明明F135发动机遥遥领先世界,为何F35战机连超音速都可能解体?

科技解析站 2022-02-14 22:42:16

说起F35,不了解的网友以为它战斗力很强大,对它有一定了解的网友则认为它存在不少致命缺陷,作为一款五代机,它甚至算不上合格。

美国国防部作战试验鉴定局于2020年公布的F35的13个致命缺陷

根据美国F35项目官方消息,当前美国及其盟友使用的F35战斗机中,依然存在871项软硬件方面的缺陷。这些缺陷严重影响战机的全天候出动能力、完好率以及后勤维护能力,针对这些缺陷,洛克希德.马丁公司虽然表示进行升级,但却没有告知具体的时间表,也没有透露具体费用承担问题。而相比去年的873个问题,近一年的时间里仅仅只减少了两个缺陷。

明明F35系列安装的那台F135涡扇发动机性能领先世界一大截,为何F35B/C却连超音速都有可能解体?

上文提到,F35B/C连超音速都有解体的风险,那么问题来了:F35B/C超音速飞行有可能解体这个缺陷到底是谁的锅?

是因为F135涡扇发动机的设计问题导致的吗?

前两天,通过对F135涡扇发动机的简单介绍,我们发现,F135是一台进气口直径、最大外径和俄制AL-31F相当,但推力大50%以上的涡扇发动机,具有比F119更高的可靠性、更高的推重比、更少的零件数量、使用寿命还高达12000小时,推力高达191千牛,推重比高达11.67,一期改进型推力直接突破200千牛,综合性能遥遥领先世界。

测试中的F135涡扇发动机

F135-PW-100的涵道比仅为0.57,而AL-31F达到0.59,说F135-PW-100高空高速性能差的网友是不是也要说AL-31F高空高速性能很差?然而,实际上,采用AL-31F作为动力的苏27最大飞行速度却高达2.35马赫。对此有异议的网友也可自行查证。

资料显示,F135-PW-100的核心机来源于F119-PW-100,只是涵道比从后者的0.3放大到0.57而已,这点改变只是导致风扇的截面面积增加了10%-20%而已。通过将涡前温度提升了110℃,F135-PW-100的中间推力和最大推力相比F119-PW-100分别提升了21.9%和22.4%,单位截面产生的推力不降反增,很大程度上抵消了放大涵道比带来的高空高速性能下降的不利影响。这意味着F135-PW-100的高空高速性能将超过AL-31F一大截,并不会比F119-PW-100逊色多少,甚至有可能基本相当!

普惠公布的F135发动机参数

显然F135-PW-100本身高空高速性能足够优秀!由此可见,F35超音速飞行可能解体的根源不在发动机上!

是因为F35机体设计的锅吗?

先来看看美国官方的看法:针对F-35战机缺陷问题,联合项目办公室表示,最严重的是分别装备给海军陆战队、海军航空兵的F-35B与F-35C这两款。这两款战机因需要装备到两栖攻击舰、航空母舰上,结构重量比空军型的F-35A增加了不少,但在后续改进中进行了减重处理,导致了后机身的结构强度降低,如果连续超音速飞行35秒以上,机身可能会出现无法逆转的"结构性损坏"。

可见,主导F35项目的牵头单位认为F-35超音速飞行有可能解体的根本原因在于后机身的结构强度太低!

说到这里,不得不为F35战机感到深深惋惜,明明发动机领先世界一大截,最终F35却造得如此鸡肋,美国海军甚至一度宁愿继续购买F18系列非隐身战机,也不要F35C隐身战机!

明明美国的航空工业实力超群,为何F35战机会存在如此严重的缺陷?

是因为美国的战机设计能力倒退了?事实上正好相反!

事实上,F35性能太差并不是设计能力差导致的,而是因为美国对自己的研发能力过于自信导致的!

美国设计F35之初就计划鱼和熊掌都想要。

为了降低制造成本,要求三军通用,并且F35A/B/C三款战机的结构零部件通用率要足够高。为了F35B,不得不用单发设计,为了上舰,不得不控制机身尺寸,以便携带更多舰载机。为了降低成本,拉了一大批盟友出钱,结果他们也提了一大堆要求。最终众口难调,鱼和熊掌均没得到。

F35三款验证机外形

主要原因还是当年美军高层战略决策错误导致的!

