而宣告破產，盡管和洛克希德·馬丁簽有20年的合同。洛克希德·馬丁需要另外尋找新的上游廠家，要重新走一遍生產過程和產品質量的認證程序，這個成本最后也是要轉嫁到F-35的單價上的。另一方面，試飛和諸多改進需要對已經交付的LRIP飛機返工。前4批LRIP飛機中，美國軍方已經承擔了3.72億美元的返工費用，這是在6.72億美元超支之上的額外開支。美國國防部和洛克希德·馬丁經過艱苦談判最后達成協議，從LRIP 5開始，雙方各承擔一半返工費用。年景不好，要賺一向揮金如土的美國軍方的錢也不容易了。

除了洛克希德·馬丁，F135發動機主承包商普惠也有自己的問題。發動機研發投資從48億美元增加到84億美元，增幅達75%。主要問題來自發動機的設計修改，尤其是升力風扇。發動機交貨也大大延后于預期，到2012年初，共提供了42臺發動機和12臺升力風扇，所以洛克希德·馬丁的另一個抱怨也是有道理的：即使洛克希德·馬丁不延期，普惠也會延期。但普惠之所以能躲過美國輿論和美國國會的憤怒，是因為發動機盡管延期交付，但還是趕在洛克希德·馬丁的前面，使洛克希德·馬丁不大好轉嫁問題。

LRIP 5本來應該2009年開始生產，但到2011年12月才草簽協議，2012年12月才最后簽約。LRIP 5原來計劃包括44架F-35A、44架F-35B和32架F-35C，結果大幅度削減到30架，節約下來的費用用于支付計劃超支和額外測試。

美國軍方一直堅持F-35的總采購量維持在2443架。但2011年12月9日，參謀長聯席會議主席馬丁·鄧普希上將在大西洋委員會講話，暗示F-35總采購數量可能削減，至少會推遲和拉長采購周期，以減少未來幾年國防開支的負擔。鄧普希是陸軍上將，但曾在西點和美聯儲進修過經濟學。西方公司在頭寸緊張的時候，要做的第一件事情是裁減開支，包括下馬不必要的項目；要做的第二件事情就是推遲重大采購和新建項目。美國戰略重點向亞太轉移意味著美國空軍和美國海軍的空中力量比反恐時期更加吃緊，但2009年美國空軍戰斗機隊平均機齡已經高達20年，美國海軍的情況也差不多；另一方面，國防開支拮據也是不可回避的現實，未來10年已經要裁減4500億美元，進一步裁減6000億美元也已經啟動。司令官鄧普希和總經理鄧普希哪一個才是真面目，時間自會揭曉。

F-35的LRIP計劃雄心勃勃，但在不斷拖延和問題頻出之后，LRIP數量不斷縮減，嚴重影響F-35的價格模型

STOVL的磨難

所謂“成也蕭何敗也蕭何”，對于F-35來說，STOVL就像這個蕭何。如果說F-35計劃是被STOVL的F-35B拖累的，并不為過。F-35B到底怎么了？F-35的發動機F135是普惠根據F-22的F119發動機發展而來的。F135分F135-100（CTOL用）、F135-400（CATOBAR用）和F135-600（STOVL用），三者共用基本的核心發動機。F135-600不僅可以在前飛狀態下提供191千牛的加力推力，還可以在短距起飛狀態下提供169.6千牛的非加力推力，或者在垂直降落狀態下提供175.4千牛的非加力直接升力，使得F-35B不需要開加力就可以實現STOVL。這不僅對降低STOVL的油耗有重要意義，對降低噴氣溫度也十分重要，加力燃燒噴氣的溫度很容易燒蝕艦船的鋼制甲板或者地面的混凝土鋪裝。F135是世界上推力最大的戰斗機發動機，也是最先進的STOVL發動機。

發動機被稱為“戰斗機的心臟”，F-35B的問題自然少不了發動機的問題。F135-600最大的特色是三段式鈦制可偏轉尾噴管，垂直偏轉角可以達到95度，也就是說，噴口可以略微向前；水平擺動角為正負10度。F135-600的尾噴管在偏轉模式下，可以產生70千牛的直接升力。兩級低壓渦輪的主軸向前延伸，引出傳動軸，用于驅動升力風扇。這個不到45千克的傳動軸要傳遞相當于29000馬力的功率，轉速達到8000轉/分。由于升力風扇只有在STOVL狀態下使用，正常飛行中和發動機脫開，所以有一個離合器，需要在摩擦片狀態下工作9～12秒，傳遞6000馬力。實現可靠機械閉鎖后，離合器能傳遞全部29000馬力，設計要求能開合至少1500次。低壓壓氣機向兩側引出加壓空氣支流，通過導管和噴嘴在兩側1/3翼展的翼下噴出，不僅提供橫滾控制力矩，也在每側產生8.2千牛的直接升力。升力風扇為兩級設計，可以產生89千牛的直接升力，可變截面矩形噴口不僅控制升力，也提供升力風扇的防喘振控制。F135-600的構思很精巧，但F135-600幾乎所有和STOVL有關的部分最后都遇到不同程度的技術問題。

隱身戰斗機需要武器內置，結構重量較大，加上研制中不斷增重，F135的推力只得同步增長。但和F-15、F-16共用發動機不同，F135和F119的尺寸、重量完全不同，F-22和F-35不能共用發動機。F135的推力比F119增加近1/4，不僅把增推空間吃光，還使發動機的極限工作狀態成為正常工作狀態，降低可靠性和壽命。驅動升力風扇的額外要求進一步加重了低壓渦輪的負擔。在2007—2008年的臺架試驗中，兩臺F135-600先后發生故障，問題都出在低壓渦輪葉片的疲勞裂縫上。在STOVL狀態下，兩級低壓渦輪承受的壓力將增加，空心葉片受到靜子導流片的紊亂尾流格外強烈的沖刷，引起過度振動，最終導致疲勞裂縫。設計修改包括采用非對稱導流片間隙，打亂紊流的形成，葉片也重新設計，避免在內部冷卻孔的開孔地方形成應力集中。

2011年，普惠終于完成設計修改，并修改了發動機數字控制軟件，使推力提高了0.45千牛，略微改善了F-35B垂直降落重量。垂直降落重量對F-35B很重要?，F代精確制導彈藥成本高昂，如果在出擊中用不完，不能像鐵炸彈時代那樣往海里一丟了事，在陸上前線機場垂直降落時，附近有友鄰部隊或者平民居住，更不可能隨便亂丟。但F135的增推潛力實在是挖完了，難怪再擠出0.45千牛都那么吃力。

升力風扇是英國羅爾斯·羅伊斯的技術。升力風扇重1215千克，直徑1.27米，用于把29000馬力的功率轉化為89千牛的直接推力，壓力比2.1∶1，進氣口空氣流量234千克/秒。兩級風扇同軸反轉，提高效率。寬弦鈦制葉片用線性摩擦焊接固定到鈦制葉盤上。第一級的葉片是空心的，用于降低重量；第二級的葉片受力更大，采用空心的技術難度太大、成本太高，所以是實心的。升力風扇前后幾次修改設計，羅爾斯·羅伊斯提出還有5%～10%的增推余地，需要改進第一級葉尖設計，降低葉尖和機匣間隙以減少回流，但撥款沒有到位，就擱置了。

兩級升力風扇是反向轉動的，避免了氣流在旋轉中浪費能量。傳動軸在兩級風扇位置之間進入齒輪箱，齒輪箱的三個傘齒輪呈C形布置，主動齒輪在側，被動的上下傘齒輪自然地實現第一級和第二級風扇的反轉。這個設計很巧妙，也很緊湊。在設計中，為了降低風扇的啟動力矩，在進入STOVL狀態風扇剛啟動時，風扇進口的可調導流片適當關閉，降低第一級風扇的負荷，幫助轉速迅速提高到正常工作狀態。但第一級風扇大幅度卸載了，第二級風扇的卸載不成比例，使得驅動的傘齒輪在上下傘齒輪之間承受巨大的扭力差，導致2003年發生了一次齒輪箱損毀。羅爾斯·羅伊斯在重新設計的過程中，開發了一套全新的設計流程，對傘齒輪的受力機制和設計也有了全新的認識。齒輪箱的設計工作時間是200小時，這是相對于4000小時的STOVL基本發動機而言的，美國空軍型和美國海軍型的F135發動機設計壽命則是8000小時。

連接主動傘齒輪和發動機低壓渦輪的是傳動軸，要求重量輕、剛度高。從一開始，傳動軸的制造就達到了設計要求，但設計要求有點樂觀了。由于發動機和升力風扇的制造和安裝容差、部件的熱脹冷縮、因空氣壓力變化和機動飛行導致的結構變形超過設計要求，傳動軸必須重新設計，在兩端裝上柔性接頭，已經裝上預生產型飛機的傳動軸則加入鋼制墊圈，補足尺寸上的松動。

F-35的生產是一個高度復雜的體系

F135共用基本的核心發動機，但F135-600具有獨特的轉動尾噴口和升力風扇

升力風扇是羅爾斯·羅伊斯的設計

C形布置的三個傘齒輪組不僅傳遞功率，還自動實現上下風扇的同步反轉

傳動軸不僅要輕，還要具有很高的剛性

離合器負責傳動軸與發動機的接通和斷開

在進入和退出STOVL狀態時，離合器負責傳動軸與發動機的接通和斷開。這是5片干式離合器，采用和飛機制動相同的摩擦片材料。羅爾斯·羅伊斯聲稱使用壽命超過1000次，但從來不說“達到了設計要求的1500次”，在試驗中也從來沒有達到過1500次。由于傳送的功率巨大，在短短的9～12秒里，摩擦可以產生12660千焦以上的熱量，相當于在9～12秒里把約38千克水從20攝氏度加熱到100攝氏度。這個熱量的絕對值并沒有什么了不起，但在時間上非常短促，對傳熱設計要求很苛刻。按照設計，熱量大部分由冷卻油帶走。但為了在巡航狀態下保證發動機省油，流量為152升/分的冷卻油泵和冷卻風扇只有在STOVL狀態才開動，而正常飛行時傳動軸依然在空轉，離合器依然生熱，不妥善冷卻的話，最終會造成離合器損毀。普惠只有另外設計一個正常飛行時使用的輔助冷卻系統，同時還安裝了一個溫度傳感器，提醒飛行員在短距起飛后迅速爬升到900米以上的中空，不僅盡早退出STOVL狀態，減少離合器的熱積累，也利用中空較冷的空氣幫助離合器冷卻。

