美国F-35攻击机
美国的F-35有“世界战斗机”之称。3年前,美军的“通用低成本轻型战斗机”和“联合先进攻击技术”的新战机理念在洛•马-诺•格公司联合研制的X-35上初现,美军便选中它并命名为F-35联合打击战斗机(JSF)。它的研制费用将达绝对空前的2000亿美元,世界上还有8个国家参与合作,投入经费亦超过45亿美元。预估市场有4000架需求意向。
美国联合攻击战斗机(Joint Strike Fighter JSF)是20世纪最后一个重大的军用飞机研制和采购项目。JSF被定位为低成本的武器系统,这是因为目前先进战斗机,如F-22的成本不断高涨,美国及其他国家均感到,单纯依靠这样的高性能且高价格的战斗机组成战斗机部队,在财政上难以承受。因此美国各军种改变以往各自研制战斗机的传统,联合起来,共同研制一种用途广泛、性能先进而价格可承受的低档战斗机。这就是JSF。随后英国看到了JSF的种种好处,也加入了进来。按F-16的销售往绩,JSF也将进入众多国家的空军,这将令JSF的成本更加低廉。在竞争阶段,波音公司(Boeing)和洛克希德·马丁(LockheedMartin)公司形成了两个竞争集团。目前洛克西德的X-35已经取得胜利,将为美国空军、海军、海军陆战队和英国皇家海军4个用户提供21世纪的20吨级新型F-35单发战斗机。
美国空军F-35/CTOL型(F-35A)--为最简单的。美国国防部要求它的作战性能比现役F-16有长足的提高。F-35/CTOL型的另外一个特点就在于它安装有一门内置航炮,另外还装有红外传感器的激光指示器。美空军拟用F-35/CTOL型作为对地攻击机,完全替代F-16和A-10。
海军陆战队F-35/STOVL型(F-35B)--将不会安装内置式航炮,但设计方案允许安装一门外置式航炮。该型飞机在空中悬停时,在所有的轴向上都具有完全可控性。F-35/STOVL型在F-35/CTOL型的基础上加装了英国罗尔斯罗伊斯与埃利逊公司合作生产的升力风扇,并在前机背上开有进气口,使其真正具备了短距起飞垂直降落的功能。F-35/STOVL将用来取代AV-8B和F/A-18C/D。
美国海军F-35/CV型(F-35C)要在航母上拦阻降落,因此和F-35/CTOL存在较大不同。它增加了主翼和水平、垂直安定面的尺寸,以增强在航母上低速着陆时的可操纵性。可折叠机翼和前缘翼解决了增加翼展带来的在航母上起降和停放的不便。飞机机翼面积的增加也导致飞机在起降过程中对机体本身的作用力增加。为解决这个问题,该型飞机的起落架和机身等相关的部位都进行了加固。F-35/CV型在挂载副油箱时的航程是F/A-18C的两倍。同F-35/CTOL一样,F-35CV也装有内置式航炮和各种传感器。F-35/CV将与F/A-18E/F并肩作战。
英国F-35/STOVL型--英国皇家海军和空军的F-35/STOVL型同美国海军陆战队的F-35/STOVL非常相似。它们将用来替代“狂风”和“海鹞”。
外形尺寸:翼展10.70米(F-35A/F-35B)/13.26米(F-35C/折叠后9.10米),机长15.47米(F-35A/F-35B)/15.62米(F-35C),机高4.57米(F-35A/F-35B)/4.72米(F-35C),机翼面积42.7平方米(F-35A/F-35B)/57.6平方米(F-35C)。
重量及载荷:空重12020千克(F-35A)/13608千克(F-35B/F-35C),最大武器载荷大于5897千克(F-35A/F-35B)/大于7711千克(F-35C),最大翼载荷530.7千克/平方米(F-35A/F-35B)/393.7千克/平方米(F-35C),最大内部燃油大于8165千克(F-35A)/大于5897千克(F-35B)/大于8618千克(F-35C),最大起飞重量27215千克(F-35A/F-35B/F-35C)。
性能数据:最大平飞速度1700千米/时,巡航速度740千米/时,作战半径1111千米(F-35A/F-35B)/833千米(F-35C)。
武器装备:武器基本为内置,标准的武器配备是2枚空空导弹和2枚JDAM。另外在机翼上还有4个挂架。F-35的总载弹量为6-7吨。
