F-35C:舰载战斗机进入隐身时代

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  凭借突出的机动能力和隐身能力,F-35C足以使未来的海上及空中战斗发生革命性的变化。美军舰载机将会轻易突破敌方的地面防空系统,在不被发现的情况下精确打击地面或海上目标。
  迟到的首飞
  在比原计划滞后超过8个月后。2010年6月6日,洛克希德·马丁公司研制的航母舰载型F-35“闪电Ⅱ”战斗机,即F-35C,实现首飞。试飞在德州沃斯堡空军基地进行,历时57分钟。
  洛·马公司试飞员Jeff Knovcles称F-35C的首飞表现“出乎意料”,57分钟的首飞重点试验了起落架的操作、收放拦阻钩、猛推油门杆以检验发动机的性能,以及与F/A-18伴飞飞机的编队飞行,试飞表明F-35C进场稳定,滚转响应良好。该架首飞的F-35C装配了普·惠公司的F135发动机。
  4月9日,F-35C的CF-1号样机在德克萨斯州达拉斯进行了首飞前的落震试验。试验中,CF-1号机以20英尺/秒(6.096米/秒)的速度下落了95英寸(2.413米)。试验模拟了飞机在航母上着舰,俯迎角为8.8度,滚转角为2度,机轮的滚转速度为133节(246千米/小时),试验共安装使用了500个传感器,每秒钟能收集2500个点的数据。
  首飞后,CF-1号飞机在洛克希德,马丁公司沃斯堡工厂完成15架次飞行,此后进行结构耦合和地面振动试验,然后在10月转场到美国海军马里兰州帕特森河(Patuxent River)测试中心,到2011年末共有两架F-35C飞抵帕特森河,F-35C的各项飞行测试有条不紊地进行。截至2011年9月22日,飞行时间就达到了200飞行小时。到2011年11月3日,F-35C舰载型(CV)机已完成59次弹射起飞和3次拦阻试验。
  F-35C舰载多功能战斗机是F-35飞机三种基本型别中的弹射起飞/拦阻着舰型,美国海军将是该型机的第一个用户。F-35C在将先进的隐身技术、战斗机的速度与灵活融为一体的基础上,拥有信息化的传感装置,网络化的操作方式。先进的维生系统和低廉的运行和保养费用。F-35C预定取代海军的F/A-18C/D“大黄蜂”舰载战斗/攻击机,该机将作为开战之初的首发力量与F/A-18E/F“超级大黄蜂”并肩作战。
  美国海军计划采购680架F-35B和F-35C,但还没有最终确定它们的比例关系。F-35B计划在2012年形成初始作战能力,而F-35C要在2016年形成初始作战能力,装备部队时,F-35B的软件为Block Ⅱ版本,而F-35CNBlock Ⅲ版本。
  航母的宠儿
  作为美国新一代航母舰载战斗机,F-35C是有史以来第一种同时具备隐身和超音速飞行能力的海军用喷气式战斗机,其单架成本约为6000万美元。与空军的常规起降型F-35A和海军陆战队的短距起飞垂直降落型F-35B相比,F-35C在尽可能保持三型飞机共性设计的同时还存在着一些重要的设计差异,以满足在航母上常规起降(即起飞和降落时均有滑跑)的特殊使用要求。
  F-35C战斗机长15.7米,翼展13.11米,机翼面积62.06平方米,最大飞行速度为1.6马赫,作战半径(内部燃油)1185公里,内部燃油容量为8958.4公斤,最大盘旋过载为7.5G,武器载荷为8164.7公斤。与现役F/A-18舰载战斗/攻击机相比,F-35C具有许多新的技术特点:采用了雷达和红外隐身技术;无附面层隔道的超声速进气道;电驱动控制面/电静液作动装置;采用开放式航空电子系统结构,EODAS电一光分布式孔径系统;实现了机电系统的进一步综合,座舱内的大屏幕全景显示系统,用头盔显示器取代平视显示器,机体用薄膜覆盖取代传统喷漆;预测诊断和完好性管理(PHM)系统等。F-35C型与A型和B型一样均将采用自主式后勤(AL)保障,而其核心组成部分是PHM系统。PHM系统强大的帆载诊断与故障预测能力将给维修工作带来革命性的进步,这对维护保障环境恶劣的舰载战斗机而言具有极为重要的意义。