但F135-600最關鍵的技術是可以偏轉90度的尾噴口。發動機尾噴管不僅受到高熱，還受到噴氣的極大壓力，機械受力情況十分嚴酷，不可能用伸縮管、彈簧管或者軟管之類。傳統推力轉向噴口有幾種典型形式。第一種結構是F-22那樣的矩形噴口，兩塊側板是固定的，頂板和底板是可動的，噴氣方向只能在上下方向上改變。矩形噴口可以對渦輪有所遮擋，有利于雷達隱身；噴氣流和周邊空氣的混合好，也有利于降低紅外特征。但活動的頂板、底板和固定的側板之間的密封是一個很大的技術挑戰，長期使用后保持密封更難。但密封不好的話，漏氣就要造成推力損失。圓形的發動機截面和矩形的噴口之間還有一個過渡，造成一定的推力損失，這不是噴口面積相同就可以解決的。矩形噴口還有一個問題，偏轉角度過大時，噴口喉道面積急劇縮小，造成嚴重的噴氣損失。這個不難理解。偏轉30度時，面積減小13%；偏轉60度時，面積減小50%；偏轉90度時，面積就徹底減小到零了，所以不適用于STOVL。第二種結構是蘇-30MKI那樣的軸對稱三維轉向噴口，利用聯動的羽片結構偏轉噴口的方向。這種結構的好處是容易和現有發動機適配，層疊的羽片容易密封，而且同等面積下圓形噴口的周長最小，推力損失最小。和矩形噴口一樣，要保證足夠噴口面積的話，可以偏轉的角度也很有限，遠遠達不到偏轉90度形成直接升力的要求。第三種結構是“鷂”式的“飛馬”發動機那樣的彎管噴口?！帮w馬”的發動機主體和噴口之間的關系像烏龜一樣，龜身是發動機主體，四腳就是四個噴口，每個噴口都可以繞“肩關節”上下轉動。噴氣呈90度從兩側離開發動機進入噴口，通過“肩關節”進入彎管，再次偏轉90度后噴出?！凹珀P節”的轉動使彎管出口向后，形成巡航推力；或者向下，形成直接升力；或者向斜下方，在推力和升力之間折中，用于短距起飛。彎管在理論上也可以向上或者向前。噴口向上既沒有實際用處，也受到機翼結構的遮擋。噴口向前可以形成反推力，但噴氣容易再次進入進氣口，影響發動機工作，所以也沒有實際作用。彎管方式的發動機噴口和彎管通過圓環接口對接，結構簡單可靠。但不管是STOVL、VTOL還是巡航模式，噴氣要轉兩個90度的彎，推力損失較大。另外，這樣的布局和F-35B的尾噴口在本質上沖突。

F-35采用第四種方式，這是受到雅克夫列夫的影響，是一種十分精巧的設計，采用可偏轉90度的圓管，既滿足直接升力的要求，又避免了巡航推力的損失。通常來說，圓管彎轉90度的話，需要在彎頭用多個“楔形”段拼接，但圓管拉直的時候楔形段之間不容易做到密封。雅克夫列夫沒有這樣硬性彎轉，而是像一根魔棒，用斜面對接的方法，在繞軸旋轉時使得魔棒一端自然彎轉。當然，魔棒是方的截面，扭轉的時候也不需要保證密封。噴管需要圓的截面，只有圓形截面才能保證無泄漏扭轉。具體來說，可以設想一根圓管，從右上至左下45度斜切成兩截，固定左端，右端繞軸擰轉180度后，就自然和左端構呈90度角。但斜切面是橢圓截面，在平直和90度扭轉的情況下依然可以做到無泄漏對接，但無法在扭轉過程中保持無泄漏，只有圓形截面才能做到在扭轉過程中保持無泄漏。雅克夫列夫在這里巧妙地使用了一個立體解析幾何中的原理，用扁橢圓管斜切，使得斜切面正好是圓形截面。具體來說，假定扁橢圓管短軸（豎向）為單位長度的話，如果45度斜切，長軸（橫向）長度需要約為1.414；如果30度斜切，長軸（橫向）長度需要約為1.155。顯然，斜切的角度越接近垂直，扁橢圓管越接近圓管。兩段式就可以做到90度偏轉，但對噴氣的扭轉過急，噴流的動能損失很大，對噴管的沖刷也很嚴重。分三段在兩個對接處各偏轉45度，可以形成必要的過渡，斜切角度由45度變為30度，橢圓管也更接近圓管，巡航狀態下推力損失更小。F135-600采用的就是三段式偏轉噴管。

圓形截面的發動機出口到偏轉噴口需要向扁橢圓過渡，在偏轉段之后，還要回到圓形截面，才能使用常規的圓形截面收斂-擴張噴口。由于圓管向扁橢圓管的過渡需要三維精密制造，分段多一點兒，更接近圓管，在制造上更容易一些，推力損失也更小。但分段更多的話，重量和復雜性增加過多。F-35B就是這樣兩級斜切，側面看像一個“八”字?？堪l動機的一端固定，八字上下顛倒成V字后，噴口一側就自然向下。斜切還略帶左右方向，所以噴口在向下偏轉后還可以左右擺動正負10度。

在制造上，通常的大型圓管對圓度的要求不是很高，但要無泄漏對接就要求極高的圓度，上述約1.414∶1或者1.155∶1只是簡略表示，實際上需要更多的位數才能保證足夠的圓度。這不是一道數學競賽的記憶題，而是一個現實的工程挑戰。大型鈦制件尤其難以精密加工，這進一步增加了挑戰性。在很長一段時間里，羅爾斯·羅伊斯無法保證產量和質量，花了很長時間才解決了工藝問題。相對來說，驅動扭轉的大型環形驅動齒輪的問題較小，不過噴管向下的時候，機腹有一對艙門要打開，不僅為噴管讓路，也把噴流包絡起來，好比側壁式氣墊船一樣，增加直接升力的效率。在試飛中，這一對大型艙門在打開時，發現有嚴重的振動問題，加強結構后才解決了問題。

垂直懸停中，產生足夠的直接升力只是問題的一半，另一半是保持姿態控制。俯仰方向的姿態控制由升力風扇和尾噴口實現，橫搖方向的姿態控制由兩側的姿態控制噴嘴實現。F135-600不只是一個直通的發動機前面頂著一個升力風扇，其平面像一個十字架，縱長的一豎是發動機的主體，頂上延長至升力風扇，橫向的兩臂則是提供橫滾控制和輔助直接升力的橫滾臂。由于機翼不是絕對剛性的，在機動飛行中存在顯著的扭轉，橫滾臂和發動機的連接必須是柔性的。在橫滾臂頂端是控制噴氣的噴嘴，由作動機構控制噴嘴的出氣量和方向。根據氣體的波義耳定律，氣體壓縮后會提高溫度，從低壓壓氣機引出的氣流還是有相當溫度的。長期受熱的噴嘴密封件不可避免地發生漏氣，F-35B原設計的作動機構耐高溫能力不足，在使用中很快造成過熱損壞。在60節以下的STOVL狀態時，F-35B的氣動橫滾控制（平尾、副翼）基本無效，只有使用橫滾臂噴嘴。過熱問題使得F-35B可以處在STOVL狀態的時間很受限制。準備著陸的F-35B或許由于甲板操作或者天氣原因需要延長懸停時間，再延長懸停有可能造成姿態控制失效，這是不容許的。在試飛中，先采用增加隔熱層和耐熱密封膠對付著，2012年開始采用重新設計的噴嘴和作動機構。

橫滾臂的另一個問題是密閉門。在正常飛行時，為了改善隱身，也為了降低阻力，橫滾臂噴嘴有密閉門蓋住。密閉門是多孔的，使熱量可以散失。但在試飛中發現，高速飛行的氣流沖刷會導致多孔門開裂，需要加強，因此從三號機開始采用加強的密閉門。

三段式偏轉噴管是F135-600的絕技，簡單、可靠，但對加工精度要求極高

橫滾臂的噴嘴產生過熱問題

升力風扇要能夠改變噴口面積，控制升力；還需要能改變噴流方向，用于懸停狀態下的俯仰姿態控制?？烧{噴口的另一個用處是風扇的喘振控制。喘振是風扇以及所有渦輪機械的大敵。風扇葉尖發生失速的話，會大大降低風扇出力。在嚴重的情況下，風扇的壓縮作用喪失，已經壓縮的高壓空氣逆向回流，使葉尖失速短暫消失，恢復風扇出力，然后再次進入失速。周而復始，造成嚴重的壓力振蕩，甚至結構毀壞。升力風扇需要有能力通過控制背壓來控制喘振。X-35使用圓錐伸縮的可調截面噴口，圍護噴口的葉片在上下運動的時候，只能沿著圓錐護套的錐形環面移動，在上下運動的同時自然地迫使葉片收縮或者擴張，改變噴口截面積。但這樣的設計較重，羅爾斯·羅伊斯改用方形截面噴口，用百葉窗一樣的可動葉片控制噴口流道面積，同時控制風扇的背壓，改善喘振控制。問題是有一定前飛速度時，氣流從進氣到排氣有一個自然的由前向后的趨勢，升力風扇入口的壓力場不均勻，也沒有足夠的流道長度可以理順氣流，所以羅爾斯·羅伊斯最后重新設計了風扇的中心體，使之不再對稱，而是像心尖向前的心形，幫助把氣流扭轉理順。支承風扇中心體的葉片結構也由最小阻力的垂直安裝改為導向前下方的偏轉安裝位置，進一步幫助理順向下的氣流，代價是推力有所損失。

