主题：【原创】失色的闪电（上） -- 晨枫

不知道在中国神话里玉皇大帝发起威来用的是什么兵器，在希腊神话里，主神宙斯发起威来，就抓起一把闪电丢下去，哪个倒霉蛋要是挨上一下，后果很严重。洛克希德飞机公司一定很喜欢这个口彩，把第二次世界大战中美国唯一从战前一直生产到战争结束的战斗机P-38命名为“闪电”。这架双发动机的重型战斗机不负众望，其累累战功中最出名的是在太平洋上的布干维尔岛上空把三本五十六的座机打了下来。进入喷气时代后，洛克希德的运气欠佳，在50年代并不太成功的F-104之后，一直要到90年代才连中两彩，接连获得F-22和F-35的订单，其中F-35被命名为“闪电II”。但是这一次，洛克希德闪电的光彩似乎暗淡了。

闪电是很厉害的兵器，希腊神话里的主神宙斯一发脾气，丢的不是杯碗瓢勺，而是闪电

第二次世界大战中，洛克希德P-38“闪电”是唯一从开战一直连续生产到战争结束的美国战斗机，更是应在布干维尔击落山本五十六的座机而出名。洛克希德用“闪电II”命名当代最重要的战斗机F-35就不奇怪了

在美国的第三代战斗机中，F-15是主力，但红花还要绿叶扶，这就是高低搭配中的低端F-16。这哥儿俩在历次战争中一唱一和，唱出一台台好戏

在F-22时代，F-35就是为虎作伥的低端

从F-15、F-16时代开始，美国空军就采纳了高地搭配的概念，美国海军则用F-18和F-14配对。高档战斗机主要用于攻势制空和防空截击，低档战斗机在高档战斗机忙不过来的时候用于填补次要方向，但更重要的是用于承担对地对海攻击，把敌人的空军扼杀在地面上。对于没有那么财大气粗的盟国来说，美国的低档战斗机实际上在性能上足够满足主力战斗机的要求。比利时、挪威、丹麦、荷兰在F-16计划的初期就决定采购，用作主力战斗机，此后F-16在世界上25个国家生根开花，总产量达到4500架以上，成为战后最成功的美国战斗机之一。加拿大、澳大利亚、瑞士、芬兰等国则采用F-18。在 F-22时代，美国空军最终选定洛克希德F-35作为抵挡搭配，这是未来几十年里美国空军的低档战斗机，在F-22已经停产并被禁止出口的情况下，F-35也将是美国战斗机出口的基本力量。

但F-35不是单纯的F-16的替代。美国海军的F-18舰载战斗机需要替代，美国海军陆战队的AV-8B垂直起落战斗机也需要替代。作为F-16的替代，F-35应该简单、轻巧以适合大量部署，需要具有优秀的敏捷性和武器挂载能力；作为F-18的替代，F-35强调可靠和性能完善以适应航母上以一当十的特点，需要具有优秀的低空低速性能以适应航母起飞着陆的需要；作为AV-8的替代，F-35则需要具有垂直-短距起落性能，以在平甲板两栖作战舰艇和海军陆战队上陆后的前进基地简易起降场上使用。这些相互冲突的要求使本来以低成本、适度先进和现成技术为主要特点的F-35一步一步滑向了深不可测的泥坑。

F-35不仅要取代空军的F-16

还要取代海军的F-18

最麻烦的是，还要取代海军陆战队的AV-8B垂直短距起落战斗机，这最后一条是F-35的困难所在

出于规模经济的考虑，美国三军的下一代低档战斗机应该达成最大限度的通用化。战斗机升空后，三军的作战要求没有原则性的差别，航空技术的进步使同一基本战斗机的不同改型具有常规跑道起落、航母起落和垂直起落能力成为可能。就美国的航空技术基础而言，空军型的F-35相对简单。由于这是大头，在发动机上和F-22达成某种通用性是最合理的，F-15和F-16共用发动机是美国战斗机发展史上的一个里程碑，这个有效做法不能放弃。但这也决定了F-35将是单发的。美国海军在传统上偏好双发战斗机，但为迁就海军而迫使空军改用双发不现实，现代发动机的可靠性已经足够高，10年前美国空军的研究就表明，美国单发战斗机因为发动机故障而失事的机率不比双发战斗机高，所以美国海军的这种迁就是可以接受的。但舰载型依然需要对起落架和结构防腐作特殊处理，并且需要在气动上大大强化低空低速大迎角操控，以适应上舰需要。但最大的问题来自美国海军陆战队。

