F-35闪电II战斗机研发史

万磁王

联合打击战斗机计划（JSF）
　　1995年9月，美国国防部进行了2010年战斗机数量不足的预测评估，并审查了为解决此问题而启动的JAST计划后，得到的重大结论是一款飞机如果能符合三军通用的要求，则可以节约高达三分之一的维修费用。此外还因同一维修单位、共享后勤保修系统及增加军种互用性，从而可以大幅降低采购成本，国防部因此要求此计划须开发出一通用型新战斗机，并在1996年2月通过联合打击战斗机的开发计划。JAST计划办公室在一个月后，向业界发出演示型飞机的设计及试飞报价邀请书，提出报价的公司需一并制定出演示机的试飞目的。洛克希德在六月送交报价书，并说明该公司演示机试飞有三项主要目的︰一、证明要制造常规起降型、STOVL型、以及舰载型通用的联合打击战斗机是可行的；二、在同架次飞行中，演示前所未有的STOVL性能及超音速飞行；三、演示舰载型战斗机操控品质及航母适应性。

X-35B的升力风扇结构

X-35B的升力风扇

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　　洛克希德的规划里将制造二架演示机，一架专责测试挑战性较高的STOVL；另一架则是先采用空军构型，之后再更换襟翼及前缘襟翼改装成舰载型。为了降低演示机的制造花费，与测试目标无关的部分子系统则采用现货件，例如︰前起落架取自F-15，主轮则是将A-6的稍加修改，而这些现货件增加的重量以不安装任务航电及武器舱来抵销。
　　1996年5月，国防部将计划名称改为联合打击战斗机计划（Joint Strike Fighter Program）以反映计划实际包括的范围，并让国会了解这是一项战斗机开发计划。1996年11月，波音和洛克希德获选制造概念演示机，麦道的升力发动机概念取自俄罗斯的雅克-38及雅克-141，陆战队对此不甚赞同，也不愿在一架飞机上使用两种发动机。1997年麦道被波音并购，之前与麦道合组团队参与竞标的英国航宇系统（BAE Systems）、诺格（Northrop Grumman）则加入洛克希德的阵容。

波音的X-32在设计上过多偏向STOVL，牺牲了其他方面

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　　洛克希德与波音的设计外形都相当传统，F-22证实了飞机外形即使不采多面体的方式，也能降低雷达截面积，因此二家公司的决胜点就在STOVL的推进系统设计。推力是气流量与速度的乘积，洛克希德为达到所需的大推力，采用大量慢速气流的方式；波音则是使用少量而速度较快的气流。洛克希德升力风扇系统所喷出的气流量约比波音的升力系统多出2.5倍，气流速度则不到波音的三分之一。

X-32B的STOVL发动机系统设计

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　　由于在NASA埃姆斯研究中心的STOVL风洞吹试非常成功，洛克希德为了降低演示机的制造费用，把原订的演示机规划稍加修改，一架专责来验证航母上的操控品质，另一架先做成空军构型，之后再移除前机身油箱安装升力风扇，改装成STOVL构型。空军构型的X-35A于2000年10月24日首飞，从洛克希德位于加州的帕姆代尔（Palmdale）工厂飞往距离约30公里外的爱德华空军基地，之后的一个月中，X-35A以每天平均一架次的飞行次数，演示机动动作及超音速飞行等战斗机性能，完全满足预定的试飞目的。
　　飞行测试之所以能如此顺利，在于X-35A能够进行空中加油。一般新飞机通常得花上一年的试飞才能通过这项认证，相较之下，波音公司在进行试飞时无法使用空中加油，这也显示出洛克希德的技术实力。

X-35能进行空中加油，让其占净优势

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　　2000年底到2001年初间，X-35A改装成STOVL型X-35B，安装了升力风扇和矢量推力喷管。2001年上半年，这架飞机栓在一可降低地面效应的平地钢网上进行测试，检查及测量发动机、升力风扇、喷管、反作用控制系统。2001年6月23日，英国航宇系统试飞员哈格维（Simon Hargreaves）首次加大油门，将飞机升离地面约6米高，以测试此种情况下的控制系统反应。2001年7月间，X-35B在爱德华空军基地完成38次试飞，也确认由垂直转为水平飞行的能力。

X-35B的首次悬停

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　　2001年7月20日，海军陆战队的汤马斯（Art Tomassetti）少校驾驶这架X-35B完成史上首次的短距起飞、超音速飞行、悬停、垂直降落的完整飞行，波音的X-32则无法演示如此的飞行能力。2001年8月6日该机最后一次飞行，由洛克希德试飞员摩根费尔德（Tom Mongenfield）将它飞回帕姆代尔工厂。
　　第二架演示机的构型是X-35C舰载型，2001年12月16日首飞，在爱德华空军基地的33飞行小时测试中，成功演示用侧杆操纵模拟航母降落。2002年2月，这架X-35C由爱德华空军基地飞往马里兰州的帕塔克森河（Patuxent River）海军航空站（Navy AirStation），成为首架跨越美国大陆飞行的X系列试验机。在帕塔克森河另外33飞行小时的测试中，X-35C完成超音速飞行，以及超过250次的模拟航母降落。