升力風扇的出口改用不對稱設計，克服前飛中流場畸變的問題

但升力風扇的進氣門的問題要大得多。X-35的升力風扇進氣門向左右打開，每側是一個雙折門，打開的時候，截面像一個倒V形。這個設計重量輕，結構簡單，但問題也多。由于升力風扇的空氣流量很大，而且氣流在低速前飛狀態中需要轉彎90度才能進入升力風扇，機身上表面“陷入”進氣口處的局部氣流畸變嚴重，容易產生不穩定的喘振，引起升力風扇的結構共振，使得升力風扇的壽命只有幾分鐘。重新設計的升力風扇結構得到加強，共振區也落在工作頻率之外。但這還不夠，進氣門也必須重新設計，以保證順暢進氣。最后采用后開式進氣門。后開式進氣門像轎車發動機蓋一樣向后掀開，本身就起到氣流導向作用，極大地改善了升力風扇的工作條件。洛克希德·馬丁還進一步在升力風扇進氣口的邊緣做坡口和圓滑處理，并增加一圈跌落式臺口，雖然破壞了隱身要求的圓滑平整，但總算保證了升力風扇的工作狀態?？墒呛箝_式進氣門又帶來了新的問題。

X-35B的升力風扇進氣門是側開的雙折門

F-35B的升力風扇進氣門改為單一的大型后開門

后開門引起渦流問題，給后面的輔助進氣門帶來顫振問題

后開式進氣門在前飛狀態下受到的風壓大，不僅引起的阻力大，自身也需要較高的剛性，增加了結構重量，還在開啟、關閉時需要大功率液壓機構，尤其需要復雜的鎖定機構。后開門在35度和65度有兩個鎖定位置，35度位置用于低速前飛狀態，65度位置用于懸?；蚨叹嗥痫w狀態。液壓機構不適用于可靠鎖定，進氣門開啟到35度或者65度時，止回棘爪自動頂住鎖定。問題是后開門很容易在鎖定位置上別住，無法可靠解鎖。若發生在65度位置還好一點，如果正在起飛，那就立刻返航修理；如果正在懸停和垂直降落，那就落地后修理。比較要命的是在準備進入懸停和垂直降落的時候卡死在35度的位置，會使進氣門無法進一步開啟到需要的65度。遇到這樣的緊急情況有特殊開鎖機制解決，但這畢竟不是正常操作方法。每次鎖定機構發生故障，都需要把整個升力風扇拆下來才能修理，后來才改進到可以不必取下整個升力風扇就修理鎖定機構，但依然是一個麻煩。洛克希德·馬丁對鎖定機構重新進行設計，在棘爪上修出適當的圓角，既保證可靠鎖定，又不至于經常發生別住的問題。改進的設計在2012年進行測試，然后投入使用。洛克希德·馬丁還在進一步研究簡化設計的問題，避免過度復雜的機構導致可靠性問題。

但高高仰起的進氣門還導致另一個問題。在升力風扇進氣口之后，有一個輔助進氣口，用于在STOVL狀態下增加主發動機進氣量，提高出力達31千牛，對不用加力就提供足夠的直接升力十分關鍵。F-35的兩側進氣口的進氣在機身中央匯合起來，輸入發動機前端，形狀像一個“Y”，輔助進氣口正好處在“Y”的交匯點上。輔助進氣口依然采用簡單的側開門，但在低速前飛狀態下，后開式進氣門導致的尾流沖刷引起輔助進氣口側開門嚴重的顫振問題，尤其在125節以上升力風扇進氣門從65度的全開位置關到35度的半開位置后。在35度半開時，氣流從升力風扇進氣門兩側卷過，導致強烈的不穩定渦流，沖刷直立的發動機輔助進氣門，造成顫振。解決辦法是在起飛時將從65度關閉到35度的速度提高到170節，改變渦流走向，避開輔助進氣門；著陸時在160節就全開到65度位置，增加對輔助進氣門的遮蔽。這些措施可以減少顫振的問題，但在短距起飛時增加了阻力，在著陸時提前打開對液壓機構的功率要求也更高。另一方面，主發動機輔助進氣門作動機構也被重新設計，極大地加強了結構，使得自然頻率大大高于工作頻率，避免共振損壞。

另一個和STOVL有關但和發動機無關的問題是第496號機框。機框是機身的主要橫向受力構件，第496號機框是安裝主起落架的地方，格外吃力。這是F-35B上6個鍛鋁機框中的一個。F-35B機體的設計壽命是8000小時，吃重的第496號更達到1.6萬小時，已提供足夠的余量。但在靜力試驗中，第1500小時就發現了裂縫。試飛機隊中的F-35B沒有發現裂縫問題，但還沒有哪一架飛機達到1500小時，所以無法預計達到1500小時后是否會出現裂縫。裂縫是應力集中引起的，解決辦法是局部加強，但從第24架F-35B開始，將采用重新設計的加強的第496號機框。

另一個發生裂縫的地方是機翼前緣翼根肋梁，在F-35A耐久性試驗中，第2800小時就發生了裂縫。這個部件是F-35A和F-35B共用的，F-35C的機翼極大地增加了翼面積，結構不一樣，沒有發現有同樣的問題。重新設計的肋梁將在LRIP 5飛機上開始使用，早期的LRIP飛機（包括30 架F-35A和34架F-35B）也將改裝。F-35B升力風扇的支撐梁也出現微裂紋問題，將用重新設計和加強過的新部件換裝。

那么多加強說到底都主要是增加用料，這導致增重，而F-35B最怕的就是增重。為了降低重量，只有開始新一輪減重，用更高級的材料和更復雜的工藝。加上STOVL帶來的一系列技術問題，這一切都將推高F-35B的成本，拖延研發時間。這一切是否值得？

值得與否應該根據STOVL的代價來決定。從CALF到JSF的基本思路是：升力風扇使得只需要較小代價就可以實現STOVL。由于F-35計劃包括美國空軍型、艦載型和STOVL型，要準確地計算STOVL的代價不容易。SDD之前的JSF計劃是概念演示，重點在于X-32和X-35的對比試飛。由于F-22的研發經驗加上先前的YF-22和YF-23的對比試飛已經確定了隱身超聲速戰斗機的可行性和基本技術，JSF的重點不在于隱身超聲速的實現，而在于STOVL，所以JSF階段的40億美元投資可以算入STOVL的代價。

就發動機而言，F135為世界戰斗機發動機之最?？鄢蜷_輔助進氣門得到的31千牛額外推力的話，空戰可用的非加力推力也達124.6千牛，依然超過F100、F110、AL-31的加力推力。但F135的重量也大，根據普惠的數據，美國空軍型和美國海軍型的F135重量為2950千克，而不是通常認為的1701千克；另一方面，通用電氣F414的單臺重量為1110千克，單臺推力為98千牛，兩臺F414發動機的推力和單臺F135發動機相當。F414是現成的，不需要額外研發投資。不能采用兩臺F414的原因是STOVL要求必須單發。根據美國國會研究中心的數據，F135和F136的投資為107億美元，這也可以算入STOVL的代價。

2004年F-35研發遇到重量瓶頸，其中主要問題出在STOVL的F-35B上，因為發動機推力已經達到極限，但增重使得垂直降落重量不能滿足設計要求。由于美國海軍陸戰隊對F-35B換裝AV-8B最為迫切，F-35B應該是最先入役的，因此F-35B的問題拖累了整個F-35計劃的進度，美國空軍和海軍一同受累，導致增加開支62億美元（其中包括為減重而重新設計所需的48億），這筆賬也應該算入STOVL。

到2011年為止，SDD的總投資為566億美元，扣除上述169億美元STOVL專項投資，其余397億美元應該按照F-35A/B/C的生產份額均攤。美國計劃采購2443架F-35，其中F-35A為1763架，F-35B為340架，F-35C 為340架（包括80架美國海軍陸戰隊的F-35C）。因此，SDD投資攤入F-35B的部分應為55億。計入JSF的40億后，STOVL的總代價可以估算為266億美元。

但如果F-35A和F-35C可以改用F414，F135和F414的差價也應該算入STOVL的代價。普惠沒有公布F135的單價，但聲稱F135的單價和F119相同。按照2010年11月11日美國國防部和普惠的合同，F119的單價約1260萬美元；另一與通用電氣的合同簽于2009年3月3日，標明F414-400的單價約為378萬美元。換句話說，一臺F135比兩臺F414高出504萬美元，2103架F-35A和F-35C改用較低成本的F414雙發又是106億美元的差價。這使得STOVL的代價增加到370億美元。2011年美國海軍的數字表明，F-35B的離地單價為1.39億美元，340架F-35B平攤這367億美元的額外成本后，F-35B的實際單價將達到2.48億美元。這樣的算法必定會有各種爭議，但STOVL拖累了F-35計劃，使得F-35B的實際單價變相大幅上漲，而不只是洛克希德·馬丁所報的離地價格，這是沒有什么好爭議的。

由于F-35入役推遲，美國空軍被迫為現有的170架F-15和300～350架（可能最終增加到600架）F-16延壽升級，F-16的延壽升級每架耗資1000萬美元。F-15應該至少相當。如果這50億～60億美元中的一部分也算入STOVL導致計劃拖延的代價，將進一步推高F-35B的實際成本。

后開門還有剛性和鎖定的問題。為了避開輔助進氣門的顫振條件，升力風扇進氣門的大開度位置要提前達到，延后退出，阻力增加顯而易見

十三大罪狀

如果在20世紀五六十年代，F-35僅 STOVL暴露出來的問題就難逃下馬的命運，但在F-35成為美國戰斗機世界獨苗的今天，其手握免死金牌，不過死罪可免，活罪難逃。在SDD十周年的時候，F-35陣營極力陳述成就，但美國國防部的一份報告給F-35又新增了十三大罪狀。這份11月29日呈交的簡評報告是國防部采購主管弗蘭克·肯達爾要求的，作為國防部的大內總管，該報告的分量不言而喻。這份題為《F-35聯合打擊戰斗機邊試飛邊生產問題快速評估》（簡稱《快速評估》）的報告由三個助理副國防部長、一個性能評估部門副主任和一個高級技術顧問執筆。

