完全作战能力:F-35“闪电II”仍在崎岖之路上前行

2017-03-06 18:50:10 航空世界 2016年12期

凌春霞+段利达+陈宇

2016年8月2日,美国空军宣布首个“闪电II”中队形成初始作战能力,F-35联合攻击机开始全球前沿部署,未来计划换代所有F-16战斗机和A-10攻击机。从近几年的表现来看,尽管遭遇停飞召回的难题,但是美军的能力建设时间表详细完善,面临的问题都得到妥善解决,F-35仍在向完全作战能力(FOC)的道路上迈进。

初始作战能力刚成就遭停飞

2016年8月,美國空军空战司令部司令官赫尔伯特·卡莱尔上将在五角大楼的发布会上表示,犹他州希尔空军基地的第388战斗机联队和第419预备役联队的F-35A已经达到了作战能力时间表上“战斗准备”的标准,其中6~12架飞机已经形成初始作战能力(IOC),另外15架战斗机正在进行Block 3I作战软件测试, 8名飞行员通过了F-35多任务训练和资格认证,维修技师的素质能够跟上,航空支持和保障的零部件充足,实际部署也较为成功。卡莱尔强调,由于战场指挥官的任务需求,美军加速了F-35A投入前沿部署的进程,未来18个月将在欧洲和太平洋战场接受实际考验。

然而,前沿部署的F-35A的实际表现并没有达到卡莱尔上将的预期。9月18日,15架已“做好战斗准备”的F-35联合攻击机的冷却管线隔热材料出现破碎及剥落,由于可能会让连接机翼及油箱的管道阻塞,出现压力过大或不足导致油箱受损,美国空军被迫暂时停飞了受到影响的飞机。无独有偶,洛克希德-马丁公司在线生产的42架F-35也有同样问题,其中20架更是准备出口至以色列、日本、意大利及挪威。美国空军对停飞进行评估后认为,隔热材料剥落问题源于生产冷却管线的承包商在生产过程中的质量瑕疵,而非“闪电II”的设计缺陷。

由于隔热层问题影响到了正在生产线上制造的42架F-35,美国空军F-35项目办公室主管克里斯托弗·博格丹中将表示,洛马公司需要测试一种备用修理方案,力争尽快解决问题。F-35项目发言人德拉维多瓦表示,空军及洛马公司的工程师及时制订了修复计划,美国海军陆战队F-35B及海军所用的F-35C没有这方面的问题,因此不受停飞的影响。

9月23,美国空军一架F-35A在爱达荷州芒廷霍姆空军基地的一次演习中着火,这架驻训的“闪电II”来自卢克空军基地第61战斗机中队,在发动机起动阶段飞机尾部起火,飞行员不得不脱离飞机。火焰被扑灭后,4名第61飞机维修中队、3名第366维修中队技师和的飞行员被运送到基地医疗中心进行了普遍体检。

卢克空军基地目前负责F-35A联合攻击战斗机飞行员的训练教学,9月10日~24日有7架F-35A战斗机在芒廷霍姆基地参加转场训练课程。由于起火原因还没有定位为F135发动机,普惠公司发言人马修·贝茨幸运地表示,尽管公司还没有芒廷霍姆空军基地转场训练的F-35的任何事故细节,但是他们已经准备好协助美国空军和F-35联合项目办公室对此事进行调查。

相关建设继续推进

尽管在初始作战能力之后就遭遇了不小的困境,美国空军认为F-35终将形成世界上最大的机队,总计1763架飞机计划在近期列装到美军和盟国空军,保证战斗机先敌发现、先敌开火,形成未来几十年内空战优势的“基石”。2015年,美国海军陆战队已经宣布形成初始作战能力,尽管仍未进行海外部署,根据计划将于2017年1月在日本岩国基地部署第一批共16架F-35B。另外,美国海军F-35C也将在2018年形成初始作战能力,大量列装到即将服役的“福特”级超级航母。

目前,希尔空军基地平均每月接收两架F-35A,第388维修大队也对维修设施进行了升级,正在保障Block 3I作战能力的稳步形成。尽管第388战斗机联队在芒廷霍姆空军基地的转场训练遇到了小挫折,但是仍然通过为期两周的训练演习检验了F-35从母基地快速部署执行作战任务的能力,F-35在与F-15和F-16战斗机进行的模拟“狗斗”演练中取得完胜,突防先进防空雷达和导弹系统的能力也得到验证。

