美国陆军F 35大战大嘴战机,谁是真正的科幻五代机之王?

小夏 军事 更新 2024-02-01

最近,美国空军博物馆一直在忙于一项特殊的工作,那就是修复参与JSF项目但最终失败的波音X-32演示机。 一旦修复,这架飞机将成为博物馆的重要展品,向公众展示曾经的技术竞争。

JSF 项目的故事可以追溯到 90 年代初。 当时,美国国防高级研究计划局(DARPA)启动了一项技术验证计划,以开发先进的垂直起降技术。 军工巨头正在瞄准验证计划,因为他们知道国防高级研究计划局的项目有可能在未来发展成为实用设备。 一旦如此,这将意味着他们将获得巨额美元订单,并在未来几十年为公司赢得广阔的前景。

当时的设计要求相当高,要求飞机的空重在24000磅左右,相当于10到12吨左右,接近F A-18C的重量。 同时,该飞机还需要具备垂直短距起降能力,在空战性能上可与F-16相媲美。

当时垂直起降技术有几个主要流派:多引擎混合动力布局,类似于 Yak-38; 带有倾斜喷嘴的单引擎,就像“鹞”式战斗机; 提升风扇流量与喷射相结合。 在这次招标中,由于是技术验证项目,各大军工巨头纷纷提出自己的方案,展开了激烈的技术竞争。

在竞标中,通用动力公司提出了他们正在测试的解决方案的第一阶段,该解决方案在当时被认为是相当先进的多喷嘴驾驶技术。 McDonnell Dalwellall提出了一种优越的升力风扇方案,采用两种技术路线,一种是轴驱动式升力风扇,另一种是喷射直驱式升力风扇。 诺斯罗普使用了多发混合方案,类似于苏联的Yak-38。

波音公司在后来的X-32的基础上升级了鹞式战斗机。 当时,洛克希德公司使用的是升力风扇方案,它是轴驱动的,这在当时被认为是相当先进的。

两家公司之间就各自的技术方案展开了激烈的竞争,经过一轮招标,整个过程历时一年多。 到 1993 年,验证计划的结果终于揭晓,国防高级规划局宣布洛马和麦克唐纳道格拉斯名列前茅。 Loma 的制胜方案使用了轴驱动的升降机,而 McDonnell Douglas 的制胜解决方案是喷射驱动的升降机。

这一结果让波音公司感到焦虑,他们立即宣布反对,并在美国参议院内进行了大规模游说。 他们的理由很简单:国防高级研究计划局在本轮招标中淘汰的选项,例如波音公司的选项,是唯一经过真实设备测试的选项。

由于波音公司是基于英国“鹞”式单引擎方案,结合推力转向喷嘴的设计,而“鹞”式已经服役多年,已经得到了充分的验证,非常可靠。 波音公司认为,逐步淘汰最成熟的选择是不合理的,因此他们强烈反对。

参议院深入研究后,对波音的提议深感遗憾。 如果波音公司经过验证的计划很容易被淘汰,那就太可惜了。 然而,保留波音公司行之有效的方法引发了另一个问题:诺斯罗普的多引擎混合动力计划也应该重新考虑。 该计划在苏联进行了测试,并被证明是可行的。

总而言之,最终得出的新结论是波音和诺斯罗普计划的重新整合。 然而,条件有限,波音公司将只为该项目提供一半的资金,另一半由波音公司自己筹集。 至于诺斯罗普的提议,由于是多发混合,与苏联的做法相似,美国将不再提供财政支持,全部由诺斯罗普自己提出。 就这样,四家公司开始了新的后续竞争。

与此同时,先进的垂直短距起降作战方案发生了变化。 国防高级研究计划局(DARPA)与空军,海军和海军陆战队保持密切沟通。 空军的预算很紧张,因为F-22已经投入了大量资金,不可能为新项目提供足够的资金,但F-16需要更新。 同时,海军陆战队还需要一架可以从甲板上起飞和降落的垂直短程飞机,并且可能需要更换当前的鹞式飞机。

虽然各方都有需求,但这些需求是不同的。 是否有可能通过单一平台满足多种服务的需求?