邊試飛邊生產是F-35的一大特色，其假定是JSF計劃實質性地降低了STOVL的技術風險，F-22的經驗實質性地降低了隱身和超聲速的技術風險，對空氣動力學和結構的計算機建模和設計制造中的計算機輔助實質性地降低了其他的一般技術風險，足夠低的總風險水平使邊試飛邊生產導致的預期返工降低到最低。但試飛現實證明這個預期太樂觀了。除了F-35B和STOVL相關的問題外，《F-35聯合打擊戰斗機邊試飛邊生產問題快速評估》羅列了13個新增問題。

新增問題分為三大類。第一類為5個影響飛行或任務安全而尚未解決的重大問題，是邊試飛邊生產的絆腳石，如果不得到妥善解決，足以危害F-35計劃的繼續。第一類5個問題包括頭盔顯示系統、燃油拋灑系統、綜合動力系統、艦載型的尾鉤和保密等五項。

F-35的頭盔顯示系統是第二代，不光提供目標提示，還可以顯示火控、導航、發動機、大氣數據、武器狀態等圖標信息，并投影顯示夜視攝像機和分布式孔徑系統的圖像，飛行員可以實時觀看360度的全景，并用于導彈來襲報警和定位、威脅指示和瞄準以及友機跟蹤定位。與分布式孔徑系統相結合后，頭盔顯示系統不僅用于機載武器火控，還用于戰場態勢感知和主要飛行信息顯示。從某種意義上說，頭盔顯示系統好比把傳統的平視顯示器安裝到整個座艙蓋甚至地板上，飛行員的頭指向任何方向，都可以顯示與這個方向相關的系統、態勢、武器信息，只不過顯示器實際上是裝在頭盔前的眼罩上了。重要的是，頭盔顯示系統不是補充傳統平視顯示器的輔助顯示系統，而是完全取代了平視顯示器，成為主要的飛行信息顯示，包括速度、高度、爬升率、地平。換句話說，頭盔顯示系統的性能對飛行安全、戰場態勢感知和作戰效能至關重要，頭盔顯示系統不能正常工作的話，連基本飛行安全都難以保證。

頭盔顯示系統和頭盔瞄準具的差別在于，后者只是簡單的目標指示提示系統，而前者是完整的投影顯示系統，可以顯示圖標和圖像。功能強大得多，但問題也極大地放大了。頭盔顯示系統的成像平面和眼球很近，圖像的微小抖動對眼球視線來說也是可觀的角位移，主觀感覺上相當于大幅度的抖動。如果長時間抖動頻率較高的話，不僅無法正常讀數，還會造成嚴重的頭痛。這個問題十分頑固，難以解決。頭盔和頭部的結合不可能做到絕對緊密。在正常機械振動、不穩定氣流或者機動飛行的情況下，微小的松動也會加劇抖動問題。設計團隊試圖用微型陀螺穩定圖像，但不僅沒有到可以飛行試驗的程度，還可能導致重量問題。頭盔重量不僅是一個舒適問題，也是一個安全問題。在過載9的機動中，頭盔重量相當于放大9倍，對飛行員的頸椎是很大的壓力。彈射救生時，頭盔重量也極大地放大，可能造成頸椎骨折，嚴重的時候可能致命，所以頭盔顯示系統對重量異常敏感。

采取諸多措施之后，STOVL的F-35B還是沒有達到短距起飛距離的設計要求

F-35的頭盔顯示系統是關鍵技術之一

但顯示穩定性成了大問題，還有亮度、分辨率等其他問題

第二個問題是顯示滯后。圖像顯示滯后達130毫秒，圖標顯示滯后也有50毫秒，而設計指標分別是40毫秒和30毫秒。經常使用普及型數碼相機的人對顯示滯后會有體會，用相機背上的LCD取景拍攝跑動中的小孩時，圖像不連貫不說，而且總是慢一拍，按快門的時候小孩已經跑出畫面，拍下來的只是半個小孩，或者錯過最佳表情。對于家長來說，快門滯后只是惱火；對于飛行員來說，顯示滯后就要貽誤戰機，或者危害飛行安全，是很要命的。頭盔顯示系統的清晰度也不足，尤其是在夜視模式下，在滿月的亮度下也只有相當于大約350度近視眼的水平，而傳統的夜視眼鏡只相當于不到100度的近視眼。隨著亮度的降低，夜視攝像機的清晰度降低得比夜視眼鏡更快。設計團隊正在研制的新一代夜視攝像機，預計依然不能達到傳統夜視眼鏡的清晰度，而且離飛行試驗還有一段時間。

頭盔顯示系統可以說是虛擬現實的一種體現。虛擬現實在電腦游戲世界已經使用多年，技術已經成熟。但電腦游戲的使用環境和戰斗機大不一樣，即沒有強烈的振動和機動過載問題，黑暗的環境對顯示亮度沒有多少要求，也對顯示滯后的容忍度較高。但這樣的“業余級”性能不能滿足戰斗機的要求。為了不影響進度，設計團隊正在兩條腿走路，一方面由VSI公司繼續解決現有問題，另一方面要求BAE提供另一種頭盔顯示系統作為候選。BAE的設計采用常規的夜視眼鏡，但無法顯示分布式孔徑系統圖像。失去分布式孔徑系統圖像顯示能力使F-35頭盔顯示系統的優越性大打折扣，甚至使分布式孔徑系統的作用也大打折扣。需要在多功能液晶顯示器上像電視監視系統那樣手工操作改變顯示角度，不僅使用起來別扭，也容易在緊張切換中把觀察的角度搞錯——以為還在看左前方，其實已經在看左后下方了，遠遠不如頭盔顯示系統和分布式孔徑系統交聯對空間定位直觀。但現在還沒有更好的解決辦法。

F-35陣營宣稱，F-35的頭盔顯示系統成功地顯示了800英里（約1287千米）外的火箭發射，這其實有點嘩眾取寵。那是Space-X的“獵鷹9”運載火箭的發射，具有將13150千克有效載荷送入地球軌道的能力，助推級每秒燃燒3000磅火箭燃料，形成巨大的火炬，20倍于DF-31導彈的助推級。真正的導彈跟蹤要在助推級熄火之后，而F-35的頭盔顯示系統就無能為力了。F-35陣營的這種宣傳是魚目混珠，混淆視聽。

第二個問題是燃油拋灑系統。飛機著陸瞬間對起落架的沖擊載荷很高，在航母上降落尤其如此。飛機可以按照最大起飛重量安全地滑跑和起飛，但不能以最大起飛重量安全著陸，拋灑過多燃油是重載飛機降落前必須要做的事。拋灑燃油卻不簡單，不能沾上飛機，最好能在空中就點燃燒掉。飛機上有很多高溫表面，沾上了容易著火。在空中直接點燃燒掉是最安全的。做不到的話，應該盡量拋灑得遠一點。雙發戰斗機的燃油拋灑比較好辦，在兩臺發動機的噴口之間通常有一定的間隙，燃油管由此延伸而出，其和發動機之間有隔溫層保護，拋灑出去后被噴氣直接點燃。澳大利亞空軍用F-111表演時，傳統節目之一就是在低空拋灑燃油，在空中點燃一個很壯觀的大火炬。F-22也是雙發，也容易這么做。但是單發戰斗機不容易這么做，燃油管不容易和發動機保持足夠的距離和隔溫，為了燃油拋灑系統而特意加大后機身就得不償失了。單發戰斗機通常采用一根伸出的桿子，在桿子盡頭拋灑燃油。但F-35是隱身飛機，最忌諱這樣的東西。直接向下拋灑也不行，燃油會灑上起落架，制動的高溫會造成巨大的起火危險。

F-35的燃油拋灑口緊貼機體表面，隱身問題解決了，但不能解決燃油沾上機體表面的問題，乃至在著陸后出現襟翼上積聚的燃油傾灑到地面的情況，容易起火。尤其是STOVL的F-35B，有很多高溫表面，滴灑到的話容易起火。在高溫燃氣吹拂下，滴灑到地上的燃油也容易被點燃。即使不算起火危險，灑得到處都是的燃油對于維修、裝彈和修復隱身涂層也是麻煩。由于這些問題，美國海軍和美國空軍索性規定，除非緊急情況，否則不準F-35在空中拋灑多余燃油。美國空軍的F-35A還好說，只要有足夠的跑道長度，就可以增加著陸接地速度，降低下沉率，重載著陸的問題還比較小；美國海軍的F-35C就只有拋掉多余彈藥，才能把著陸重量降到可以安全著艦的地步。否則只有在空中多轉幾圈，燒掉多余的燃油后再降落。到《快速評估》發表的時候，F-35還沒有一個既保證安全又不影響隱身的解決辦法。

F-35是電傳操縱飛機，也就是說，除了起落架、艙門、制動系統具有有限的液壓備份之外，主要飛控沒有液壓備份，對電力供應需求大，所以采用270伏直流系統，160千瓦容量，10倍于通常的機載電力系統，大大增加電路發生電弧的危險。由于F-35對電力的高度依賴，機載電力系統的可靠性要求很高，采用四重冗余。傳統上，戰斗機發動機起動或者維修時機載系統所需電力需要外接電源的供電。民航飛機自備輔助動力系統（Auxiliary Power Unit，簡稱APU），用于在地面發動機不工作的時候提供電力，也用于起動發動機?，F代戰斗機也開始自帶輔助動力系統，使得地勤保障的要求大大降低，有利于提高出動率。另一方面，發動機一旦啟動，主發電機就由發動機帶動。但在空中一旦發動機停車，需要備用動力幫助起動發動機，并維持基本飛控、航電的繼續運行，直到發動機再次起動。F-35采用先進的發動機起動機/發電機（Engine Starter Generator，簡稱ESG），在起動發動機時作為起動機用，發動機轉動后電磁逆轉，改作發電機。ESG有兩套，互為備份，但兩者裝在同一個軸上，形成單點故障節點，可能出現兩者同時故障失效的問題。在可靠性設計中，最令人操心的就是單點故障。一旦這個關鍵點發生故障，一大片系統都會受到影響，而且沒有備用系統可以分擔。還好，即使兩臺ESG同時故障的話，綜合動力系統（Integrated Power Pack，簡稱IPP）還可以作為備用動力，可以用于啟動ESG。2011 年3月，AF-4果然在空中發生兩臺ESG同時停車的故障，IPP啟動，使飛機安全返回了基地。兩臺ESG同時停車的原因是地勤在維修中的人為過錯。

