F-35“闪电II”战斗机的故事

万磁王

作者：Armstrong
来自空军之翼

　　F-35“闪电II”是一种颇具争议的战斗机，该机研制目的是以一种飞机取代美国大多数现役战斗机，通过提升子型号之间的通用性，共享大部分零件和规模生产效应来降低采购和操作成本。但直到2017年，F-35A（常规起降型）、F-35B（短距起飞垂直降落型）和F-35C（舰载型）之间的实际通用性仅为20％，该5项目还因研制成本超支和全寿命周期总成本超出预计而受到广泛批评。
　　截至2017年，F-35项目将在其生命周期（到2070年）中花费4065亿美元用于飞机采用，并支付1.1万亿美元用于操作和维护，全寿命周期总成本达到惊人的1.5万亿美元。
　　F-35是全球最大的战斗机项目，其研发模式的经验和教训已经对美国第六代战斗机的研制产生了深远影响，最明显就是不再强求通用性，美国空军海军各自单干研制自己的六代机。

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从CALF到JAST
　　克林顿政府于1992年上台后，对美国国防采购计划进行了许多审查。当时五角大楼已经启动了多个下一代打击飞机研发计划，美国海军一直在秘密研制先进的A-12“复仇者II”舰载隐身攻击机，但该项目最后因陷入财务困境在1991年公开后不久被取消，此后海军开始了名为实验性攻击/战斗机（A/F-X）的新尝试。美国空军也在考虑使用一种名为“多用途战斗机”（MRF）的下一代打击飞机来取代F-16。

A-12“复仇者II”

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　　再来看美国海军陆战队，此时也在考虑AV-8B“鹞II”短距起飞/垂直降落（STOVL）攻击机的后续机，同时英国海军则希望用下一代STOVL战斗机来取代他们的“海鹞”舰载战斗机了。于是两军一拍即合，在上世纪80年底末合作进行了短垂战斗机研究，该研究最终在1989被移交给美国国防先进研究计划局（DARPA）。
　　DARPA在接下来几年中对短垂战斗机概念进行了研究。在这段时间里，美国海军陆战队又将目光从用新STOVL战斗机取代“鹞II”扩展到同时取代F/A-18“大黄蜂”战斗机上。DARPA也打算以先进短垂战斗机为基础研制常规起降（CTOL）战斗机，并将该概念称为“通用可负担轻型战斗机”（CALF）。

洛克希德的CALF概念

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　　1993年9月，克林顿政府砍掉了海军的A/F-X和空军的MRF项目，五角大楼被勒令成立一个研究办公室，探索“联合先进打击技术”（JAST），将两个军种的需求合二为一以节约开支。几个月后，美国国会将DARPA领导的CALF研究合并到JAST办公室中。

洛克希德A/F-X概念

波音MRF概念

　　一开始，JAST办公室被普遍认为是另一个没有结果的研究计划，但在美国空军少将乔治·穆尔纳的领导下，研究迅速达到了能够展开下一代打击战斗机实际研制的水平。穆尔纳希望制造出一种能够满足所有参与者要求的“通用战斗机”，使每个参与者或多或少地都朝同一方向前进。