动力装置:一台Pratt&WhitneyJSF119-611加力涡扇发动机(F-22所使用的F119-PW-100发动机的派生产品),推力165千牛。(RollsRoyce/Allison升力风扇推力80千牛)。
对于美国空军来说,JSF既要取代F-16执行制空和战术武器投放任务,还要接替A-10执行近距空中支援任务。在接替A-10时,军方希望JSF象A-10一样不易被地面火力摧毁,但它主要依靠技术手段,而不是依靠装甲来实现这一目的。此外,JSF还将比A-10具有更大的航程。包括各种普通炸弹、激光制导炸弹、使用GPS制导的JDAM、JSOW、HARM反雷达导弹、SLAM巡航导弹、“小牛”反坦克导弹、各种空空导弹和27mm“毛瑟”机关炮(后改为采用GAU-12 25mm五管加特林炮)等。2004年4月,美军确定所有型号的JSF将可使用机内武器舱装载8颗波音公司研制的113千克小口径炸弹(SDB),同时也可在机外悬挂该小口径炸弹。美国军方的JSF项目办公室官员说,将把增加机内武器舱装载SDB的数量,作为JSF增强作战能力的长期目标之一,但具体增加多少还没有透露。
对于美国海军来说,JSF将接替F/A-18A/B的制空和攻击任务,以及更老的A-6所承担的战术武器投放和纵深攻击任务。海军希望JSF同F/A-18E/F一道承担起制空和攻击的双重任务。舰载型JSF和F/A-18E/F精确的搭配方式目前仍没有确定。在接替A-6时,JSF将用做夜间、低空突防的中型轰炸机,这一点同A-6的设计任务一样。但是,JSF还要具有白天攻击的能力,在执行这类任务时,JSF必须利用先进技术避免战斗中的过量损失。为此,JSF将具有隐身和远距离发射导弹的能力。
对于海军陆战队来说,STOVL型的JSF将利用其短距起飞/垂直着陆能力接替AV-8B执行近距支援、滩头支援和战场攻击任务。它还将取代海军陆战队的F/A-18承担制空和攻击任务。美国海军陆战队希望STOVL飞机能够拥有F/A-18的航程、载荷以及迅速加速到超音速的能力。如何将隐身、STOVL能力和超音速能力结合到一架飞机上,可能是JSF计划所面临的最大技术挑战。在设计海军陆战队的飞机时,还有其他要考虑的因素。海军陆战队的任务有时需要单独完成,无法从其他兵种获得支援,并且只能动用相对较少的资源进行作战。这就使海军陆战队需要一套独立的武器系统。
对于英国皇家海军来说,JSF将用来取代现有几种型别的“海鹞”战斗机,执行制空和攻击任务,并且要求它能够从现有的轻型航母上以短距起飞的方式升空作战。在不超过美国空军对战斗机重量要求的前提下,要想满足美国海军、海军陆战队和英国皇家海军的各项使用要求,必须采取一种独特的飞机/发动机组合。目前的估计是,美国海军陆战队和英国皇家海军的JSF将比美国空军型重500~1000磅(227~454千克),而美国海军型可能要比美国空军型重1500~2000磅(681~908千克)。
所有这些型别的JSF都将在一条生产线上制造,使用同一种针对CTOL和STOVL优化的发动机,并且拥有尽可能多的通用部件。此外所有的JSF还必须使用同一种通用的支援和维护系统。JSF不仅是多年来第一种满足多军种使用需要的战斗机,JSF还是第一种在一条生产线上生产的具有多种配置的战斗机。而且,该项目的主要推动力量是减少费用,这在过去的项目中也还没有过。
目前参与JSF竞争的双方都选择了普惠公司生产的F-119的新改型作为动力装置。据普惠公司大型军用发动机分部项目经理介绍,改进之后的JSF发动机推力更大,维护性和支援能力更好。发动机被设计成能够“自动”管理,它不但能在故障发生之前感受到故障,而且能够补偿那些损坏的电子部件,使它在没有这些部件的情况下继续工作。故障发生时,系统将自动向飞机基地发出信号,报告故障情况,从而使维修人员准备好备件,当飞机着陆之后,立即把这些部件换上。为了加快更换工作,发动机设计成所有安装在框以外的部件都能在20分钟或者更短的时间内卸下并更换。
