美国F-35“闪电II”战斗机开发历程简介

山中悟道道理 2024-11-12 17:06:30

洛克希德·马丁F-35“闪电II”是美国的一类单座、单发、超音速隐形打击战斗机家族。作为一种多用途作战飞机,旨在实现空中优势和打击任务,它还具有电子战和情报、监视和侦察能力。洛克希德·马丁是主要的F-35承包商,主要合作伙伴有诺斯罗普·格鲁曼和BAE系统。这种飞机有三种主要变种:常规起降(CTOL)的F-35A、短距起飞和垂直着陆(STOVL)的F-35B,以及航空母舰舰载机(CV/CATOBAR)的F-35C。

这种飞机起源于洛克希德·马丁X-35,该型号在2001年战胜波音X-32,赢得了旨在取代F-16、F/A-18和鹞式喷气式战斗机等构成的联合攻击战斗机(JSF)计划。其开发主要由美国资助,同时还得到北约(NATO)和美国密切盟友,包括英国、澳大利亚、加拿大、意大利、挪威、丹麦、荷兰以及以前的土耳其等计划合作国家的额外资金支持。其他几个国家也已经订购或正在考虑订购这种飞机。该计划因其空前的规模、复杂性、不断增加的成本和延迟交付而受到批评。开发和测试飞机的同时进行生产采购的策略导致设计更改和改装成本不断攀升。F-35于2006年首次飞行,美国海军陆战队的F-35B于2015年7月投入使用,随后美国空军的F-35A于2016年8月和美国海军的F-35C于2019年2月投入使用。这种飞机首次在2018年由以色列空军使用。美国计划截止到2044年购买2456架F-35,这将在未来几十年成为美国空军、海军和海军陆战队的有人战术航空力量的主体;该飞机计划成为北约和美国盟友空中力量的基石,并计划运营至2070年。F-35是联合攻击战斗机(JSF)计划的产物,该计划是20世纪80年代和90年代各种作战飞机计划的合并。其中一个前身计划是国防高级研究计划局(DARPA)从1983年到1994年运行的先进短距起飞/垂直着陆(ASTOVL)计划;ASTOVL旨在为美国海军陆战队(USMC)和英国皇家海军开发的鹞式喷气式战斗机的替代品。在ASTOVL的一个机密计划中,超音速垂直起降战斗机(SSF)在洛克希德·斯康克工厂进行了研究,旨在为美国空军(USAF)和美国海军陆战队开发一种隐形的超音速垂直起降战斗机;其中探索的关键垂直起降技术之一是轴传动升力风扇(SDLF)系统。洛克希德的概念是一种重约24,000磅(11,000千克)的单发斜翼飞机。ASTOVL在1993年改名为经济型轻型战斗机(CALF),并涉及洛克希德、麦克唐纳·道格拉斯和波音。冷战结束和1991年苏联解体导致国防部支出大幅减少,项目组随后进行重组。1993年,取消美国空军的多用途战斗机(MRF)和美国海军(USN)的先进攻击/战斗机(A/F-X)计划后,出现了联合先进打击技术(JAST)计划。由于冷战后国防姿态的放松减轻了F-16战机的使用压力,延长了其服役寿命,以及来自F-22先进战术战斗机(ATF)计划的预算压力,相对廉价的F-16替代品计划MRF被缩减和推迟。A/F-X,最初被称为先进攻击(A-X),从1991年开始作为美国海军对ATA计划的后续,ATA的结果A-12复仇者II因技术问题和成本超支于1991年被取消。同年,取消了美国空军ATF计划的海军先进战术战斗机(NATF),导致额外的战斗机功能被添加到A-X中,随后A-X更名为A/F-X。在预算压力增加的情况下,1993年9月美国国防部宣布取消MRF和A/F-X,已经积累的适用经验被引入到新兴的JAST计划。JAST并不是为了开发新飞机,而是为了制定需求、成熟技术并展示先进打击作战概念。随着JAST的进展,1996年出现了对概念验证飞机的需求,这与ASTOVL/CALF的全尺寸飞行验证阶段相吻合。