芒廷霍姆空军基地模拟演练的数据统计表明,F-35的任务准备率高达92%,完成了全部88次计划中的飞行任务,使用惰性炸弹空袭命中了16个目标中的15个,唯一的失误还是由于炸弹本身的问题,而非F-35本身的问题。另外,在所有88架次飞行任务中,作战软件没有发生任何问题。在维修支持方面,F-35的“自动后勤信息系统”工作良好,验证了飞机的计算机化维修能力。

目前,佛罗里达州埃格林空军基地是美军所有F-35飞行员的基础训练,亚利桑那州卢克空军基地负责美国空军和外国F-35A的高级训练,内华达州内利斯空军基地负责F-35的战术发展,加利福尼亚州爱德华兹空军基地负责飞行测试。在这些基地的共同努力下,F-35机身的基础飞行测试已经完成,Block 3F的软件的飞行测试也已基本完成,现在的主要测试是武器挂载和发射,以及作战软件的修订,但是完成的期限目前还不确定。

根据美国空军的计划,希尔空军基地部署的F-35将在2018年全部达到Block 3F标准,2019年基地将满额列装72架战斗机,之后美国空军将在佛蒙特州和阿拉斯加州埃尔森空军基地建设新的联队。再往后,F-35联合攻击机将在英国莱肯希思皇家空军基地建设完成联队级别的部队。

成本控制才是JSF项目最大问题

美国空军认为,F-35在发展过程中遭遇停飞等挫折其实并不是问题,项目的成本控制才是JSF得以继续向前推进的关键。从历史角度分析,在F-35项目的起步阶段,美国空军曾经制订了采购1700架F-35A的目标,初始阶段每年采购110架,加速退役F-16战斗机和A-10攻击机,不再对这两种机型进行延寿升级。不过,由于预算削减采购计划受到影响,目前已经降至每年采购48架,但是在这种生产速度之下,要到20世纪40年代才能完成现有机队的换装任务,届时一些早期批次的F-35将开始退役。卡莱尔表示,每年采购80架的目标比较合适,目前的最大问题是预算情况难以支持这个目标。美国空军制订的折中目标是每年采购60架F-35,但是这个目标能否实现卡莱尔也不敢保证,形成最终决策的日子还要无限期往后推迟。

从1990年代启动F-16战斗机换代项目以来, F-35已经成为美军发展时间最长的项目,当初的项目名称是“低成本轻型多作用战斗机”(CALF)。同时,美国国防部针对后冷战时代军费削减的实际,将美国海军换代A-6中型轰炸机(A/ F-X项目)和AV-8B“鹞”战斗机(ASTOVL先进短矩起降/垂直降落项目)与美国空军的项目整合,最终形成了“聯合先进打击技术”项目(JAST)。项目最初由美国空军少将乔治·缪尔纳负责协调,平衡三个军种对飞机完全不同的作战需求。

缪尔纳曾经担任内华达州美国空军格罗姆湖基地的指挥官,而格罗姆湖基地是美军的先进飞机试飞基地,负责几乎所有早期隐身飞机的试飞,因此缪尔纳对于隐身和其他先进技术很熟悉。另外,因为工作性质的原因,缪尔纳与相关的研究机构、公司也很熟悉,加之他灵活的政治头脑,所以被选为JAST计划的负责人。缪尔纳上任之后一直为JAST项目省钱的终极目标而努力,在STOVL型的通用化难题得到解决的前提下,将CALF并入JAST,让JAST涵盖整个美军空中力量的下一代先进战术飞机,通过把产量提至极限来进一步降低成本至最低限度。

1996年,美国国防部将两个项目合并为“联合攻击战斗机”项目(JSF)。缪尔纳认为,在JSF项目之下,各军种都能满足80%的作战需求,采购价格也能被军方接受,当时使用的相同或非常相似的发动机、模拟器、部件和后勤支持系统,也将使用各军种获得更大的成本效益。但是,F-35项目在那时的最关键环节就是继续降低成本,改变美军战斗机50年来成本持续上升的局面,以便各军种更好地进行战斗机的现代化升级。

JAST变成JSF项目之后,使各大制造商之间的竞争也更加明了,基本明确了美军战斗机生产未来30年的格局。当时,波音、洛马和麦道等公司都参与了项目竞争,但是麦道公司无法降低研发成本,在1997与波音合并,2001年诺格和BAE系统公司与洛马建立伙伴关系之后,形成了两大承包商共同竞争JSF项目的局面。同时,英国作为JSF项目的合作伙伴,负担了20亿美元的现金成本,换取了在作战需求方面的发言权和在国内生产飞机的权利,随后又有7个伙伴国家加入,分别进行不同程度的资金和技术投入。