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雏形初现
　　JAST项目的主要目标之一是“可负担性”。冷战结束后的美军很难获得采购新型战斗机的资金，还要在克林顿政府于全球范围内实施昂贵军事干预的同时寻求平衡预算。尽管当时美国经济蓬勃发展，军方却不得不增加工资以留住军人，这进一步限制了军事预算。
　　JAST概念并非是一种飞机，而是基于通用技术的三种不同型号的飞机：
　　美国空军希望获得一种价格合理的常规打击战斗机，要具有隐身性能、先进航电设备、较低的生命周期和操作成本，以及较高的可靠性和良好的航程、速度和载弹量。
　　美国海军对舰载战斗机的要求与此类似，不过增加了用于低速着舰的大尺寸机翼，以及重型起落架和用于拦阻降落的尾钩。海军在传统上不喜欢单发战斗机，但JAST办公室设法说服海军高层：新飞机将具有很高的可靠性。
　　美国海军陆战队和英国海军希望能有一款具有出色短垂性能的先进攻击机，以便在前沿机场或较小的陆战队两栖攻击舰和英国滑跃甲板航母上操作。
　　JAST还必须能执行次要的防空任务，使用空空导弹进行自卫或保护攻击编队不被敌机击落。高性能虽然可取但不是必需的，该机的机动性被定义为可与现役F-16和F/A-18媲美，最大速度1.5马赫，当然性能的任何改进也会受到欢迎。
　　所有这些要求的答案就是，研制一款具有基本价格的常规起降型来满足美国空军的，再为美国海军和海军陆战队研制更昂贵的舰载型和短垂型，而且短垂型的性能要与其他两个型号基本相同。这虽然是个非常雄心勃勃的要求，但DARPA的短垂研究已经表明，短垂技术已经成熟到可以实现这个目标的程度。

洛克希德的JAST概念

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　　由此出现的JAST是一种隐身单座战斗机，具有高度自动化的座舱以大幅降低飞行员的工作负荷。该机将配备先进雷达系统，并辅以其他电子和红外传感器用于自卫和实现全天候对地攻击，为了降低成本并保持灵活性，该机不会安装高端综合航电系统。
　　隐身要求意味着JAST需要在内部弹舱容纳少量弹药，其中包括两枚制导炸弹和两枚空空导弹，并在需要时在翼下挂架挂载更多弹药。JAST在冲突初期将严格使用内置弹药，凭借隐身能力实施防空压制或攻击重防护目标，然后在此后开始外挂弹药，JAST办公室把这种作战概念称为“首日隐身”。

洛克希德JAST短垂型大尺寸动力模型

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从JAST到JSF
　　美国主要战斗机制造商在1994年开始展开了各自的JAST研究。JAST项目办公室于1996年3月发出正式方案征求书，不久之后项目更名为“联合打击战斗机”（JSF），以表明该项目是在发展真正的飞行硬件而不是不切实际的概念研究。鉴于该项目的生产数量将达数千架，所以美国航空航天业界产生了浓厚兴趣，展开激烈竞争，最后三家公司提出了满足JSF要求的方案：
　　麦克唐纳·道格拉斯公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和英国航空航天公司（British Aerospace）合作提出了一种传统的设计，但没有垂尾，只有一组较小上反角的V尾。这种类似YF-23的布局将能提供更小阻力和更高隐身性能。

麦道的JSF概念

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　　该方案短垂版本的特点是后机身主发动机两侧具有矢量喷管，在短垂起降中主发尾喷管关闭，两侧矢量喷管打开以提供垂直推力。两个喷管以在飞行中也可以使用，可前后偏转20度以提供矢量推力来增强机动性。短垂型在座舱后方还安装了一台垂直升力发动机，美国空军的常规起降型去掉升力发动机改为油箱来增加航程。美国海军的舰载型具有更大尺寸的机翼以及其他用于上舰操作的设备。

麦道JSF短垂型

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X-32大战X-35
　　自30年代的P-26“玩具枪”以来，波音公司就没有生产过战斗机。波音公司为自己的JSF方案选择了很不寻常的设计被一些人认为是“及其丑陋”，该机具有光滑的隐身轮廓、三角翼、V型垂尾和机鼻下方的铲状进气口。

X-32B概念图

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　　波音JSF短垂型将发动机前移直机身中部，并在飞机重心下方布置一对矢量升力喷管，在短垂起降中关闭发动机尾喷管，由布置在翼尖的两个姿态控制喷嘴保持平衡,进气口此时前移为发动机提供提供更多的气流。为了获得短垂操作所需推力，波音公司与普惠公司合作继续提高F119加力涡扇发动机的推力。波音的JSF常规起降和舰载型删除了短垂功能来提高燃油容量，由于机翼翼展足够小，舰载型即使在较小的英国航母上操作也无需折叠翼，肥厚的机翼提供了较大燃油容量，保证了该方案的航程。

X-32B的垂直起降设计