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明明F135发动机遥遥领先世界为何F35战机连超音速都可能解体?

时间:2022-08-06 01:52  作者:admin  来源:未知  查看:  
内容摘要:说起F35,不了解的网友以为它战斗力很强大,对它有一定了解的网友则认为它存在不少致命缺陷,作为一款五代机,它甚至算不上合格。 根据美国F35项目官方消息,当前美国及其盟友使用的F35战斗机中,依然存在871项软硬件方面的缺陷。这些缺陷严重影响战机的全天...

  说起F35,不了解的网友以为它战斗力很强大,对它有一定了解的网友则认为它存在不少致命缺陷,作为一款五代机,它甚至算不上合格。

  根据美国F35项目官方消息,当前美国及其盟友使用的F35战斗机中,依然存在871项软硬件方面的缺陷。这些缺陷严重影响战机的全天候出动能力、完好率以及后勤维护能力,针对这些缺陷,洛克希德.马丁公司虽然表示进行升级,但却没有告知具体的时间表,也没有透露具体费用承担问题。而相比去年的873个问题,近一年的时间里仅仅只减少了两个缺陷。

  明明F35系列安装的那台F135涡扇发动机性能领先世界一大截,为何F35B/C却连超音速都有可能解体?

  上文提到,F35B/C连超音速都有解体的风险,那么问题来了:F35B/C超音速飞行有可能解体这个缺陷到底是谁的锅?

  前两天,通过对F135涡扇发动机的简单介绍,我们发现,F135是一台进气口直径、最大外径和俄制AL-31F相当,但推力大50%以上的涡扇发动机,具有比F119更高的可靠性、更高的推重比、更少的零件数量、使用寿命还高达12000小时,推力高达191千牛,推重比高达11.67,一期改进型推力直接突破200千牛,综合性能遥遥领先世界。

  F135-PW-100的涵道比仅为0.57,而AL-31F达到0.59,说F135-PW-100高空高速性能差的网友是不是也要说AL-31F高空高速性能很差?然而,实际上,采用AL-31F作为动力的苏27最大飞行速度却高达2.35马赫。对此有异议的网友也可自行查证。

  资料显示,F135-PW-100的核心机来源于F119-PW-100,只是涵道比从后者的0.3放大到0.57而已,这点改变只是导致风扇的截面面积增加了10%-20%而已。通过将涡前温度提升了110℃,F135-PW-100的中间推力和最大推力相比F119-PW-100分别提升了21.9%和22.4%,单位截面产生的推力不降反增,很大程度上抵消了放大涵道比带来的高空高速性能下降的不利影响。这意味着F135-PW-100的高空高速性能将超过AL-31F一大截,并不会比F119-PW-100逊色多少,甚至有可能基本相当!

  显然F135-PW-100本身高空高速性能足够优秀!由此可见,F35超音速飞行可能解体的根源不在发动机上!

  先来看看美国官方的看法:针对F-35战机缺陷问题,联合项目办公室表示,最严重的是分别装备给海军陆战队、海军航空兵的F-35B与F-35C这两款。这两款战机因需要装备到两栖攻击舰、航空母舰上,结构重量比空军型的F-35A增加了不少,但在后续改进中进行了减重处理,导致了后机身的结构强度降低,如果连续超音速飞行35秒以上,机身可能会出现无法逆转的结构性损坏。

  可见,主导F35项目的牵头单位认为F-35超音速飞行有可能解体的根本原因在于后机身的结构强度太低!

  说到这里,不得不为F35战机感到深深惋惜,明明发动机领先世界一大截,最终F35却造得如此鸡肋,美国海军甚至一度宁愿继续购买F18系列非隐身战机,也不要F35C隐身战机!

  事实上,F35性能太差并不是设计能力差导致的,而是因为美国对自己的研发能力过于自信导致的!

  为了降低制造成本,要求三军通用,并且F35A/B/C三款战机的结构零部件通用率要足够高。为了F35B,不得不用单发设计,为了上舰,不得不控制机身尺寸,以便携带更多舰载机。为了降低成本,拉了一大批盟友出钱,结果他们也提了一大堆要求。最终众口难调,鱼和熊掌均没得到。

  相比非隐身战机,由于运用了大量新材料、新工艺、新设计,隐身战机需要开展的测试、验证项目远超非隐身战机,研发费用高得吓人。美国F22当年的研发费用就高达280亿美元,按照当前的等效价值约为500亿美元。目前,F35的研发投入更是高达3820亿美元,并且还在增长。