由于ASTOVL/CALF概念似乎符合JAST的宗旨,这两个计划最终于1994年合并为JAST计划,该计划现在为美国空军、美国海军陆战队和美国海军提供服务。JAST随后于1995年更名为联合攻击战斗机(JSF),由麦克唐纳·道格拉斯、诺斯罗普·格鲁曼、洛克希德·马丁和波音提交了垂直起降方案。预计JSF最终将取代美国及其盟友的大量多用途和打击战斗机,包括鹞式、F-16、F/A-18、A-10和F-117。国际参与是JSF计划的一个关键方面,从英国参与ASTOVL计划开始。许多需要现代化其空军的国际合作伙伴对JSF产生了兴趣。英国于1995年作为创始成员加入JAST/JSF,因此成为JSF计划唯一的一级合作伙伴;意大利、荷兰、丹麦、挪威、加拿大、澳大利亚和土耳其在概念验证阶段加入了该计划,其中意大利和荷兰是二级合作伙伴,其他国家是三级合作伙伴。因此,该飞机是在与国际合作伙伴合作的情况下开发的,并可用于出口。波音和洛克希德·马丁在1997年初被选中进行概念验证项目,他们的概念演示飞机分别被指定为X-32和X-35;麦克唐纳·道格拉斯团队被淘汰,诺斯罗普·格鲁曼和英国宇航加入了洛克希德·马丁团队。每家公司将生产两架原型飞机,以展示常规起降(CTOL)、航母起降(CV)和垂直/短距离起降(STOVL)能力。洛克希德·马丁的设计利用了在ASTOVL/CALF计划下进行的SDLF系统研究。X-35的关键特点是实现STOVL操作的SDLF系统,包括位于前中央机身的升力风扇,可以通过启动连接传动轴到涡轮机的离合器来增加发动机喷口的推力。此外,还考虑了之前包含类似系统的飞机的研究,例如康维尔200、洛克韦尔XFV-12和雅克列夫Yak-141。相比之下,波音的X-32采用了直接升力系统,当进行STOVL操作时,增压涡扇发动机将重新配置为此系统。洛克希德·马丁的通用性策略是用一个燃油箱替换STOVL变种的SDLF,用一个二维推力矢量喷口替换CTOL变种的尾部可转动喷口。STOVL实现了通过轴驱动LiftFan的推进系统。这将使STOVL和CTOL变种具有相同的空气动力学配置,而CV变种将具有加大的机翼以降低在航母上回收着陆的速度。由于来自JAST合并的空气动力学特性和航母回收要求,设计配置最终选择了传统尾翼,而不是ASTOVL/CALF的鸭式三角翼设计;值得注意的是,与ASTOVL/CALF的鸭式三角翼设计相比,传统尾翼配置在航母回收方面的风险要低得多,因为它并未考虑航母兼容性。这使得所有三个变种之间的通用性更高,因为在设计阶段,通用性目标非常重要。洛克希德·马丁的原型包括用于展示CTOL的X-35A,然后转换为用于STOVL演示的X-35B,以及用于CV兼容演示的翼展较大的X-35C。X-35A于2000年10月24日首次飞行,并进行亚音速和超音速飞行特性、操纵性、航程和机动性能的飞行测试。经过28次飞行后,飞机被改装为X-35B进行STOVL测试,主要变化包括增加SDLF、三轴承转向模块(3BSM)和滚转控制导管。X-35B通过稳定的悬停、垂直降落和500英尺(150米)以下的短距起飞成功演示了SDLF系统。X-35C于2000年12月16日首次飞行,并进行了甲板着陆实践测试。2001年10月26日,洛克希德·马丁被宣布为获胜者,并被授予系统发展和演示(SDD)合同;普拉特·惠特尼公司另外获得了JSF的F135发动机开发合同。F-35的命名与标准的国防部编号不符,据称是由项目经理迈克·霍夫少将当场决定的;这甚至让洛克希德·马丁感到惊讶,他们原本预期JSF会被命名为F-24。

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