- 左迁
-
总体性能对比
出于降低成本和风险的考虑,洛克希德·马丁公司的JSF方案继承F-22A的总体设计和气动布局并不足为奇,当人们第一次看到F-35的演示/验证原型机——X-35的时候,都会不约而同地评论到:这简直就是一架“缩水的F一22”,事实真的如此吗?当F一35项目逐渐深入,其细节逐渐公开后,我们才发现F一35的设计理念和F一22A有很大的区别。
根据澳大利亚国防部最新公布的数据,常规起降型(CTOL)F一35空机重13.15吨,其内燃油携带量大约为8.16吨,其内部弹舱可携带8枚SDBII直径炸弹;F-22A的空机重量约为18.14吨,其内燃油携带量约为9.37吨。其内部弹舱也可携带8枚GBU一39/B/p,直径炸弹SDB。可见中型的F-35和重型的F-22A在重量/内燃油航程和载弹量上的差距并不大,但是。F-22A的两台F119一Pw一100发动机可为其提供超过317.5千牛推九而F一35的单台F一135发动机仅能提供181.4千牛推力,因此,F-22A的空战推重比(空机重量+一半机内燃油+4枚AIM-1 20C中距空空导弹)达到1.4以上而F一35的空战推重比则在1.0左右。F-22A的空战推重比大大超过了F一35。另外F119-PW一100发动机的高空性能出色,而F-135发动机以牺牲高空超声速巡航的性能换取高效的低空亚声速巡航性能。 再看机翼设计,抛开舰载型(CV)的F-35C不论,常规起降和短距垂直起降型(CT0L/STOVL)的F-35的机翼面积是42.7平方米。而F-22A的机翼面积为78平方米,F-22A的空战翼载荷比F一35要小得多;F-35战斗机机翼的前缘后掠角为34度,介于F-16和F/A一18之间,几乎和A一7D/E“海盗”攻击机差不多。显然,这是以牺牲超声速巡航为代价,去追求亚声速巡航性能;而F一22A战斗机的后掠角达到了40度,这个参数更接近于F一15和苏-27/30战斗机。这样既兼顾了机动性又降低了超声速巡航时的阻力。因此,我们可以毫不夸张地说,F-22A是一种纯粹的空优战斗机,而F一35则是一款典型的战斗攻击机。毫无疑问的是,无论是争夺制空权,还是拦截超声速巡航导弹,或者超声速的巡航导弹发射平台(例如图一22M3“逆火”轰炸机),F一35都会显得力不从心。
当然,以上对比数据也不是绝对准确的,关于F一35战斗机的主要性能参数,目前存在着很大的争议。从不同渠道得到的性能参数往往是相互
矛盾的,可见无论是洛·马公司也好,还是美国军方也好,都是释放“烟雾弹”的高手,笔者不禁要赞叹美国人的保密工作做得很到位啊! 虽然F-22A从开始研发至今已经有近30年的时间。但是其核心性能数据还是没有人能够说得清楚,人们大多在猜测的基础上判断这种似乎是由“外星科技”打造的战斗机的强悍性能。虽然F一35仅是一种可供出口的低档五代机,但是美国人对其性能参数还是三缄其口。
例如F-35A的空机重量,笔者推算的数值和美国官方公布的数值就存在很大的差距,根据洛克希德·马丁公司官方网站公布的F-35A性能参数,其空机重量为13.2吨(29036磅)。
根据美国军方的JSF项目办公室在2006年9月公布的((JSF项目简报》粗略推测了一下F-35A的空机重量。
简报中指出:总装中的AA一1号F一35的机体重量和系统重量之和为6.12吨(1 3496.1磅),表格中指出此重量占其空机重量(不包括F1 35发动机的重量)的61%,如果6.12吨重量是F一35不含发动机的空机重量的61%,则可反推出F一35的不含发动机的空机重量为10吨(221 24.8磅)。那么根据洛·马公司公布的空机重量数据(13.2吨)。可以推算出F135发动机的重量为3.2吨。问题出现了,F135发动机的重量为3.2吨简直是一个十分荒谬的数值,我们知道F135发动机的加力推力为1 8吨,如果F135自重3.2吨的话,其推重比介于5~6之间,这简直是不可能的事情,三代战斗机的典型动力配置——F100一PW一229发动机推重比都已经达到了7.7,那么由F119发动机(F-22A的动力源,推重比在10以上)发展而来的F135的推重比怎么可能小于6呢?