为了落实国会的要求,五角大楼从波音和洛马分别订购了一架原型机,验证低成本的设计得制造方式,实现隐身、垂直起降、航母舰载、先进传感器和航电系统等多方面要求,尽管分为三种不同机型,但是各军种飞机使用相同部件的比例高达75%。波音公司的验证机X-32采用单进气道设计,用涂覆吸波材料的整流片作为“雷达屏障”遮住发动机的正面,雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道,在里面来回反射时每反射一次也会在涂覆吸波材料的内壁上被吸收掉一点,最后只有极少的入射能量得以形成回波,从而达到隐身的目的。洛马公司的验证机X-35采用双S进气道,完全隐藏风扇叶片,在STOVL型设计了升力风扇,发动机喷嘴能够旋转朝下,与俄罗斯的雅克-38类似。波音的垂直起降方式则是与F-22类似的二维矢量喷嘴。

波音X-32首先试飞,但是洛马X-35一经试飞就实现了超越,尤其是垂直起降型X-35B,一次试飞就完成了起降、超声速飞行、旋停、降落等测试项目。2001年10月,美国国防部宣布X-35赢得了JSF项目,同时英国国防部也宣布选择了 X-35,最终的飞机也是以X验证项目代号35命名为F-35,而不是跟随F-22和F-23命名为F-24。

正视项目未来可能面临的困境

F-35仍然是世界上最庞大的采购项目,仅美军三个军种就计划发展建造近3000架,8个盟国采购和出口数量也将达到1500架,涉及全球几百个供应商,另外还在建设全球范围内的飞机和发动机维修、支持、仿真和模拟训练设施,所运用的技术工艺空前先进,飞机本身的软件就使用了超过800万行软件代码。正是由于项目具有超出寻常的复杂性,美军预计未来还会遭受进度推迟和各种挫折。

比如,洛马公司原来计划采用更多的模拟和建模方式来降低试飞的需求,如果飞机性能达到计算机在两个测试点上的预期,那么就没有必要将这两点之间的内容全部测试一遍。公司相信在F-35项目上使用高级的“并发”程序,在生产线上发展和测试量产的飞机。但是这些努力都没能成功,越来越多的试飞也造成了成本攀升,最后不得不对B型的重量问题和C型的尾钩问题进行了重新设计。

F-35机身大量采用复合材料也产生了“双刃剑”的效应,由于一些主要结构被重新设计成更容易处理的小型部件,这样就需要更多的连接扣件保证结构稳固,因此增加了机身总重量,解决这些问题不仅提高了研发成本,也使F-35A的初始作战能力时间从2010年推迟到今年,仅飞机操作手册就重修了多次。2010年,F-35项目超出预算几十亿美元,进度推迟也堆积如山,迫使洛马和美军双方都引入了新的管理机制,通过进行“再基线”追加了经费并延长了项目时间,但是海军中将大卫·文利特在2011年接任项目主管之后,已经没有余地再申请经费和时间。

2012年之后,F-35项目办公室又遇到了一系列的问题,美军将其总结为十一项主要技术缺陷。机翼上负责控制滚转喷管的作动器容易过热,发动机主动轴的收缩和膨胀系数达不到长时间飞行要求,升力风扇离合器摩擦片过热超过温度极限,速度超过460千米/时顶部中段的辅助进气口的铰链系统工作不可靠,第496号合金隔板断裂,驾驶舱飞行员头后侧位置的部件尺寸过大影响飞行员的后向视线,水平尾翼隐身涂层太薄在高速飞行时容易脱落,油箱存在安全隐患,垂直起降系统问题,头盔显示系统问题,发动机飞行中漏油问题,为解决问题进行了多次停飞。

美国空军认为,F-35具备多军种多国家的属性,是史上最贵的武器系统,因此在项目发展过程中难免遇到困难,遭受诸多批评也在情理之中。不过,博格丹中将强调这些批评都已经过去,尤其是在成本问题上。目前,F-53的全寿命周期为53年,期间的成本包括采购、维修、升级、加油、能力建设和50年的通货膨胀因素,项目总成本将达到1万亿美元。不过,1万亿美元也是一个临界点,此后的成本将稳步下降。另外,项目办公室的评估认为未来的总成本有望控制在8500亿美元以下,到2019年单机采购成本可能下降到8500万美元,甚至低于欧洲“台风”和F/A-18“大黄蜂”。

