巴黎航展後的F-35：機動性相比三代機並無顯著提高

晨楓自由撰稿人"

        6分23秒的飛行表演是洛克希德·馬丁公司試飛員比利·弗林操刀的。表演後，洛克希德首席試飛員艾倫·諾曼做了4分鐘的解說，並做了10分鐘的問答。飛機公司試飛員在航展上對公眾介紹並解答，這是以技術專家身份做促銷。

        這不是什麼大逆不道的事，但弗林在表演前的介紹沒有起到應有的效果，他關於F-35A具有獨特的起飛後馬上轉入垂直爬升的能力的說法引起廣泛驚詫；他說的表演將粉碎一切有關F-35機動性的質疑也沒有兌現。難說諾曼的進一步解說是原計劃的一部分，還是有亡羊補牢的意思。不過，不管怎麼說，諾曼還是提供了一些有意思的細節。

        F-35A的表演動作圖

        他說道，弗林起飛後，馬上轉入垂直爬升，特意用較慢的動作凸顯氣動控制的強大和發動機推力的強大。這是奇怪的說法，好比法拉利要證明動力的強勁，特意氣定神閒地轟油門，不是一騎絕塵，而是慢慢壓馬路。這當然也是一種情懷，但肯定不是期盼看到勁爆表演的人們所期望的。

        在問及弗林是否滿油起飛的問題時，他回答道，弗林按照飛行表演的常規，攜帶了表演足夠的燃油，再加着陸規定的余油，迴避了是否滿油起飛的問題，但暗示並不滿油，也沒有說明是半油還是1/3油。但他強調，弗林的起飛重量是按照戰鬥要求的，暗示攜帶了武器，但沒有明確指出。

        飛行表演中大量使用加力，很耗油。但要是F-35的戰鬥要求只包括6分鐘的留空時間（儘管是使出渾身解數而不是悠哉悠哉的6分鐘），這也太短了一點，只夠保衛機場圍牆，還得是對方撩一把就走的那種襲擾。

        F-35A把F-35B用於安裝升力風扇的空間改作額外的機內油箱，機內燃油量超常地大。因此，常有人質疑用正常起飛重量（包括100%機內燃油、飛行員、最低限度機載武器）計算推重比是否合理。但要是弗林是按半油起飛的，半油的作戰半徑和留空時間就幾乎不存在了，用半油計算推重比沒有意義。如果他是按1/3油起飛，那正常戰鬥狀態時滿油起飛的機動性就十分不堪了。

        F-35A的最大航程超過了2200公里（圖片來自洛馬官網）

        應該指出的是，F-35對機內余油的要求高於常規，這是因為機內燃油同時用作電子系統的冷卻。因為隱身的要求，F-35的機體表面不宜開孔太多太大，這使得常規的空調進氣和排氣成了問題。復材蒙皮散熱不好，連依靠機體表面散熱都不行。發動機當然發熱更大，但發動機的散熱主要由噴氣帶出熱量，與電子系統的散熱是兩回事。

        熱管理已經成為隱身飛機的重要設計問題，所以美國空軍正在研究的三涵道發動機的第三涵道就有熱管理的任務，但F-35無法得益於尚在預研中的三涵道發動機。幸好F-35有很大的機內燃油量，較冷的燃油可以用作熱交換的冷源，F-35的地勤加油車也因此要求塗刷成白色，還要避免長時間露天停放，以避免高溫暴曬使得燃油溫度在加入飛機時就過高。

        在理想情況下，電子系統的熱量通過換熱器傳入燃油，燃油進入發動機燃燒做功，噴氣形成推力，同時把熱量帶入環境大氣。但發動機的燃油消耗是隨飛行狀態改變的，電子系統的發熱量則不隨飛行狀態改變，所以直接與即將燃燒的燃油換熱並不能保證穩定的除熱，還是需要與油箱內的燃油換熱補充，也就是需要兩套換熱系統。為了節約系統重量，就直接採用後一方法了。但這樣也要求油箱內燃油溫度相對穩定，只有依然有足夠多的余油才能做到。

        因此，F-35的最低機內燃油量實際上不僅取決於着陸規定的余油，也取決於冷卻需要，據報道後者的需要量還大於前者。應該指出，冷卻需要是針對主動電掃雷達等發熱大戶，而不是飛控計算機。單純從飛行安全角度來說，冷卻用油不是問題，即使機內燃油低於冷卻需要的最低限度，飛行安全依然不是問題，只是雷達、數據鏈等工作會受到影響，嚴重時可能當機。

