| 川式“大躍進”,從F-35看F-47 |
| 送交者: 嵐少爺 2025年03月25日18:35:54 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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F-47新鮮熱辣,但離出爐還有一段時間。上一個新鮮出爐的是F-35,用來比照還是有意義的。 F-35的故事可謂臭名昭著,但F-35是對比試飛後才選定的。就所有公開信息而言,F-47未經任何對比試飛,這是YF-16與YF-17對比試飛後選定F-16以來,美國空軍第一次不經對比試飛就選定戰鬥機設計。 美國空軍參謀長阿爾文上將提到波音和洛克希德的X飛機有幾百小時的飛行數據,已經驗證了關鍵技術,這是否足夠,還有待觀察。從F-35的經驗來看,即使有高度接近量產標準的技術驗證機先行試飛,都不能保證EMD不遇到重大挑戰。 在“聯合打擊戰鬥機”(JSF)計劃中,波音X-32與洛克希德X-35對比試飛,洛克希德勝出,定型為F-35。對於大多數人來說,要分辨X-35和F-35還不容易。 對於美國軍方來說,這樣的高度相似性意味着技術風險基本上全部消除。JSF在要求上就是F-22的“簡配”,不要求超巡、超機動,隱身要求降級,但信息融合和軟件化要求提高。由於IT技術的高速發展,信息融合和軟件化的更高要求不被認為是增加風險的,反而為F-22升級鋪路,因此本來就是剛需。 JSF的關鍵技術來自DARPA的“通用低成本輕型戰鬥機”(CALF)計劃。DARPA在研究先進短距起飛-垂直降落(STOVL)技術時,發現可以將空軍、海軍的下一代輕型戰鬥機(F-16和F-18的換代)與陸戰隊的下一代STOVL戰鬥機(AV-8B的換代)結合起來:空軍型不需要STOVL能力,升力發動機的空間和重量騰出來,可以用於更多的機內燃油和設備,增加航程和系統性能;海軍型需要上艦,可以通過空軍型增加翼面積、加裝尾鈎來解決;陸戰隊型則保留全套的STOVL能力。 通用化後,基本飛行性能一致,陸戰隊首次擁有性能比肩空軍型和海軍型的STOVL戰鬥機,尤其是在任務系統和武器方面完全通用。代價是航程和推重比/機動性,但相對於AV-8B這個“最先進的亞音速戰鬥機”來說,這已經是喜出望外地好了。 在X-32和X-35的對比試飛中,STOVL性能是重點。只要這個問題解決了,一般飛行和武器系統性能不難解決。至少這是DARPA在研究CALF時得出的結論,但進入EMD後,發現不是這麼回事,細節中的惡魔紛紛出動。 X-35的升力發動機進氣蓋是左右雙開門,每側“門板”是雙摺門,也就是說,一側通過鉸鏈與機體開口相固定,兩片“門板”之間另有鉸鏈完成雙摺,這樣減輕重量,降低打開時的高度,減少氣動顫振問題。在JSF對比試飛的時候,注重原理性驗證,沒有發現問題。但在EMD中,更多的試飛揭示了不可克服的氣動顫振問題,只得改成更加堅固但阻力很大的單片式蚌殼門,然後帶來一大堆問題,比如蚌殼門打開的角度不能太小,影響進氣,也不能太大,阻力和顫振太大。 這個問題其實容易理解。在技術驗證階段,湊合的設計就夠用了,但到了EMD的時候,就需要萬全的設計。這就像家裡一樣,臨時用用,拉一根電線拖線板就可以對付了。但要日常使用,就不能這麼馬虎,電線需要沿牆固定,甚至穿牆打洞。 但一個問題解決了,另一個問題又來了。升力發動機由於蚌殼門,反而進氣條件改善了,問題出在主發動機的進氣,這就是升力發動機進氣口後面的輔助進氣口。在起飛的時候,發動機需要額外出力,兩側進氣口不夠用,需要打開機背的輔助進氣口。本來升力發動機和主發動機輔助進氣口一前一後,各不遮擋。現在蚌殼門把輔助進氣口擋住了,不僅影響進氣,還因為尾流導致輔助進氣口的單開門發生氣動顫振問題,只能改成更加堅固、厚實、鉸鏈粗壯的雙開門,代價當然是重量。 懸停中的橫滾是由橫滾噴口(圖中像扁擔一樣向兩側伸出的東西)控制,氣源由壓氣機引出。壓氣機提供的高壓空氣未經燃燒,算低溫,但壓縮本身是增溫的。F-35B由於不斷增重,發動機推力要求越來越高,壓氣機出力越來越大,壓縮比越來越高,氣流溫度越來越高,結果原設計的橫滾噴口系統耐溫能力不足,只得推倒重來。 發動機出力越來越大是通過強化熱工參數做到的,代價是壽命和可靠性。美國空軍一向要求戰鬥機在IOC時要為後續升級改進必然的增重留有餘地。F-35有很多改進和增重要求,但發動機的潛力被早早榨盡,所以免談了。現在的統一託詞是“等待自適應/變循環/三涵道發動機”,與此同時美國空軍又取消了自適應/變循環/三涵道發動機在F-35上的應用,箇中含義只有自己揣摩了。 由於結構剛度和氣動彈性問題,垂尾根本在跨音速飛行時發生嚴重顫振,有一段時間只能限速。加固的代價自然是再次增重。 用燃油作為系統冷卻的冷源似乎是不錯的主意,但發現需要余油保持在40%以上才能保證冷卻需求。這個問題無解,只能等三涵道發動機,但等得到嗎? 在F-35EMD的早期,GAO就發布了後來被稱為“F-35的13大罪狀”的報告,列數了更多在技術驗證機試飛里沒有發現而在EMD里發現的問題。 這都是在已經高度接近量產標準的X-35已經經過幾百小時試飛之後才發現的。 阿爾文和DARPA都提到為F-47鋪路的X飛機。根據公開信息,波音-麥道在90年代後,有X-36和“捕食鳥”研究機為下一代戰鬥機鋪路。 洛克希德或許有秘密的研究機項目,但沒有公開報道。 這些研究機都研究了某一方面的關鍵技術,但像X-35那樣已經將關鍵技術高度整合的技術驗證機尚且在很多地方掉鏈子,從碎片化的關鍵技術從頭整合的技術風險高得多。 這還沒有提到軟件。 技術驗證機試飛的重點在於氣動和發動機,一般不過多涉及軟件,軟件在飛機設計里被認為可與飛機本身平行的。問題是,現代戰鬥機的軟件已經不只是“附加”的,而是有機整體的一部分。軟件跑不起來,整個戰鬥機就 |
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