但随着风洞试验的进行,SERN喷管的缺点逐渐显现。SERN喷管依靠上挡板使喷流向下偏转,但喷流在碰壁后(上挡板的偏转位置)向下通过下挡板边缘时会发生气流分离,从而导致严重的推力损失。此外SERN喷管的重量不轻,由于矩形喷管的侧壁和大型挡板不能很好承受压力,所以必须采用较厚的材料和大量加强结构才能保持喷管在工作时不至于变形,否则就会出现密封问题,而在发动机全推力状态下驱动长1.8米的上挡板也需要非常庞大的操作机构。

但随着风洞试验的进行,SERN喷管的缺点逐渐显现。SERN喷管依靠上挡板使喷流向下偏转,但喷流在碰壁后(上挡板的偏转位置)向下通过下挡板边缘时会发生气流分离,从而导致严重的推力损失。此外SERN喷管的重量不轻,由于矩形喷管的侧壁和大型挡板不能很好承受压力,所以必须采用较厚的材料和大量加强结构才能保持喷管在工作时不至于变形,从而出现密封问题,而在发动机全推力状态下驱动长1.8米的上挡板也需要非常庞大的操作机构

为了取代SERN喷管,洛克希德研究了一系列替代方案。增强分流喷管(ADEN)用一个半圆铲形挡板进行喷流偏转;改进型增强分流喷管(MADEN)使用可偏转上下挡板。最后3BSD喷管产生的垂直升力更靠近重心,而且重量最轻

  LSPM在NASA的艾姆斯风洞和悬停试验台的试验证明了轴传动升力风扇的可行性,不过人们认为X-35B需要更好的尾喷管解决方案。

LSPM在NASA的艾姆斯风洞和悬停试验台的试验证明了轴传动升力风扇的可行性,不过人们认为X-35B需要更好的尾喷管解决方案

  此时一些沃思堡的原通用动力工程师参加了ASTOVL项目,随着圣迭戈工厂的关闭,这些工程师们有机会接触到康维尔留下的档案。

  档案中就有Model 200和3BSD喷管的图纸。1994年10月普惠资助洛克希德沃思堡团队为ASTOVL研究3BSD尾喷管,研究内容涉及垂直起降时的喷管离地间隙,安装新喷管后的后机身阻力,安装新喷管后推进系统的整体性能。

1972年康维尔Model 200的3BSD喷管图纸。在康维尔设计中,方向舵动作器被机械连接在偏航控制轴承上,实现了两者的联动。而在X-35和F-35上,这个功能是由数字飞控系统控制旋转电机实现的。X-35/F-35和Model 200的喷管基本结构相同,包括那根弯曲的液压管线以适应旋转运动

  研究结果表明3BSD喷管除重量大幅轻于SERN喷管外,在所有模式下都能表现出优秀的推进性能。很快洛克希德就在ASTOVL 141构型上加入了3BSD喷管,并演变为X-35鸭式三角翼布局的原型机设计。

研究结果表明3BSD喷管处重量大幅轻于SERN喷管外,在所有模式下都能表现出优秀的推进性能。很快洛克希德就在ASTOVL 141构型上加入了3BSD喷管,并演变为X-35鸭式三角翼布局的原型机设计

  普惠把3BSD喷管放大后直接匹配X-35的PW611发动机,据估计仅用3BSD喷管直接取代SERN喷管就能减重816千克。由于尾部重量的减轻,X-35总体设计的重量平衡也更容易。3BSD喷管还能提供SERN喷管所缺乏的偏航控制,因为喷管在弯曲向下时可以向两侧进行轻微偏摆。而采用SERN喷管时,只能通过升力风扇底部的百叶窗式叶片进行偏航控制,不仅增加了额外重量,而且进行偏航操纵时还带来不必要的滚转趋势。

  3BSD喷管用第一节旋转轴进行偏航控制,而且偏航推力是通过发动机中心线施加,且很靠近飞机的垂直重心,所以不会产生附加的滚转力矩。此外圆形的轴对称喷管在平飞和垂直起降中都能产生更大的推力。3BSD喷管弯曲向下时产生垂直升力的位置也比SERN喷管靠前,这样升力风扇和尾喷管之间就能获得更好的升力平衡。

  很快3BSD喷管又融入了低可探测性轴对称喷管(LOAN)的隐身特性,后者在F-16上通过了验证。普惠工程师通过挖掘自己的档案,发现许多普惠在20世纪60年代研究3BSD喷管时的原始设计和测试数据,其中穿透轴承的冷却空气衬套设计让他们眼前一亮。

普惠和罗罗公司负责为X-35原型机制造并试飞3BSD喷管,他们从普惠3BSD喷管的早期研究图纸中借鉴了许多设计理念。例如原型喷管有一个穿过所有轴承的冷却空气衬套,一直延伸到加力燃烧室,尽管X-35B和F-35B在悬停无需开加力

在这张照片上可以看到X-35B喷管的外部驱动马达和盘绕着的管线,结构和1972年的设计几乎完全相同。不过X-35B/F-35B使用以燃油为工质的液压系统来驱动喷管,这也就是所谓的燃油液压技术。发动机自备液压泵增压燃油驱动液压马达,然后这些燃油还是会进入发动机消耗掉

3BSD喷管用第一节旋转轴进行偏航控制,而且偏航推力是通过发动机中心线施加,且很靠近飞机的垂直重心,所以不会产生附加的滚转力矩。此外圆形的轴对称喷管在平飞和垂直起降中都能产生更大的推力。3BSD喷管弯曲向下时产生垂直升力的位置也比SERN喷管靠前,这样升力风扇和尾喷管之间就能获得更好的升力平衡

  1995年,洛克希德ASTOVL / JAST团队正式改用3BSD喷管,他们为STOVL型设计了较短的3BSD轴对称收敛/扩散喷口,为常规起降(CTOL)和舰载(CV)型设计了较长的喷口,后者具有更好的性能。X-35鸭式变为常规布局,并引入无附面层隔板的蚌式进气口,起落架和武器布置也有所改变。

  通过把现代发动机技术、隐身技术和已经30年历史的3BSD喷管相结合,洛克希德终于获得了能满足SVTOL战斗机重量和性能要求的关键技术。这种轴对称喷管能提供可预测的发动机背压控制,实现与轴传动升力风扇系统无缝协同,这些都奠定了X-35成功的基础。

  普惠和罗罗公司负责为X-35原型机制造并试飞3BSD喷管,他们从普惠3BSD喷管的早期研究图纸中借鉴了许多设计理念。例如原型喷管有一个穿过所有轴承的冷却空气衬套,一直延伸到加力燃烧室,尽管X-35B和F-35B在悬停无需开加力。

  2000年10月CTOL型X-35A首飞,2001年6月X-35B STOVL型首飞。X-35B和F-35B的尾喷管成为康维尔Model 200战斗机3BSD喷管的直系后裔。三种型号的X-35都使用较短的VTOL型收敛/扩散喷口,后来的F-35A/C才用上了较长低可探测尾喷口。