        在問答中，沒人問及弗林的最低燃油是按着陸規定還是按冷卻要求，諾曼也沒有提及。估計余油還是按照着陸要求，反正飛行表演根本不需要開啟雷達和數據鏈。

        AN/APG-81卓越的性能背後，是越來越大的散熱壓力

        諾曼特意指出，最後的小直徑盤旋有7g，這是3I版飛控的容許極限，到3F版就可以提高到9g。這裡“I”指初始版（Initial），“F”指最終版（Final）。諾曼可能說的是實話，也可能不是。

        當年美國在向伊朗巴列維國王演示F-14的時候，就悄悄在地面啟動發動機空轉，把燃油燒到勉強夠飛行表演的數量，用作弊把推重比與同場表演的F-15拉平，然後做出一系列在戰鬥重量下不可能做出的超水平機動，看得巴列維的下巴直接摔碎在地上，當場拍板買80架。弗林用不着這樣搏命，只要飛控工程師調整幾個參數，放寬g限制，降低阻尼，就可以不動聲色地開演了。這也不算多少作弊，畢竟3F是要達到9g的，現在只是調試沒有完成而已。

        但弗林不會有所保留，不會不把F-35的機動性最關鍵的部分和盤托出。航展給老百姓解悶提氣，但這是第二目的。對珠海來說，第一目的是為國爭光；對巴黎來說，第一目的就是做生意、拉訂單，不賺足眼球這力氣就白花了。保密也不是理由，F-35A已經賣給盟國，盟國也有自己的航展，也會賣力向自己的老百姓表演，以表明納稅人的錢用到刀刃上了。洛克希德讓盟國的表演蓋過自己的風頭，這沒有道理，也保不了密。

        “陣風”在巴黎航展上展示出了絲毫不遜於F-35A的機動性，只有個別動作沒有安排（圖片來自防務新聞）

        饒是如此，弗林手下的F-35A在爬升、橫滾、盤旋等基本動作中沒有表現出顯著優於第三代戰鬥機的性能。相反，緊隨其後的法國“陣風”展現了更加凌厲的基本機動性。F-35A將在巴黎表演，法國人沒有理由不使出120%的力氣展現“陣風”的性能。

        不過弗林的”落葉飄”機動是“陣風”的動作套路中沒有的。這是垂直爬升後轉入小直徑筋斗，改出時用蹬舵使得飛機在掉落中進入過失速但可控的平螺旋，180度後改出，恢復正常飛行。諾曼說，”落葉飄”可以左轉或者右轉，飛行員可以在任何時候改出，不一定要等到完成180度，但這是第四代戰鬥機的代表性動作，只有F-22和F-35能做到。可巧，這兩架都是洛克希德的戰鬥機，諾曼這麼給第四代戰鬥機的代表性動作下定義有點自賣自誇，但“落葉飄”把人們的眼光重又拉到過失速機動上來了。

        自從普加喬夫“眼鏡蛇”和闊恰“鐘擺”之後，過失速機動似乎成為俄羅斯戰鬥機的招牌動作。F-22在美國戰鬥機中首次展現了過失速能力，F-35則是第一架沒有推力轉向而具有顯著的過失速能力的美國戰鬥機。過失速指速度過低、迎角過大的超常狀態，此時機翼不再產生升力，襟翼、副翼、平尾、垂尾等氣動控制面的控制效率也急劇降低。推力轉向能重建一定的控制能力，但無推力轉向的戰鬥機能有效、可控地做過失速機動動作是氣動和飛控設計強悍的標誌，也顯示出發動機對進氣畸變的寬容。

        傳統上，美國戰鬥機較少重視過失速，蘇聯也未必是刻意追求，反而是在極限測試中偶然發現的。作為航展噱頭，“眼鏡蛇”和“鐘擺”賺足了眼球，但戰術價值一直受到質疑。

        過失速不僅意味着喪失能量，更意味着機翼喪失升力，因此所有過失速機動都是在不同程度的“掙扎”中完成的。這是高度不穩定的過渡過程，打開武器艙門、發射武器引入額外的不利擾動，可能進一步加深失控狀態，危及飛行安全。這好比懸崖飈車，在四輪漂移的同時，還要開窗、探頭、拔槍射擊。作為電影鏡頭，這很好看；對於最高超的試飛員，這甚至可能做到，但也是在沒有敵人導彈瞄準的情況下，而且要裝上阻力傘那樣的額外安全措施，避免不可收拾的失控。但作為典型戰術動作，這是不現實的期望。

        英國皇家空軍想象中的VIFFing機動實戰，至今還處於想象中

        事實上，英國皇家空軍在70年代對類似的問題早就悄悄做出結論。BAe早就鼓吹“鷂”式可以用非常規機動在空戰格鬥中占優。“鷂”式的推力轉向本來是垂直起落用的，但可以在空空懸停、轉向、抬頭、低頭等，還能在這些狀態下發射翼下的“響尾蛇”空空導彈。這種機動成為“前飛中的推力轉向”（簡稱VIFFing）。

