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[图文]JSF

热度57票  浏览115次 【共0条评论】【我要评论 时间:2010年1月03日 21:40

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  目前,JSF是全世界进行中的最庞大战机研发计划,设计目的是为了替代目前美国的空军、海军、陆战队以及英国皇家海军的F-16、F/A-18C/D、AV-8B、鹞等各种军机。过去有三大集团参与竞标,目前只剩下波音的X-32以及洛马的X-35两个型号,麦道与英国航太合作的型号则被淘汰。他们的共同需求就是短场起飞、垂直降落以及米格之王MFI隐身性。

  

  

  基于鹞式的使用经验,垂直起飞时能携带的武器与油量并不多,加上战斗直升机的发达,对前线的紧急密集支援任务大部份可以由垂直起飞时外载能力不下于鹞式的直升机担任,而且直升机的价格更便宜(美国自身购买AV-8B一架2,500万美元左右,英国的鹞GRMk.5一架2,000万美元;AH-64D长弓阿帕奇美国陆军购买1,200万美元,而无长弓的AH-64C只要700万美元)。火力以及生存性都比垂直起降机好,已经没有很大的必要硬要求飞机能够垂直起飞,所以性能要求仅限于短距起飞即可。但是,还是得有垂直降落的能力,这其实意味着在内外载重不大时,这架飞机还是可以垂直起飞的。而这三个集团所设计出来的型号有相当大的差异,可以看出每个公司概念的不同。

  

  

  洛马的X-35基本上可以说是F-22的缩小版、而非较早期的鸭翼机。因为,JSF到后来并不注重高速飞行,为了提高机翼的升力效率,洛马把主翼的后掠角设计得很低,以便在尽可能小的空间中获得最大的升力,满足“格斗性能”与“舰船使用的小空间”两大需求。虽然空军型没有这种空间的限制,但为了不同机型间的生产部件尽可能通用以节省经费,所以洛马还是如此决定。这样虽然会牺牲一点前方的隐身性能,不过F-22获胜的原因就是在机动性而非隐身。同时,针对YF-22在当初试飞时,发现进气道设计对发动机涡轮压缩机正面的遮蔽不够好的问题,X-35一开始就用了一个形状类似F-105,机身旁还鼓起一块的奇怪进气道,打算完全解决这种问题。

  

  

  在机动性方面,X-35除了使用低后掠角主翼以及类似F-22的前机身设计以外,她的圆型喷管也使用美国近来研发中的隐身三维矢量喷管,可以大幅增加机动性能,也可辅助垂直起降功能的转向喷管。在各型JSF中,X-35可以说是最强调空优性能,不过极速目前宣称只有音速l.4倍。

  

  

  在其他方面的设计,X-35的弹舱还是分成数个(如同F-22),对装载大型对地武器不利。由于严格的作战半径要求(各型别的要求都相当于F/A-18C/D到F/A-18E/F之间),因此X-35算是相当的“胖”。垂直起降方面的设计,X-35与已经放弃的Yak-141几乎相同,只是前发动机改成了由主发动机驱动的风扇,预计可以产生25,000匹马力,产生相当于总推力的47%的推力,与后方可以往下转90度的喷管(35%推力),和机翼根部两个姿态控制喷管(各9%)共同抬升飞机。这种设计算是比较保守的,只有涡轮扇传动轴的制作比较麻烦。

  

  

  波音的X32的设计比较特别,只用了一个大面积的全三角翼型号(近期改为有尾翼的,不过公布的原型机上仍未见到),对美国来说,这是他们很少产生的构型。不过三角翼型号有机身内容积大的优点,而且高前缘后掠角附带也可以减低正面的雷达波反射问题,又加上简洁的机身线条设计,以及使用在减低雷达截面积以及红外线讯号方面都相当有效的二维矢量喷管。总和来说,X-32的隐身性能应该比X-35占优势,除非波音那个形状奇怪的进气口(与F-16隐身研究的进气口形状相似)还没有办法解决雷达波进人进气道容易被涡轮压缩机正面反射的问题。

  

  

  在其他方面的性能上,由于机内空间颇大,因此这个设计虽然是三种之中最轻的一个,但是据称在航程、载弹量以及最大速度方面,都是三个设计中最好的一个,极速可以达到音速1.6倍,内载燃油量甚至高于F/A-18E/F。顶多只有在不需要隐身性能时,主翼下可能比较没有空间安排挂架,必须使用多重挂架。

  

  

  唯一的问题是在机动性能方面,高后掠角的三角翼设计升力系数相当低,即使用上大翼面积减低翼载荷来弥补,但大翼面积带来的,却是会产生很大的升力衍生阻力,在中低速下的表现还是很差,这是高后掠角主翼无法解决的先天缺点。无尾翼三角翼在机鼻要上仰时,还会因为配平的问题使得主翼后缘的控制翼面必须制造负升力,更恶化这个情况。而哪些时候需要让机鼻抬起、降落以及格斗……?所以幻影2000载荷虽然比F-16、及F18低,但是转弯率却比他们都差的原因,就是在此。

  

  

  X-32使用二维矢量喷管,可以部份取代尾部控制面的配平功能,但是矢量喷管的推力足以配平主翼后缘放下时造成的上仰力矩吗?洛马宣称他们就是因此而放弃了比较早期,使用前翼三角翼型号的JAST(JSF计划前身)设计。而且以F-22的试飞经验来看,除了超音速以及极低速以外,使用矢量喷管的配平功能平常虽然足够,但是姿态控制能力还是不如水平尾翼,这会不会让X-32的机动性表现显得太差?更何况美国的三维矢量喷管实验顺利,假如隐身三维喷管实用化,那X-35的喷管甚至比X-32更好……!

  

  

  在垂直起降的设计上,波音的设计是直接让发动机的旁通气流从左右两个腹部的喷管往下喷,可以说是从鹞式的原始概念衍生出来的另一种设计。不过,这种设计必须将发动机装在接近重心的部份,很容易造成机身中间过胖而不符合面积率,难以进行超音速发行。因此,波音的设计其机身显得很短,好让发动机能尽量接近重心部位,再尽量减轻机身,设法让旁通气流的推力足供垂直降落所需。由于JSF计划并不要求最大速度(音速1.5倍),所以还不至于造成太大的问题。

  

  

  麦道与英航太合作的型号,基本上有一点YF-23的味道,不过尾部的V型尾翼与水平面夹角只剩下15度,隐身设计可以说比YF-23更好!可能是由于翼弦比较短,所以主翼由菱形变成了类似B-2的形状。前机身的长相倒是有一点类似F-22,或许是因为垂直起降不方便把进气道放在机身下半部的缘故。喷管形状与X-32很类似,可能也打算使用三维矢量隐身喷管。

  

  

  此设计比较糟糕的部份在于垂直起降方面,本来麦道是想利用发动机的旁通气流,在垂直起降时引到前机身的喷气口,并吸引更大量的空气从垂直起降用的进气口进人一具发动机的方式来解决推力不足的问题,却让此系统从最有效率变成最没有效率的一种型号。除此之外,第二个发动机所增加的重量,他的空速据称是三种设计中最低的一个。虽然在隐身方面颇有特殊风格,但因内载以及机动性设计并不突出且效率差,所以成为最早被淘汰的一个设计。

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