五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】闪电式的夹生饭(上) -- 晨枫

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家园 【原创】闪电式的夹生饭(下)

对于美国空军来说,F-35是作为和F-22搭配的低档战斗机设计的,主要用作对地攻击,并在F-22数量不足时填补次要方向上的空战任务。对于美国海军还说,在可预见的将来潜在对手不具有隐身战斗机的能力(中国新歼试飞后,不知道美国海军是否会修正这一评估),所以F-18E将继续担任舰队防空的主力,其0.94的推重比和459千克/平方米的翼载比F-35C更加适合空战,F-35C则利用隐身担任对地对海攻击。对于美国海军陆战队来说,F-35B将取代现有的F-18C/D和AV-8,统包海军陆战队分担的舰队防空和对地对海攻击任务。对于美国的盟国来说,F-35家族则是顶天立地的主力,包干空战和对地攻击。然而,F-35逊于F-22一级的具有隐身、高机动和超巡的战斗机自不待言,但在与苏-27这一代高机动战斗机空战中,F-35也具有难以名状的缺门。

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美国空军靠F-22打天下

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美国海军也靠F-18E打舰队防空

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但对于“二流空军”还说,F-35是要打天下的,但F-35挑得起制空重担吗?

机动性不足使F-35在视距内空战格斗中难以取胜,速度不足使F-35在进入和退出战斗中缺乏主动权,更揪心的是,全用机内武器的话,F-35的空战挂载严重不足。F-35的机内武器舱可以挂载2枚空空导弹(AIM-9X近程弹或AIM-120中程弹)和2枚炸弹(JDAM级),空空导弹挂在舱门挂架上,发射时舱门打开,导弹暴露于空气中,便于发射前锁定目标。AIM-9X是从发射架上直接发射出去的,不可能从武器舱里投放后再点火。AIM-120是投放后点火,所以也可以从炸弹挂架上投放,这样F-35可以有4枚空空导弹。相比之下,F-22可以挂载8枚空空导弹,F-15、苏-27也同样如此。

舱门挂架上的导弹是可以在激烈机动飞行中发射的,但炸弹挂架上的导弹只有在平稳飞行中才能安全投放,而且只能先发射后锁定,所以只适用于远距离的目标。在理想情况下,F-35可以气定神闲地首先发射中程弹,然后用近程弹打扫战场。但在预警不力或者对手具有有效电子干扰的情况下,中程弹的命中率大大下降,F-35将被迫用仅剩的2枚近程弹搏命。F-35A依然保留机内航炮,但F-35B和C为了限制空重的增加,被迫放弃机内航炮,只能在需要的时候用外挂航炮吊舱。隐身出击而不带航炮吊舱的话,用完4枚导弹,F-35B和C就被解除武装,这时连逃脱都吃力,因为最大速度不足,而且F-35的后向隐身是最糟的,不像F-22那样具有良好的全向隐身。2008年8月,兰德公司在名为《空战的过去,现在与未来》报告中用历史数据指出,从海湾战争到科索沃战争,AIM-120在视距外的命中率实际上是46%,这还是在对手没有电子对抗或者没有任何规避机动的情况下取得的,AIM-120的实战命中率预期在10-50%之间更加合理,而不是厂商宣称的75% 以上。近程弹也有类似的问题,机动性、制导精度和对方的电子、红外对抗性能同步增长。F-35是F-4“鬼怪”式之后世界上第一架没有机内航炮的战斗机,可能也是最后一架,其空战中的表现将为世人瞩目。

F-35B和C外挂航炮吊舱是经过隐身处理的,但要是隐身处理就可以使外挂不损害隐身,F-35就不需要费那么多心思搞机内武器舱了。F-35具有很大的翼下外挂能力,但使用翼下外挂的话,F-35的隐身就荡然无存,速度将由于外挂阻力而进一步下降,机动性不足的缺点也愈加突出。

美国国内对F-35的空战能力早就多有批评。兰德公司的《空战的过去,现在与未来》就指责F-35“转不动,爬不高,跑不了”(can’t turn,can’t climb,can’t run)。2008年兰德公司的一个作战模拟中,苏-35击败了F-35,引起正在考虑采购F-35而取消F-18E的澳大利亚的忧虑,澳大利亚国防部长菲茨吉本下令军方专门报告,结果F-18E的采购继续,而F-35的采购至今没有落实。美国现计划以3230亿美元(不包括600亿美元的研发投资)的总投资,购买2443架各型F-35,但同样的投资可以买至少5872架F-18E,数量上增加150%,在航电、武器和飞行性能方面至少不低于F-35家族,只有在使用全机内武器挂载的时候隐身不如F-35。洛克希德和F-35计划办公室声称,F-35的作战效能高于第四代战斗机至少400%,但对于如何得出这样的结论讳莫如深。

