
BAE 的 F-35“麻点”头盔

BAE 的头盔需要安装常规的夜视眼镜才能实现夜视功能
飞机着陆瞬间对起落架的冲击载荷很高,航母上降落尤其如此。飞机可以最大起飞重量安全滑跑和起飞,但不能以最大起飞重量安全着陆,抛洒过多燃油是重载飞机降落前必须要做的事。但 F-35 的燃油抛洒系统不能解决燃油沾上机体表面的问题,甚至在着陆后出现襟翼上积聚的燃油倾洒到地面的事情,容易起火。尤其是 STOVL 的 B 型,有很多高温表面,滴洒到的话容易起火。高温燃气吹拂下,滴洒到地上的燃油也容易被点燃。洒得到处都是的燃油对于维修、装弹和修复隐身涂层也是麻烦。由于这些问题,美国海军和空军索性规定,除非紧急情况,否则不准 F-35 在空中抛洒多余燃油。对于空军的 F-35A 还说,重载着陆的问题还比较小;对于海军的 F-35C 来说,就只有抛掉多余弹药,才能把着陆重量降到可以安全着舰的地步。传统飞机用一根伸出的多孔杆子,从尽量远离机体的地方抛洒多余燃油,但隐身飞机最犯愁的就是这些枝枝楞楞的东西,现在还没有一个既保证安全又不影响隐身的解决办法。

F-35 的放油口在左翼下方,放油时左侧机翼下表面和平尾都会沾上燃油
传统上,发动机启动系统、发电机和冷暖空调是各自独立的系统。F-35 将三者整合进一体的综合动力系统(简称 IPP),减轻了重量,简化了操作和维修。但 IPP 故障将导致主要航电过热故障、失去备用发电机、失去机载制氧能力和座舱加压,在空中出现的话,将导致严重的飞行安全问题。IPP 应该具有无故障间隔至少 2
,200 小时,但在美国空军的试飞中,已经出现 11 起必须全换的故障,其中 8 起是在 12 个星期里集中出现的,使得无故障间隔降低到不可接受的 13 小时。

F-35 的 IPP 进气口与排气口
IPP 的故障还不是罢工那么简单。2011 年 8 月 3 日的故障中,IPP 发生爆炸,飞出的部件击穿了油箱,迫使全部 F-35 停飞两星期。肇事部件统统更换了,但如何确保 IPP 一旦爆炸不至于击穿油箱还没有找到办法。IPP 的更换工序也太复杂,需要 48 小时连续苦干。低可靠性加上高维修工作量使得 IPP 需要全面重新设计,对于已经交付的 F-35 来说,又多了一个返工项目。

IPP 就是一个小涡喷
舰载型 F-35C 的尾钩出现着陆滑跑时挂不上拦阻索的问题,在莱克赫斯特海航基地试验时,8 次挂钩企图全部失败。问题出在:1、主起落架到尾钩接地点距离太短,使得主起落架的机轮滚过拦阻索后,拦阻索还没有来得及回位,还紧贴地面,尾钩难以挂上;2、尾钩形状不利于挂上;3、压住尾钩的机构阻尼不足,使得尾钩容易被地面或者甲板的表面不平而弹起。

主起落架到尾钩接地点的距离 F-35C 甚至短于无人机
洛克希德从来没有设计过舰载飞机,难说这是不是尾钩设计出问题的原因。和典型舰载战斗机主起落架到尾钩接地点的距离相比,F-18E为 5.7 米,F-14D为 6.7 米,教练机 T-45 为 4.45 米,就连纵长相对较短的无人机 X-47B都有 3.1 米,但 F-35C 只有 2.2 米。F-35C 的尾钩形状本来是借用 F-18E 的,F-18E 的主起落架到尾钩接地点的距离比 F-35C 长 150%,没有机轮把拦阻索压到地上来不及弹回的问题,所以 F-18E 的尾钩前缘较钝,还略带像大头皮鞋一样的倒钩,确保挂上拦阻索后不会脱落。但同样的形状用于 F-35C 就悲剧了,根本挂不上。现在设计团队在把尾钩修改为较尖锐的锲形挂钩,但这样的形状容易挂上,也容易脱落,特别在尾钩阻尼不足造成弹跳或者拦阻索张力不均匀的时候。尾钩阻尼则是一个典型的动态响应问题,阻尼较小,相当于弹簧较软,尾钩撞击甲板的时候,初始弹跳较小,但随后的一系列弹跳衰减较慢;阻尼较大,相当于弹簧很硬,后续弹跳衰减很快,但初始弹跳幅度很大。阻尼大小也可以用汽车悬挂来理解,阻尼较小相当于林肯,阻尼较大相当于宝马。阻尼和主起落架至尾钩接地点距离要配合设置,距离短只有用较小的阻尼,距离长容许用较大的阻尼,但 F-35C 的设计使得阻尼设置陷入两难。

F-35C 的尾钩外形设计不合理,挂不住拦阻索

红线为建议修改的锲形外形
主起落架到尾钩接地点距离和尾钩长度的关系不大。出于隐身和重量的考虑,尾钩需要完全收入机内,所以不可能太长,要增加距离,只有把尾钩的安装点向机尾移动。但尾钩要把以至少 250 公里/小时速度接地而几乎二十吨重的 F-35C 拖住,在几十米内减速到静止,承受的负荷非常之大,安装点的选取和机体的整体强度有关,不可能轻易移动。一旦移动,和机体强度、疲劳有关的全部测试将全部重来,兹事体大。

F-35C 尾钩也太短,正常舰载机的尾钩在着舰时要低于主起落架
在公开的报告中,第一类重大问题中第五个缺陷是引人注目的空白,只有机密版的附件才有具体内容。一般猜测,这涉及到隐身。这不是空穴来风,报告附录罗列了所有评估项目,“信号特征测试结果”是一大类,有“制造商数据”和“测试数据”两个小类,但报告中对这一大类只字未提,而所有其他大类都提到。当然,真相只有到未来解密的时候才知道了。
第二类 3 个问题影响重大,但不至于直接影响日常飞行安全,具体影响还需要进一步的试飞才能确定,其中包括涡流敲击、疲劳寿命和试飞进度。
飞机在空气中飞行的时候,气流不一定平顺地流经飞机表面。强大的涡流可以对机体局部造成高频敲击,造成结构疲劳甚至损坏。F-18A 在试飞中,涡流对双垂尾产生严重敲击,导致早期疲劳,最后是加强了垂尾结构,并在边条背上增加了一对扰流片,改变涡流走向,才解决了问题。F-22也曾经有过类似的问题。涡流敲击也恶化了飞机的振动,严重时不仅影响舒适,也影响飞行员对仪表的读数和精细的操作动作。头盔显示系统对振动十分敏感,涡流敲击是大大的坏消息。F-35 在试飞中,发现超常的涡流敲击现象,这还是尚未开始 20 度以上迎角的试飞的情况,大迎角飞行时,涡流敲击更为严重。