相比非隐身战机,由于运用了大量新材料、新工艺、新设计,隐身战机需要开展的测试、验证项目远超非隐身战机,研发费用高得吓人。美国F22当年的研发费用就高达280亿美元,按照当前的等效价值约为500亿美元。目前,F35的研发投入更是高达3820亿美元,并且还在增长。

当年美国造出令人惊叹的F22隐身战机,性能非常先进,价格也非常昂贵,就连财大气粗的美军都惊呼太贵了。

为了改变这种局面,美国人就想了个当年看来很完美的主意:造一款轻型隐身战机与F22高底搭配,而且海陆空三军通用。隐身性能差点,但是价格要足够便宜。缺钱没关系,拉上大批盟友共同出钱,由美国主导研发。这样美国既能完成自己的研发计划,削弱美国盟友的下一代战机研发能力,还能保证技术不外泄,最后还能通过出售F35赚得盆满钵满,而且还能把F35隐身战机当作政治谈判的筹码。

在当年看来,这个主意真的太棒了,也不知道是哪个天才想出来的?

然而,聪明反被聪明误,想让盟友掏钱哪有那么容易?必须满足盟友的一大堆不同要求才行。

战机设计本就是一门精确设计的科学,针对不同需求的设计差异很大,如果强行兼顾根本无法采用最优设计。空军、海军、陆军对战机的性能要求显然不一样,甚至要求很多还是自相矛盾的。最终,美国盟友的众多不同要求直接导致F35不得不在设计上一而再再而三妥协让步,结果就是F35变成“鸡肋”。

接下来简要分析其中两点:

1、为避免过于复杂,目前的垂直起降战机都采用单发设计。

不论是英国、前苏联还是美国,垂直起降战机无一例外都采用单发设计,这主要是为了避免技术过于复杂。因此,垂直起降战机主发动机都采用单发设计。不同之处在于英国鹞式战机采用加大发动机风扇直径,增大外涵道空气流量的方案设计主发动机;前苏联则采用主发动机加矢量喷管加两台小型升力发动机组合的方案;美国博采众长,直接采用传动轴带动升力风扇的方案设计F35B。

F35B隐身战机

既然F35B只能采用单发设计,那么F35A/C自然也只能采用单发设计,通用化率才能达到项目主导方的要求。然而,事实上,舰载战机着舰难度远超陆基战机,海上飞行环境具有高温、高湿、高腐蚀的特点,战机的发动机更容易出故障,因此采用双发设计更为稳妥,以确保其中一台发动机出故障后还可以通过另一台发动机飞回来。采用单发设计的F35C舰载战斗机一旦发动机出故障,基本只有坠毁的份。

2、为了提升航母的舰载机装载量,F35C尺寸被严格限制。

美国给F35取的名字叫“闪电”,然而自被曝光以来,F35就被网友戏称为“肥电”。

什么原因呢?太胖了!

为什么造得这么胖呢?

因为各方对F35的要求实在太多了,尺寸又不能太大,又要尽可能提升多功能性能。那只能横向发展了!结果可想而知,要我说网友把F35叫做“肥电”还算是很客气的,叫“肥猪”、“废电”或许很贴切。

对于航母来说,为了在有限的空间内多装载一些战斗机,就要求舰载战斗机尺寸不能太大。实际上,舰载机是性能越强越好,尺寸越小越好。于是,F35C的长度仅15.7米,翼展却达到13.11米。理论上,机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角越小,超音速性能越好。F35C这方面在几种舰载战机中是最大的,这意味着它的超音速性能是最差的。

几款舰载机尺寸

有人会说,通过加大推力可以弥补这个劣势,事实真的是这样吗?

这还要从超音速原理说起,早期的战机是无法超音速的,一方面是因为动力不行,另一方面是因为飞机不够“细长”导致的。研究发现,如果机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角太大,飞机动力再强都无法超音速,这就是音障。后来研究发现,所谓音障其实就是飞行器超音速飞行产生的激波阻力,这个阻力很大,以至于没有针对性设计的飞机无论如何提高动力也无法超音速。

想要突破音障,那就要保证机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角小于马赫锥的锥角。例如,2马赫时的马赫锥锥角是60度,如果一架飞机的最大飞行速度想要达到2马赫,那么,其机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角就必须小于60度,否则机翼将会被“激波”冲击至解体!

由于太胖导致超音速阻力太大,如果强行加大油门超音速,很可能会导致F35承受不了超音速激波冲击而解体。

不同飞行速度下的马赫锥示意图

因此,F35若想要提升超音速性能,一方面要加强机身结构强度,另一方面要减小翼展。这就需要大动干戈,改动幅度太大,还不如重新设计。因此,美国人再厉害,对于F35超音速容易解体这一缺陷也束手无策。

一款连超音速飞行都有可能解体的战斗机还算合格的战斗机吗?如果不能超音速,打仗的时候打完导弹以后,F35想跑却跑不过各种超音速隐身战机或者非隐身战机,甚至连枭龙战机都能追上它!