美国海军陆战队是一个独特的合成军种，具有有机的空中力量。海军陆战队航空兵和海军航空兵共同承担舰队防空任务，但主要任务是为上陆的陆战队提供紧密的空中火力支援。海军的舰炮在传统上提供对岸火力压制，但舰炮的射程、精度和威力都不能和空中火力支援相提并论。舰载飞机虽然比舰炮进了一步，但依然受制于航母的就近存在。60年代垂直起落战斗机在核大战的大背景下出现，“鹞”式战斗机是西方唯一修成正果的。“鹞”式可以在平甲板的两栖攻击舰上垂直起落，也可以通过倾斜跳板滑跃起飞或在陆上简易跑道上短距起落以大大增加载弹和航程，十分有利于伴随陆战队行动的空中火力支援，因此受到美国海军陆战队的青睐，成为美国历史上唯一引进生产的战斗机，并改进为AV-8B。作为AV-8B的替代，垂直-短距起落能力是美国海军陆战队最重要的要求，此外还要求具有超声速（AV-8B是高亚声速的）能力。但垂直-短距起落是航空技术的一个难关。

垂直起落是，向下的炽热喷流对甲板的烧蚀很厉害。“鹞”式的推力小，已经很麻烦，F-35的推力大，问题更大

作为重于空气的飞行器，飞机产生升力的奥秘在于机翼，但机翼依靠速度才能产生升力，跑道就是供飞机加速、产生足够升力以升空的途径。要摆脱跑道，实现垂直起飞，只能用发动机的蛮力产生直接升力。发动机垂直向下的推力产生直接升力好比垂直爬天梯，在前进中通过机翼产生气动升力好比走斜坡，虽然最终都可以上升到同样的高度，但走斜坡明显比爬天梯省力。换句话说，滑跑起飞比垂直起飞省力省油。“鹞”式的使用经验表明，垂直起飞在实际上使用很少，不光大大缩短航程、压缩载弹量，炽热的喷流还容易严重烧灼跑道或者甲板的表面。另一个问题就是喷流回吸的问题，喷出的贫氧高温气流在地面反弹，再次作为新鲜进气被吸入发动机，严重降低发动机效率，也增加磨损。苏军在阿富汗曾部署过雅克-38，用于近距支援地面部队，也出于这些原因，很快撤下了。另外，垂直起飞对飞行员的操作水平要求很高，稍有不慎，就有造成失衡的危险。滑跑起飞（包括弹射起飞）就相对容易。但垂直降落依然是必要的，美国海军陆战队的平甲板两栖攻击舰没有航母上的斜角下降跑道，为了不阻碍舰上飞机的连续出动，只有在起飞甲板后的空间垂直降落。垂直降落时，飞机已经轻载，也没有航程、载弹量的问题，不必太顾忌耗油问题，这些都有利于降低技术难度。AV-8B的替代因此没有追求垂直起落，而是短距起飞-垂直降落，简称STOVL。由于F-35需要三军通用，STOVL成为F-35这个木桶上最短的一块板，对F-35的整个计划起决定性的作用。

美国先进国防研究计划局（简称DARPA）在80年代就和工业界联手开始新一代STOVL技术的研究，其中波音的技术以英国用于“鹞”式的罗尔斯罗伊斯“飞马”发动机为基础，采用机体重心四周的四个转向喷管实现一体化的直接升力和姿态控制。洛克希德则吸收了俄罗斯雅克夫列夫的技术，升力风扇和发动机转向喷口相结合，实现垂直升力和俯仰姿态控制，另外用两个横向的姿态控制喷嘴作横滚控制，但不产生升力。波音方案技术相对成熟，但飞机的整体气动布局受发动机喷口和机体重心的相对位置的限制很大，最后导致了波音X-32那不雅的尊容。波音方案依然有喷流回吸的问题，所以从压气机引出高压常温空气，从喷口和进气口之间的槽形喷嘴向下喷出，形成气帘，阻止喷流回吸。洛克希德方案采用一前一后两个直接升力来源，像用抬杠抬重物一样，控制力臂较大，有利于姿态控制的稳定性。由于升力风扇的排气是常温空气，在地面反弹回吸也不至于造成问题，在本质上解决了这个老大难。但洛克希德方案的难点在于如何把发动机的功率传送到升力风扇。

