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美国F-35战斗机
更新时间: 2024-04-19 08:22:00

基本解释

 

 美国F-35战斗机(JSF)有“世界战斗机”之称。F-35战斗机(JSF)是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统,因而,使战斗机具有全新的作战模式。F-35战斗机是由多国开发,但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵(AESA)将能执行电子战(EW)功能,同时,还将执行部分通信、导航和识别(CNI)的功能。

  美国F-35战斗机(JSF),也称F-35“闪电II”(英语:F-35 Lightning II),是一款由美国洛克希德·马丁公司主导设计生产,多国参与开发的单座单发动机多用途战机,能够负担近空支援、目标轰炸、防空截击等多种任务。其设计源于联合战斗攻击机计划(英语:Joint Strike Fighter,简称JSF)中由洛克希德·马丁公司所提出的X-35。

  除美国之外,世界上还有8个国家参与合作,投入经费亦超过45亿美元。研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B,以及英国的GR-7和“海鹞”等现役战斗机。F-35将是美国和其盟国在21世纪的空战主力。

详细解释



  美国F-35战斗机 - 研制过程

  1993年美国国防部启动了“联合先进攻击技术”JASF验证机研究,并且在1994年1月成立了JASF研究计划办公室希望研制一种几个军种通用的轻型战斗,攻击机系列,替换几个过时的机种。与此同时,英国也对这项计划表示出浓厚的兴趣,提出加入这项计划,用这种飞机替换“鹞”和“海鹞”战斗机。美国防部为了整合资源,突出重点,将正在进行的美海军“联合攻击战斗机”JAF计划和国防高级研究计划局“通用低成本轻型战斗机”CALF计划也纳入JASF计划中并且在1996年3月将JASF计划正式更名为“联合攻击战斗机”JSF(JointStrikeFighten。

  美军方与1996年11月16日正式宣布波音公司和洛马公司被选为JSF计划“概念验证研究”阶段发展商,生产各自的验证机以进行后续竞争。波音公司的验证机编号为X-32,于2000年9月18日首飞,洛·马公司的验证机编号为X-35,于2000年10月24日首飞。美军方对X-32和X-35验证机进行了将近1年的对比试飞,到2001年10月26日,才正式宣布选定引入大量成熟技术,可靠性好的X-35为未来联合攻击战斗机的发展型飞机。至此,美军方通过引入竞争机制,促成了两家参研公司长达5年的激烈竞争局面,使得F-35概念验证阶段研究十分充分和成熟。

  美国F-35战斗机 - 型号

  F-35A

  F-35A空军常规起降型(CTOL)

  F-35A,机长15.47米,机高4.57米,翼展10.7米,作战半径1111千米。F-35A/CTOL型的一个显著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和激光指示器。

  第一架进行试飞的F-35是空军陆上型F-35A,编号AA-1。试飞时间是2006年12月15日在德州沃斯堡展开。

  第二架F-35A(编号AF-1)于2009年1月14日进行第一次试飞。

  第三架F-35A(编号AF-2)于2010年4月20日试飞。

  F-35B

  F-35B短距起飞垂直着陆型(STOVL)

  F-35B为美国海军陆战队和英国空军、海军用的战斗机,机长15.47米,机高4.57米,翼展10.70米,作战半径833千米。该机装备了轴驱动推进系统,包括一个转向后喷口、用于控制侧面和增加推力的机翼喷管、一个反旋转风扇使其真正具备了短距起飞垂直降落的功能。该风扇安装在驾驶舱后部,由一部普拉特·惠特尼F1190-PW-611型发动机通过驱动轴推动。该机的提升力由这部风扇和后发动机转向喷嘴口及翼下侧向控制喷嘴提供,综合提升力达到178千牛。由于有风扇提供的44.5千牛的附加推力发动机可在较低温度下以较小的负荷运转,从而提高了可靠性和使用寿命。

  F-35B(编号BF-1)于2008年6月11日进行第一次试飞,不过起飞的过程仍是采用传统的滑行方式。BF-1同时也是19架系统发展与展示(System Development and Demostration)机组当中的第二架,以及第一架采用重量最佳化生产程序的飞机。