        為了驗證VIFFing概念，皇家空軍用一架老式的“獵人”戰鬥機與一架“鷂”式作空戰格鬥驗證飛行，結果“獵人”不與“鷂”式纏鬥，而是高速掠飛後，在爬升中滾轉，然後俯衝，把還在VIFFing中手忙腳亂的“鷂”式當作固定目標打，一而再，再而三，打得“鷂”式沒了脾氣。

        這還是在紅外製導空空導彈必須搶占6點鐘位置才能發射的時代，但BAe和皇家空軍很不滿意，換人再上。第二個飛行員“奉旨落敗”，皆大歡喜，於是VIFFing的神話作為“鷂”式的促銷得以流傳，甚至有說法成為馬島戰爭中的得勝法寶，儘管實戰中並沒有這樣的記錄。

        大離軸角空空導彈的出現，深深的改變了格鬥空戰的意識形態（圖片來自KGyST）

        時至今日，戰鬥機不再需要搶占對方的6點鐘才能射擊，也不再可能單純依靠機動性而甩掉追蹤而來的導彈。但機動性依然是增加自身逃逸區和對敵必殺區的有效途徑。機動大體可分為角度機動和能量機動，角度機動以搶占機頭指向為優先，能量機動以搶占高能量位置和姿態為優先，但兩者不必互相排斥，最終目的首先都是把敵機置於武器的有效射界之內，次要目標是保持有利的再戰態勢。

        過失速機動以巨大的能量損失為代價，換取極端的飛行姿態和飛機指向，這肯定不符合能量機動原則，但貌似符合角度機動原則。然而，過失速機動在實際上既不能可靠形成射擊條件，又因為丟失能量而實際上增加了對方的必殺區，這正是在“眼鏡蛇”和“鐘擺”時代人們質疑過失速機動動作戰術價值的基本原因。

        “落葉飄”不同於“眼鏡蛇”和“鐘擺”，那是不是意味着人們對過失速機動戰術價值要重新考慮呢？即使不推廣到一般結論，就具體的“落葉飄”而言，這從減速的垂直爬升開始，拉一個小半徑筋斗後，在低速飄落中蹬舵、慢速轉向。從拉起開始，整個動作完成需要約20秒的時間，扣除爬升約5秒，小筋斗約5秒，半圈“落葉飄”也需要約10秒。

        由於可以左轉或者右轉，在理論上，飛機可以在轉完半圈之前，就可以在水平方向上鎖定敵機方向。但在這樣的狀態下，至今沒有證據表明F-35A可以打開機內武器艙門，投放武器，並且發射，而不導致失控。也沒有證據表明，在過失速狀態下，機內武器可以靠投放來實現可靠分離。

        在本質上，“落葉飄”只是可控的失速尾旋

        如果不在過失速狀態下直接射擊，而是作為有利追擊位置，在這樣接近靜止的速度下，改出、加速、追擊需要時間。如果對手沒有愚蠢到減速直線逃離，而是加速轉彎爬升，能否重新咬上是個大問題。

        更大的問題在於做“落葉飄”之前和期間。不管對方處在尾追還是迎面對飛狀態，“落葉飄”的意圖是迫使對方衝過頭，陷入被動。但現代空空導彈已經不需要從6點鐘位置發射，在F-35主動丟失能量、準備“落葉飄”的時候，任何有點腦子的對手都會抓住這10-20秒的機會搶先發射空空導彈，在最低能量狀態下的F-35除了主被動電子和紅外對抗，幾乎沒有任何還手的餘地，這是很被動的狀態。即使對方衝過了頭，現代空空導彈也有越肩發射的能力，不一定能打中F-35，但可以給在從過失速機動中恢復的F-35添亂，增加自己的逃逸機會。

        這還是一對一的情況。如果附近還有其他敵機，面對這樣事實上“凝固”在空中的目標，誰都會有難以抑制的順手牽羊的衝動。

        諾曼說道，所有F-35（應該包括A/B/C型）飛行員都受過“落葉飄”的訓練，在職業生涯中都有過一兩次“落葉飄”的經驗。換句話說，這不是典型戰術機動，依然是作為意外失控對待的。平螺旋是危險的狀態，F-35是單發的，又沒有推力轉向，能改出平螺旋殊為不易，專門訓練是必須的。在另一段洛克希德的宣傳視頻中，另一個試飛員提到，“落葉飄”可以手動或者自動改出，後者是按一個按鈕的事。這也從側面證明了“落葉飄”屬於可以改出的意外狀態，而不是有意進入的戰術動作。

        在更一般的層面上，速度和升力是飛機的生命，這就決定了以丟失速度和升力為代價的過失速機動很難成為戰術機動的主流。高推重比發動機和推力轉向使得情況有所不同，但依然不能在根本上解決速度和升力的問題，在可預見的將來，以氣動升力為基礎的常規機動依然是主流。