但对于“鹞”式的用户来说,F-35B毕竟是第一架超声速STOVL战斗机,具有和空海军F-35同等的战斗力,而“鹞”式从来就比同时代空海军战斗机“低人一等”的。在理论上,美国海军的平甲板两栖舰艇、英国、西班牙、意大利、泰国、印度等国的小型航母都可以换装F-35B,在战斗力上一举翻身,达到近似大甲板航母的水平,至少在单机能力上近似。但F-35B具有独特的STOVL能力,也有独特的问题。

F-35B的升力加升力-推力动力系统解决了升力发动机的炽热喷流问题,但主发动机的炽热喷流问题依然存在。F-35B的F135发动机安装了一个可动喷口,像蜜蜂尾巴一样可以弯下来,产生直接升力。但喷口离地面很近,喷流炽热,而且流量巨大,将造成对甲板的严重烧灼问题。F-35B在陆地上已经做过十次垂直起落试验,但是至今没有上舰测试,严重落后于进度,原因之一就是喷流温度问题。美国海军的计算表明,F-35B的喷流热量不至于使甲板下的钢结构融化坍塌,但还是会造成变形损坏。解决办法之一是全面加强所有计划采用F-35B的平甲板两栖舰艇的甲板,这个太兴师动众,成本太大;另一个办法就是重新设计F-35B的喷口,改善喷流散布,改善喷流降温,控制烧灼问题,但这要影响推力,更要影响测试和部署的进度。美国国防部长盖茨在1月6日五角大楼记者会上说,F-35B需要对发动机和机体重新设计,估计发动机部分就包括烧灼问题。在F-35B喷流烧灼不降低到“鹞”式的水平之前,其他国家用F-35B换装“鹞”式实际上不可能。

F-35B的另一个问题是辅助进气门的损坏。在使用升力风扇时,升力风扇门打开,升力风扇工作,位置稍后的辅助进气门也打开,帮助发动机进气。在垂直模式时,升力风扇门全开;速度在120节(月222千米/小时)以下的低速模式时,机翼开始产生升力,升力风扇出力降低,升力风扇门打开至65度;速度更高时,打开至35度,直至不再需要升力风扇的助力,完全关闭。问题是,在低速模式时,辅助进气门受到的风压太大,造成损坏。改进办法是在165节(约306千米/小时)以下保持升力风扇门全开,为辅助进气门挡一下。但这样阻力大增,升力风扇门本身也需要加强。更大的问题在于发动机机框的疲劳损坏,可能来自于垂直状态喷管偏转的额外应力。在盖茨讲话中,机体的重新设计估计包括这个问题。F-35B的机体重新设计已经不是第一次了。由于结构超重和升力风扇占用机体容积的缘故,F-35B的机内武器舱已经被迫缩小,只能挂载2枚1000(约454千克)磅炸弹,而不是F-35A和C的2枚2000磅(约907千克)炸弹。

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F-135是美国航空发动机工业变态实力的体现,但这对美国也是极限了,再要大幅度榨出更大的推力实在是勉为其难了

问题在于F-35B的这些重新设计不可避免地要导致增重,而F-35B最怕的就是增重。美国的航空发动机工业是世界上最先进的,普拉特惠特尼在已经领先世界的F119发动机基础上,进一步“榨”出了推力更大的F135,还研制成功了变态的升力风扇传动机构,但这对美国也是极限了,进一步增加出力已经不大可能。另一方面,F-35B的着舰重量必须满足至少两枚1000磅炸弹和两枚空空导弹的重量,加上最低限度的机内燃油量。在设计之初,F-35B的空重为13484千克,基本和F-35A的空重相当,加上升力加升力-推力的动力配置,具有很大的重量余量。但是在设计过程中,空重逐步增加,最后超过了F135的直接升力能抬起的重量,只好继续修改,直到现在的14500千克,但这是在海军陆战队被迫降低最低机内燃油量的限度后才做到的。现在F-35B再次面临增重,而F135发动机增推已经不行了,而且可能因为喷口重新设计而损失一些推力。英国皇家海军早就预计到F-35B可能会有着舰重量问题,已经在着手用短滑跑着陆解决这个问题。英国正在建造的“伊丽莎白女王”级航母在设计的时候就为弹射起飞、拦阻索降落预留了空间,所以有斜角甲板,F-35B短滑跑着陆问题不大。美国海军的平甲板两栖舰艇都是直通甲板,要是不影响连续出动的话,没有短滑跑的空间,这个问题最后怎么收场还不知道。