IPP作為備用動力，可以提供80千伏安的電力。IPP也故障的話，還有一個90磅重的鋰電池，用于啟動IPP，同時鋰電池作為不間斷電源，對關鍵電子和電控系統提供斷電保護。鋰電池具有足夠的電力，可以保證迫降所需的飛控動作。傳統上采用高壓氣體，比如F-16采用肼驅動渦輪，作為空中的緊急起動動力。高壓氣體的存放不僅需要沉重的高壓鋼瓶，肼還有劇毒，而且易燃易爆，十分危險。采用鋰電池作為備用動力比較安全。IPP和ESG的相關技術從20世紀90年代開始，以聯合一體化子系統技術（Joint Integrated Subsystems Technology，簡稱J/IST）的名義在F-16上首先試驗。270伏直流系統可以傳輸更大的功率，直流發電也取消了發電機恒速轉動的要求，因此可以取消齒輪箱。

F-35的IPP是一項技術創新，但這個意在提高可靠性的系統卻帶來了自身的可靠性問題

不過這個IPP有奧妙。傳統上，輔助動力、備用動力和冷暖空調是各自獨立的系統。每一個系統都相當于一個微型噴氣發動機，有獨立的進氣口和排氣口。但隱身飛機需要盡量減少機身開口，相似但重復的系統也需要整合。IPP正是這樣的整合系統，把備用動力、冷暖空調整合到一起。戰斗機上的冷暖空調和座艙加壓不僅僅是使飛行員舒適的問題，也是維持機載系統正常工作的必需。機載雷達和計算機系統需要大容量空調系統，AESA雷達尤其需要大功率的冷卻能力。IPP將傳統上分立的系統整合到一起，減輕了重量，簡化了操作和維修。但IPP也成為一個單點故障節點，故障將導致主要航電過熱、失去備用發電機、失去座艙加壓，在空中出現的話，將導致嚴重的飛行安全問題。IPP應該具有無故障間隔至少2200小時，但在美國空軍的試飛中，已經出現11起必須全換的故障，其中8起是在12個星期里集中出現的，使得無故障間隔降低到不可接受的13小時。

IPP的故障還不是罷工那么簡單。在2011年8月3日的故障中，IPP發生爆炸，飛出的部件擊穿了油箱，迫使全部F-35停飛兩個星期。肇事部件全部更換了，但如何確保IPP一旦爆炸不至于擊穿油箱還沒有找到辦法。IPP的更換工序也太復雜，需要48小時連續苦干。低可靠性加上高維修工作量使得IPP需要全面重新設計，對于已經交付的F-35來說，又多了一個返工項目。不過在波音787鋰電池風波中，F-35的鋰電池躲過了關注，還沒有出過大問題。美國空軍宣稱F-35的鋰電池和波音787的制造商和技術都不同，沒有問題，不需要修改。

艦載型F-35C的尾鉤曾出現著陸滑跑時掛不上攔阻索的問題，在萊克赫斯特海航基地試驗時，8次掛鉤嘗試全部失敗。問題出在：

● 主起落架到尾鉤接地點距離太短，使得主起落架的機輪滾過攔阻索后，攔阻索來不及回位騰空，還緊貼地面，尾鉤難以掛上；

● 尾鉤形狀不利于掛上；

● 壓住尾鉤的機構阻尼不足，使得尾鉤容易被地面或者甲板的不平表面彈起。

洛克希德·馬丁從來沒有設計過艦載飛機，難說這是不是尾鉤設計出問題的原因。和典型艦載戰斗機主起落架到尾鉤接地點的距離相比，F/A-18E為5.7米，F-14D 為6.7米，教練機T-45為4.45米，就連縱長相對較短的無人機X-47B都有3.1米，但F-35C只有2.2米。F-35C的尾鉤形狀本來是借用F/A-18E的，F/A-18E的主起落架到尾鉤接地點的距離比F-35C長150%，沒有機輪把攔阻索壓到地上來不及彈回的問題，所以F/A-18E的尾鉤前緣較鈍，還略帶像大頭皮鞋一樣的倒鉤，確保掛上攔阻索后不會脫落。但同樣的形狀用于F-35C就悲劇了——根本掛不上。設計團隊在修改中，把尾鉤改為較尖銳的鍥形掛鉤，但這樣的形狀容易掛上，也容易脫落，特別是在尾鉤阻尼不足造成彈跳或者攔阻索張力不均勻的時候。

F-35C的尾鉤異常短，與主起落架的距離也太近，導致了掛鉤不可靠的問題　

F-35C與F/A-18C的比較

尾鉤阻尼則是一個典型的動態響應問題，阻尼較小，相當于彈簧較軟，尾鉤撞擊甲板的時候，初始彈跳較小，但隨后的一系列彈跳衰減較慢；阻尼較大，相當于彈簧很硬，后續彈跳衰減很快，但初始彈跳幅度很大。阻尼大小也可以用汽車懸掛來理解：阻尼較小相當于林肯車，路面有坑時，彈跳不大，但要連續彈跳很多次才消停；阻尼較大相當于寶馬車，初始彈跳較大，但接下去基本上就沒有多少后續彈跳。尾鉤接地時，彈跳過多或者過大都會造成不易掛鉤，或者掛上了卻脫鉤。另一方面，在同樣阻尼條件下，尾鉤桿子越長，彈跳高度越大，需要降低阻尼。最理想的情況是尾鉤接地點離主起落架距離很長，但尾鉤桿子很短。這需要尾鉤安裝在機尾最靠后的位置，尾鉤結構突出，很難達到隱身要求。F-35C的情況則反過來，主起落架到尾鉤接地點的距離近，尾鉤桿子又短，這就不大容易單純用阻尼來幫助可靠掛鉤了。

主起落架的位置受到機內武器艙的影響，相當靠后。機內武器艙的位置也沒法動，前面被升力風扇的位置頂住了。另一方面，主起落架到尾鉤接地點距離難以通過增加尾鉤長度來解決。出于重量和隱身的考慮，尾鉤不能太長。要增加距離，只有把尾鉤的安裝點向機尾移動。但尾鉤的受力非常大，約20噸著陸重量的F-35C以至少250千米/時速度接地，尾鉤要拖住，使飛機在數十米內減速到靜止，承受的負荷非常之大。尾鉤只能連接在機體最強的機框上，而機框設計和機體的整體強度有關，不可能輕易移動。一旦移動，重新設計和制造不說，和機體強度、疲勞有關的全部測試也必須全部重來，茲事體大。設計團隊已經改進了尾鉤設計，削尖尾鉤形狀，但并沒有十足的信心。改進了尾鉤的F-35C在著陸掛鉤試驗中，8次成功了5次。這當然是巨大的進步，但離實戰要求還很遠。經驗豐富的試飛員在良好天氣和固定的地面試驗場只達到62.5%的成功率，一般的艦載戰斗機飛行員在風浪中的航母上的成功率只可能更低。37.5%甚至50%的失敗率太高了，對于剩余燃油不足而又因為長時間戰斗巡邏而疲憊的返航飛行員更是如此。如果改進后的設計最終還是不能達到要求的話，后果非常難以預料。

在公開的報告中，第一類重大問題中第五個缺陷是引人注目的空白，只有機密版的附件才有具體內容。一般猜測，這涉及到隱身。這不是空穴來風，報告附錄羅列了所有評估項目，“信號特征測試結果”是一大類，有“制造商數據”和“測試數據”兩個小類，但報告中對這一大類只字未提，而所有其他大類都提到。F-35的隱身設計在要求上就低于F-22，這應該不是原因，只有達不到設計要求才成為問題。當然，真相只有到未來解密的時候才真相大白了。

第二類3個問題影響重大，但不至于直接影響日常飛行安全，具體影響還需要進一步的試飛才能確定，其中包括渦流敲擊、疲勞壽命和試飛進度。飛機在空氣中飛行的時候，氣流不一定會平順地流經飛機表面。強大的渦流可以對機體局部造成高頻敲擊，造成結構疲勞甚至損壞。F/A-18A在試飛中，渦流對雙垂尾產生嚴重敲擊，導致早期疲勞，最后是加強了垂尾結構，并在邊條背上增加了一對擾流片，改變渦流走向，才解決了問題。F-22也曾經有過類似的問題。渦流敲擊也惡化了飛機的振動，嚴重時不僅影響舒適，也影響飛行員對儀表的讀數和精細的操作動作。頭盔顯示系統對振動十分敏感，渦流敲擊更是大大的壞消息。F-35在試飛中，發現超常的渦流敲擊現象，這還是在尚未開始20度以上迎角試飛的情況下，大迎角飛行時，渦流敲擊預計更為嚴重。

根據已有的試飛數據，F-35在迎角只有10度～20度時，在馬赫數0.65到0.9范圍內已經廣泛出現中等程度的渦流敲擊，局部條件下還有嚴重敲擊。不過F-35大迎角飛行時飛控穩定性尚未認證，大迎角試飛要經過一段時間的深度試飛才能確認大迎角渦流敲擊的影響，最早要到2014年才能揭曉，在此之前，只能作為技術不定性處理。如果需要修改氣動或者結構設計，這又是一個返工項目。比較撓頭的是，傳統的翼刀、鋸齒、擾流片等控制渦流的方法在隱身飛機上都不宜采用，如何控制渦流將是一個難題。

F-35的疲勞試驗剛剛開始。F-35機體的設計壽命是8000小時，疲勞試驗要求1.6萬小時的等效飛行時間。到報告發布時間為止，F-35A只完成了3000小時等效飛行時間，F-35B為1500小時，F-35C才開始疲勞試驗。但這些有限的試驗已經暴露了一些疲勞問題。F-35B的第496號機框已經出現疲勞裂紋，重新設計的機框已經交付，將于2012年初重新開始疲勞試驗。F-35A的機翼前緣肋梁也提前出現疲勞裂紋，F-35B是同樣的設計，也有同樣的問題；F-35C采用不同的機翼設計，尚不清楚是否會有類似問題。還有其他部件達不到設計壽命，盡管這些部件還沒有在疲勞試驗中出現裂紋，其中F-35A有24個這樣的部件，F-35B有19個，F-35C有15個。