那么得出如此谬论的原因是什么呢?据以往经验推测:洛.·马公司又在故伎重演,在其官方网站上隐瞒了F一35的真实性能,由此可以判断F一35A的空机重量要比洛·马公司公布的数据轻得多,AA一1号F一35的空机重量应该在12~13吨的范围比较合理。当然,随着F-35减重计划的实施,将来量产型的F一35战斗机的空机重量可能会更轻,其性能将比目前的推测更为优秀。 发动机
F一35飞机早期量产型的动力系统为普拉特。惠特尼公司生产的F135涡轮风扇发动机,它是装备在F-22A战斗机上的F119-PW一1 00发动机的改进型号。其最大推力达181.4千牛。超过了F119-PW一100的最大推力(约15.8吨)多达12.5%;F135的最大军用推力达到131千牛,而F119-PW一100的最大军用推力仅为118千牛。因此,F135是有史以来最为强劲的战斗机发动机。
F135使用了F119的核心机,配合高效的6级高压压气机,1级高压涡轮和高效的风扇(由一个2级的低压涡轮驱动)。F135采用了BAE系统公司的全权数字式发动机控制系统(FADEC),为了提高发动机的可*性和可保障性,F135大量采用外场可替换部件(LRC),其零部件数量比F119减少了大约40%。按照计划.F135一PW一100将作为F-35A空军型的动力系统;F135一PW一400将作为F-35C海军型的动力;而F135一PW一600将作为F-35B海军陆战队型的动力。
目前F135发动机的研发工作正在向前稳步推进,目前F135发动机的工作时间已经达到了7400小时,评估F135发动机的耐久性和STOVL型飞机的升力风扇的试验正在进行当中,升力风扇已经进行了1000小时的运行试验。另外连接升力风扇和F135发动机(或者F136发动机,如果后者能保留下来的话)的离合器的500个连接件也即将完成。 隐身能力对比 F-22A与F-35战斗机均采用了经典的隐身设计理论:外形上尽量多应用平行设计;机身和座舱盖侧面则采用了斜面设计:各种接合部、舱门和口盖的边缘则被设计成锯齿形;垂直尾翼呈“V”字形布置;采用S行进气道和武器内置等技术。但是在隐身性能方面,F-22A和F一35的差距还是很大的,F-35A的正面最小RCS估计为1平方米,而F-22A的正面最小RCS估计为0.1平方米。“如果说F-22A的雷达反射截面积(RCS)仅相当于一个‘乒乓球"的话,也许F-35的RCS相当于一个‘篮球…——美国空军某将军语。作为美国全球快速打击特遣部队的主力,为了执行深入敌方纵深完成打击任务,F-22A拥有优秀的全向宽频多波段隐身能力,为了提高后机身的雷达/红外隐身能力。F-22A率先采用了带平行边缘的二元推力矢量喷口,而F-35的隐身性能就要大打折扣了,出于减重和降低成本的考虑。F-35并没有装备矢量喷口,而是采用了带锯齿边缘的环形喷管,这种具有一定隐身特点的喷口对于工作在X/K/Ku波段的雷达具有一定的隐身效果,但是,这种设计使得F-35仅对于工作在特定频段内的雷达具有隐身能力,而且其后向的雷达/红外隐身性能都要大打折扣。而且,F-35的DSI进气道对于短波雷达的隐身特性较好,而随着敌方雷达波长的增加,其隐身效果会逐渐降低。因此,F-35并不适合于深入敌后进行打击,而仅适合于执行战场遮断和近距空中支援任务。
让我们关注两种战斗机的设计细节,F一22A是世界上第一种采用整体式无肋座舱盖的战斗机,省略座舱盖上的加强肋可以大幅度降低座舱盖的雷达波反射率,出于降低成本的考虑,F-35的座舱盖仍然保留了加强肋,这是不利于战斗机隐身的。
但是F-35的隐身性能也并非一无是处,其隐身材料和涂层的成本就比F-22A低得多,而且维护起来也更方便。美国空军就是希望在F一22A已经取得了绝对的制空权条件下,让F一35执行近距空中支援任务,而大多数俄制野战近程防空武器系统——例如2K12/9M9(SA一6),9K33(SA-8),9M37M(SA-11),道尔M1(SA-15)和ZSU-23-4P自行防空火炮的的搜索雷达都工作在C/X/Ku波段,而其防空导弹导引雷达多工作在X/Ku波段,这也正是F一35隐身效果较好的雷达波段,这样F-35可以较低的成本和较小的代价,有效地对抗俄制低空防空武器系统。
但是,在面对俄制战斗机先进的光电传感器时,F-35就没有那么幸运了,由于F-35的红外隐身能力较差,苏-27/30系列战斗机的光电传感器可以在很远的距离上探测到F-35战斗机,并使用先进的中距空空导弹对F-35发起攻击。