波音X-32的垂直升力机制和“鹞”式相似，也是采用转向喷口

洛克希德F-35则用升力风扇和主发动机推力转向提供垂直升力

这个示意图看起来更加清楚

洛克希德在开始时试图用叶尖涡轮驱动升力风扇，但最后还是采用传统的轴驱动升力风扇，齿轮箱的传动功率和驱逐舰动力系统相当

洛克希德和DARPA的合作围绕着叶尖涡轮概念，也就是像溪流推动水车一样，用高压喷流吹拂风扇的叶尖，驱动风扇。这个概念很有吸引力，不需要机械传动的轴系和齿轮。但如果从压气机引出所需的高压气流，发动机效率将大大下降；如果从喷气流引出所需的高压气流，很难解决高温的喷气流在机体内转弯180度的工程问题，管道占用的空间、耐热都是问题。在努力多年之后，洛克希德放弃了这个方案，改用机械传动，从驱动风扇的转轴引出延伸，经过齿轮减速，驱动升力风扇。这个结构不仅沉重，还需要传送相当于驱逐舰推进功率的大功率，技术难度非常高，但洛克希德和普拉特惠特尼最终解决了这个难题，这才有了今天的F-35。

由于飞机重量的不断攀升，F-35的发动机最终成为世界上单发推力最大的战斗机发动机 ，非加力推力就达125千牛，加力推力更是高达191千牛。但战斗机的推重比依然低于F-15或苏-27，对机动性不利，最大速度也只有1.6倍音速，甚至低于F-16和F-18。由于空军型不需要STOVL能力，升力风扇和传动系统的空间转用于额外的油箱，增加航程。空军型也拥有机内航炮，用于近距格斗。海军型除加强起落架和机体防腐外，大大增加了翼面积和襟翼，以提高低空低速性能。为了不使起飞总重过分增加以影响飞机的性能，机内航炮只好放弃，需要的话用外挂航炮吊舱。海军陆战队的STOVL型也是一样，只有外挂航炮吊舱，与其注重对地攻击的使命不大相符。

F-35最后一分为三，A型为常规起落的空军型，B型为ASTOVL的海军陆战队型，C型为舰载的海军型

F-35的发动机也成为世界上单发推力最大的战斗机发动机

F-35最主要的要求不是绝对性能，而是低成本。F-35 的成本包括两个方面，一是基本航空技术，二是三军机型的通用程度。在设计初期，曾经有一个将海军型和海军陆战队型合并的想法，共用STOVL。对于海军来说，即使对有经验的老飞行员来说，在航母上降落也是很大的挑战。空军飞行员的资历是按飞行小时计算的，海军飞行员的资历则是按航母起降计算的。和起飞的情况相反，相对来说，在航母上垂直降落的难度和直升机降落相仿，要比拦阻索降落容易很多，并且有利于在降落之后马上腾出甲板，供后续飞机接连降落，这对维持很高的连续出动率尤其重要。STOVL的缺点则是重量、航程、机动性的代价，但成本反而由于和海军陆战队共用使得批量增大而不至于大幅攀升，提高的出动率等效地增加了可用飞机的数量，间接地进一步补偿了成本。但美国海军最终还是选择了单独研制CATOBAR（弹射起飞、拦阻索降落的缩写）的F-35，使F-35具有空军型的F-35A、海军型的F-35C和海军陆战队的F-35B三个独立的型号，需要分别研制、试飞、组织生产，大大增加了研发时间和成本，最终促成今天的困局。

