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F35为何近距空战不敌F16 真正的4代机只有F22与歼20
2016-12-29 0:46:00           作者: 综合

  随着飞行测试与对抗训练的不断深入,F35的真实性能也越来越难以被粉饰。最近在与F16的对抗中,F35被爆出无论是加速能力还是盘旋滚转能力,F35都远不如F16,最终大比分落败的消息。

  实际上熟悉飞机设计理论的人,从一开始就不会相信F35具备优于三代机的近距格斗能力;因为它的整个设计方向,就是偏重于对地对海攻击,而不是空战。事实上,F35这个项目的原名就叫做“联合隐身攻击机”。

F-35为何近距空战打不过F-16?它根本就不是战斗机 
图:F35当年不难看的高速与机动性指标,是在X35这个作弊型号上得到的。它连弹仓都没有,而且机翼面积比F35好看多了。X32傻了吧唧的搞了个带弹仓的全状态验证机,试飞性能对比吃亏到死。

  一:真正的第四代战斗机只有F22与歼20

  第四代战斗机性能指标的提出,要追溯到冷战时期。当时美国为了针对苏27、米格29在内的第三代战斗机形成代差性能优势,提出了隐身能力、超音速巡航能力、超出传统三代机的超机动能力、以及先进的航空电子设备四者的核心特征。

图:注意看F22机翼与机身大小的比例,机身和发动机截面积的比例
图:注意看F22机翼与机身大小的比例,机身和发动机截面积的比例

  至今为止,能完全符合这四条特征的只有F22。我国的歼20因为缺乏类似F119或者F120那样的高速发动机,在服役初期很难获得真正的超音速巡航能力,但其它几条都完全符合要求。而俄罗斯的T50由于总体布局的缺陷,注定它基本没有隐身能力;不管俄罗斯人怎么吹嘘概念,那两个直通进气道的发动机吊舱就是无法掩饰的强信号反射源。

图:T50不是个隐身飞机 
图:T50不是个隐身飞机

  而F35与这四条标准相比,起码两条不够格。它何止是不能超巡与不具备超机动能力,事实上它在高速能力与基本机动性上是相当平庸的,在三代机里也只能算中游甚至是中下游水平。出现这种局面,并不是美国人飞机设计水平下降了;恰恰相反,在F35的设计方向上,没有任何一个其它国家能做到现在的水平。

  二:机身截面积过大是F35高速能力差的原因

  在最初的项目规划中,F35是一种廉价而又能弥补F22攻击能力不足(只能挂载最大两枚1000磅炸弹,两枚AIM120中距导弹,两枚AIM-9L格斗导弹)、航程性能不足(挂副油箱最大航程不到3000公里)的机型。

图:名曰“闪电”,实为肥电 
图:名曰“闪电”,实为肥电

  因此它被要求具备特别大的内置弹仓,能够在挂载两枚AIM-120中距导弹保留自卫空战能力的前提下,携带两枚2000磅(907公斤)炸弹进行长途飞行,利用隐身性能完成穿透敌方防空体系的大纵深攻击任务。

  大载重、大航程的要求,使得F35必须具备特别大的机身内部空间来容纳武器弹药与燃油。加上它的成本控制和航程要求,F35只能采用一台发动机,以减少采购成本和耗油率。机身截面积与发动机截面积的比值过高的结果,就是F35显得特别的肥。而飞机的跨超音速阻力中,占据绝对大头的激波阻力,恰巧对于机身的锐利程度和截面积大小特别敏感。

图:F135发动机基本结构还是继承F119,低速推力和高速推力不可兼得
图:F135发动机基本结构还是继承F119,低速推力和高速推力不可兼得

  机身截面积大带来的跨超音速阻力暴涨。然而基于F119改进而来的F135推力虽大,一则远远比不过两台F119加一块;二则它的推力“水分”很大,要在亚音速时靠较大的涵道比多吃空气才能实现,一旦进入高速状态就损失特别大。最终使它的跨超音速能力远远差于F16这样动力充沛,阻力优化好的三代机型。

  三:机翼总面积太小使F35不具备良好的盘旋和滚转性能

  实话实说,F35这样的飞机,要以14吨左右空重,实现近32吨的最大起飞重量;只依靠机身内燃油,实现超过1000公里的作战半径(等于接近3000公里),确实难度非常高。因此在很多彼此互相冲突的性能取舍中,F35必须优先保证航程等涉及到攻击任务的核心指标。

  F35盘旋和滚转能力不佳,正是这一局面下的无可奈何的结果。机翼的面积大,产生的升力就多,飞机盘旋起来转圈就特别快。而且因为飞机的重量能分摊到更多的面积上,就算重量增加一些,对总的机动性影响也比较低。F15、F22的机翼都很大,也是这个原因。

图:F35吃亏在机翼太小,机身太肥 
图:F35吃亏在机翼太小,机身太肥

  这种路线的极端例子,就是法国人的幻影2000,虽然它有着三代机中最差的发动机,但是依靠大机翼面积和良好的总体阻力优化,在它的能量(高速与速度)消耗到一个非常低的水平之前,它是三代机中盘旋能力最可怕的型号之一。不要去在意“不掉高速、不降低速度”的所谓稳定盘旋,那只是飞机研制中衡量性能的一个指标,空战中再蠢的飞行员也不会这么干。

  但是另一方面,机翼面积大了,阻力和重量也大。亚音速下,浸润面积的加大会使飞机要消耗更多的燃油去克服飞机与空气的摩擦;跨超音速下,翼展加大带来的激波阻力的增强会更明显。无论是为了航程,还是那本来就惨不忍睹的高速性能,F35都只能选择一个很小的机翼面积取值。

F-35为何近距空战打不过F-16?它根本就不是战斗机 
图:F35为了减重,后缘的机动襟翼和副翼一体化了,这种类似苏27的襟副翼会损失飞机的控制灵活性——F22就是分两块儿的。上图中右侧机翼襟副翼下偏增强升力,左侧不变,飞机朝左翻滚

  滚转实际上同样很依赖于机翼面积。飞机朝一侧翻滚的原理,是机身两侧的升力不平衡,升力大的那边就会翘起来,往升力小的一侧翻扣过去。机翼面积过小,会使承担调节机翼升力的机动襟翼和副翼面积也过小。本来机身两侧的弹仓结构就会增大飞机的转动惯量,让飞机要转起来更费力,这会儿控制滚转的气动面面积又不够大,那当然滚转性能就会更差了。

图:海军舰载机强调起降性能,要加大机翼面积,它的高速和航程性能也最惨 
图:海军舰载机强调起降性能,要加大机翼面积,它的高速和航程性能也最惨

  事实上和F22比起来,F35虽然总体布局近似,但它的气动外形和飞行控制系统上的设计是低成本而简化的,应用技术也没有突破(除了DSI进气道和垂直起降系统外),发动机也没有得到本质性的突破。

  这一点就注定了,布局与F22近似、体重比F22更轻的F35,它在载荷航程上超越了F22多少,它就要在其它的地方加倍的损失性能。否则比F22更轻更小,载荷航程远超F22,高速和机动性还不差太多,那意味着F35在技术上比F22至少要领先一代,而我们都知道那是不可能的。(作者署名:候知健)

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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