  F-35C将是美国海军第一种隐身舰载战斗机,该机主要采用了雷达和红外隐身技术。F-35C前向雷达散射截面(RCS)约为0.1平方米,比第三代战斗机降低了两个数量级,主要雷达隐身技术措施包括:对飞机总体外形设计进行调整,武器可置于机内弹舱且机载设备均为内置式,局部采用雷达吸波涂料/结构,进气道、雷达(罩)和座舱盖等强散射源进行特殊处理,对自身的电磁辐射采取分级控制和采用任务规划系统,以及应用隐身飞机所需的材料工艺和制造技术。F-35C重点降低了机尾喷流引起的红外信号特征,主要措施是利用尾翼对尾喷口形成遮挡和冷却尾喷流。另外,发动机尾喷流无烟迹,从而减小了被目视发现的可能性。
  与其将要取代的F/A-18C相比,F-35C在只用机内燃油的情况下航程提高了一倍。另外,各型F-35均装有空中受油装置。F-35也具有强大武器挂载能力,其6个机翼外挂点和4个内埋挂点均可以携带武器。搭载的武器有:(1)机内挂载的武器可能包括:1000磅GBU-32和2000磅GBU-31联合直接攻击弹药;CBU-105装有传感器引爆武器的风修正布撒器。激光制导炸弹,如500磅GBU-12“宝石路”Ⅱ,滑翔炸弹,如AGM-154联合防区外武器,空战武器,如AIM-120C先进中距空对空导弹和AIM-132先进近距空对空导弹(ASRAAM)。(2)飞机外部可能挂载的武器包括:洛·马公司的AGM-158联合空对地防区外导弹,MBDA公司的“风暴之影”巡航导弹和雷声公司的AIM-9X“响尾蛇”空对空导弹。此外,F-35的电光瞄准系统(EOTS)是一个高性能的、轻型多功能系统。它包括一套第3代凝视型前视红外(PLIR)系统。这套FLIR系统可以在更远的防区外距离上对目标进行精确的探测和识别。EOTS还具有高分辨率成像,自动跟踪,红外搜索和跟踪,激光指示、側距和激光点跟踪功能。
  由于舰载机处于高海情、高温或低温、强风和盐雾腐蚀以及极为有限的航母甲板空间等恶劣的使用环境中,洛·马公司在设计之初主要考虑了F-35舰载机的以下特殊设计要求:良好的昼夜全天候舰上起降性能;加强的起落架和机体结构及防腐措施,用于舰上起降的专门机载设备或系统;在甲板上具有良好的操纵品质并与支援设备兼容;具备较高的可靠性并在空间紧张的飞行甲板上和机库内易于维护。在飞机设计过程中,F-35C重点考虑了以下机一舰适配性问题:着舰进场的飞行品质,在航母甲板上的操纵。在航母甲板上的停放,与航母升降机的匹配。在飞行甲板上,的运作;在机库甲板上的维护;发动机的尾喷流效应。飞机的航母着舰系统,航母的海上运动情况。舰载使用/保障环境;弹射器蒸汽吸入问题等。   为满足在航母狭小的飞行甲板上弹射起飞和拦阻着舰的特殊使用要求,F-35CNF-35A/B相比在飞机总体布局及其机体结构上主要存在以下设计差异:具有较大的机翼和尾翼控制面,以满足着舰低速进场的操纵品质要求。加强机体结构强度以承受弹射起飞和拦阻着舰时的载荷;起落架具有较大的减震行程和较高的承载能力,机翼可折叠以减小甲板停放所需的空间。加装与航母拦阻装置匹配的拦阻钩。相对F-35的其它两型别,F-35C的机翼增大了30%,以降低起飞和降落速度,在飞机总重量为40000磅(18.144吨)的条件T,F-35C的进场速度为135节(250公里/小时),而机翼更小的F-35A/B的进场速度为155节(287公里/小时),通过使用数字式维修任务系统,F-35C可缩减航母飞行甲板上舰员的数量。该系统监视战机上的软件和硬件以发现可能出现的故障,并在战机降落前通过无线的方式向飞行甲板传输有关信息,给舰上维修人员提供一定的时间为必需进行的维修做好准备。
  试验飞行重点
  从F-35C进行了多达252次的模拟着舰试验可以看出,在舰载战斗机起降中着舰相对于起飞更为困难和危险,
  一般来说,着舰中最难的环节是飞行员的逃逸。着舰不成功一般有两种情况的,一是飞机进场时,飞行员发觉没对准跑道,或高度不够,而这时起落架已打开了,却又无法着舰,那么就要重新飞起来,这叫做复飞。另外一种是最难的,就是已在滑跑的状态,航空母舰上有4道拦阻索,飞机尾钩要钩住拦阻索才能把飞机停住。当尾钩没钩上拦阻索时,就必须逃逸,这个时间非常短,飞行员要开大马力加力,然后抬高角度,让飞机赶紧飞出去。