这就是为什么歼10C要设计“小蛮腰”,目的是减少超音速激波阻力,一方面可以防止激波冲击机身导致结构破坏,另一方面可以降低飞行阻力,提升最大飞行速度。

拥有“小蛮腰”的歼10C战机

结论:F35本身采用的各项技术很先进,特别是那台F135发动机,性能更是领先世界一大截。只可惜,美国人聪明反被聪明误,高估自己的技术整合能力,对F35要求太多,一型就想通吃海陆空三军,还要满足盟友们的一大堆要求,着实让F35设计方难以兼顾。最终导致F35成为一型以大量领先世界的先进技术堆砌的鸡肋隐身战机。

9 阅读:9798
评论列表
  • 小雨 17
    2022-02-15 03:10

    霉国人没有那么傻。F35直接毁掉欧洲的一大半战斗机制造业。

    冻死在工位 回复:
    坑的就是盟友[得瑟]美国佬战后的常规操作
    哈哈 回复:
    实际上就根本没有用研发出来的可能性,f110和f100级别的发动机欧洲都没有,更不要说f135这种变态货了。这种项目哪一个不是提前二十年布局,投入百亿的规模。那些几百万人的小国能搞出来就是扯淡扯到银河系了。别说全产业链了,光一个波音就需要二十多万高素质人才队伍,一个华为都有十万研发人员,欧洲那一大堆小国哪一个能玩?说毁掉欧洲战机制造业的键盘侠绝对小学都没有毕业,更不可能在一线工厂工作过了。
  • 2022-02-15 19:49

    听说埃及搞了个异机型演练,孔武有力的苏35直到被击落也没发现阵风在哪[呲牙笑]。基础学科的落后牵一发动全身,同样是雷达,差距竟然如此之大。

    拉普达 回复: 细说科技
    首先你得比漂亮国更有实力才行,是实战的那种哦[呲牙笑]
    细说科技 回复:
    这里比的是能不能超音速,驴头不对马嘴[得瑟]
    细说科技 回复:
    如果不能超音速,遇到超音速隐身战机该怎么办?等死?
  • 2022-02-15 06:49

    又是一篇误导人的文章,先搞清楚苏27是双发还是单发吧,拿双发飞机和单发飞机做比较本身就是错误的

    用户11xxx56 回复:
    二笔也来评论,该你好好的去看看科普文[鼓掌]
    细说科技 回复:
    你懂啥叫马赫椎吗?设计没问题的话,单发双发战机都能超音速,关键是整机推重比,军盲[得瑟]
  • 2022-02-15 10:12

    只要动力强,神马板砖都能飞?打脸了把[笑着哭]

    barbarcat 回复:
    你想多了[笑着哭]
    用户45xxx72 回复:
    那得看是什么砖头
  • 维民 10
    2022-02-15 01:24

    那就太好了.你为什么要告诉美国[呲牙笑]

    用户64xxx53 回复: 细说科技
    估计日本人,以色列人,英国人,韩国人现在都还不知道呢,先别泄密,让他们大量的买,到最后哭都哭不出来[笑着哭]
    细说科技 回复:
    人家美国人早就知道了
    额呃呃呃 回复: 用户64xxx53
    这是官方公布的。。。
  • 2022-02-15 13:31

    f35错就错在要把海陆空三军飞机的活全干了!然后,处处是毛病!

    只道尋常 回复: 细说科技
    做战半径小,只能挂两枚弹,发动机先进也没什么用。F35纯粹是忽悠欧洲和亚洲马仔出钱的一个玩具,让这些小弟军工荒废被美国牵着走吧了。
    细说科技 回复:
    绰号寡妇制造者[得瑟]
  • 2022-02-15 07:13

    一鸡三吃,结果都不好吃!

  • 2022-02-15 12:00

    肥电说不定吊打j20呢

    细说科技 回复:
    药不能停[得瑟]
  • 2022-02-15 18:23

    是骡子是马,拉出来溜溜。干一仗,啥都不用说了

  • 2022-02-15 21:34

    甲方太多设计就会很难做

  • 2022-02-15 17:49

    F35被美神化了,以其鸡肋性能空战高速机动不行,轰炸弹仓太放不下大一点的炸弹,对中俄没有什么杀伤力

    拾年 回复:
    [得瑟]不然怎么回本,拿出去糊弄人绝对够了,开机密码在自己手里,让你飞你才能飞,不让你飞就是个摆件,出这个主意的人太聪明了[点赞]
    用户64xxx91 回复:
    说什么都没有用,肥电在叙利亚无敌手,俄国拿它没办法
  • 2022-02-16 19:09