海外部署将继续推进

根据计划,美国海军陆战队将于2017年1月进行F-35B的首次海外部署,在日本岩国空军基地部署16架F-35B联合攻击机,第一批10架首先部署,同年8月再部署6架,逐步取代F/A-18“大黄蜂”和AV-8B“海鹞”舰载战斗机/攻击机。F-35C目前已经进行了多次航母甲板测试,未来计划列装到“福特”级航母。

日本岩国空军基地位于本州岛西南部的山口县,面向濑户内海,目前驻扎着美国海军陆战队和日本海上自卫队的空中力量。在“亚太再平衡”战略之下,美军正在加快亚太军事力量调整部署,岩国在驻日美军新一轮调整过程中将陆续进驻先进空战平台,在美军整个亚太布局中的地位作用也在不断提升。根据美日《驻日美军整编计划》,MV-22“鱼鹰”倾转旋翼机和KC-130空中加油机已分别于2012年和2014年从普天间和厚木基地移驻岩国基地,F-35B完成全部移驻后将使岩国基地的美军战机达到127架,具备攻击、空中支援、运输等多维战术能力,超过嘉手纳基地成为东亚地区最大的美军空军基地。

F-35B作为目前世界上唯一现役的舰载第5代战斗机,长15.7米,翼展10.7米,空重13.3吨,最大时速1800千米,航程 2200千米,具備隐身、短距起飞与垂直起降以及一定的超声速巡航能力,可在防区外对目标进行精确探测和识别,具有很强的空战和空中突防能力。F-35B入驻岩国基地,将大大增强亚太地区美军空中力量。同时,日本海上自卫队的EP-3电子战飞机和US-1A、US-2两栖救援飞机,也能够直接支援美军的相关作战行动。

美军将F-35B的首次海外部署放在日本,首先着眼于提高美海军陆战队第3远征特遣队的快速反应能力,特别是空中应急作战能力,从而进一步提升海军陆战队的空地作战能力。第3远征特遣队是美国位于西太平洋前沿地区的应急作战部队,主要用于进行两栖攻击作战。F-35B可以和MV-22配合使用,随时可以搭乘佐世保海军基地的“好人理查德”号两栖攻击舰,在西太平洋海域实施一场小规模的“空海一体战”。

其次,美军强化岩国基地的空中力量,也有防范中俄海军军力增长的用意。岩国基地邻近就是对马海峡,部署于此的F-35B可轻而易举地威慑过往舰艇,具备以空制海封锁海峡的能力。近年来,中国和俄罗斯海军举行了多次联合演习,中国海军舰艇编队曾通过对马海峡北上,俄罗斯舰队也曾经通过对马海峡南下。增强岩国基地的美军空中力量,不仅可在平时威慑朝鲜半岛、黄海和东海,战时还可进入对马海峡,切断中国海军北上、俄罗斯海军南下的战略通道。

第三,洛马公司于2016年9月向日本空中自卫队交付了第一架F-35A战斗机,航空自卫队将从10月起派出飞行员赴美接受集中训练,最快将在2017年部署到位于青森县的三泽基地,推进空军型“闪电II”在亚太的部署。目前,日本空中自卫队已经订购52架F-35A战机,未来成为日本下一代主力战斗机。尽管还没有获得F-35B型,但是 “出云”级(16DDH)和“日向”级(22DDH)直升机航母只需对甲板表层进行一些改装,就能满足F-35B的起降条件,从而成为名副其实的两栖攻击舰。如果美国在F-35A之外向日本提供F-35B,那么将极大提升自卫队的进攻能力,从而拓宽日本干预亚太事务的活动范围,将对亚太和平与安全稳定构成严重威胁,相关各方也需要对此保持警惕。

另外,JSF项目的其他伙伴国家也把F-35作为本世纪的主力战斗力看待,也都制订相应的发展和升级计划,这些国家未来接收的将是最先进的Block 4批次飞机,每两年将进行一次升级,加装新型传感器、电子战系统和武器系统,保证前期的项目(技术)投资收到丰厚的回报。美国空军认为,F-35能够提供“无可匹敌”的空中优势,未来的海外部署也将更加吸引潜在的伙伴和盟国客户。