由于两家竞争公司对飞机的要求不同,从而要求普惠公司研制2种略有不同的F-119改进型以满足每个竞争者各自的需要。波音型F-119发动机的代号是JSF/119-SE614,洛克希德·马丁型的代号是JSF/F119-SE611。这两种型别的发动机之所以要存在这些差异,主要是因为两个JSF机体制造商所采用的垂直升力系统有所不同。波音公司采用了导流槽的布局,这有点象“海鹞”发动机上所采用的升力系统。而洛克希德·马丁公司则选用了升力风扇系统来实现垂直飞行。波音公司的发动机带有一个与YF-22相似的喷管,洛克希德·马丁公司的发动机采用了轴对称喷管,与F-15、F-16上用过的喷管相似。
在全尺寸样机的内部武器舱中,来自美空军、海军和海军陆战队的军械人员装挂了各种武器的模型,并提供装挂过程的评价。这种验证的目的是确保F-35的武器舱能适应内部挂载的各种武器,同时方便军械人员能轻而易举地装挂。试挂的武器有联合防区外武器、联合直接攻击弹药、风修正弹药布撒器、激光制导炸弹和AIM-120先进中距空对空导弹。
F-35还计划挂载新的武器,可能在机内携带两枚微型联合防空区外发射空地导弹,每个机舱各一个,也可能挂载小型寻的攻击性巡航导弹(SMACM)。它将具备在各种天气情况下打击移动目标的能力,每枚价格相当于微型JASSM的20%。小型寻的攻击性巡航导弹的射程是250海里左右。F-35飞机能够运载8个小型寻的攻击性巡航导弹。
普惠公司在真正的首飞之前,在每种型别的发动机上分别进行了30000小时的试验。最初的试飞工作在爱德华空军基地进行,随后由美国海军进行STOVL试验。等到概念验证阶段结束、武器系统开发商选定之后,普惠公司将进入工程制造发展阶段,在此阶段它打算生产约30台试验用发动机。该阶段计划从2001年开始。仅仅从美国和英国的定货考虑,JSF发动机的产量就要接近3000台。
波音公司通过对F-22的研制,重新确立了它作为战斗机制造商的地位。该公司计划在JSF竞争中最初的概念发展阶段(CDP)除了要验证其环行喷嘴的垂直升力系统外,还要证明其新的设计、制造技术以及它在空气动力研究方面的最新进展。
波音公司目前即将结束X-32概念验证机的工装设计,其中有许多是在波音公司位于加利福尼亚州的帕姆代尔工厂生产的,有些加工机床也安装在这里,波音公司的JSF验证机将在这里制造。大约在今年年中,波音公司将开始装配2种JSF概念研究。Statkus说,硬件设计已按时完成,许多主要部件也都在规定的重量限制之内。两种JSF的部件加工工作正在同时进行。这两种概念研究机的许多硬件都是相同的,这有利于降低成本。也许更为重要的是,波音公司的研制机构已经到位,试飞机构正在组建。
X-32期望利用位于中机身的2个可偏转喷管使发动机的排气转向下方,从而获得STOVL能力,它所用的偏转喷管与“鹞”所用的喷管相似。随着飞机的加速,机翼产生的升力将代替发动机产生的升力,喷管便可以逐渐地转向后方。在进行STOVL飞行时,X-32需要通过飞机尾部的气流进行配平,这些气流通过一个二维矢量喷管转向下方。喷管与机身结构联为一体,并且还要承受载荷。随着飞机的加速,发动机的气流将逐渐转入发动机后部的喷管,并且从位于中机身的环行喷管中排出。悬停或STOVL飞行时的飞控和俯仰控制将由不同喷管的偏转气流提供。滚转控制由机翼上的小排气孔提供。当这些喷管把热气流向下方排出时,一个立式挡板将从前机身处转向下方,以防发动机排出的热空气被吸入发动机进气道。当环形喷管完全朝后、所有的推力都分配给发动机的后排气管时,位于飞机中部的喷口将由位于喷口周围的小门盖住。对重量的考虑赋予了很高的优先程度,不论是STOVL型JSF还是海军型JSF(该型为了满足着舰要求需要进行加强)都没有因为附加系统而使重量发生较大变化。但是STOVL型的JSF还是比另两种的JSF减少了内部武器载荷。其他型别的JSF所能携带的武器载荷与A-6能够携带的武器载荷相似。
波音公司所有各型的JSF至少在初期都将具有相同的机载电子设备和座舱。机身设计成为3个部分,尾段包括集成的发动机喷口,但是没有单独的尾部飞行控制面。海军型的JSF在着舰时机翼上表面会出现一个涡发生器栅栏,以帮助飞机保持高的迎角。波音公司还把机身中段设计成适合三种型别的飞机。前机身既可用于单座型,也能用于双座型。虽然现在还没人考虑双座型JSF,但是波音预计将来可能会出现对双座教练型JSF的需求。
