
其血盆大口的进气口是最大的特征
由于发动机要尽量前置,以使喷口坐落在机体重心处,进气道只能又大又短,这血盆大口一般的超大进气道给隐身带来很大的问题。波音用“雷达屏障”来解决,就是在进气道中用涂覆雷达吸波材料的导流片使进气气流像在迷宫里一样扭转后才进入风扇正面,而这迷宫可以有效地阻止电磁波长驱直入,或者形成有效反射。经过多次折射、反射的电磁波被反复吸收能量,最后反射回入射方向时能量已经大大降低,达到降低雷达特征的效果。F-18E 的进气道也是采用了类似的技术,才达到准隐身效果的。不过 F-18E 的进气道导流片是固定的,X-32 的导流片是可调的,可以根据飞行状态和隐身的要求调解角度,将进气气流理顺,优化风扇的效率。导流片的缺点是结构重量和进气压力损失,发动机推力要适当增大以补偿进气压力损失。
波音 JSF 得到最后对比试飞的资格,代号为 X-32。X-32 的 F119 除了独特的两段式喷管外,还在垂直起落阶段用姿态控制喷嘴实现其余的升力和控制平衡。X-32 的 F119 还有一个特色:从发动机风扇引出高压空气,在前机体下方向下喷射,形成一道气帘,阻止炽热喷气回流到进气口。发动机上所有和垂直起落有关的额外系统总重约 300 公斤。
X-32 肥厚、宽大的机翼为机内燃油提供了极大的容积,机翼翼载小,机动性相当好。宽大的机体可以容纳较大的机内武器舱,有利于隐身和降低气动阻力、增加航程。X-32 的问题在于过于围绕垂直起落性能而设计,常规起落的性能损失较大。由于无尾三角翼的固有特性,起飞和着陆时不能通过放下襟翼来达到增升何缩短滑跑距离,海军对此尤其敏感,因此对无尾三角翼布局极力反对。波音试图亡羊补牢,在最后时刻将 X-32 改成有尾布局,但为时已晚。
洛克希德 JSF 基本就是 F-22 的缩小版。洛克希德 JSF 在早期曾经设想过用鸭式布局,但不久就放弃了,回到驾轻就熟的常规布局,采用与 F-22 相似的菱形翼和外倾的双垂尾,此外并无惊人之笔。在气动设计上,洛克希德 JSF 的最大特点是“无边界层分离板超音速进气道”(Diverterless Supersonic Intake,简称 DSI),用一个精心设计的鼓包而不是常见的边界层分离板来泄放机体和进气道结合部的呆滞气流,既改善了隐身,又提高了进气效率。

洛克希德 F-35 连模样都像缩小版的 F-22

X-35 的 DSI 是一个设计创新
如前所述,JSF 的关键技术挑战在于垂直起落,而不是隐身。洛克希德为了少走弯路,早早和雅克夫列夫合作,吸取前者在垂直起落战斗机研制上的经验,最后方案和雅克-41 有相似之处也就不奇怪了。不过洛克希德没有采用专用的升力发动机,而是从主发动机引出动力,驱动前置的升力风扇,这样可以既具备升力发动机布置相对灵活、重心控制相对有效的特点,又减少升力发动机死重的缺点。另外,升力风扇的排气就是压缩空气,没有对机体烧蚀和喷气回吸的问题。洛克希德 JSF 在升力风扇的驱动方式上有过一段犹豫,最后采用了技术上比较成熟的轴驱动,配以号称世界上最强大的离合器。在巡航状态时,离合器将驱动轴和升力风扇脱开,升力风扇的进、排气门关闭。在垂直起落状态时,离合器将驱动轴和升力风扇连接,升力风扇的进、排气门打开。
洛克希德最初是想用喷气驱动的升力风扇的,也就是说,将低压压气机后的压缩空气引出一股,用管道折向前面,驱动升力风扇。驱动方式可以向轴心的涡轮吹气以驱动风扇,或者向升力风扇的翼尖吹气,像驱动水轮一样。喷气驱动的好处是省却了沉重、复杂、维修麻烦的驱动轴和离合器,可靠性好,但喷气驱动需要在机体内布置可以通过很大流量的高压空气管路,占用空间太大。高压空气掉头 180 度后,动能损失也很大,最后还是放弃了。

F-35B 采用升力风扇和主发动机推力转向相结合,产生垂直升力
洛克希德 JSF 也进入了对比试飞,代号为 X-35,并最终赢得 JSF 的合同,代号改称 F-35。洛克希德由此成为 21 世纪美国唯一研制新战斗机的公司,波音通过麦道的关系还在制造 F-18E/F,但在 F-22 上只有转包商的份,F-35 则一点份也没有。F-35 将分三个基本型:空军的 F-35A 型取消升力风扇,空下的体积用于更多的机内燃油和机载设备;海军陆战队的 F-35B 型具有垂直起落能力,机背加宽以容纳升力风扇;海军的 F-35C 型为航母起落增大了机翼和尾翼,以适应航母上低速、大迎角起落的要求。英国已经肯定加入 F-35 计划,很多国家有意用 F-35 作为 F-16 或 F-18 的后继,但美国对 F-35 的生产采用“赢者通吃”,而不是入股分工,并对 F-35 的研发发言权和敏感技术的转让限制重重,可能给 F-35 的外销带来一定的问题。不管怎么说,如果不出意外的话,F-35 将是未来二、三十年里世界上的主导战斗机之一,也是唯一的实战型垂直起落战斗机,其重要性不言而喻。
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