羽翼渐丰——不断完善中的F-35
作者:鹤羽
来自空军之翼
导语:自从诞生以来,F-35战机一直备受非议。然而,无论愿意承认与否,F-35正在一步一步地走向完善。
自F-35诞生以来,世界各国媒体与评论家对F-35的批评一刻也没有停止过。批评者质疑的对象涵盖了性价比、项目进度、空战能力、载弹量等各个方面。在过去的十年中,舆论对F-35项目一直持有很强的悲观态度,美国《空军杂志》曾发文质问:“等到飞机终于交付的时候,F-35还能建立对敌方空中力量的优势吗?”,美国空军上校约翰.A.图帕克也曾建议“像砍掉科曼奇那样砍掉F-35吧”。国内舆论甚至曾经乐观地认为“F-35将是美军空中优势的终结”,然而,尽管备受非议,F-35从未停下过改进的脚步。实际上,F-35正在迅速地接近预想中的水平。
日益增加的弹药种类
早在2014年,F-35就首次进行了首次AIM-9X的发射试验,并在之后又进行了倒飞状态及高G状态下的发射试验。近期的照片显示,F-35在空中对抗中向一架QF-16发射了AIM-9X。

美国空军公开的AF-01号F-35A在爱德华兹空军基地上空首次发射AIM-9X之前的照片

F-35倒飞发射AIM-9X

F-35向QF-16大离轴角发射AIM-9X,以上图片源自美国空军官网
与进程相对缓慢的AIM-9X相比,F-35在更早些时候就完成了AIM-120的适配工作。值得注意的是,AIM-120虽然属于中距弹,但是也具有很强的视距内接战能力。2017年6月18日,一架美国海军的F-18E与一架叙利亚政府军苏-22交战,在第一枚AIM-9X脱靶的情况下,F-18E使用一枚AIM-120击落了苏-22。当F-35在敌对空域执行高风险任务时,完全可以不外挂AIM-9X,使用AIM-120同时充当中距弹和格斗弹。

2013年6月,F-35A AF-1首次实弹发射AIM-120

F-18E拍下的苏-22遭到AIM-120击中瞬间

1994年4月14日,2架F-15C误击了2架黑鹰,其中一架是在视距内使用AIM-120击落的
2018年3月,美军宣布F-35A开始升级至block3F水平,希尔空军基地与嘉手纳空军基地的F-35A将首先接受升级,其它F-35A及B、C将在2019年前完成升级。这标志着F-35将在年内获得预期中绝大多数弹药的发射能力,主要包括GBU-12“宝石路II”、SDB小直径炸弹(GBU-39)、JDAM“杰达姆”(GBU-31和GBU-32等)、JSOW“杰索伍”(AGM-154)等。

F-35A投放SDB,一架F-35最多可以内置8枚SDB

F-35的弹舱在装载JDAM时还可以容纳下一枚AIM-120

以色列的F-35I很可能已经实战应用了上文中的弹药

3F升级将使F-35C具备在超音速状态下投掷AGM-154的能力
另据英国《简氏防务》网站2018年7月2日报道称,JSM“联合打击导弹”已经完成了最后一次测试,预计在年底完成研发并开始生产,所有3F版本的F-35都将可以使用该型武器。JSM是美国雷锡恩公司和挪威康斯伯格防御与空间公司在NSM反舰导弹的基础上共同研制的一款多功能反舰/对陆导弹,射程达555千米,拥有优化的隐身构型并且支持Link-16数据链及“A射B导”接战模式。根据之前的报道,JSM将最迟在2021年形成完全作战能力,但是鉴于项目进展顺利以及美军的隐身反舰打击需求日益增长,JSM的列装很可能提前。

雷锡恩公司发布的示意图,可见弹舱内置JSM时也可同时装载一枚AIM-120

美国《防务科技》网站2018年1月10日报道,F-35将在2020年或更早获得B61-12型核武器的使用资格。而2018年6月29日,美国国家核安全局公布了B61-12核弹的最新进展——当地时间6月9日,一架B-2A成功投掷了两枚B61-12(没有核弹头),至此,B61-12核弹的数十次各类试验(包括四次投掷试验)全部保持成功。

被多次转载的F-35挂载B61-12与AIM-120试飞的照片,F-35获得B61-12挂载能力将使美军的核打击能力走上一个新的台阶
不断完善的子系统
在先前披露出来的许多子系统问题中,许多已经得到较好的解决或缓解。
F-35的光电跟踪瞄准系统曾被报道有严重的清晰度过低与延迟问题以至于无法正常执行任务。在block 3F版本上,清晰度问题已被基本解决,延迟问题已被缩减至0.14秒。另一方面,美国政府问责局(GAO)依然指出预定标准为0.04秒,并要求洛马在block4版本上进行进一步升级。