在红外隐身方面,由于飞机的发动机、尾喷管以及蒙皮等部位是红外辐射热量最强、最集中、最易遭到红外制导导弹攻击的薄弱环节,因而美军在F-22A上采取了有效的红外隐身措施,如采用散热量低的涡扇发动机和能够使排气系统的红外辐射源快速消散在大气中的二元扁平式尾喷管,为了避免因增加加力燃烧室而造成发动机尾焰温度升高,F-22A还采用了矢量可调管壁来降低发动机及其尾焰的红外辐射强度。同时在发
动机尾喷管里装设了液态氦槽来降低喷嘴的出口温度。在F-22A的表面、发动机、后机身及排气系统等红外辐射源集中的部位涂覆低辐射率红外涂料,此外。其二元矢量喷管上应用了昂贵的陶瓷基雷达吸波材料,使该机具有更好的红外隐身特性。在而F-35的环形喷管几乎没有红外隐身性能可言。
综合航电系统
F-35和F-22A的核心航电系统架构非常相似,为了节约成本,F-35的综合航电系统就是在F-22A航电系统的基础上研制的,其设计思想都来源于美国空军莱特实验室在20世纪80年代中期提出的“宝石柱”(Pave Pillar)综合航电架构。即通过高速宽频光纤数据总线(目前传输速度400M/秒,将来还有再扩充3.4倍的潜力)将战斗机上的各种航电设备与高性能核心处理器相联结,各种作战/情报/导航数据信息经过核心处理器过滤筛选后以最简洁的方式显示到战斗机座舱的人机界面上。但是,和F-22A的航电系统相比,F-35的航电系统更多地采用开放式架构设计理念,使用“商业货架式产品”(COTS),这样既降低了航电系统的成本和维护难度,且便于日后的系统升级,而且可*性更高,系统重量和成本更低。值得注意的是:F-35上的综合式核心处理器(ICP)的运算速度高达1兆次/秒,F-22A上的共用式综合式处理器(CIP)的运算速度为105亿次/秒,也就是说F-35战斗机上核心处理器的运算速度是F-22A上同类数据处理器运算速度的十倍,而且F-35的CIP性能还有巨大升级的空间。据估计,F-35的全机软件系统规模为500万行源代码水平,而F-22的全机软件规模仅为170万行源代码。F-35飞机上95%的软件都是采用Ada语言编写的,F-22飞机上90%的软件也是采用Ada语言编写的。从开发时间和进入服役时间看,F-35要远远晚于F-22A,毫无疑问,其间计算机技术的飞速发展赋予了F-35比较大的“后发优势”。但是,F-35航电系统的后发优势也不是绝对的,随着F-22A日后的逐步升级,F一35比较先进的航电设备也会用在改进后的F一22A的后期量产型上。据估计:20批次F-22A将换装部分F一35的航电模块,以使F-22A的核心处理器的运算速度更快,并更多地采用民用现成技术。而F一35上的先进头盔综合显示器(HMS)也将装备到40批次的F-22A上。
另外,为了降低以触碰式大型平板液晶显示器为代表的F一35的先进座舱系统的制造成本,洛·马公司已经计划在改进型的F-22A战斗机安装先进的触碰式大型平板液晶显示器等更先进的座舱系统。
传感器系统对比机载雷达 F-22A和F-35的传感器系统无论在种类上,还是在性能上差别都很大。
F-22A和F-35的有源相控阵雷达机都是由诺斯罗普·格鲁门公司负责开发,两者都属于第四代机载雷达,两者在性能的区别反映了两种作战飞机在作战功能上的区别,F-22A的有源电扫相控阵雷达(AESA)APG-77拥有1500~2200个发射/接收(T/R)模块(具体数据不得而知),由于受到F一35雷达罩尺寸限制,F-35上的APG-81 AESA雷达阵面尺寸较小,而且仅拥有1200个发射/接收模块,另外,APG-77的功率(据说达到16.4KW)要远大于APG-81,因此。F-22A的雷达对于空中目标的探测距离比F-35远大约1/3,这在超视距空战中显得尤为重要,目前,APG一77雷达在所有对空工作模式下的性能全面超过APG一81。另外F-22A在其后续的性能升级计划中还要给30批次以后的F-22A安装侧视雷达阵列。以使其拥有强大的情报监视收集能力(1sR).并拥有部分预警机功能,据国外航空专家推测,30批次以后的F-22A将在机身两侧的内置武器弹舱内安装雷达和光电传感器等探测侦察设备。其方案一是将原来容纳AIM一9X“响尾蛇”近距格斗导弹的空间腾出来用于安装两个先进的侧视雷达阵列,方案二是在机身两侧的内置武器弹舱内安装光电传感器设备。两种方案根据任务需求可以灵活互换传感器模块。目前还无法确定这个消息是否准确.但是其反映出来的新概念却值得我们关注,也许美国人认为“猛禽”战斗机凭借其超强的隐身性能/性能优异的雷达和先进的中距拦射导弹就可以在视距外消灭敌人,而AIM一9X“晌尾蛇”近距格斗导弹就显得多余了,而加装侧视雷达阵列和光电传感器设备之后,F一22A的信息收集能力和战场态势感知能力将进一步增强,与JSF“信息消费者”的角色相比,F一22A将充当“信息采集者”的角色。洛·马公司内部人士曾声称:安装侧视雷达阵列天线所需的空间与额外能源,均已在量产型F-22A“猛禽”战机上有所预留,以便于未来的相关升级。