F-35B本来是计划于2012年先于A型和C型首先交付使用的,现在被迫推到最后交付使用。F-35B需要至少40次成功的上舰测试,才算达到可以交付使用的状态,现在连一次实际上舰都没有做过,最早要到今年10-11月才可能开始。盖茨已经判了F-35B两年缓刑,如果在两年内还是不能解决主要技术问题,F-35B就可能面临下马的悲剧。F-35A和C的试飞也有问题,跨音速和中等迎角机动飞行出现问题,加力燃烧也有不稳定的问题。这还没有算入软件研发中的巨大问题,头盔瞄准具是F-35武器系统的重要部分,但在软件整合上出现了大问题。在最理想的情况下,F-35家族也要到2016年才能完成系统研发和示范阶段,2017年开始初始部署和验收。由于F-35计划的延迟,美国已经增购45架F-18E/F,对150架F-18C/D延寿,所有F-35的初期制造被大大放慢,仅以不致关闭生产线为目的。原计划2016年前订购446架F-35B,现在决定最多124架。

美国海军陆战队对F-35B寄予厚望。虽然现役的F-18C/D已经老化,还是顶着不肯采购F-18E/F。在美国海军强烈要求海军陆战队采购EF-18G专用电子战飞机的时候,海军陆战队也依然坚持用并不适合电子战的F-35B承担。在美国海军建议海军陆战队将部分F-35B换成F-35C,以和航母上的海军F-35C中队共型的时候,海军陆战队同样坚持清一色F-35B。美国海军陆战队很清楚,F-35B是一个F-35A和F-35C之间的夹缝型号,要是采购量降低,单价将剧增,将严重威胁F-35B的生存。但F-35B的研发问题已经严重推高单价,单价问题威胁生存,F-35B已经陷入了一个死循环。据美国《航空周刊与空间技术》2010年12月16日报道,F-35B的计划单价已经上涨到1.094亿,但首批单价实际上是1.617亿,这都是不包括单价3800万美元的F135发动机和升力风扇(F-35A和C的常规F135单价为1900万美元)的洛克希德的价格。盖茨命令的设计改进只能进一步推高单价。除了美国海军陆战队,英国皇家海军本来打算用F-35B装备“伊丽莎白女王”级航母,但2010年10月,卡梅伦政府宣布,订单将转为F-35C。英国将为此改装“伊丽莎白女王”级,增装弹射系统。意大利海军本来打算跟随英国,用F-35B换装“加里波地”和“加富尔”级航母上的“鹞”式,现在也犹豫了。国外订单的消失将进一步推高F-35B的单价,增加F-35B的生存压力。如果F-35B最后取消,美国海军陆战队将面临及其尴尬的地位,即使换装F-35C或者F-18E,也将失去“鹞”式所代表的STOVL能力,“鹞”式的退役不能再推迟了。这将使海军陆战队的有机空中力量的概念陷入困境。联系到盖茨砍掉了EFV两栖战车计划,美国海军陆战队的转型或许是更大的问题,但这是另一个话题了。

在F-35B深陷囹圄的现在谈论F-35B对中国周边安全环境的影响似乎为时过早,但F-35B独特的STOVL能力对中国周边一些国家有不小的吸引力也是毋庸置疑的。日本的“日向”级“直升机驱逐舰”实质上是大甲板的反潜航母,不能直接搭载F-35B,但经过适当改装就可以具有这个能力。韩国对直通甲板小型航母也跃跃欲试。毫无疑问,搭载F-35B对日韩海军的作战能力是一个大跃进,但F-35B的长处在于对地攻击,而不是海上制空。日韩小型航母的这点F-35B在装备了大量歼-10、歼-11的中国空军面前,毫无优势可言。在中近海,拥有大量大甲板航母和得到美国空军支持的美国海军都没有把握形成对中国的压倒优势,日韩要做到这一点更差得远。中国海军反航母的假想目标是在威力、经验和体系上远为先进的美国海军大甲板航母,日韩想用小航母翻盘,门也没有。印度是另一个可能装备F-35B的海军,同样,中国海军要么不进入印度洋,要进入印度洋,就是准备好不怕美国大甲板航母找麻烦的,印度小航母的这点F-35B成不了大气候。

F-35B是“鹞”式之后唯一的STOVL战斗机,不算夭折的雅克-141的话,也是世界上唯一的超声速STOVL战斗机。F-35B带来过希望、苦恼和教训。不管F-35B的故事最后怎么样,这锅闪电式的夹生饭将在世界航空史上留下浓重的一笔。

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本文是一月时为《舰船知识》写的,两个月来,又有新变化:

- 英国已经取消150架F-35B的意向,改为订购40架F-35C

- 美国海军陆战队已经同意采购F-35C,所以和海军航母联队共用甲板的陆战队联队将使用C而不是先前决定的B

- 2010年范保罗航展上,欧洲“台风”展台的人声称,4架“台风”得到预警机支持的话,有把握打败8架没有预警机支持但挂载空空导弹和JDAM炸弹的F-35

关键词(Tags): #F-35B(嘉英)#STOVL战斗机(嘉英)#F-35C(嘉英)
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