令設計團隊擔心的是疲勞試驗剛開始不久，由于疲勞試驗的特點，越往后出現的問題越多，預計還會有更多的結構部件疲勞問題。好在部件疲勞都是局部問題，大多是相對簡單的設計失誤造成的，容易修改，在未來生產的飛機上不會留有隱患。問題是已經交付的LRIP飛機比較作難，試飛和疲勞試驗全部完成時，應該已經交付了至少300架F-35。第一個辦法是接受降低使用壽命的現實，變相增加全壽命成本；第二個辦法是加強檢查，視情更換，這個也要增加全壽命成本；第三個辦法是返工修復，這個辦法最徹底，但前期投資也最大。

渦流敲擊和疲勞試驗都指向一個問題：氣動和結構的計算機模型尚不能達到可以徹底依靠的程度。在SDD開始的時候，洛克希德·馬丁和美國空軍對計算機模型的信心是邊試飛邊生產的重要基礎，除了局部修改外，對疲勞測試和試飛應該只是對計算機模型的驗證。但實際試飛和疲勞測試沒有驗證計算機模型的可靠性，反而驗證了歷史數據：隨著試飛的展開，越來越多的問題正在浮現，并沒有因為計算機建模和輔助設計而減少。這既在意料之外，又在情理之中。空氣動力學、材料力學等都不是新興學科，但科學理論都是建立在理想化的假定上的，純理論的模型解釋簡化、純化、沒有交互作用的理想現象很可靠，但解釋實際中的復雜現象并不可靠。理論的發展可以更好地解釋復雜現象，尤其對技術邊界以內已經熟知的現象，但要拓展技術前沿，又遇到更加復雜的現象，永遠沒有窮盡。經驗模型是建立在已有數據基礎上的，對未知世界的外推很不可靠。但新型戰斗機一定是對已有技術前沿的重大拓延，否則就沒有必要設計新型戰斗機了。即使是低成本戰斗機，也必定在一些關鍵技術上有所突破，而不是現有技術的簡單降級。這使得經驗模型的可靠性受到嚴重挑戰。外推的可靠性是一門藝術而不是科學，有很多主觀判斷的成分。很多情況下，主觀判斷還是準確的，尤其是還在經驗適用范圍之內。但經驗的問題就在于遇到不定性的時候，很難預先知道經驗是否適用，否則這就是科學而不是經驗了。如果洛克希德·馬丁依賴計算機模型重新設計一架F-16那樣已經沒有多少不定性的戰斗機，那肯定是駕輕就熟，計算機模型高度可靠。但F-35就不一樣了，太多的問題還是只有通過試飛才能確認。

很多技術驗證和設計修改都取決于試飛的進展，但到《快速評估》報告發表的時候，F-35的58300個試飛科目中只完成了19%，基本上還都是容易的項目。10260個軍方驗收科目中只有不到5%得到驗收。艦載型F-35C的進度尤其落后，14300個試飛科目中只有2000個完成。所有三個型號都還沒有進行低空飛行試驗、大迎角飛行試驗或者武器投放試驗。80%極限水平的載荷、顫振、渦流敲擊方面的試飛科目要到2014年才能完成，100%極限水平的相應試驗至少要到2016年，12200米以上的高空試飛也要到2016年。美國空軍的埃格林空軍基地和美國海軍的萊克赫斯特海航基地的試飛進度在2011—2012年達到計劃要求，但進度依然比SDD原計劃落后至少8%。這主要是因為不斷發現新問題，不斷重新設計和返工，還有飛機的可靠性、可維修性和備件問題。比如說，F-35A的一般試飛拖了系統試飛的后腿，F-35B的升力風扇門故障拖了垂直降落試飛的后腿，燃油拋棄的問題拖了所有型號試飛的后腿。

這樣比較更加清楚

F-35C尾鉤不是一個傻大黑粗的大鐵鉤子，具有復雜的受力設計和阻尼機構

F-35C的尾鉤沿用F/A-18E的設計

軟件問題也是試飛拖延的一個原因，AF-6因為軟件問題而停飛兩個星期。但任務系統的軟件升級在不斷進行，修補和糾錯也接踵而至，更加復雜的武器和傳感器整合部分的軟件測試還沒有開始。保密使得埃格林和萊克赫斯特之間的溝通不靈，各種版本的軟件在不同飛機上同時存在，進一步增加了軟件問題的痛苦。軟件測試和試飛計劃也對不上號，Block 3F在軟件測試計劃和試飛計劃的日程上竟然相差160天。

第三類是5個中等嚴重程度的問題，后果和成本居中，但累積起來還是會對邊試飛邊生產造成問題，其中包括軟件、超重、過熱、自動后勤信息系統和雷擊防護?，F代戰斗機的軟件越來越龐大。F-35的機載系統超過950萬條代碼，超過F-22三倍，超過F/A-18E六倍。F-35的全系統代碼量更是達到驚人的2400萬條，其中很多屬于地勤支援系統。另一方面，戰斗機的軟件研發已經越來越成為影響成敗的重頭戲，軟件成為戰斗力甚至生存力的關鍵。2007 年2月，蘭利空軍基地第27戰斗機中隊的12架F-22經夏威夷飛往日本，這是F-22的第一次海外部署。但在飛越國際日期變更線的時候，導航計算機軟件不能理解日期變更，發生錯亂，最后導致火控、導航、燃油管理的全面死機。12架F-22只有在伴飛的加油機引導下，才能飛回夏威夷。問題很快查清修復，12架F-22在48小時后重新起飛，安全抵達日本。但如果這是在戰斗中，或者沒有就近飛機引導返航，這12架F-22就懸了。在F-35上，2010年10月，軟件問題導致燃油泵在空中關停，迫使全機隊停飛，直到軟件故障被解決。

大型軟件開發采用模塊化原則。在理論上，只要界面的接力功能不變，模塊內部的更改對整體的影響就不大。模塊可以分別調試，然后整體聯調。在實際情況中，由于硬件軟件環境變遷引起的兼容性問題、現存邏輯漏洞或者增加的新功能導致對模塊界面重新定義，使得模塊的結構有所變化，對模塊之間的互動起到微妙的作用。多個團隊并行和交替地修改、升級高度交聯的軟件，使得軟件開發管理高度復雜化，這是對軟件開發功力的極大考驗。在傳統上，軍工尤其是航空航天擁有最尖端的人才，但時代不同了。比爾·蓋茨在一次訪談中坦率地承認，他最擔心的不是IT行業內的競爭對手，而是華爾街。金融行業把大批頂級人才吸引過去，IT行業有被竭澤而漁的擔憂。要求保密、限制人才流動的軍工和航空航天行業就更有這樣的問題了。在國防開支緊縮的大環境下，IT類軍民兩用人才的跳槽壓力更大。這還不是簡單的多招人的問題。軟件開發是最不能搞人多力量大的行當，一個高手干的工作分給三個庸人干，結果不是時間縮短到1/3，而是增加3倍。F-35團隊需要的是高素質、對F-35軟件結構、要求和戰斗機使用環境熟悉的特殊人才。但《快速評估》報告擔心F-35軟件團隊力量不足，無法應付多重版本和日新月異的要求。

截至報告發表時，只有19%的試飛計劃完成

軟件賦予電子系統以智能，軟件的易升級性也使得系統的生命力長青。但軟件之“軟”使得隱患容易滋生，高度復雜的大型軟件有時候都不知道問題會從什么方向襲來，F-22的國際日期變更線問題就是一個例子。大型軟件開發的難點通常不在于基本功能的實現，而在于千奇百怪的特殊情況的處理。簡單說，在應用軟件的開發中，10%～30%的工作量用于基本功能的實現，70%～90%的工作量用于人機界面和特殊情況處理。軟件不受干擾地自主完成基本功能，這通常不難做到。但在軟件執行的過程中，外界條件的變化，或者飛行員更改指令，軟件如何平順、迅速地過渡到新的狀態，這就是典型的特殊情況處理。另一個典型的特殊情況處理是不同模式之間的切換，比如在空戰格斗中，戰斗機從高空一直追擊到超低空，翻滾騰挪，指東打西，飛控的控制律就要從高空自由飛行一路切換到超低空貼地飛行，這中間對速度、迎角、橫滾、過載都有不同的限制，對武器發射也有不同的限制。在各種模式之間的可靠、平順、及時切換不是一件簡單的事情。每一個“如果……然后……”導致一個分叉，但和各種其他情況綜合起來，分叉的數量急劇增加，對于軟件執行走向的控制和避免沖突帶來極大的挑戰，只有嚴格和周密的軟件測試才能避免使用中的差錯。

軟件測試和修補與其說是科學，不如說是藝術。所有“如果……然后……”的排列組合都測試實際上是不可能的，只能對典型情況測試。典型情況的確定本身就具有很大的經驗性，不可避免地留下軟件漏洞。更撓頭的是，研發中的F-35的軟件還在繼續增長。高度軟件化的F-35不僅在航電上需要軟件支持，氣動上的更改需要電傳飛控的控制律的相應修改，發動機方面的修改需要發動機全權限數字控制系統的相應修改，結構上的修改需要對系統自檢和維修支援軟件的相應修改，使得本來已經“打通”而且測試完畢的軟件也需要返工。這不是F-35所特有的，而是現代戰斗機研發中的通病。F-35的代碼量從2000年到2011年增加了37%，而典型戰斗機在研發過程中代碼的增加量為30%～100%，F-35的軟件還有繼續增長的余地，使得軟件測試進一步復雜化。

為了控制進度和風險，F-35的軟件是分批研發的，功能由簡而繁，后續批次在已經成熟的先導批次基礎上升級。已經交付的Block 1A軟件只有導航、飛控、座艙管理等基本功能；2012年交付的Block 1B具有簡單的空空和空地模擬攻擊能力，可以用于訓練，但不能真正發射武器；2013年交付的Block 2A可以用于復雜的空空和空地模擬攻擊，但依然不能發射武器；2014—2015年交付的Block 2B具備初始的作戰能力，能發射機內掛載的AIM-120中距空空導彈和GBU-12“鋪路石”或GBU-32小直徑制導炸彈；具有完備作戰能力的Block 3F要到2017年才能就緒。