当然,也有人认为F-35的机腹弹舱也可以腾出来安装侦察和情报设备,从而将F-35改装为一种情报监视飞机,但是由于F-35平台本身“先天条件”的不足,也许即没有速度优势,也没有高度优势。更没有隐身优势的F-35在战场监视和侦察能力上的升级潜力确实不如强悍的“猛禽”,另外从机体结构上看,将附加的侦察设备舱布置在飞机的两侧比放在机腹拥有更大的探测“视野”。 APG一81的优势在于其对地工作模式,其合成孔径雷达地图测绘(SAR)/地面移动目标指示(GMTI)/海上移动目标指示能力等空对地/空对海工作模式上的性能则超过APG一77。
APG-81的一个重要特点就是拥有同时进行合成孔径雷达地图测绘(SAR)和地面移动目标指示(GMTI)的能力,虽然其对空中目标的探测距离远小于F-22A,但是APG一81的对空中目标的探测能力要远强于F/A一18系列和F-16系列战斗机的机载脉冲多普勒雷达。APG-81在对地工作模式上的优势也不是绝对的,据报道:美国正在通过更换雷达模块和升级雷达软件的办法,着手对F一22A的APG-77雷达进行性能升级,不久后,升级后的APG-77雷达在各种工作模式下的性能将更加强大,相对而言,APG-81雷达的性能升级空间却很小,首先F-35机头雷达罩的尺寸本来就小,而且APG-81雷达还要和EOTS系统共用本来就拥挤的机头空间,其次APG一81雷达受到其电力供应和冷却系统的限制,因此。很难进一步对APG-81雷达的硬件进行升级。
另外,F-35的APG-81雷达在成本和重量上都只是F一22的二分之一,而且其工作寿命有望达到了8000小时,同飞机寿命一致,即在全寿命周期内不用更换雷达。在这些方面,APG-81雷达优势明显,但是更换了部分雷达模块后的APG一77雷达的重量和成本也会大幅降低,工作寿命延长。
被动式传感器
F-22A和F一35的被动电子探测系统有很大的区别,虽然目前关于F-35电子战系统的细节披露较少。但可以肯定其电子战系统具有对敌方雷达进行精确被动式定位的能力。而且可以取代F一16CJ战斗机执行压制敌方防空系统的“野臭鼬”任务。据信F-35上的被动式传感器性能远逊于F-22A上的ALR-94被动式探测系统。ALR一94是当今世界上最精密复杂的被动传感器,它是F-22A综合式电战系统的重要组成部分,ALR-94系统的超过30个天线单元均匀分布在F-22A机身与主翼上。以提供360度全频段射频信号监视和收集功能,洛·马公司的汤姆·比奇博士表示:“ALR-94是‘猛禽"战机上科技复杂度最高的组件。从某些角度来看,ALR一94的探测距离比APG一77 AESA雷达还要远。”其有效作用范围据称可高达463千米以上。
由于F-22A的巡航高度更高,再加上其强大的被动式雷达定位能力,F-22A能够对敌方纵深的雷达和防空系统进行压制。这种强大的压制敌方防空系统的能力是F-35所不具备的。
出于降低成本的考虑,F-22A上并没有装先进的红外探测与跟踪系统(1RST),可能是洛·马公司对于装备到F-22A上的APG一77雷达和ALR一94被动式探测系统的主/被动传感器组合的强大性能信心十足。认为没有必要再给F一22A战斗机装备光电传感器了。而F一35则拥有目前世界上最先进的两套机载光电传感器系统,即光电瞄准系统(EOST)和光电分布式子L径传感器系统(EODAS),光电瞄准系统是F-35的重要的被动式红外探测手段。该系统集成了前视红外成像(FLIR)、红外搜索和跟踪(IRST)和激光指示瞄准(LTD)等功能,相当于将传统的光电雷达、前视红外成像吊舱和目标指示瞄准吊舱的功能融合为一体,这样就省去了传统的传感器设备舱/吊舱。EODAS系统的6个光电传感器分别安装在机身的6个特定部位,从而为飞行员提供一个球形视野,它拥有强大的态势感知、导弹告警以及红外搜索与跟踪能力。据报道,洛·马公司已经在考虑在改进型的F一22A战斗机上加装更先进的光电传感器,随着光电传感器技术的进步,将来安装到F一22A战斗机上的光电传感器的分辨率可能高达数兆像数,性能超越F-35的同类设备。