  2005年9月日,俄海军北方舰队的一架苏-33舰载歼击机,完成例行操练后,在“库兹涅佐夫”号航母上着陆,但意外在苏-33顺利降落到航母甲板的一剎那发生了。着陆拦阻装置缆绳突然断裂,在惯性作用下苏-33战机以20公里的时速继续滑行,冲出航母后坠海,飞行员最后时刻逃生,苏33則沉入海底。为了确保国家军事机密不外泄,北方舰队不得不用深水炸弹将其摧毁。美国曾经有一千统计,舰载机飞行员的飞行事故为宇航员的5倍,是喷气式轰炸机飞机员的10倍。目前,在光学助降系统、雷达助降系统及激光助降系统出现后,舰载机飞行员飞行事故率已大幅下降。
  在2011年进行的F-35C着舰试验中发现了尾钩设计的问题,项目官员称之为“钩滑脱”,即尾钩在甲板上弹起未与拦阻索挂上。出现该问题有两个原因,首先,F-35C从起落架到尾钩点的总长度比F/A-18的要短,这样F-35C进行甲板着陆时机轮压过拦阻索后不易被挂住。另外,钩本身需要更强的减震以确保其在沿甲板下降过程中挂住拦阻索时不产生弹起。洛,马公司的修改方案是对“钩柄”部分即尾钩实际挂住拦阻索的弯钩部分进行重新设计,降低钩柄部分的重心,使之变成更锋利的钩以能钩起乎躺在地面的索线。洛·马公司还在改善尾钩减震机制,向尾钩施加向下压力,防止其弹起或从拦阻索之上滑过。F-35C使用新设计的尾钩的试验计划在2012年年初进行。
  此外,在各种状态下的安全着舰也是飞行试验的重点。所谓各种状态包括从天候条件上理解为白天和夜间,从自然条件上就是能见度好坏。目前,航母的着舰一般在6级海况以上就要停止,在6级海况以下所有的自然条件下,包括各种风向、海浪、摇晃在内都要能做到安全着舰。
  2011年11月18日,美国海军对,CF-3试验机进行了大量的弹射起飞试验,其中选用先进的飞机电磁弹射系统(EMALS)进行航母弹射试验无疑引起了世人瞩目。2010年12月18日,美国海军使用新型的电磁弹射系统成功弹射1架P/A-18E型战斗机,这标志着美国在研制电磁弹射器方面取得了突破性的进展,为EMALS上舰扫清了道路,EMALS能否与F-35C舰载战斗机完全兼容将是现阶段试验的重点内容之尸,从首飞到初步具备作战能力,F-35C任重道远!
  发展展望
  美国海军认为,为在近期内支持国家战略需求,海军有必要保持一定规模的舰载机数量。而美国海军在2010年进行的一次评估预测,美国海军的舰载战斗机规模将在2014年达到顶峰后呈现逐年下降的趋势,直到2019年才有所改观。为此,美国海军计划采取相应措施来解决舰载机规模下降的问题。其中最重要的方案就是F-35C战斗机的采购方案。海军认为及时交付新开发的F-35C舰载机将是维持一定规模舰载机数量的关键。F-35C的登场。意味着美国海军航空兵进入“隐身时代”。分析称,凭借突出的机动能力和隐身能力,该机足以使未来的海上及空中战斗发生革命性的变化。美军舰载机将会轻易突破敌方的地面防空系统,在不被发现的情况下精确打击地面或海上目标。即便对方派出飞机拦截,F-35C也能凭借隐身能力快速接敌,抢在对方察觉前发射超视距导弹将其消灭。由于联合攻击机项目(JSF)整体进度拖延,美国海军将降低F-35C的采购速度,但是不会减少最初计划的采购数量。美国海军计划在2011财年采购7架F-35C战斗机,并有逐年增加的趋势。
  然而,F-35项目能否不负众望还很难说。随着飞行试验的全面展开,发现的问题将会越来越多。根据F-22的经验,该型机在1998年与F-35处于同样的试飞初期阶段,当时每架飞机的造价是1.84亿美元,但是到2008年就涨到3.55亿美元。而F-35比F-22复杂得多,仅以计算机编码为例,F-22有4万个计算机编码,而F-35则有1900万个编码,所以,F-35的价格将左右着项目的进展速度。美国一些媒体和航空专家认为,F-35的采购计划有可能失败,或交货期严重拖延,或费用不断飙升,发展前景很难预料。而F-35C舰载型会不会也会因为整个项目的推迟而出现迟迟不能大量装备部队的困境,我们将拭目以待!
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