    函道比0.3扩至0.57,风扇截面大20%?你当心被数学老师揍。

    用户15xxx32 回复: 细说科技
    函道比是空气流量比,内函道是高压涡轮,外函道低压风扇,压缩比一样吗?
    细说科技 回复:
    你懂不懂啊?风扇尺寸相当于内涵道加外涵道,内涵道原本是1,外涵道是0.3,总计1.3,现在外涵道是0.57,总计就是1.57。相当于从1.3提升到1.57,有问题?实际还要把中轴扣除,所以风扇面积增长幅度确实不超过20%
  • 2022-02-16 16:16

    从来都不看好F35,从来就不喜欢多用途,我更喜欢f22,f15,苏27,米格25,A10等专职飞机,这才是为战生的。

  • 2022-02-15 12:26

    F35改为双发效果更好

  • 2022-02-15 16:55

    最主要是好多人认为f35比j20强,不知道哪里来的自信

    隔壁老猫 回复:
    F35强大的地方在价格,很多美国铁杆盟友都可以装备,甚至比很多三代半战机还便宜。
    用户64xxx91 回复:
    谁强谁弱打一仗就知道了,两者光靠吹有屁用
  • 2022-02-15 22:38

    战机的缺陷乃绝对机密,你又是如何得知?真是张嘴就来[无奈吐舌][无奈吐舌]

    拨云见日 回复: 细说科技
    真是笑掉大牙,所以你就信了[笑着哭][笑着哭][笑着哭]
    细说科技 回复:
    美国人自己公布的
  • 2022-02-16 22:51

    干工程的都知道,甲方爸爸太多,要求太多,绝对是个灾难,无论是预算还是工程质量,都难以保证

  • 2022-02-15 01:22

    告诉我,什么飞机超音速下完全不可能解体?

    深图平板DR 回复: 猩猩哥。
    哈哈,就是,导弹都追不上,当年的火狐很好看
    猩猩哥。 回复:
    不锈钢米格25飞到三倍音速才把发动机跑坏。。
  • 2022-02-15 11:34

    都有设计指标,超了了解体失控那不正常吗?下分析什么

  • 2022-02-15 10:13

    要是发动机直径跟AL31差不多的话是不是意味着苏27或者歼十也可以装备[笑着哭][笑着哭]

    蜗牛狂奔 回复:
    扯淡的,实际比31和F119粗得多,推重比和119差不多,并无革命性优势,剩下的就靠吹。
    来一场说走就走 回复:
    不一样的,战斗机发动机不只是看推重比,还有一个涵道比,已经属于大涵道的肥电发动机推力大,但是高速性能不够,那是运输机用的,战斗机都是小涵道比,讲究的是高空高速性能。这就是以前的米格25可以跑3倍音速,现在更先进的战机却只能跑1点几的音速,就是米格25使用的极致的小涵道比的,大排量的发动机。
  • 2022-02-15 12:18

    看小编这文章 感觉枭龙都比f35好 35缺点再多估计也比20少

    梅志胜 回复:
    呵呵,无知
  • 2022-02-15 20:12

    航空武器理论也在与时俱进,从上世纪中后期的高空高速理论到如今的先手超视距打击理论,漂亮国一直用实战印证着实践出真理这一不二法门。

  • 2022-02-15 09:55

    狗斗连F16都干不过的五代机,只能躲在远处放暗器

    用户64xxx91 回复: 细说科技
    同代也有同代的差距,并不能说同代战机你就能碾压对方,打过先知
    细说科技 回复:
    也就打有代差的对手有优势,碰上同代隐身战机,不能超音速就是大麻烦,非常容易被秒杀
  • 2022-02-15 11:22

    看它作用在什么上了F35有个外号叫胖35知道不。当然,这是两面的,只要够力,板砖一样飞上天!

    吉人自有天相 回复:
    够个鬼的够,35AC还行[得瑟]
  • 2022-02-15 13:48

    人无完人金无足赤,这世界哪有鱼与熊掌都可兼得的

  • 2022-02-15 21:15

    胡扯,F135的速度推力曲线并不是很好,涵道比大了

    不停奔跑 回复: 细说科技
    31F貌似要好点呢,但是31F在油耗、推力、寿命、可靠性方面就被甩得有点远了
    细说科技 回复:
    那AL31F不是更差?
  • 2022-02-16 18:22

    还是机体太大太重

  • 2022-02-16 22:23

    解体屁 f35没问题

  • 2022-02-17 00:50

    在当年看来,这个主意真的太棒了,也不知道是哪个天才想出来的?

  • 2022-02-19 22:56

    联合攻击机。

  • 2022-02-19 23:48

    光发动机强有什么用,又不是把发动机加个气动壳子就能打仗了。。

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