武器縱橫：美製F-35B閃電II戰機性能解析(圖)

2008年03月31日  航空知識

首架生產型F-35B戰機盛大下線儀式


F-35B機體內安裝的是一套前所未有的軸驅動式升力風扇系統

　　文 黎新 陳洪

　　2007年12月18日，首架F一35B聯合攻擊戰鬥機在洛克希德·馬丁公司設在克薩斯州沃斯堡工廠下線。F一35的主要用戶：美國海軍陸戰隊、英國和義大利軍方代表出席了飛機下線儀式。美國海軍陸戰隊司令官詹姆斯·柯維在儀式發言中說：「全新的航空科技讓我們能夠擁有一支能夠在水面艦艇、前線機場甚至未開發過的荒地上進行起降作業的航空部隊，F-35B良好的適應性讓我們非常驚訝!」

　　相比它的同門「兄弟」F一35A的下線，「二弟」F-35B可謂「高調亮相」。早在2007年的10月間，美軍就宣布：年底前F-35B即將下線，屆時將有隆重的下線儀式，果然F-35B的下線儀式隆重熱烈。記者們不斷閃爍的照相機閃光燈，仍然掩蓋不住「閃電」II閃出的種種光色。那麼，「閃電」II到底閃出了什麼?我們從F一35B的身上能看到一些什麼?

　　閃出「鷂」式戰鬥機的影子

　　美國的聯合攻擊戰鬥機(Joint StrikeFighter，簡稱JSF計劃)提出了模塊化的飛機製造概念，這個計劃是「一種機型三個型別」，也就是F一35A、B、C型。JSF計劃最大的一個特點就是讓三種型別擁有良好的通用性，以降低生產和使用成本。F-35B是短距／垂直起降型(STOVL)，可以看作是三兄弟中的「二哥」。從通用性的角度看，F一35B與F一35A空軍型之間的通用性可達87%，與未下線的F一35C海軍型之間的通用性更是達到了95%。也許有人要問：都是一個研製計劃中的戰鬥機，而且三者之間又有如此多的通用之處，F一35B研製的難度究竟在哪裡呢?它與其它兩種機型有什麼不同?

　　應該說F一35B是受到了「鷂」式戰鬥機的啟發提出的垂直起降方案。而其它兩個型別卻看不到「鷂」式戰鬥機的影子。從外形上看，最明顯的特點那就是F一35B的脊背上面開了一個「大天窗」，而「同門兄弟」中其它兩種型號卻沒有。可不要小看這個「大天窗」，F-35B能夠短距起飛垂直著陸沒有它的幫助是不行的。其實這個天窗預示著F-35B有著一個與眾不同的推進系統，那個大天窗就是「升力風扇」的進氣口。也許有人要說，「鷂」式戰鬥機沒有見到「大天窗」呀!

　　是的，「鷂」式戰鬥機的垂直起降方式和F一35B有很大不同。我們知道，英國研製的「鷂」式戰鬥機是世界上第一種固定翼短距／垂直起降的戰鬥機，它的背上沒有開「天窗」，其垂直起降能力是依靠旋轉噴管的作用實現的。「鷂」式戰鬥機的發動機有兩對帶有葉柵的旋轉噴管，分別噴出風扇氣流和燃氣流。每個噴管可以向下方旋轉98.5度，這樣就可以保證戰鬥機垂直和短距起降。在我國，「鷂」式戰鬥機曾被翻譯為「獵兔狗」戰鬥機。據說，當時一位英國將軍聽了「獵兔狗」這個譯名頗不以為然，他說：我們英國的狗和其他國家的狗都是一樣的，是飛不到天上去的。當然這隻不過是一種笑談。後來我國新聞媒體在談到這種戰鬥機時，都改稱「鷂」式。

　　發生在二十幾年前的那場戰爭——英阿馬島之戰，至今人們還記憶猶新。在那場戰爭中，英軍出動了數十架「鷂」式和「海鷂」(「海鷂」是「鷂」式戰鬥機的海軍型)短距／垂直起降戰鬥機，與阿根挺空軍展開了大規模的空戰。戰鬥結果顯示：阿根廷軍隊損失的飛機中，有31架是被「鷂」和「海鷂」擊落的，而「鷂」和「海鷂」沒有一架被阿方擊落、擊傷。

　　使「鷂」式飛機身價倍增的是發生在1983年6月的一次偶然事故。那一天，一架英國的「海鷂」式戰鬥機從一艘航空母艦的甲板上起飛，進行海上訓練。飛行員操縱飛機飛行了一段時間后，突然「海鷂」的無線電通信導航設備出了毛病，與航母失去了聯繫，眼看「海鷂」的燃料將要耗盡。就在這時，飛行員發現海面上有一艘西班牙貨船，他急中生智，決定降落在這艘貨船上。一架戰鬥機要在一艘事先沒有任何準備的貨船上降落，那是十分困難的。因為貨船無法與戰鬥機通話，戰鬥機也無法知道貨船的速度。以前「海鷂」從來沒有在貨船上降落的先例。飛行員機智地用手式與西班牙貨船上的船員取得了聯繫，最後成功降落在貨船的前甲板上。這一成功的降落，使「鷂」式戰鬥機成為許多國家軍方關注的對象。一些國家紛紛向英國訂購「鷂」式戰鬥機。美軍也看上了這種戰鬥機，弓l進生產了「鷂」式戰鬥機的改進型AV-8B戰鬥機。這種戰鬥機還曾經出現在好萊塢的大片《真實的謊言》中。垂直起降是「鷂」式戰鬥機的優勢，但是它的缺點也很明顯：航程短，速度慢。而F-35B克服了「鷂」式戰鬥機垂直／短距起降飛機航程近、速度慢和起飛重量輕的弱點。作為英國皇家海軍未來的艦載機和海軍陸戰隊AV-8B、F／A一18兩款戰鬥機的替代機型，F-35B要將隱身、超聲速和短距／垂直起降三者結合在一起。從技術上講，在「閃電」II三兄弟中，F-35B的研製和生產難度無疑是最大的。按照日程計劃，2008年5月，F一35B將進行首飛，2012年將裝備美國海軍陸戰隊以及英國和義大利海軍。