  当年美国造出令人惊叹的F22隐身战机,性能非常先进,价格也非常昂贵,就连财大气粗的美军都惊呼太贵了。

  为了改变这种局面,美国人就想了个当年看来很完美的主意:造一款轻型隐身战机与F22高底搭配,而且海陆空三军通用。隐身性能差点,但是价格要足够便宜。缺钱没关系,拉上大批盟友共同出钱,由美国主导研发。这样美国既能完成自己的研发计划,削弱美国盟友的下一代战机研发能力,还能保证技术不外泄,最后还能通过出售F35赚得盆满钵满,而且还能把F35隐身战机当作政治谈判的筹码。

  然而,聪明反被聪明误,想让盟友掏钱哪有那么容易?必须满足盟友的一大堆不同要求才行。

  战机设计本就是一门精确设计的科学,针对不同需求的设计差异很大,如果强行兼顾根本无法采用最优设计。空军、海军、陆军对战机的性能要求显然不一样,甚至要求很多还是自相矛盾的。最终,美国盟友的众多不同要求直接导致F35不得不在设计上一而再再而三妥协让步,结果就是F35变成“鸡肋”。

  不论是英国、前苏联还是美国,垂直起降战机无一例外都采用单发设计,这主要是为了避免技术过于复杂。因此,垂直起降战机主发动机都采用单发设计。不同之处在于英国鹞式战机采用加大发动机风扇直径,增大外涵道空气流量的方案设计主发动机;前苏联则采用主发动机加矢量喷管加两台小型升力发动机组合的方案;美国博采众长,直接采用传动轴带动升力风扇的方案设计F35B。

  既然F35B只能采用单发设计,那么F35A/C自然也只能采用单发设计,通用化率才能达到项目主导方的要求。然而,事实上,舰载战机着舰难度远超陆基战机,海上飞行环境具有高温、高湿、高腐蚀的特点,战机的发动机更容易出故障,因此采用双发设计更为稳妥,以确保其中一台发动机出故障后还可以通过另一台发动机飞回来。采用单发设计的F35C舰载战斗机一旦发动机出故障,基本只有坠毁的份。

  美国给F35取的名字叫“闪电”,然而自被曝光以来,F35就被网友戏称为“肥电”。

  因为各方对F35的要求实在太多了,尺寸又不能太大,又要尽可能提升多功能性能。那只能横向发展了!结果可想而知,要我说网友把F35叫做“肥电”还算是很客气的,叫“肥猪”、“废电”或许很贴切。

  对于航母来说,为了在有限的空间内多装载一些战斗机,就要求舰载战斗机尺寸不能太大。实际上,舰载机是性能越强越好,尺寸越小越好。于是,F35C的长度仅15.7米,翼展却达到13.11米。理论上,机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角越小,超音速性能越好。F35C这方面在几种舰载战机中是最大的,这意味着它的超音速性能是最差的。

  这还要从超音速原理说起,早期的战机是无法超音速的,一方面是因为动力不行,另一方面是因为飞机不够“细长”导致的。研究发现,如果机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角太大,飞机动力再强都无法超音速,这就是音障。后来研究发现,所谓音障其实就是飞行器超音速飞行产生的激波阻力,这个阻力很大,以至于没有针对性设计的飞机无论如何提高动力也无法超音速。

  想要突破音障,那就要保证机头最前方与两侧前方翼尖连线的夹角小于马赫锥的锥角。例如,2马赫时的马赫锥锥角是60度,如果一架飞机的最大飞行速度想要达到2马赫,那么,其机头最前方与两侧前方翼尖连线度,否则机翼将会被“激波”冲击至解体!

  由于太胖导致超音速阻力太大,如果强行加大油门超音速,很可能会导致F35承受不了超音速激波冲击而解体。

  因此,F35若想要提升超音速性能,一方面要加强机身结构强度,另一方面要减小翼展。这就需要大动干戈,改动幅度太大,还不如重新设计。因此,美国人再厉害,对于F35超音速容易解体这一缺陷也束手无策。

  一款连超音速飞行都有可能解体的战斗机还算合格的战斗机吗?如果不能超音速,打仗的时候打完导弹以后,F35想跑却跑不过各种超音速隐身战机或者非隐身战机,甚至连枭龙战机都能追上它!

  这就是为什么歼10C要设计“小蛮腰”,目的是减少超音速激波阻力,一方面可以防止激波冲击机身导致结构破坏,另一方面可以降低飞行阻力,提升最大飞行速度。

  结论:F35本身采用的各项技术很先进,特别是那台F135发动机,性能更是领先世界一大截。只可惜,美国人聪明反被聪明误,高估自己的技术整合能力,对F35要求太多,一型就想通吃海陆空三军,还要满足盟友们的一大堆要求,着实让F35设计方难以兼顾。最终导致F35成为一型以大量领先世界的先进技术堆砌的鸡肋隐身战机。