F-35的半埋式EOTS特写,外露部分为由7块镀膜蓝宝石组成的光窗

当前版本的EOTS图像,飞行员可以轻松地识别飞机型号并发现小型车辆和人员
F-35的合成孔径系统与先进飞行员头盔之前存在在投射夜间图像时分辨率过低无法顺利发现小尺寸目标的问题。当前版本的F-35已将图像分辨率提升至1024*1024,并希望在下一代合成孔径系统上提升至2040*2040。

初期的EODAS,分辨率并不理想,立体感亦不明显。注意下部有图像变形(当然这只是模拟器画面)

改进后EODAS的夜间图像,已经可以顺利发现车辆并感知地形(视频截图,有轻微模糊)
F-35的第二代先进飞行员头盔曾在早期试飞中频繁出现夜视图像和火控信息消失的问题,并有飞行员反馈了大过载机动中颈部不适、视线无法与图像对焦的问题。上述问题在2016年3月开始换装第三代先进飞行员头盔后得到大部分解决。

埃尔比特公司与罗克韦尔公司对第三代头盔的介绍,可见针对第二代头盔的部分问题进行了针对性改进
第三代头盔先前存在的弹射重量限制(在136磅至165磅体重范围之外的飞行员面临较高的脊椎骨折风险)在2017年5月通过对头盔进行减重并换装改进型US16E弹射座椅得到了解决。

美国空军相关声明的配图,可见体重较轻的飞行员也可以开始驾驶F-35飞行
在2016年的一系列报道中,F-35出现了惯性导航故障、飞行姿态数据异常、发动机供油异常、航向偏差等影响飞行的问题,频率高达平均6小时一次。在2017年的红旗军演中,升级到2B版本的F-35未出现相关故障。

2015年“F-35不能狗斗”报告中同样提及了部分危害飞行的故障
根据外媒报道,在2014——2017年F-35先后出现大量的供氧不足故障,最多的时候单个联队在一个月内就有5起报告。在2017年6月,F-35进行了停飞以排出包括供氧问题在内的多个问题与隐患。在停飞之后未出现类似问题,但是各界普遍认为具体效果待进一步观察。

正在戴上氧气面罩的F-35飞行员,对于战斗机飞行员来说,供氧系统故障是极端危险的
在2016年F-35C的第一阶段舰载试验中,弹射起飞时前起落架的设计缺陷导致的飞行员头部撞击座舱盖情况被认为对飞行安全和飞行员健康造成了明显威胁。同在经过机械装置的调整之后,以上问题得到了临时缓解。然而,五角大楼表示,要想彻底解决前起落架问题,很可能需要重新设计前起落架,该问题最早也要在2019年得到彻底解决。同时,F-35C的尾钩在实验初期无法顺利钩住拦阻索。在经过调整和主动着舰系统的调整之后,该问题得到了较好的解决。根据2018年的相关报道,主动着舰系统的成功率已经非常理想。

准备弹射起飞的F-35C

在尼米兹号上成功着舰的F-35C
另据《国家利益》和“勇士专家”网站报道,F-35A装载有空军针对12个地理区域建立的12个任务数据文件,文件内包括商业航班信息以及俄罗斯和中国战斗机的情报。这些任务数据文件可以帮助F-35进行更高效、更准确的敌我识别,并帮助飞行员在对抗中占据主动。

F-35先进的座舱,背后是大量的情报数据
此外,F-35B的“一键着舰”功能也已经基本成熟。

垂直降落中的F-35B
逐渐降低的价格
在2013年,美国空军、日本航空自卫队的F-35A的裸机单价高达1.6亿美元;2014年,美国、丹麦、英国等国的F-35平均价格依然超过1.3亿美元;而到了2015年,这一数字降低到1.11亿美元;2016年,这一数字进一步降低到1.03亿美元,美军2017年的的价格则降至9460万美元.而根据洛马与美国政府达成的协议,F-35各型号的平均价格将在2020年之前降到8000万左右,加之F-35现已进入全速生产阶段,300余架已经交付,第500架已经开始生产,外媒普遍估计现阶段平均价格已经降到8900万美元以下。

F-35价格变动表(引用数据时间和来源不同,可能有一定出入)
与之相比,F-18E/F在2017年开出的裸机是7900万美元; F-16 block70裸机价格约为6000万美元;而F-15SE则对美军开出过1亿美元的高价。
苏-35单价约为8000——8500万美元;俄军官员称苏-57的价格在9000万美元左右。
瑞典萨博“鹰狮-E”单价较低,萨博官方宣传其裸机价格不超过4500万美元。达索在1995年宣传“阵风M”生产价格为6500万美元,但在加入研发成本的分摊后,价格会有大幅上涨;“台风3”裸机价格约为一亿美元。相比之下,F-16与鹰狮-E有较大优势。