        F-35系列的平均故障間隔飛行小時，虛線為計劃值，實線是迄今為止的運作數據（圖片來自GAO）

        弗林的賣力表演並沒有達到一錘定音的效果，但F-35的運氣在悄悄地扭轉。不管F-35有多少不足，這是最新一代戰鬥機，採用了各種最新技術，更代表政治正確。第三代戰鬥機升級後，在很多方面可以達到F-35的水平，但在隱身、可保障性、面向未來的系統（包括軟件）架構方面，F-35擁有先天的優勢。

        F-35確實有很多問題，否則也不會有那麼多爭議。但這些問題未必是洛克希德無能的表現，很多來自設計定位的問題，其他則來自對技術邊界合理拓展的困難的低估。F-35最大的問題在於成本。購置成本太高，使用成本也高。但隨着生產逐漸走上正軌，使用漸入佳境，成本在逐步下降，現在已經降低到與F-18E相當的地步。

        F-18E的購置和使用成本在幾年前還顯著更低，近些年生產接近尾聲，產量下降，但各種升級接踵而來，對F-35的成本優勢已經消失，這對F-18E的銷售前景是很不利的。F-35在2020年左右有可能達到8000-8500萬美元的離地單價低位，“成本優勢”可能在未來10年裡對西方戰鬥機軍購產生扭轉性的影響。

        戰爭是政治的延伸，軍購更是政治的延伸，F-35的軍購從來就充滿了政治。

        美國方面不說了，盟國中，日本需要F-35以壯膽，“我們也有隱身戰鬥機了”；韓國需要F-35與日本“別苗頭”，“說什麼也不能落在日本後面”；以色列需要F-35“表忠心”，美國出錢還不捧F-35就變成政治不正確了；丹麥、挪威需要F-35以幫助本國軍工產品，通過與F-35的整合搭上西方軍購市場的便車；英國、意大利則需要F-35裝備小甲板航母，這是“鷂”式之後的唯一選擇。

        就連曾經傾向於F-18E的加拿大也可能轉向F-35，既因為波音-龐巴迪官司使得波音成為加拿大的人民公敵，也因為F-35在悄悄成為成本和“防過時性”上更有競爭力的選擇。

        F-35系列計劃年度採購數量 (圓圈) 和項目支出 (單位：10億美元)，深藍色為 F-35A，淺藍色代表 F-35B 與 F-35C（圖片來自GAO）

        F-35的時來運轉也因為西方世界實際上別無選擇。基本技術略顯老舊但價格更高的歐洲“兩風”很難競爭，價格不再顯著更低而基本技術更加老舊的F-18E也越來越競爭乏力。但F-35的價格不會一路走低，可能會很快達到低谷，然後隨後續升級（包括各種軟件升級）而穩步走高，漲幅可能顯著超過通脹。3F實際上是真正具有完整初始作戰能力的軟件版本，4I、4F已經在進行中了。

        F-35是高度軟件化的戰鬥機，一方面提供不斷整合新的機載武器與系統功能的環境，另一方面迫使用戶面臨頻繁的軟件升級。由於網絡化、全球化的運作支持模式，過度落後的版本可能不再支持，因此升級可能實際上不是選項問題，而是強制性的。這些將從購置與維護成本中體現出來。

        在硬件方面，普拉特-惠特尼也在推出F135發動機升級路線，號稱將在增加推力的同時保持不漲價（實際上是不在通脹和“通常”漲價之外的另外漲價），真能做到的話將是業界例外。一些在初始研發期間因為技術風險而被迫放棄的系統也可能回來，比如全規格頭盔顯示系統。這些也將導致成本攀升。

        這些還是在現有路線圖上的升級。在F-35真正進入高速生產的2020年左右，殲-20可能也開始批量服役了。殲-20的圖片廣為流傳，確切技術數據依然鮮見，但對F-22的針對性毋庸置疑。殲-20將對F-35構成嚴峻的挑戰。不管F-35有什麼問題，這是西方世界在未來至少20年裡唯一的量產第四代戰鬥機。F-22的性能更加先進，但數量太少，所以F-35在事實上成為西方世界的主力戰鬥機，因此必將迎來各種深度升級，甚至可能包括推力轉向，這將進一步增加漲價壓力。

        但就生產數量而言，F-35也將是西方未來20-30年裡最成功的戰鬥機。對此，支持者不必雀躍，反對者也不必蹉跎。F-35不是宗教，既沒有必要誓死捍衛，也沒有必要捨命格殺。這只是一架戰鬥機。劉阿斗最終還是當上蜀國皇帝，原因無他，他是劉備的兒子。歷史上的劉備還有其他兩個兒子，但現實中的西方航空世界裡，劉備沒有其他兒子了。

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