“闪电”的理念

晓　航

我们知道，F-35源自“联合攻击战斗机”计划，而该计划的基本思路是：用一种技术先进、价格合理、外形基本相同，但结构和性能存在差异的轻型战斗/攻击机及派生型飞机。来满足各军兵种不同的要求。它分为A、B、C三种不同的型别，其中A型为空军型、B型为海军陆战队型、c型为海军舰载型。也就是说，F-35是一种“三军通用”的作战飞机。其技术关键点是：采用模块化(又称积木式)设计，即将飞机的结构分为几个可以拼合的模块，而这些模块又分为通用型和专用型两类。由此，便可在一条生产线上，根据调度计划，用各种标准的和特殊的组件，为三军拼装出满足不同要求的飞机。据称，采取此一措施后，可节省设计、试验和制造经费数十亿美元。这就是美国研制F-35的基本设计理念。

核心价值观

当然，一机多型的设计思想并不新鲜，在现代战斗机的发展史上早就有过类似的作法，如F-4、F/A—18、“阵风”、苏-27(苏-33)和“鹞”式等。它们大多是两军通用的。其做法是先为某一军种(空军或海军)研制一个型号，然而再根据另一个军种的要求对其实施改进改型，如“阵风”、苏-27是先空军，后海军(苏，33)；F-4、F/A-18是先海军，后空军(包括外国空军)。

“鹞”式攻击机比较特殊，它是先英国空军、后英国海军(“海鹞”)，再后来是美国海军陆战队(AV-8B)。但由于该机是垂直起降的，在任何平台上均可升空和着陆，实现三军通用比较容易。“鹞”式、“海鹞”和AV-8B可以说是一种飞机的三种改型。

而F-35的A、B、C三型飞机，实际上是三种不同功能的飞机。一个是常规起降型(CTOL)、一个是舰载型(CV)、一个是短距起飞/垂直降落型(STOVL)。它们的技术特点和使用要求完全不一样，把三种机型放在一个模子里同时进行设计，其研制难度要大得多。

这三型飞机的性能差别很大。与海军舰载型和海军陆战队型相比，结构简单、重量轻、承载能力强、载油系数高的F-35A在空中的综合表现应该是最好的。据设计者称，其机动性与敏捷性优于F-16C和F/A-18C，或与之相当，而隐身能力、信息战水平和自动化程度则远远胜过它们。

不过，由于机体超重，F-35A的机动性可能没有生产厂商说的那么好。但即使如此，也基本上达到美军的要求了。该机的巡航速度在740千米/小时左右，最大飞行马赫数约为1.7。在允许外挂武器的情况下，它的最大载弹量超过6000千克，最大起飞重量可达27000千克。

其中空军型即常规起降型(CTOL)，采用的是普通的起降方式，主要突出空中优势性能。它的空机重量最轻、性能最好，造价最低。在起飞重量相同的情况下，该型机的作战半径比其它两型都大，可达850～1330千米。

海军舰载型(CV)由于要在航空母舰上起降和停放，机翼面积必须增加并可折叠，关键部位需要加强。因此，其结构较复杂、重量也较大(约比空军型重1～2吨)，该机在三种机型中是最贵的。一般来说，它的飞行性能要较空军型略为逊色(例如，空军型的机动过载可达9g，而海军型只有7.8g)。在挂两枚中距弹和两枚900千克“联合远距武器”时的作战半径，海军的CV型也明显比不上空军的CTOL型。

在三种型别的F-35战斗机中，美国海军陆战队和英国皇家海军所需要的STOVL型是最为独特、研制难度最大的一种。该机虽然也在舰上使用，但与一般的CV型舰载机不同。它主要依靠动力升力技术(或推力矢量技术)来实现短距起飞和垂直着陆。STOVL型除了系统较复杂外，大部分的机体结构无需加强，因此，可按照空军的CTOL型的重量标准设计。不过，由于要占用部分机内空间安装质量较大的升力风扇，其载油系数要较空军型小，而空重则比空军型大15％～20％左右。这样，该机的作战半径便大受影响，在起飞重量相同的条件下，它的作战半径几乎比CTOL型小一半。

采用模块化设计的好处是有助于节约研制费和生产费，缺点是很难完全满足各军兵种的所有要求，需要作一些局部的修改和性能上的牺牲。这种设计思想有可能成为今后航空装备的一个发展方向，起码在无人机的研发上是这样。