  第二架F-35B(编号BF-2)于2009年2月25日试飞。

  第三架F-35B(编号BF-3)于2010年2月2日试飞。

  第四架F-35B(编号BF-4)于2010年4月7日试飞。

  F-35C

  F-35C美国海军常规起降舰载型(CV)

  F-35C机长15。62米,机高4。72米,翼展9。10(折叠),机翼面积和控制面比较大,机体更加结实,机身下部构造也被设计成可承受蒸汽弹射器发射及着陆时拦阻索的拉力。F-35C在挂载副油箱时的航程可达F/A-18C的两倍。因要在航母上拦阻降落,因此和F-35A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。

  海军舰载型F-35C于2010年6月6日在沃斯堡进行第一次飞行。这架编号CF-01的F-35C一共飞行57分钟。CF-01是在2009年7月28日出厂,然而一些组件运交延迟,加上设计方面的修改,导致第一次试飞的时间从2009年底延后到2010年6月。初期试飞计划包括15次飞行,接着进行结构偶合和震动测试。接着在2010年10月会将CF-01送到马里兰州帕特森河海军基地与F-35B一同进行后续的试飞工作。

  美国F-35战斗机 - 性能特点

  1、隐形,超音速,多功能

  2、有联合协同作战能力

  3、有F-16/F-18的速度和性能

  4、有先进的航空电子设备和资料数据链

  5、有先进的反措施系统

  6、有强大的续航能力,内藏燃料箱和武器

  7、只需较小的后勤保养支援

  8、在任务系统软件控制下的有源相控阵(AESA)将能执行电子战(EW)功能,同时,还将执行部分通信、导航和识别(CNI)的功能。

  9、F-35战斗机共有6个分布式孔径系统(DAS)传感器用来实现围绕飞机360o的红外探测保护,为飞行员提供更高的视觉灵敏度,并能实现夜间飞机近距编队飞行。还可在夜间和烟尘覆盖情况下为飞行员在头盔显示器上显示飞机下方目标图像。飞机内部安装的光电目标定位系统(EOTS)对DAS的导弹来袭告警能力进行了增强。

  美国F-35战斗机 - 结构组成

  机载AESA多功能雷达

  F-35战斗机多功能综合射频系统(MIRFS)。它是建立在APG-81AESA雷达的基础上的一个功能广泛的系统。它不仅能够提供雷达的各种工作方式,它还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。MIRFS频带较一般机载AESA要宽得多,同时能够以各种不同的脉冲波形工作,保证了雷达信号的低截获概率(LPI)。

  F-35雷达把两个T/R模块封装在一起,称为双封装T/R模块(twinpack)。雷达系统的预期寿命达8000小时,将同飞机寿命一致。命名为AN/APG-81的有源相控阵雷达将为F-35战斗机提供环境感知能力,用来攻击空中和地面目标。

  传感器系统

  任务系统软件是F-35战斗机实现各种传感器的数据处理、筛选、融合和向飞行员显示的关键。任务系统软件把所有的传感器纳入到一个巨大的功能结构中,使它们协调工作、相互提示,通过多传感器数据融合得到更高质量的目标数据。既提高了飞行员的判断和决策能力,也极大的延伸了飞行员的视野和对战场环境的感知能力。

  综合核心处理机

  承载任务系统软件的载体ICP是F-35战斗机的电子大脑。它由两个机架组成,其中一个机架具有23个插槽;另一个具有8个插槽。ICP把以前的任务计算机和武器计算机,以及信号处理机的功能集于一身。在开始阶段,ICP的数据处理能力约为400亿每秒操作次数,756亿每秒浮点操作次数,2256亿每秒乘法累积次数(这是信号处理速度的度量单位)。设计的ICP共有7种类型22个硬件模块。包括4个通用(GP)处理模块;2个通用输入输出(GPIO)模块;2个信号处理(SP)模块A;5个信号处理输入输出(SPIO)模块;2个图像处理模块;2个开关模块和5个电源模块。