至今，F-35的研发已经耗资600亿美元，按照乐观估计的5000架总产量，每架分摊的研发费用也要1200万美元。相比之下，B-2的研发耗资“只有”100亿美元。由于计划的拖延，生产准备闲置的成本也将打进单价，制造成本进一步上升，6月份美国总审计署估计单价为1.124亿。美国海军在对F-35的使用成本估算之后，得出结论，单发的F-35的使用成本比双发的F-18C要高出65%。这是因为隐身和先进电子设备都带来额外的维护要求。如B-2轰炸机，每飞行小时需要60小时的维护时间，每7年需要一次为期13个月的全面翻修，使得每个月的维护费用就高达340万美元。F-35当然没有那么极端，但使用费用也是不菲。因此美国海军有可能削减F-35C的采购，转而采购成熟而且是双发的F-18E，或者用无人机补足。美国空军原打算采购1763架，现在也降低到“至少1500架”。美国海军陆战队为了保住本来就不多的F-35B的产量，婉言拒绝了海军的F-18G电子战飞机，坚持用缺乏专用的特种设备的F-35担任同样的任务。F-35本来是准备接替F-16的出口市场的，F-35总产量中的60%来自预计的出口订单，但这样的天价买得起的国家不多，出口订单大幅度萎缩难以避免，将进一步推高F-35的单价，最后实际单价估计要上涨到1.5亿美元以上，大大超过F-16，甚至超过被公认为昂贵的F-15最后型号。

F-35的压力还不仅于此。1991年的海湾战争揭示了未来战争的两个重要动向：精确制导武器和无人机。当年的人们没有意识到的是，20年后，精确制导武器的白菜化和无人机的武器化极大地改变了未来军兵种的走向，对未来战场和武器系统发展带来深刻影响。

传统武器射程的增加使精确命中的挑战同步增加。精确制导武器的出现改变了这一切，尤其是末端制导武器，使命中精度和射程无关。另一方面，大大提高的精度使武器的实际威力获得极大的提高，一枚直接命中的155毫米炮弹可以轻易地掀掉坦克炮塔，但同样一枚炮弹如果在离坦克50米远的地方爆炸，就只能刮掉一点油漆了。传统上，和空中火力支援相比，炮兵的射程和威力有限，空中投放的炸弹不仅“射程”取决于飞机，重量和威力远远大于炮弹，精度也不受航程影响，投弹精度在离机场30公里和300公里处是一样的。由于近年作战行动频繁，美国空军的战术飞机大量老化，F-22的数量大大削减，F-35不仅削减而且推迟服役。美国空军在2008年预计，在未来10年里，将出现高达800架的战斗机缺口。但现在美国空军更新了对战斗机缺口的预计，现在预计到2024年前，将出现185架战斗机的缺口。依然短缺，但缺口大大缩小，如果F-35计划在未来几年里得到加速，还可以完全避免缺口。为什么呢？

美国空军正在翻修部分现有战斗机，采用新材料和新技术后，原本设计寿命为8000小时的F-15C/D可以延长到12000小时，原本设计寿命4000小时的F-16C/D也可以延长到8000小时，A-10则从8000小时延长到惊人的28000小时。如果必要，还可能召回部分新近退役但状态尚好的战斗机（美国空军的F-15A/B和F-16A/B已经全部退役，早期的F-15C/D和F-16C/D也开始退役，近期内准备再退役248架F-15C/D 和F-16C/D）填补空缺。但缺口缩小的关键在于精确制导武器，美国空军只需要少得多的架次，就能够完成对地攻击任务，护航和支援机群也相应减小。

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精确制导使得武器的当量和数量不再像以前那么重要，战斗机出击的次数也因此减少

采用GPS制导后，火箭弹也能达到10米以内的精度，大大降低了空军近距支援的重要性

另一方面，美国陆军大量采用精确制导炮弹和火箭弹，也减少了对美国空军的需要。美国陆军射程最大的炮兵武器是MLRS多管火箭炮。这种227毫米口径的重型火箭炮的射程可达70公里以上，采用GPS制导弹药后，可以在远距离上有效地实行精确打击，使过去需要几十发火箭弹才能覆盖的目标现在用单发就可以拔掉。对于步兵分队来说，120毫米的GPS制导炮弹不仅提供强大而且精确的伴随火力，还大大降低了所需携带炮弹的数量。武器化的无人机则从另一个方向侵蚀空军的传统地盘，用与陆军指挥链的有机结合和及时反应弥补火力和性能上的不足。陆军全程精确火力的普及大大降低了对空中火力支援的依赖，未来空军对地打击的重点可能要从近距离的直接火力支援向纵深的硬目标转移，这进一步降低了对战术飞机在数量上的需要，进一步增加F-35的控制单价的难度。

• 【整理】西河文萃第31期 2010年07月30日