但分批交付軟件也有特有的問題。在《快速評估》報告發表時，試飛機隊中有8個主要軟件版本，其中4個屬于任務系統，4個屬于飛行控制。不同批次的軟件同時存在，每個批次內部不同功能有不同的成熟程度，有的已經能用，有的還不能用，造成軟件測試、使用、維護、糾錯和升級的極大困擾。有的問題在后續版本中已經得到解決，有的問題在先導版本中得到解決但在后續版本中重現，加上不同的排列組合，使得問題極大地復雜化。這好比以時間旅行為主題的科幻電影里，主角要同時出現在幼兒園、小學、中學、大學、結婚，甚至幾次再婚后不同年齡段，生活、情感、工作高度錯綜復雜，還要保證前后不能打架，這是很令人抓狂的。

另外，軟件功能增加使得硬件速度不夠用，硬件升級則帶來新的軟硬件相容性問題，或者需要軟件驅動器和接口的更新。SDD從2001年開始，F-35的生產將持續到至少2037年。航空IT和民用IT一樣，數十年里將進步巨大，所以F-35采用開放系統設計，希望能及時跟上IT潮流。但開放系統是一把雙刃劍，一方面容易和民用IT銜接，坐享成果；另一方面也帶來了新的威脅。辦公室軟件實際上也是開放系統，但人們已經痛苦地發現，系統升級常常不是功能上的需要，而是硬件或者軟件由于停產、停止支持而被迫更新的結果。硬件和軟件的升級是另一把雙刃劍。一方面，升級有助于利用最新功能，提高速度；另一方面，受到時間考驗的硬件、軟件的可靠性有保證，新的硬件、軟件只有得到可靠性認證之后才能放心使用，這就使得統一體系內同時存在不同代次的硬件、軟件，而硬件、軟件升級后與原有系統的兼容性有時只是一個理想。重大升級總是和重大結構改變相連的，重大的結構改變意味著有些原來的東西不再兼容，尤其是牽涉到低層次代碼的驅動器或者為加速運行而編譯的“黑盒子”軟件。軟件有全新編寫的，但如果有現成的可以利用，這既節約時間和成本，也得到時間考驗，可靠性有保證。問題是舊軟件可能是在過去的軟件平臺下編寫和編譯，在新的軟件平臺下會有兼容性問題。比如說，科學計算軟件經常繼續使用30年前編寫的FORTRAN子程序。為了加快運行速度，或者和開放式軟件環境相容，這些FORTRAN常常以編譯好的可執行代碼出現，然后打包成為DLL或者其他軟件環境里的相應模塊以便應用于視窗環境。專用軟件環境和DLL相容，于是再次打包成為更高層次的模塊。幾層打包下來，開始時順利執行沒有問題，一旦基礎軟件環境升級了，完全的兼容性就難以保證了。比如說，要是FORTRAN是在視窗2000環境編譯打包的，現在升級到視窗8，大體還能保持運行，但運行總是有些磕磕碰碰，尤其是和其他在新的軟件環境下編譯的模塊混合運行的情況下，最好是重新編譯、重新打包。但簡單而且比較新的軟件還可以溯本清源，而時間久遠而且錯綜復雜的軟件就不容易重新打包了。這種應該兼容但實際上有所兼容、有所不兼容的情況是軟件升級中的大敵，但也是開放系統的痼疾。硬件升級也有類似的情況。工業自動控制系統為開放系統升級問題已經糾結了近20年，常常發現升級的風險和獲益不成比例，坐等到硬件、軟件不再支持才被動升級。F-35還在研發階段，這個問題還不嚴重，但這個開放系統特有的問題逃不過去，已經開始有令人痛苦的苗頭了。

F-35A/B/C各階段能力

開放系統的另一個問題是網絡安全問題。任何系統都是有漏洞的。封閉系統的漏洞好比軍事禁區里的林中小徑，要溜進軍事禁區不容易，要發現小徑也難，但堵漏也相對容易。而開放系統好比公園，誰都能進去走一走。有心人走得多了，小徑就容易被發現，漏洞就堵不勝堵。軍事世界正在進入新的階段，網絡信息安全成為新的挑戰，美軍參謀長聯席會議前副主席霍斯·卡特萊特上將在2012年5月弗吉尼亞的聯合作戰會議上坦率指出，F-35將面臨嚴峻的網絡信息安全挑戰，足以威脅生存。不過對于F-35來說，網絡安全也不是當務之急，當務之急是通過軟件測試，確認F-35的實際作戰性能。

F-35是一架高度軟件化的戰斗機，火控和信息融合取決于軟件。試飛會發現更多的機電和氣動方面的問題，但F-35畢竟是按低成本、中等性能設計的，以美國航空科技的實力解決這些機電和氣動問題不成問題，只是時間和成本問題。在試飛走上正軌后，軟件就可能成為F-35形成IOC和FOC的最大攔路虎。軟件測試也落后于進度。在2011年10月底，Block 1B應該已經完成測試，但實際上只完成了25%，任務系統整合拖了2.5個月；Block 2A的任務系統整合應該完成67%，實際只完成35%。2012年3月的美國總審計署報告指出，F-35的任務系統硬件軟件都沒有達到成熟、可靠，任務系統只有4%得到驗證，全狀態測試要到2017年才能開始，而在SDD計劃中這應該是已經達到IOC的時候了。有意思的是，報告把軟件列為第三類，也就是說，不至于影響F-35安危。作為一架高度軟件化的戰斗機，軟件功能不全將使F-35成為事實上的殘廢，也就談不上IOC或者FOC。好在軟件看不見、摸不著，軟件的問題也容易躲過公眾和官僚的關注，可以在機電和氣動問題解決后，再通過硬件和軟件的逐步升級悄悄解決。F-35項目辦公室不再給出IOC時間，可能打的就是這個算盤。

飛機最怕超重，但F-35的超重問題如影隨形。2004年曾大動干戈搞了一次減重運動，同時制定了嚴格的重量管理制度，規定在2004年的規格基礎上，F-35B到服役時增重不得超過3%，F-35A和F-35C不得超過2.5%。也就是說，平均每年增重分別不得超過0.33%和0.28%。2010 年F-35計劃再次整頓時，已經大大超過容許的逐年增重空間，到2015年已經吃掉全部容許的增重空間。2012年的試飛進度和計劃顯示，2012年計劃完成17%的試飛，2013年32%，2014年52%，2015 年72%，2016年91%，要到2017年才能完成全部試飛，設計修改的最后完成也不可能早于2017年。F-35的增重威脅還遠沒有消除。更大的問題在于，先前減重過程中減下來的一些重量可能在現實面前被追加回來，這包括約20千克的燃油和機油系統的各種緊急截止閥和單通閥。緊急截止閥是用于緊急情況下切斷管路的自動閥門。單通閥則只容許流體單向流過，不容許逆向流動。在萬一發生災難性泄漏的時候，在關鍵節點的緊急截止閥可以有效地控制泄漏的范圍，在次要一點的地方用單通閥阻止無控制流動。但2013年1月的DOT&E報告指出，去除這些安全閥使得F-35的聚α烯烴冷卻液系統被擊中后的生存力降低 25%。在一次地面的事故中，系統果然發生大規模泄漏，地勤束手無策，只有等泄漏完了再處理善后。在空中要是發生這樣的事，結果就是災難性的。

典型戰斗機在首飛到服役之間，平均增重3.5%，F/A-18E/F大量采用成熟技術，只增重了2.5%；F-22就沒有那么幸運，增重5%。F-35的增重容限是比較苛刻的，但F-35特別需要控制增重。STOVL 的F-35B在垂直降落時，完全靠發動機提供升力。但F135不僅把增推空間吃光，還使發動機的極限工作狀態成為正常工作狀態，降低可靠性和壽命。驅動升力風扇的額外要求進一步加重了低壓渦輪的負擔。因此，F-35B對增重特別敏感。在《快速評估》報告發表的時候，F-35B還容許增加23.6千克的重量，但已經有63.5千克的增重要求在排隊等著了，不過也有113千克的減重可能性。算入預計的0.44千牛的推力增加，增重空間增加到64.4千克，還是不寬裕。另一個問題是重量分布，重量過度前移將超過升力風扇的扭力極限，但現在重心已經略微超過極限，實際上壓縮了可用的增重空間。

由于推重比不足，F-35A和F-35C也對增重敏感，不僅影響空戰性能，也影響航程。F-35C的重量還影響著艦重量、著艦速度和剩余油量。F-35A有31.3千克的增重空間，F-35C有11.8千克增重空間，不過著艦重量比較寬裕，還有200千克的增重空間。F-35C的試飛開始最晚，也已經有29.5千克的增重要求在排隊，不過也有14.5千克的減重可能性。F-35重量問題現在勉強得到控制，但進一步試飛和設計修改很容易吃掉這一點點可憐的增重空間。

在試飛中，F-35飛行員和地勤報告，座艙和電子設備艙空調、多功能液晶顯示器會由于過熱而死機。F-35B在STOVL狀態更加空調不足，如果飛行員需要身穿寒冷水域救生裝具，會熱得不堪忍受。事實上，在不怎么寒冷的水域也需要穿保暖的海上救生裝具，除了熱帶海洋，深海海水溫度在大熱天也是很冷的，落水飛行員沒有適當保溫，很快會因為體溫過低而導致生命危險。如果空調不足導致發動機全權限數字控制系統過熱，可能導致發動機停車。飛控系統的機電作動器件同樣有散熱問題，過熱會導致飛控失靈，這問題就大了。AESA雷達是另一個發熱大戶，缺乏適當的冷卻也會發生故障。由于隱身飛機密閉的機體，傳統的氣冷不再有效，需要用液冷。循環的冷卻液和燃油進行熱交換，把系統熱量轉移到燃油，燃油一部分燃燒消耗掉，把熱量帶出飛機；另一部分繼續留在油箱里，繼續作為冷源。但飛機是一個大體封閉的熱力學系統，好像一個保溫不太好的暖瓶一樣。不考慮消耗掉的燃油的話，單純依靠燃油作為冷源，燃油溫度最終要升高，不足以保障有效冷卻。燃油溫度可以上升到49攝氏度，但冷卻液的溫度不能高于60攝氏度，溫差不夠大，導致需要保留的最低機內燃油量很大。