首架生產型F-35B戰機機首特寫

　　閃出了一個「智慧的心臟」

　　我們看到F一35B安裝了一個升力風扇，它背部的「大天窗」就是升力風扇的進氣口。那麼，F-35B就依靠這一個升力風扇就可以垂直起降嗎?也不完全是這樣，F一35B不僅發動機提供了比「鷂」式更強大的動力，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，既從主發動機的中心，伸出一根傳動軸，帶動置於前機身的升力風扇工作。位於尾部的三元矢量噴口的偏轉範圍為0度到95度。而升力風扇的排氣口也可以在向前15度至向後30度之間的範圍轉動。短距起飛和垂直降落時，主發動機通過離合器、傳動軸驅使升力風扇高速轉動產生升力，飛機的控制噴嘴在計算機的控制下調節飛機的平衡。與此同時，尾噴口也進行偏轉，與前方協調的向下方或後下方排氣，推動飛機上升和前進。飛機轉至水平飛行時，將連接軸斷開，關閉升力風扇，尾噴口轉向後方，推動飛機加速飛行。

　　「鷂」式戰鬥機為了吸進足夠的空氣進行垂直飛行，有兩個巨大的進氣道突出在飛機的兩側，很難使飛機超聲速。F一35B進氣道較小，可以在超聲速情況下輕鬆使用，而且當機身背部的進氣口打開時，可以吸入周圍的空氣，當氣流流過機身時，升力風扇對其進行加速，從而得到懸停飛行所需的升力。據資料介紹，F一35B發動機可以產生182千牛的動力，這是「鷂」式戰鬥機發動機動力的1.9倍，更為奇妙的是F-35B在空中進行盤旋飛行的時候，發動機的動力全部向下引導，配合升力風扇的升力，F-35B可以輕鬆自如地在空中懸停。有人說F一35B的發動機是一種智能型的發動機，這話很形象地說出了它的特點。「鷂」式戰鬥機的發動機能夠更換的部件很少，而F-35B發動機的大部分零部件可以隨時更換，更換時間一般不超過20分鐘。F-35B發動機完全由飛機上的計算機管理系統來管理，計算機能夠監測發動機的故障。這個計算機管理系統，甚至可以在發動機發生問題之前感受到故障，並能自動補償受損的電子部件，使發動機繼續工作。當故障發生時，發動機管理系統會自動向指揮基地報告故障情況，以利於基地維修人員在飛機著陸后迅速搶修。

　　F-35B現在剛剛下線，它的飛行性能到底如何，還有待進一步檢驗，不過據參加原型機試飛的飛行員說，F-35B與「鷂」式戰鬥機比有天壤之別。駕駛「鷂」式戰鬥機要飛行員高度集中精力去逐個地完成多道操作程序，從操縱方向舵到踏板、操縱桿、節流閥到噴嘴角度控制等複雜裝置，費神費力。可是駕駛F-35B原型機時就覺得異常輕鬆，飛行員只要把飛機目的地告訴飛行控制計算機系統，這個系統就會很快拿出產生推力的方案，自動調整推力噴管角度和控制飛行動力。飛行員只要根據顯示屏的顯示要求，摁幾個按鈕就能駕馭F-35B垂直起降或高速平飛了。

　　閃出了更明亮的「眼睛」

　　F-35B的「眼睛」是它的雷達系統，這個系統叫做多功能綜合射頻系統(MIRVS)。它是建立在APG一81 AESA雷達的基礎上的一個功能廣泛的系統。AN／APG一81是有源相控陣雷達，它不僅能夠提供雷達的各種工作方式，它還能提供有源干擾、無源接收、電子通信等能力。多功能綜合射頻系統的頻帶要比一般機載雷達寬得多，這個系統能夠以各種不同的脈衝波形工作，保證了雷達信號的低截獲概率。

　　F-35B的「眼睛」具有空對地功能，可以進行合成孔徑雷達狀態的高解析度地圖測繪，也可以採用逆合成孔徑雷達技術對海上艦船進行識別分類。在空對空工作方式，雷達可以實現對指定空域的提示搜索、無源搜索和超視距、多目標的搜索和跟蹤。由於雷達波束從一點到另外一點的移動只需若干微秒的時間，所以雷達可以在一秒時間內對同一目標觀察多達15次。

　　如果和F一22裝備的雷達相比，F一35的多功能綜合射頻系統在技術上又有了很大的改進。但是由於陣面尺寸較小，陣元數目有所減少，因此在作用距離上只有F一22雷達的2／3。不過，讓F-35B略感寬慰的是，多功能綜合射頻系統的雷達(APG一81)在成本和重量上都只是F一22的二分之一。雷達系統的預期壽命達8000小時，和戰鬥機的壽命基本一致。

　　說到這裡，讀者也許會明白F-35B高調亮相的原委了：F一35「閃電」II戰鬥機是20世紀最後一種戰鬥機，也是21世紀第一種戰鬥機，F-35B是「閃電」II「兄弟」中最為獨特的一個。它的出現將會打破留在人們腦海里「隱身戰鬥機昂貴」的陰影，也給正在研製開發短距起降(艦載機)的國家提供了一個很好的思路：一機多型，模塊化，通用化也許就是21世紀戰鬥機發展的道路。航空知識第3期