
NASA 用 F-18 进行飞行实验,证实了漩涡在垂尾前破裂的情况。采用了以下两个解决方案

F/A-18A 的边条翼刀

F/A-18 垂尾根部的“补丁”加强片,在 F/A-18C/D 后期批次中被取消
根据已有的试飞数据,F-35 在迎角只有 10-20 度时,在 0.65 到 0.9 马赫范围内已经广泛出现中等程度的涡流敲击,局部条件下还有严重敲击。不过 F-35 大迎角飞行时飞控稳定性尚未认证,大迎角试飞要 2012 年底才能开始,要经过一段时间的深度试飞才能确认大迎角涡流敲击的影响,最早要 2014 年才能揭晓,在此之前,只能作为技术不定性处理。如果需要修改气动或者结构设计,这又是一个返工项目。

F-35C 的进近迎角明显大于 F-18
F-35 的疲劳试验还刚开始。F-35 机体的设计寿命是 8,000 小时,疲劳试验要求 16,000 小时的等效飞行时间。到目前为止,F-35A 只完成了 3,000 小时等效飞行时间,F-35B 为 1,500 小时,F-35C 要到 2012 年才开始疲劳试验。但这些有限的试验已经暴露了一些疲劳问题。F-35B 的第 496 号隔框已经出现疲劳裂纹,重新设计的隔框已经交付,于 2012 年初重新开始疲劳试验。F-35A 的机翼前缘翼肋也提前出现疲劳裂纹,B 型是同样的设计,也有同样的问题;C 型采用不同的机翼设计,尚不清楚是否会有类似问题。还有其他部件达不到设计寿命,尽管这些部件还没有在疲劳试验中出现裂纹,其中 F-35A 有 24 个这样的部件,F-35B 有 19 个,F-35C 有 15 个。

F-35B 的第 496 号隔框

F-35 的主要承力结构部件
令设计团队担心的是疲劳试验还刚开始不久,由于疲劳试验的特点,越往后出现的问题越多,预计还会有更多的结构部件疲劳问题。好在部件疲劳都是局部问题,大多是相对简单的设计失误造成的,容易修改,在未来生产的飞机上不会留有隐患。问题是已经低速生产的飞机比较作难,试飞和疲劳试验全部完成时,应该已经交付了 300 多架 F-35。第一个办法是接受降低使用寿命的现实,提前订购替换的飞机要增加全寿命成本;第二个办法是加强检查和维修,这个也要增加全寿命成本;第三个办法是返工修复,这个办法最彻底,但初始投入也最大。

疲劳试验
很多技术验证和设计修改都取决于试飞的进展,但 F-35 的 58,300 个试飞科目中只完成了 19%,还基本上都是容易的项目,10.260 个军方验收科目中只有不到 5% 得到验收。舰载型 F-35C 的进度尤其落后,14,300 个试飞科目中只有 2,000 个完成。所有三个型号都还没有进行大迎角飞行试验或者武器投放试验。80% 极限水平的载荷、颤振、涡流敲击方面的试飞科目要到 2014 年才能完成,100% 极限水平的相应试验至少要到 2015-2016 年,12,200 米以上的高空试飞也要到 2015-2016 年。美国空军的埃格林空军基地和美国海军的莱克赫斯特海航基地的试飞进度达到计划要求,但进度依然比 SDD 原计划落后至少 8%。这主要是因为不断发现新问题,不断重新设计和返工,还有飞机的可靠性、可维修性和备件问题。比如说,F-35A 的一般试飞拖了系统试飞的后腿,F-35B 的升力风扇门故障拖了垂直降落试飞的后腿,燃油抛弃的问题将拖所有型号试飞的后腿。
软件问题也是试飞拖延的一个原因,F-35A 六号机因为软件问题而停飞两个星期。但任务系统的软件升级在不断进行,修补和纠错也接踵而至,更加复杂的武器和传感器整合部分的软件测试还没有开始。保密使得埃格林和莱克赫斯特之间的沟通不灵,进一步增加软件问题的痛苦。软件测试和试飞计划也对不上号,Block 3F 在两者的日程上竟然相差 160 天。
第三类是 5 个中等严重程度的问题,后果和成本居中,但累积起来还是会对边试飞边生产造成问题,其中包括软件、超重、过热、自动后勤信息系统和雷击防护。
现在战斗机的软件研发已经越来越成为影响成败的重头戏。软件赋予电子系统以智能,软件的易升级性也使得系统的生命力长青。不过软件之“软”也使得隐患容易滋生,软件测试和修补与其说是科学,不如说是艺术。即使是成熟的软件,在超常使用条件下也不时会有惊讶发生,视窗就是一个例子。为了控制进度和风险,F-35 的软件是分批研发的,后续批次在已经成熟的先导批次基础上升级。已经交付的 Block 1A 软件只有导航、飞控、座舱管理等基本功能,2012 年交付的 Block 1B 将具有简单的空空和空地模拟攻击能力,可以用于训练,2013 年交付的 Block 2A 可以用于复杂的空空和空地模拟攻击,2014-2015 年才能交付的 Block 2B 才具备初始的作战能力,能发射机内挂载的 AMRAAM 中程空空导弹和 GBU-12“铺路石”或 GBU-32 小直径制导炸弹,具有完备作战能力的 Block 3F 要到 2017 年才能就绪。

F-35 的批次规划,能否按计划达成还是个问题
但分批交付软件也有特有的问题,当前在试飞机队中,有 8 个主要软件版本,其中 4 个属于任务系统,4 个属于飞行控制。不同批次的软件同时存在,每个批次内部不同功能有不同的成熟程度,有的能用,有的不能用,造成软件使用、维护、纠错和升级的极大困扰。电子和机载系统电子控制的设计返工和气动、发动机、结构重新设计带来的新的功能和自检要求进一步增加了软件研发的混乱。软件功能增加使得硬件速度不够用,硬件升级则带来新的软硬件相容性问题,或者需要软件驱动器和界面的更新。另外,软件测试也落后于进度。在 10 月底,Block 1B 应该测试完成,但只完成了 25%,任务系统整合拖了 2.5 个月;Block 2A 的任务系统整合应该完成 67%,实际完成 35%。但眼下 F-35 设计团队最大的担心是软件团队力量不足,无法应付多重版本和日新月异的要求。
软件对 F-35 特别重要。还记得 F-22 第一次跨越太平洋时出的洋相吗?飞机一过国际时期变更线,所有导航系统死机,结果火控、导航、燃油管理统统崩溃,只好在伴飞的加油机的引导下,飞回夏威夷。这个问题很快就解决了,48 小时后,这些 F-22 再次起飞,飞往日本。但说明的问题很重要:现代战斗机的软件高度复杂,你都想不到问题会从什么方向来,但问题一旦来了,可能就是全系统性的。要是战斗中出现这样的全面死机,那这一个出动的机群就死定了。