  ICP的插槽具有扩展能力,可以增加8个数字式处理模块和一个电源模块。ICP采用商用货架产品(COTS),采用MotorolaG4PowerPC微处理器,这是128位AltiVec技术。图像处理器采用商用可编程门阵列电路(FPGA)和超高速集成电路(VHSIC)使用的硬件描述语言(VHDL)。

  通过一个光纤通道网络(OFCN)把各传感器、CNI以及显示器同ICP进行连通。连接的关键部件是两个32端口的ICP开关模块。ICP、CNI、显示管理计算机同飞机管理系统外部的连接采用IEEE1394B(Firewire)接口,它的传输速度为400megabit/s。

  电子系统

  F-35的电子战系统是由BAE系统公司研制的,它具有全向雷达告警能力,支持对各种外部辐射源的分析,对其进行识别、跟踪、工作模式确定、以及测定其主波束到达角(AOA)。威胁感知和攻击目标定位支持。对辐射源的主波束和旁瓣进行截获和跟踪,对超视距辐射源进行识别、定位和测距,对辐射源的信号参数进行测量。

  显示系统

  F-35的仪表板采用了一个尺寸为8×20英寸的大型全景多功能显示器(MFDS)。这是至2010年12月止最大的战斗机显示器,它由RockwellCollins公司的Kaiser电子分公司研制。实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成,其分辨率分别为1280×1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时,所有的功能都可在另外一个显示器上显示。

  MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示,也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。

  采用两种方式对系统功能进行控制:一种是触摸屏方式;另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的(HOTAS)。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器(LCD)作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。Collins公司提供所有的显示驱动和第一层次的应用软件。

  F-35的头盔显示器系统(HMDS)将取代传统的平视显示器(HUD),不仅节约了费用,而且也显著地降低了系统的重量。HMDS是由视觉系统国际公司研制的,这是一家由美国Collins公司和以色列EFW公司(以色列Elbit系统公司的子公司)组成的合资公司。它还为F-15和F/A-18E/F提供联合头盔提示系统。HMDS包括三大部分:头盔显示器、DMC-H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合,它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,同时系统还可以为飞行员引导机载武器和传感器(如雷达和EOTS)指向所关注的区域;或发出视觉提示,告诉飞行员应该关注的区域。

  F-35的HMDS采用具有高亮度背光的平板有源矩阵LCD作为光源。双眼视场方位约为50o,高低约为30o。数字式图像发生器具有提供字符和视频图像的能力。夜间使用时,采用较透明的具有光学涂层的目镜;昼间使用时,采用较厚涂层的目镜。通过分布式孔径系统(DAS)或头盔照相机提供图像信息。F-35飞行员也可以通过"双杆"选择功能以及对图像和字符进行控制。

  通信、导航、识别系统

  CNI为F-35战斗机提供下述功能:超视距敌我识别能力(IFF);安全、多通道、多频段话音通信能力;内部数据链(IFDL)交换能力、对多架编队飞行飞机显示器进行同步的能力。CNI系统具有支持35种不同的通信、导航和识别的信号波形的能力。CNI系统采用软件无线电技术(softwareradiotechnology),可以提供从VHF到K波段的无线电通信。这项功能是由一系列的不同类型的通用模块支持的:

  宽带射频模块:完成模数转换、波形处理和数字式信号处理;

  双通道收发模块:在一个很宽的频带内接收波形信号,并对其进行数字化;产生用于发射的波形信号,用于激励功率放大器。该模块将支持35种信号波形的绝大部分;工作在L波段、VHF/UHF和更高频率波段的功放模块;

  CNI处理器模块:执行信号处理、数据处理和通信安全处理任务;

  接口模块。F-35战斗机CNI系统的基本组合包括:VHF/UHF话音通信,HaveQuickI/II、HaveQuickIIA、卫星通信T/R、IFF/SIF转发器,IFF(模式4)询问器,ILS/MLS/TACAN,IFDL,Link16T/R,Link4A,战术数据信息链(TADIL-K),3-D音频,和ADS-B。

