F-35闪电II战斗机研发史

万磁王

生产挑战
　　联合打击战斗机最初的诉求是以一通用型飞机来取代空军的F-16、海军及陆战队的F/A-18、以及陆战队的AV-8，将能省下不少的生产及寿期成本，但实际的情况则让共同参与开发的国家大失所望。2001年10月美国国防部宣布项目进入系统发展验证阶段时，预计单机价格为3730万美元；2006月5月洛马表示常规起降型F-35A的单机价格，以当年币值为准预计为5,000万美元；到2010年初时，计划预算已超支原本预估的一倍半，达到3820亿美元，单机预计价格也涨到1亿1200万美元，不但项目参与国大表不满，美国国会在纳恩–麦克柯迪（Nunn-McCurdy）军购法案要求下更进行强制性调查，只是2010年4月提出的调查报告中表示没有更便宜的F-35备用方案，但会重新设立一个新的可行性成本和进度目标，美国国防部也打算实行固定价格合约，由洛克希德自行承担未来生产过程中的成本上涨风险。为遏止价格的上升趋势，洛马将以精益（lean）生产来降低生产机的价格。
　　联合打击战斗机的全球总需求量估计高达近5000架，生产线未来到达生产最高峰时，每年必须生产240架三种型别的联合打击战斗机，扣除周末及节假日后，几乎得每天一架，与民航机生产线所差无几。三型JSF虽然是配合不同军种的特性需求，但彼此仍很相同，最初的机体设计方式也要求它们的差异不能影响生产及组装。例如舰载型F-35C在降落时的下降速度较快，因此侧面隔框必须较强壮，但三型飞机的侧面隔框都由相同的锻模锻造，再以相同的机械铣除赘料，唯一的差异是F-35C隔框机械加工时铣除的赘料较少，所以会较大、较强。

唯一的差异是F-35C隔框机械加工时铣除的赘料较少，所以会较大、较强

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　　F-35采用移动装配线（Moving Assembly Line）制造，移动速度为每小时1.72米，生产线使用很简单的活动式机械。由于设计欧洲战斗机（Eurofighter）组装线的英国航宇系统也是JSF的生产伙伴，因此JSF主要组合件在最后组装时，与台风战斗机一样以激光追踪仪定位。JSF的组合设计只有简单的接合点，需要的铆钉很少，整个生产系统以单一的飞机数字模型为基准，没有传统的纸面蓝图。

F-35采用移动装配线（Moving Assembly Line）制造

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　　F-35的单片式机翼上蒙皮，是有史以来最大的复合材料战斗机蒙皮，洛克希德以购自瑞士的机械，将此蒙皮的尺寸容差控制在发丝般大小的范围内，F-35借助于复合材料本身的特性以及仅百万分之四十二英寸的容差，方能具有隐身的特性。洛克希德最初制造机翼上蒙皮时，使用多结晶钻石刨削机（polycrystalline diamond router），要完成一件成品需动用到24部，而且还经常造成上蒙皮严重脱层（delamination），必须进行大范围的修补，对制造成本及时程都有极不利的影响，洛克希德因而向位于宾州的国家国防制造机械中心（National Center for Defense Manufacturing and Machining）求助，自该中心引入南加州阿马哥工具公司（AMAMCO Tool）的镀钻（diamond-coated）刨削机，一举将刨削机数量由24部遽降到只需2部，单具刨削机的刨削长度，也由2.74米大幅提升到17.37米。

F-35的单片式机翼上蒙皮，是有史以来最大的复合材料战斗机蒙皮

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　　F-35的机体蒙皮上覆盖了一层由洛克希德和3M公司共同研制开发的涂料，这种新涂层与传统飞机上所漆的涂料有很大差异。严格来说这并不是一种涂料，而是一种用聚合材料制造的薄层，可直接粘贴覆盖于蒙皮上，所以就不需要在蒙皮进行喷漆。这样做最大的好处就是可以节省经费，而且还可以减轻飞机因喷漆而附加的重量，这项措施至少可以使飞机在全寿命周期内节省300公斤涂料。新式聚合物薄层已在F-16上通过可行性测试，当飞行速度到达1.8马赫时，此薄层依然完好如初。不过根据现在的消息，F-35仍采用传统的喷涂技术。据韩五记说，F-35所用的隐身涂料具有更好的耐用性，也更便于维护。而且有一定的冗余设计，即涂层损伤在一定范围内，隐身效果仍然好于军方要求。F-35的涂层由喷涂机器人完成，具有相当高的平整度。据称这一技术非常先进，为了防止技术扩散，美国甚至在考虑让海外组装的F-35飞回美国进行最后的喷涂工作。美国空军在考虑为F-22换用F-35的隐身涂料，据称仅需要适量的修改，F-35的涂料就可以满足F-22高空、高速飞行下的要求，且不降低其隐身性能。

机器人喷涂车间

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　　F-35的复合材料外蒙皮以固定件（fastener）与机身结构相接合，洛克希德采用全自动化数值控制（numerically controlled）堆迭钻孔（stack drilling）的施工手法，把外蒙皮暂时固定于机身结构上，再用钻头同时在外蒙皮及机身结构上钻出固定件孔，让两者结构上的固定件孔位几乎没有容差；要安装固定件时，洛克希德以激光投影系统（Laser Projection System）在外蒙皮上投射出固定件的件号，让施工人员不需去阅读复杂的蓝图。

激光定位

专门在复合材料上钻孔的AMAMCO金刚石涂层钻头

机器人钻孔

　　而洛克希德经过20年研发，最近终于发展成熟的激光超声波技术（Laser Ultrasonic Technology），则是该公司检查复合材料结构的最新利器。此技术以400赫兹频率的激光超声波探测复合材料结构内的空穴、裂缝、脱层或其它缺点，可扫描检查任意形状的复合材料结构，速度达每分钟0.55平方米，是以往传统仪器的10倍以上。以传统仪器执行F-22猛禽（Raptor）中机身结构纤维迭层间杂质、气泡、裂缝的非破坏性检验，得花上24小时，激光超声波技术只需不到1个小时。

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结语
　　F-35联合打击战斗机是以对地攻击为主的多用途战斗机，具有全天时、全天候攻击陆海空任何目标的能力。在未来的空中战场上，F-35将与F-22战斗机联手，形成类似F-15与F-16的高低搭配。当F-22清除了敌方战斗机以及地空导弹的威胁后，F-35将携载导弹对分散的地面目标实施全天候精确打击。
　　F-35战斗机与现役战斗机相比有三大明显优势：一、单发所产生的推力超过双发推动的欧洲战斗机和F-18E/F超级大黄蜂（Super Hornet）；二、隐身性能强，不易被敌方雷达发现，可像F-117战斗机那样隐身突破敌方空防；三、导弹武器不必挂载在双翼下，使F-35战斗机可以更机动灵活地与敌机进行空中格斗。此外，F-35战斗机可以在视距外进行精确打击，配合飞机隐身能力，将能先发现敌机目标，先发射攻敌武器，掌握战场主动权，大大增强了F-35战斗机的作战性能。
　　由于具备如此优异的性能，项目因此估计三型联合打击战斗机预计将取代全球至少11个国家、13种机型、近5,000架的战斗机。三型JSF采用相同的机体、发动机、航电以及子系统，开发及支持成本将由数量庞大的机队来分担，每一型都会较便宜，因此F-35有机会成为历史上最具成本效益的战斗机，但目前的情况却是单机价格节节上涨，快要可以与F-22看齐了，完全悖离当初联合开发可降低成本的诉求。