空军对这一提议表现出极大的兴趣,毕竟它可以成为F-16的替代品。 对于海军陆战队来说,特别是如果这种飞机能够垂直短距起降,那么他们就会非常感兴趣,因为这将满足他们的特殊需求。 结果,该项目迅速演变成JAST或联合先进打击技术的原型,后来发展成为JSF。

最终,美方得出结论,波音和洛马应该是最后的决赛选手。 洛马提出了一种轴驱动的升力风扇方案,而波音公司则采用了带有矢量通风口的单引擎布局。 进入最后阶段,Loma一直在通过其在臭鼬工厂的技术团队不断解决升降机的技术问题。

升降风扇方案实际上是一个相当复杂的选择。 升力风扇本身就是一种负担,这在过去一直是垂直起降飞机不可避免的问题。 升力风扇、传动轴和中间的变速机构都是额外的负担。 但是,它也有其优点,即机械驱动的升降风机可以达到良好的升降效果。 尽管有额外的负担,但提升效果很好,所以洛马决定继续朝这个方向研究。

此外,升力风扇还具有喷出冷空气的额外好处,因为它使用直接通过传动轴供电的不燃空气。 这意味着发动机不必担心吸入灼热的空气。 此外,这种轴驱动的升力风扇可以将前方的升力与发动机的体积分开处理,有助于更灵活地布置发动机,避免使用推力过大的发动机。

波音公司的技术在美国的评估中一直被认为是传统的。 然而,波音公司的X-32实际上有一些独特之处。 首先,它摒弃了以往使用“飞马”发动机在压缩机部分引入气体以实现垂直推力的方案。 X-32 使用两组垂直喷口,可以水平转动或垂直喷涂。 这些喷嘴直接引入气体部分,从而减少了能量损失。 尾部的喷嘴主要用于巡航和机动飞行,在垂直起降时关闭,所有喷气机都通过转向喷嘴向下喷射。

然而,这种设计要求发动机必须安装在靠近飞机重心的地方,因为它涉及一对向下转动的主喷嘴。 俯仰和侧倾控制是通过多组其他小喷口实现的,这使得排水系统非常复杂。 这种方案是从气体部分引入的,会导致发动机吸入热气,为此,波音公司在飞机前部智能地增加了空调窗帘,也称为空调屏幕。 来自压缩机部分的冷空气流向下吸入以产生隔断效应,防止发动机的热射流扩散到进气口的位置。

然而,这种设计使飞机显得短而宽。 由于发动机安装位置的重心有限,飞机的外观并不美观。 再加上进气口的设计,飞机呈现出宽嘴怪物的形状,这一直是美国空军所不希望的。

2000 年,波音公司的 X-32 首次首飞,成为 JSF 计划中唯一的实验原型机。 一个月后,洛马的升降机风扇演示器也成功升空。 经过一系列的测试,美方认为波音的技术偏向传统,而洛马的计划在性能方面有过剩,这也是洛马最终获胜的原因之一。

然而,在随后的发展中,X-35项目仍然面临重大挑战,主要集中在升力风扇的重量上。 这部分的重量成为限制飞机性能的自重。 为了解决这个问题,洛克希德公司投入了大量预算,但X-35项目的预算继续超支,主要是由于重量问题。

波音也面临超重的问题,但回顾历史,一些美国分析人士认为,波音的X-32项目如果能够解决发动机热射流被吸入的问题,仍然有很大的潜力。 当时,空调幕布的性能不尽如人意,导致试飞时发动机出现喘振。 同时,其喷气控制系统的复杂性被认为过高。 在2000年左右,自动化控制系统还不是那么成熟。 但是,如果这些问题能够得到进一步改善,X-32计划仍有望得到解决。

然而,历史是这样的,X-35在竞标中表现优于X-32。 尽管X-32在试飞期间最终满足了最初的设计要求,但它被确定为竞争失败者,这已成定局。 现在,美国空军正在整理并准备重新展出X-32,这表明波音公司为X-32准备的一些技术方案可能会在未来被吸收、借用,甚至被一些新设备采用。

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