  管理系统

  F-35最重要的非ICP(non-ICP)处理功能系统是飞机管理系统(VMS),它包括:飞行控制系统以及若干功能系统,如:燃油管理系统、电源控制和液压控制系统等。BAE系统公司负责研制飞机管理计算机(VMC),事实上VMC包含3个计算机,采用IEEE1394B总线互联。每台计算机都有一个处理机插板和一个I/O以及电源插板。所有三台VMC计算机同时处理数据,并对处理数据结果进行比较,以确保数据的完整性。

  美国F-35战斗机 - 作战能力

  F-35战斗机配备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战斗机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。

  F-35战斗机(JSF)增加第3种炮弹即PGU-25;U高爆燃烧弹药(HEI),用于攻击空中目标。另两种炮弹是PGU-23;U训练弹和PGU-20;U空对地攻击用弹药。F-35装备的航空机炮是现役GAU-12式25毫米航空机炮的改进型,由通用动力公司研制。

  F-35联合打击战斗机将成为美军以对地攻击为主的多用途战斗机,具有全天时、全天候地攻击陆海空任何目标的能力。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。

  美国F-35战斗机 - 军事影响

  F-35为新一代隐形多用途战机,作战能力强大,可取代美国空军、海军和海军陆战队多种现役机型,F-35战机成为美国新一代空中力量中坚。F-35的出现是战斗机历史上的一次革命。

  三军通用的革命

  F-35战斗机的生产与研制,借用了陆军轻型武器上率先出现的枪族概念,通过一个平台的不同配置满足了空军、海军、海军陆战三军需求,使三军不再因某一军种配备了一种新型装备。这种研制理念与发展模式,是战斗机历史上的一次革命,在F-35以前,还没有一种飞机能够以一机三型的方式满足三军需要。

  简化型谱的革命

  F-35战斗机的出现,让F-16、A-10、AV-8 等军用航空器寿终正寝,实现了以一机替代多机的目标,让资源实现了集成化。在考虑装备发展时,军方能够有精力更加关心机载设备和高性能弹药,更关注挖掘出战机其他作战潜力。这样,将不同平台的资源注入到了同一平台,这种理念,是机、弹双赢的选择。

  先进设计的革命

  F-35首次使用了全数字设计技术,开创了数字化技术在战机设计应用方面的先例。这种完全数字化的设计方法在节省时间和成本方面产生了巨大效果。“数字化三维实体设计”意味着世界上参与项目设计的所有设计人员都能够进入设计网页,无论是意大利、挪威,还是美国加利福尼亚州、得克萨斯州的工程师和供应商都能进入设计数据库,不同需求方修改的数据可以即时传送,效率和准确率大大提高。设计出的虚拟飞机可以进行数字操纵,同时还可应用数据程序进行产品加工,进而获得精确的尺寸,确保了加工的准确性,使厂商避免了在制造 物理样机时因返工而带来的昂贵制造成本。

  甲板的革命

  F-35的出现,让垂直/短距起降成为现实,也把昂贵复杂的弹射器置之度外。F-35解决了小航母和准航母的隐忧。2010年3月24日,美国军方公布了F-35型联合攻击机首次垂直试降的画面,飞行员驾驶战机垂直降落在28平方米的着陆点上。这意味着只要甲板上有28个平方米的空地,就能够让小航母变成大航母,就能够让准航母变成航母。F-35,就是甲板革命的先行者。

  强化联盟的革命

  F-35在设计之初,就不为美国独有。美军“联合先进攻击技术”战机新理念在洛·马诺·格公司联合研制的X-35上初现时,世界上就有8个国家参与合作,投入经费亦超过45亿美元,当初预估市场有3500架甚至5000架的需求意向。F-35的核心技术不会轻易泄露,联盟内的成员用大把的欧元挣得的只是使用权,要想F-35在未来的作战行动中真正发挥威力,离不开美国的支持,要想在数年后得到F-35的升级和维护,也同样离不开美国。历史上还没有任何一种装备,具有收钱、收心的双重效应,而F-35做到了。

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