为了实现对低成本的目标，美国军方先通过调研，模拟与计算，对这种新飞机进行了作战性能与全寿命费用研究，找到其性能/成本的平衡点，在项目研制初期就确定该机研制经费的上限，以便将全寿命费用压缩到可承受的范围内。为了降低制造成本，美国军方特别强调了以下几点：JSF所选择的技术必须是先进的、经过验证的成熟技术，其机载设备尽量选择货架产品；严格控制尺寸与吨位，其外形尺寸不能大于F/A-18战斗机；采用现成的发动机，它所配装的动力系统只能选择F-22战斗机已使用的F119发动机，并在此基础上改进；具有较高的部件通用性，由JSF计划派生出的三种型号之间的通用性要达到90％左右、单机生产费用中有80％是公用的；划出单价底线，该系列战斗机的单价应控制在2800万～3800万美元(90年代中期的币值)。大批量制造，使总产量超过赢亏平衡点，以降低造价和全寿命费用。

从美国军方对JSF计划提出的诸多要求来看，他们确定的“联合攻击战斗机”的战术、技术、经济指标的先后顺序是：“买得起”为第一位的，成本要控制在一定的范围，不允许飞机的造价超过规定值；可靠性是第二位的，采用的技术必须成熟、可靠、经过验证，风险要小；其次才是性能，战技指标应能分别满足三军的不同要求。这也许就是JSF计划的核心价值观之所在。

世界战斗机

现在看来，F-35既是一种美国“三军通用”的飞机，也是一种“世界战斗机”。这是因为该机已经创造了一个新的纪录；在飞机的研制阶段就有十多个国家参与其中。回顾世界航空史，还从来没有出现过类似的情况。据统计，先后有9个国家(美国、英国、意大利、加拿大、荷兰、澳大利亚、丹麦、挪威和土耳其)出资，两个国家(以色列和新加坡)参与了JSF计划。有意向购买F-35战斗机的国家更多。根据与军方的协议，承包商将为美国和英国的军队生产2458架“联合攻击战斗机”，再加上预期的国外订货，F-35及其改进型的总产值可望超过3000亿美元，从而成为美军历史上耗资最高的武器项目。

2006年12月15日，F-35“闪电”||的第一架原型机——F-35A从美国得克萨斯州的沃斯堡海军航空兵基地起飞，用38分钟的时间完成了该机的第一次试飞。

2007年12月，洛克希德-马丁公司在沃斯堡工厂举行了F-35B战斗机下线的庆祝活动。美国海军陆战队司令詹姆斯·康

韦上将在庆典仪式上说：“科技的一大飞跃，使我们能够从舰船甲板、现有跑道或条件恶劣的基地中未经修缮的地面上起降大批战斗机或攻击机。此项性能在作战中极具价值。”

2008年6月11日，经过长时间调试的F-35B战斗机，在英国试飞员汤姆森的驾驶下进行了首飞。该机是以常规方式起降的，而其短距起飞/垂直降落的试验要退迟至2009年。

按照计划，“闪电”||的第三种机型——F-35C航母舰载型也准备于2009年上天。

独特的排气装置

从技术上看，F-35系列飞机与传统的一机多型是不一样，一开始就是把三种机型同时进行设计，技术难度很大。其中，尤以F-35B为甚，但亮点就是排气装置非常独特，与众不同。

与“鹞”式飞机相比，F-35B在技术上有很大的提升。“鹞”式装有一台带推力换向式喷管的“飞马”型涡扇发动机，发动机上设有前后两对旋转喷口，分别喷出风扇气流和燃气流。每对喷口都能向前下方偏转98度，以提供飞机垂直起降、悬停、过渡飞行、正常飞行所需的推力及推力升力。

“鹞”式和AV-8B等属于第一代垂直起降固定翼飞机，技术上有其优点，但仍存在许多问题。例如，与同代的常规固定翼战斗机相比，它们的最大平飞速度还有不小的差距，这主要是因为它的4个换向喷口位于机身两侧，飞行阻力较大，使其不易在平飞状态下超过声速；另外，它们在垂直起降和空中悬停时的效益很差，耗油率极高，严重影响了飞机的航程。“鹞”式攻击机在载弹1360千克，垂直起降时的作战半径只有92千米，仅及普通战斗机的几分之一甚至十几分之一。

F-35的STOVL型(F-35B)的垂直起降技术更胜一筹。其机体内安装的是一套前所未有的轴驱动式升力风扇系统，即从主发动机的中心伸出一根传动轴，带动位于前机身处的升力风扇工作；其尾部的三元矢量喷管的偏转范围很大，向下可从0度到95度，左右可偏转10度；而升力风扇的排气口也是可以转动的(向后30度，向前15度)。

短距起飞和垂直降落时，F-35B的主发动机通过离合器、传动轴驱使升力风扇高速运转。与此同时，尾喷管也进行偏转。与前排气口协调地向下方或后下方排气，推动飞机上升和前进。水平飞行时，将联接轴断开，升力风扇关闭，主发动机的尾喷管转向后方。与其它的短距起飞/垂直降落方案一样，该机在主翼中部等处也需设置姿态控制喷嘴。