加大机翼的X-35C

　　三型X-35的试飞，证实洛克希德的联合打击战斗机机身及推进系统为成熟可行的技术。
　　2000年11月，联合打击战斗机计划办公室要求波音、洛克希德二竞争团队提出22架系统发展验证飞机的制造及测试规划，其中8架为地面测试机，14架为空中试飞机。2001年10月26日计划办公室宣布由洛克希德胜出，做出此最后决定的美国国防部空军部长罗契（James Roche）表示︰“两个团队的规划都非常出色，但洛克希德团队在优缺点及风险上都胜上一筹。在评选的每一道过程中，该团队能提供国防部最佳价值（best value）的证据越来越明显。”一般国防分析师也认为洛克希德的演示机在发动机设计、性能和操作风险等多方面都优于波音，且波音也比较能承受落败所带来的损失。

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闪电II
　　发展型飞机与演示型飞机非常相似，外形不变，发动机、升力风扇、喷管的安排也依旧相同，演示型上的现货子系统件改以全新设计件取代以减轻重量；冲压空气冷却系统改以类似F-22所用的液体冷却系统。F-35A/B的翼展增加少许以改善动作及航程性能；方向舵及水平尾也变得比较大以增加控制力量。STOVL型的机内武器舱门在飞机垂直降落时会打开，以包住升力气流，减轻地面效应对机身产生的下吸现象。

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　　发展型的座舱比演示型先进许多，X-35B的飞控设施与鹞式战斗机很类似，有着飞控手柄、油门以及一个独立的喷管控制杆。而发展型机尾的喷管由手柄自动控制，而较不重要的功能，如无线电频率控制可使用语音控制系统。X-35的座舱仪表包括一个HUD和一个借自C-130的2部小型彩色显示器；F-35的座舱则使用投影于飞行员头盔透明面罩上的虚拟显示器，以及一个可由飞行员自行划分成多个小屏幕的大型仪表显示器。

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　　在强化飞机性能的要求下，如︰飞机的动作G值限制由7.5提高到9个G、机翼增加可携带外挂载的挂架结构、减少机翼接合点以简化组装程序、机身结构重新设计以容纳子系统件及进出空间…等，发展型的重量也不断攀升，到2004年1月为止，飞机增重超过1360千克。为抵消这多出的重量，洛克希德于2004年4月提出奖励措施，任何减重建议有100美元的奖金，减重1磅可得500美元奖金。到当年底为止，洛克希德共收到超过2000项建议，飞机减重超过1225千克，付出奖金约135万美元。

F-35B的机内武器舱门在飞机垂直降落时会打开，以包住升力气流，减轻地面效应对机身产生的下吸现象

F-35B的升力风扇结构

F-35B升力风扇的离合器

升力风扇的传动齿轮

升力风扇内部也做了修形

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　　2006年2月19日，第一架美国空军的F-35A于洛克希德的德州沃斯堡（Fort Worth）出厂，经过一系列的地面检测后，2006年7月7日正式向外界公开，美国空军将它命名为闪电II（Lightning II），希望能延续P-38及英国闪电战斗机留下的光辉战迹，2006年12月15日完成首飞。第一架STOVL的F-35B在一年后的2007年12月18日问世，2008年6月11日完成首飞，当年年底完成多架次的常规起降试飞后，在2010年3月18日完成首次的短距起飞、悬停、垂直降落；6月10日完成首次超音速飞行。2009年7月28日，第一架美国海军型F-35C出厂，2010年6月6日完成首飞。

2006年7月7日第一架F-35 AA-1正式公开

　　联合打击战斗机计划在2010年初的进度已落后13个月，三军种原订完成初始作战能力（Initial Operational Capability）的时间也因此有所改变。计划的落后对美国海军造成的冲击较大，因为随着海军现役的F-18A/B/C/D大黄蜂号将于2012年开始陆续退役，延后部署会导致战斗机数量无法满足战备需求，海军预期2017年会到达最高峰的不足177架，即便采取延长F-18服役寿命的应急措施，战斗机数量不足数仍将近100架。
　　美国政府审计局（Government Accountability Office）对进度落后也提出警告︰预计在完成作战测试评估前，联合打击战斗机将出厂360架，一旦测试过程中发现有任何缺失，修改生产线就得花上一大笔钱，已出厂飞机返厂修改也所费不赀，对未来的飞机价格一定会有不利的影响。