标题: F-35的13大罪状 [打印本页] 作者: 晨枫 时间: 2012-5-13 10:39 标题: F-35的13大罪状 F-35“闪电II”战斗机或许是现代航空历史上最具争议的战斗机了,在系统研发和演示(简称SDD)阶段10年之后,进展最快的F-35A还没有进行过任何武器发射试验,短距起飞-垂直降落(简称STOVL)的F-35B更是“罄竹难书”,现在舰载的F-35C也开始出蹊跷了。在SDD十周年的时候,F-35阵营极力陈述成就,但新近透露的国防部报告给F-35又新增了13大罪状。这个11月29日呈交的简评报告是国防部采购主管弗兰克•肯达尔要求的,作为国防部的大内总管,报告的分量不言而喻,这份题为《F-35联合打击战斗机边试飞边生产问题快速评估》的报告由三个助理副国防部长、一个性能评估副主任和一个高级技术顾问执笔。1 p( z' p. {9 a& a% J
% S) P8 R5 V9 Z1 [$ E
在正式启动SDD之前,美国空军已经在波音X-32和洛克希德X-35之间进行了对比试飞,最后X-35入选,成为F-35。这样两步走的目的是降低风险,由对比试飞验证包括气动、发动机和STOVL的基本技术,SDD只需要工程研发和型号试飞,不需要涉及技术攻关。F-35不仅应该是一个低成本、高效率、守时间的五角大楼军购改革的典范,还应该是一个低风险研发计划,所以美国三军信心满满,计划在SDD中期就开始同步的低速生产,然后逐步增速,在SDD末期正好转入全速生产。这不仅加速投入使用,也降低了生产能力闲置造成的成本转嫁。这就是边试飞边生产的由来。但F-35在研发中暴露了众多严重的问题,不仅迫使全速投产大大推迟,还迫使已经由低速生产交付使用的飞机按照发现的问题返工。STOVL的F-35B问题重重早已众所周知,前国防部长盖茨判F-35B缓刑两年,如今刑期已经过半,没有人说得清楚解除刑期的条件是否满足,或者应该下马。但F-35的问题不止B型。11月29日的简评报告罗列了13个新增问题。+ @" H0 ^* B# u2 ~7 g$ K
: C2 B) p" m4 P. s5 L" Q
新增问题分为三大类。第一类为5个影响飞行或任务安全而尚未解决的重大问题,是边试飞边生产的绊脚石,其中包括头盔显示系统、燃油抛洒系统、综合动力系统、舰载型的尾钩和保密的第五项。 $ H0 t) N% [% ^- }5 d6 L/ B5 F' p) L+ z
美国在越南战争期间就开始研制头盔显示系统,由于技术问题而最后下马。苏联在米格-29和苏-27上首先装备了简陋但实战化的头盔瞄准具,用眼角余光所见周边的一圈LED指示灯指示威胁方向,简单实用,但不能显示更多的火控和飞行信息。美国先是对苏联的这一技术突破嗤之以鼻,但德国统一后,装备头盔瞄准具和R-73近程空空导弹的前东德米格-29和西方战斗机多次对抗演习,在近距格斗中把所有西方战斗机打得满地找牙,美国和欧洲这才行动起来,加紧研制头盔显示系统。 . v$ c% V! q& [( f: y1 [: E% Q2 ]% e+ n T
F-35的头盔显示系统是第二代,不光提供目标提示,还可以显示火控、导航、发动机、大气数据、武器状态等图标信息,并投影显示夜视摄像机和分布孔径系统的图像。分布孔径系统是F-35的一个首创,采用6个传感器对F-35实现360度覆盖,飞行员可以实时观看360度的全景,并用于导弹来袭报警和定位、威胁指示和瞄准以及友机跟踪定位。和分布孔径系统相结合后,头盔显示系统不仅用于机载武器火控,还用于战场态势感知和主要飞行信息显示,完全取代了平视显示器,成为主要的飞行信息显示。头盔显示系统的性能对飞行安全、战场态势感知和作战效能至关重要。 6 f9 v( j6 t* q& S& U1 T 4 @) v; d2 ~0 ~% u0 T头盔显示系统和头盔瞄准具的差别在于,后者只是简单的指示灯提示系统,而前者是完整的投影显示系统,可以显示图标和图像。问题在于,头盔显示系统的成像平面和眼球很近,图像的微小抖动对眼球视线来说也是可观的角位移,主观感觉上相当于大幅度抖动。如果长时间抖动频率较高的话,不仅无法正常读数,还会造成严重的头痛。更大的问题在于,头盔和头部的结合不可能做到绝对紧固,在正常机械振动、不稳定气流或者机动飞行的情况下,微小的松动都会加剧抖动问题。设计团队正在试图用微型陀螺稳定图像,但不仅没有到可以飞行试验的程度,还可能导致重量问题。头盔重量不仅是一个舒适问题,也是一个安全问题。在9g机动中,头盔重量相当于放大9倍,对飞行员的颈椎是很大的压力。弹射救生时,头盔重量也可能造成颈椎骨折,严重的时候可能致命,所以头盔显示系统对重量异常敏感。 1 u5 S0 N" u6 Z" h7 \ . E: u( y; Z/ a X9 o/ T第二个问题是显示滞后,图像显示滞后达130毫秒,图标显示滞后也有50毫秒,而设计指标分别是40毫秒和30毫秒。经常使用普及型数码相机的人对显示滞后会有体会,用相机背上的LCD取景拍摄跑动中的小孩时,图像不连贯不说,而且总是慢一拍,按快门的时候小孩已经跑出画面,拍下来的只是半个小孩。相比而言,索尼Cybershot DSC W80数码相机的快门滞后为150毫秒,顶级的尼康D3x降低到40毫秒,传奇式的莱卡M4旁轴相机采用帘布快门,只有12毫秒。对于家长来说,快门滞后只是恼火;对于飞行员来说,这就要贻误战机,或者危害飞行安全,是很要命的。3 ]/ }( o D! j+ T
7 g- F7 R# R' A7 m. c! {( @- w1 g头盔显示系统的清晰度也不足,尤其是在夜视模式下,在满月的亮度下也只有相当于大约350度近视眼的水平,而传统的夜视眼镜只相当于不到100度的近视眼。随着亮度降低,夜视摄像机的清晰度降低得比夜视眼镜更快。现在正在研制的新一代也是摄像机,预计依然不能达到传统夜视眼镜的清晰度,而且离飞行试验还有一段时间。- o, \% [; o, V. ?, d
! N! |. {* s( u+ c! t. \' [4 t! [
为了不影响进度,设计团队正在两条腿走路,一方面由VSI公司继续解决现有问题,另一方面向BAe要求提供另一种头盔显示系统作为候选,BAe的设计采用常规的夜视眼镜,但无法显示分布孔径系统图像,失去分布孔径系统图像显示能力使F-35头盔显示系统的优越性大打折扣,但现在还没有更好的解决办法。" |( G0 m. N6 r' t+ `9 p
3 i2 M" F, g6 h# U+ }1 b7 }
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。 % @! [& ]) ^- T& J( h/ q 6 x& T- l& E0 N9 \0 v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2200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。6 b( Y: x$ I) G/ a8 B4 U
, f/ g/ s% V( S! V' W3 mIPP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。 1 h" R' v. L) v! h8 o ( A+ P, ~/ w4 x' K# b) \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。 n, g2 D, G @4 ?4 d! F
0 g: F7 x2 u4 I) B6 ~( M3 O
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。: a" b C' M; D/ ^% D