有人提出疑问，F-22采用了二元推力矢量喷口、苏，35配备了三元推力矢量喷口，F-35B则装了可偏转的三元喷口，那为什么它的机动性不如F-22和苏-35?这是因为这三种推力矢量喷口的使用功能是不同的，它们实际上分为两大类，二者各有各的用处，不可混为一谈。F-22的二元矢量喷口和苏-35的三元矢量喷口主要用于提供操纵力矩，以改善飞机的过失速机动能力。此类喷管一般只能上下偏转二三十度。而F-35B尾部的推力矢量喷口可以下偏90度以上(但不能上偏)，它主要用于产生动力升力，以实现飞机的短距起飞和垂直降落。由于其结构与F-22和苏-35的矢量喷口不一样，虽然可实施直接升力控制，但难以用于高机动飞行。因此，F-35B的机动性要逊于F-22和苏，35。当然，F-22和苏-35也做不到像F-35B那样实现垂直/短距起降、悬停和以水平状态升降。应该说，这两类推力矢量喷口各有千秋。

新颖的进气系统

F-35的进气道设计也与众不同，非常新颖。它应用了洛马公司发明的无附面层隔道的超声速进气道(简称DSI进气道，又称“蚌”式进气道)。这种先进的进气道取消了附面层隔板，不可调的上唇口向内斜切(呈前掠状)，而进口处的机身蒙皮则略向外鼓起，其形状有点像激波调节锥，主要用于对进气流进行预压缩，并消除影响发动机工作效率的附面层。

在现役战斗机进气口内侧设计附面层隔道，是为了将高速进气流与流速很低的附面层隔开，用以改善发动机的吸气效果。但是，它对飞机的结构重量、飞行阻力和雷达隐身性能等会产生不利影响。采用“蚌”式进气道后，上述问题均可克服，同时还有很多好处，例如：

超声速飞行时的进气效率高于普通不可调的进气道。设在“蚌”式进气口前方的鼓包可对流入进气道的空气进行预压缩，起到类似于其它超声速进气口的激波调节锥、压缩斜板的作用，从而具有较高的总压恢复系数，使发动机在高空以大速度飞行时的推力有所增大(或推力损失减少)。

虽然没有附面层隔道，却能够消除不利于发动机正常工作的附面层。在前掠式唇口与机身鼓包的共同作用下，改变了进气口附近的流场特性，导致进气口中央的压力高，而两侧的压力低。当紧贴前机身的附面层来流经过该鼓包时，受压力分布的影响，其流向开始向两侧倾斜，越接近进气口，附面层气流向外偏转的幅度越大，最终被高压气流挤出进气口。

不必配备超声速进气道所需的复杂的激波调节装置、附面层吸除装置、辅助进气口、放气门等一系列的机械装置，因而活动部件少、可靠性好，具有结构简单、重量轻、容积大、维护费低等优点。

取消了附面层隔道，有助于缩减全机的迎风面积，飞机在亚声速段的零升阻力有所降低，跨声速和超声速飞行时的激波阻力明显削弱。从而使全机升阻比相应提高。

再有就是“蚌”式进气口简洁，干净，再加上特殊的唇口折线设计，可使其雷达波反射率大为降低。

实验和试飞结果表明，“蚌”式进气道在隐身和跨声速飞行等方面都很理想，维修保障也相对简单。但它对设计精度和生产工艺的要求很高，制造难度较大。另外，在大侧滑角飞行时，其进气效率会受到影响。

除了新颖的“蚌”式进气道外，具备短距起飞、垂直降落能力的F-35B型飞机，还增设了几个特殊的进气口盖：垂直/短距起降时，配置在驾驶舱之后的两块升力风扇舱门向左右打开，露出一个“天窗”，机身上方的外界空气由此处被吸入，经高速旋转的风扇对其增压，加速后，向下垂直排出，从而产生托举飞机的动力升力。在升力风扇舱门开启的同时，位于发动机舱前上方的两块辅助通风门也绕铰链轴向中间竖起，形成一个辅助进气口，用以帮助发动机就近“呼吸”新鲜空气(避开机身下方尾喷口排出的废气)，改善其在静止或小速度飞行状态下的效率。

十八般武器

作为三军通用的联合攻击战斗机，军方要求F-35能够承担对空、对地、对海作战以及航空侦察等多种使命。因此，它们必须各种武艺都会几招，“十八般兵器”也都拿得起，放得下。

该机配有一门27毫米口径的毛瑟BK-27航炮。其机腹下并置了两个可挂装GPS制导炸弹和空对空导弹的武器舱。弹舱内设有垂直弹射导弹发射器，这种能够