波音利用其制造、维护和在世界范围内支援民用飞机的广泛经验,抢到了不少分数。它还迅速使麦·道公司完全加入JSF的研究项目,以利用该公司所具有的丰富的战斗机研制经验。由于波音的机体制造商在过去的20年里参加了包括麦·道公司在内的大多数军用飞机项目,因此积累了丰富的经验和试验数据。其中一项创新是自动化数控编码技术,它能使设计者在初始设计时,就能把指令嵌入自动加工机床,以便进行毛坯切削和锻造,还能使一台机器同时加工两个完全相同的零件。在测试中,过去需要30天才能加工完的零件只用8小时就完成了。
波音最近成功地研究了一项低余量钛加工技术,它能降低生产中钛的用量,从而使一些部件能够用一块钛锭铸成,然后只做少量的加工。此外,还研究了开发一种军用型大规模备件储存和运输设备的可能性。目前它在西雅图的民机支援设备能够在收到申请的2小时内把任何一种现役波音飞机的任意零件发往目的地。
众多高新技术在F-35上汇聚,将使F-35挂上“世界最先进”的光环。F-35的电光瞄准系统(EOTS)是一个高性能的、轻型多功能系统。它包括一个第3代凝视型前视红外(FLIR)。这个FLIR可以在更远的防区外距离上对目标进行精确的探测和识别。EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示;测距和激光点跟踪功能。
2003年12月,洛•马-诺•格专家组验证了F-35战斗机的作战效能。在全尺寸样机的内部武器舱中,来自美空军、海军和海军陆战队的军械人员装挂了各种武器的模型,并提供装挂过程的评价。这种验证的目的是确保F-35的武器舱能适应内部挂载的各种武器,同时方便军械人员能轻而易举地装挂。试挂的武器有联合防区外武器、联合直接攻击弹药、风修正弹药布撒器、激光制导炸弹和AIM-120先进中距空对空导弹。
F-35是一种通用飞机,在航母上着落是它必须考虑的功能。EDO公司的纽约长岛工厂正为F-35战斗机设计和研制着陆辅助天线。这项工作包括设计和制造航空母舰和跑道着陆天线以及开发网络,以便把来自外部传感器的信息传输到机载通信系统。
在未来的战场上,F-35联合攻击战斗机将与F-22“猛禽”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。与F-16不同的是,F-35具有隐形能力,可像F-117战斗机那样隐形突防。这种飞机机动性、敏捷性优于F-16C和F/A-18C,作战半径为1000~1300公里。
一种飞机的设计理念被确定是这种飞机的种子播下了,而这种飞机的首飞成功才是它真正萌芽,这种理念才被初步确认。F-35的首飞已被一推再推。主要的原因有设计的重量超重问题,但更头痛的是经费的制约。据美国《每日航宇》报道,美国会拨款委员会从2004财年预算申请中削减了天基雷达、先进宽带系统、导弹防御和F-35战斗机等计划的部分经费。洛-马公司无奈宣布:新一代F-35战斗机的首飞时间从2005年秋天推迟到2006年8月。
F-35需要减少910公斤。当F-35正在为重量问题挠头的时候,又有一个不妙的消息传来:美国国防部将开始审评美海军提出的有关减少JSF采购量的议案。美海军在提案中表示,为了增加舰船的采购量,希望将原计划采购的JSF数量从1089架减少至780架,其中原计划采购609架短距起飞;垂直降落(STOVL)型,现改为采购350架;原计划采购480架舰载(CV)型,现改为430架。
自然,如此大量地减少F-35的采购量将导致它的成本上涨。根据原来预算,空军需求的常规起降(CTOL)型单机价格约为2800万美元,海军和海军陆战队需求的STOVL型单机价格约为3500万美元,舰载型单机价格约为3800万美元。假如美国国防部同意海军的提议,则F-35的单机价格还会有不同程度的提高。这不仅将使国际合作伙伴遭受打击,同时也将因价高难求使其未来市场前景面临尴尬。
瑞典JAS-39战斗机、俄罗斯苏-34战斗机、美国F-22战斗机、俄罗斯苏-30战斗机、欧洲EF-2000战斗机
http://bbs.tiexue.net/post_2682365_1.html
www.our-sky.com/oubb/186911.html
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