實際上，散熱是一個新問題，緣于F-35設計之初的估計不足。F-22和F-35的散熱要求比F-16要高5倍。而且第3代戰斗機的散熱設計比較簡單，外掛系統暴露在空氣中，自然容易解決散熱問題；機內系統可以在機體表面開進風口，用空氣動壓實現空氣對流，也可以有效散熱。F-35是隱身飛機，主要系統能在機內的統統不外掛，機體表面也不能隨便開孔進風，所以一方面用發動機壓縮機引出的較冷的氣流作為冷卻空氣，另一方面主要用燃油作為冷卻的“冷源”。但這樣一來，最低機內燃油不再由返航要求決定，而是由散熱容量決定，F-35在返航時依然需要攜帶大量的燃油，以保證有效的散熱。美國空軍研究實驗室（US Air Force Reseach Lab，簡稱AFRL，美國空軍的主要科研機構）投資1.5億美元，從2007年起推動一體化飛機能量技術（Integrated Vehicle Energy Techonology，簡稱INVENT）的研究，用動態模型實時估計機上冷卻容量，幫助散熱管理。散熱容量不足的時候，會自動建議飛行員把飛機升高高度，由高空較冷的空氣幫助散熱。不過這要受到戰術態勢的制約，不是什么時候都可以升上高空的。F-35主要是在中低空活動的。幫助F-35的散熱管理是INVENT的第一階段任務，以后還將進一步增強功能，適應下一代戰斗機裝備定向能武器和大功率電磁攻擊能力的要求。

F-35裝備有自動后勤信息系統（ALIS），用于在飛行中和地面上進行綜合自檢和維修信息管理，不僅自動報告需要檢修的部件，預報剩余壽命，也自動保持維修記錄，還和全球F-35備件網相連，自動訂購、派送需要的備件，減少等待時間，降低備件庫存，確保最高的出動率。維修信息中心也根據ALIS自動報告的數據，對部件壽命、故障趨勢、使用經驗等自動匯總，自動分發。維修分預防性維修和視情維修，前者根據部件故障的統計趨勢，在預計故障發生前維修或者更換，搶在故障發生前面。視情維修則不按照統計趨勢，而是根據部件的實際狀態，決定維修和更換的需要。預防性維修比較主動，但可能造成不必要的浪費。視情維修最大限度減少浪費，但要是錯過了故障先兆，就要發生問題。ALIS將預防性維修和視情維修有機結合起來，可以極大地減少浪費，同時確保系統的可靠性。但ALIS要到2011年12月才開始交付，在此之前還是用舊的半自動系統，試飛機隊的15架飛機要到2012年12月才可能完成升級。在此期間，人工和自動的記錄并存，增加了信息沖突和遺漏。ALIS也管理機組人員的訓練記錄，記錄誰受過什么訓練，可以在哪一部分系統上做什么樣的操作和維修。但試飛機隊的人員很雜，ALIS無法按照作戰中隊的要求管理，這部分功能無法測試和使用。在試飛階段，和其他問題相比，ALIS的問題不是最大，只是不大方便而已。但是在正式部署后，ALIS將成為F-35運作的有機部分，重要性直線上升。

但是ALIS還有一個先前未得到關注的問題。2012年夏天，美國海軍專業模擬網絡黑客的“紅隊”進行了一次不宣而戰的秘密演習，攻擊ALIS，給洛克希德·馬丁造成了意想不到的破壞。除了“紅隊”利用了ALIS保密和非保密部分之間防火墻不嚴密的漏洞之外，破壞的過程和細節依然在保密之中。ALIS相當于作戰中隊F-35的電子大內管家，連作戰和訓練時的任務規劃都管。但ALIS的主體不是機載的，而是通過公共網絡把各個用戶和整個后勤供應鏈聯系起來，好像沃爾瑪的物流管理一樣。ALIS的網絡安全問題在于高度分散，擁有眾多入口（據說有一萬多個），很難嚴格控制。作戰中隊F-35的地勤人員高度依賴ALIS，如果來自敵對方面的惡意網絡攻擊滲入ALIS，F-35就會錯失必要的檢修，缺乏必要的備件，甚至以虛構的維修為名，關閉部分系統的功能，嚴重威脅F-35的戰斗力。這不是ALIS特有的問題，而是網絡安全的問題，只是ALIS直接影響到F-35的戰斗力，而不是通常意義下網絡攻擊相對間接的后果。

飛機在空中要是遭到雷擊，那是很不幸的事情。F-35采用導電性不良的復合材料制造，遭到雷擊更不容易及時泄放電荷，避免結構損傷。F-35采用主動防雷擊系統，具體原理沒有透露，但問題是這個系統不大好測試有效性。試飛當局命令F-35禁止進入雷區周圍45千米左右半徑的空域，到2014—2016年系統測試完成后才能解禁。以“閃電Ⅱ”命名的F-35繞著大自然的閃電走，也成為被媒體調侃的一大尷尬事。由于埃格林空軍基地所在的佛羅里達多雷雨天氣，有可能多到25%～50%的試飛會受到影響。

更大的問題在于油箱的惰性氣體保護。油箱半滿的時候，空間里充滿燃油的揮發性氣體，如果和空氣混合，容易發生自燃自爆，需要用惰性氣體填充空間，通常是用氮氣。另外，油箱的壁面積很大，油箱內的壓力應該比環境壓力高，防止空氣滲入，但壓力差不能太大，否則由于很大的壁面積，不用太大的壓力差就可以對油箱壁造成很大的壓力，油箱壁需要大大加強。問題是空氣密度隨高度變化，所以油箱壓力要隨之改變，以保持設計的壓力差。油箱和環境壓力有單通的平衡閥，也就是只容許油箱的氮氣流向環境空氣，但不容許環境空氣流入油箱。油箱壓力過高的時候，單通閥放掉一點氮氣；油箱壓力過低的時候，由機上氮氣源補足?？諝庵写蠹s20%是氧氣，另外80%中絕大部分是氮氣，現在采用機載制氧系統在制氧的同時，也制取氮氣，取代了過去的氮氣瓶。不過F-35的制氮能力不足，單通閥也不能保證可靠單通，全速俯沖時會導致空氣泄漏進油箱，可能造成危險。設計團隊一方面增加機載制氮的能力，另一方面重新設計單通閥，阻止回漏。

由于諸多嚴重和中等嚴重的問題，《快速評估》報告認為F-35的設計還沒有達到足夠穩定，建議不再由固定的時間表決定全速生產的開始時間，而由研發和試飛完成程度決定。另外，對于已經投入低速生產和已經交付的F-35，美國空軍和洛克希德·馬丁完成了艱苦的談判，雙方各自負擔一半返工開支，此前所有返工開支都是軍方負擔的。

除了報告中列舉的13個問題，F-35B還有其他問題。在試飛中，F-35A長時間使用加力推力的話，會出現結構過熱。F-35A第一次達到馬赫數1.6時，加力開了幾分鐘，結果導致平尾涂層起泡、剝落，部分發動機防熱板也有所損壞。在問題沒有解決之前，所有F-35試飛不得進行超聲速飛行，加力使用不得超過1～2分鐘。好在現有的過熱問題都不是太嚴重的問題，適當的重新設計就可以解決。

F-35的機內武器艙則是一個比較別扭的問題。F-35機內武器艙的環境參數沒有超過掛載武器的設計極限，但只有很小的余度，在大多數情況下只有10～12攝氏度的溫度余度，噪聲和振動余度也很小。機載武器的極限條件通常不是按照長時間處于這樣的條件下設計的，現代高性能機載武器常常出現多次出動后依然沒有投放的事情，由于昂貴的成本，直接丟掉是不可思議的。但在接近極限條件下，累計機載時間數小時或許沒有問題，幾天甚至更長時間就不知道了，沒有這樣的測試數據，制造廠家也心中無數。這種情況其實很普遍。頂級法拉利跑車可以跑出300千米/時以上的超高速，但要是常年這樣開，發動機、制動和其他機械系統的可靠性都要出問題。2012年2 月AF-2的發動機低壓渦輪葉片出現裂紋也是這樣的情況。按照極限條件下長期使用重新測試、認證耗時費金，但長期這樣使用下去可靠性成為很大的疑問，這是一個在隱身時代之前沒有考慮過的問題。

F-35在制訂計劃的時候，是按照卡明斯基制定的“成本決定性能”的原則展開的。這個原則在理論上可以控制成本攀升，但實際上只是把問題的爆發推遲。由于先進技術的前沿性和不定性，很多技術難題都要到工作深入展開了才能明確問題的深度和廣度。技術細節清晰化后，既可能帶來驚喜，也可能帶來頭痛。很多在初始設計時按照最好情況預估的事情，到具體執行時碰到難題，用戶不愿從已經成為共識的性能要求上讓步，研制方則對技術進步心存幻想，所以把問題“留給后人解決”，最后“面多了加水，水多了加面”，一直到再也繞不過去了，才大規模返工，造成成本劇烈飆升。F-111走過這個怪圈的全過程，F-35有步入老路的危險。如果成本進一步增加，F-35是否會像卡明斯基設想的那樣，最終被迫在性能方面做出大幅度讓步，現在還不清楚，問題是F-35在性能上已經沒有什么可以讓步的空間了。

自動后勤系統是F-35出動率和成本控制的重要部分，也嚴重滯后于進度

俗話說，好事多磨。F-35究竟是好事還是敗興事，現在還不好預言，但F-35的故事肯定是一個充滿了磨難的故事。F-35的磨難來自于兩個關鍵要求：隱身和短距起飛/垂直降落。達不到這兩個要求，F-35就不能稱之為F-35。但這兩個要求都是增重的大戶，而重量是戰斗機的天敵。