裸机价格对照表(阵风-M表中价格偏低)
然而,在实际的军事采购中,由于需要一并对配套的训练、后勤、维护项目进行采购,实际单价会有不同程度的上涨。2019财年美军采购的77架各型号F-35平均单价为1.39亿美元,F-18E/F平均单价8330万美元。卡塔尔、沙特等国采购的最新型号F-15价格均超过2.2亿美元;巴林采购的F-16 block70单价为6800万美元。根据俄媒报道,出口中国与印尼的苏-35单价均为1亿美元左右;苏-57暂时缺乏数据,但预计不会低于1亿美元(表内暂估1.1亿美元)。由于生产量较少等原因,瑞士空军购买的瑞典萨博鹰狮JAS-39E/F单价高达1.43亿美元(瑞士的鹰狮E采购计划遭到了全民公投否决,最终未进行采购),法国自用的阵风和印度进口的阵风价格都突破了2亿美元、台风3英国采购价高达1.3亿英镑(约合2.03亿美元)。相比之下,只有F-16 block70与F-18E/F
有明显的价格优势。

平均单价对照表
F-35+
近年来,“体系作战”一词俨然成为军事界的“热词”之一,美军作为世界上最重视体系作战的军队之一,自然不会忘记将F-35塑造成为作战体系中的关键节点。
在最近的红旗军演中,F-22与F-35进行了配合作战。尽管具体细节暂时没有被披露出来,但是几乎可以肯定的是,F-35会与其它F-22加入争夺制空权的作战,并利用自身先进的传感器帮助F-22取得空战胜利,之后F-35会利用F-22争夺出的战场制空权执行精确制导打击。当然,面对敌方可能拥有的野战防空系统,F-35很多时候需要EA-18G等电子战机的配合。

F-35+F-22的组合令绝大多数对手胆寒

F-35+EA-18G的组合也是非常重要的
在“坚定决心”行动中,F-22在一定程度上充当了四代与四代半机群的“前线管制”与“力量倍增器”的角色,而美军相信会在F-35身上看到同样的甚至更好的效果。
的确,当与四代或四代半战斗机一起行动的时候,F-35丧失了隐身优势,但是,如果这能换回四代机群战战场感知能力与战力的的大幅增长呢?许多人认为,海湾战争的空中战场是对美军单向透明的,但是如果仔细阅读飞行员的回忆录的话,我们会发现事实绝非如此。在开战的最初几天里,联军机群在敌我识别和空中管制上遭遇了明显的困难。实际上即使到了1999年的科索沃战争,这种情况依然存在。而当西方空中力量面对的不再是一个经费匮乏、训练不足、只有少量的外贸型四代战机、地面防空各自为战、战斗意志总体薄弱的二、三流军队,而是一支经费充足、训练有素、拥有巨大的四代机群和一定数量的四代半或五代机、野战防空系统完善、不畏牺牲的大国军队时,这个问题就会暴露出来,即使所有或者大部分的四代机已经升级到四代半水平。
F-35可以迅速帮助四代机在敌我犬牙交错的战场厘清战场形势,更快、更准确地完成敌我识别,从而确立对传统四代机群的空中优势。F-22会被节省下来用于更集中地攻击对手更有威胁的目标,或者保护己方重要单位。

F-15+F-22组合

美军相信会在F-35+四代机的组合上看到同样的效果

类似的搭配也适用我国空军
在F-22统治天空的年代,F-22战斗机曾被与装载着后勤人员与设施的C-17一起在“快速F-22”框架下当作战略威慑武器进行快速部署。然而,随着对手的回归,有限而珍贵的F-22正在被更多地用于应对主要对手的挑战。而对于那些分布在南半球以及“世界角落中”的威胁与麻烦,维护更简单便捷(相较F-22)的F-35完全可以替代F-22充当“部署先锋”以及“战略威慑”的作用。

F-35+C-17的快速部署完全可以让许多挑战者三思。素材来源:Airsource
SM-6“标准-6”能够兼职反舰与反导作战,但是其射程远超载舰的有效探测范围,因此需要中继制导实现最大潜力。2016年,一架未加装特殊设备的F-35B在白沙导弹靶场引导一枚SM-6击毁了一架MQM-107靶机。在测试中,F-35B利用自身传感器选中目标,通过多功能数据链将信号传递给装备了宙斯盾BL(基线)-9和MADL(多功能先进数据链天线)的LLS-1发射平台,发射平台发射一枚SM-6击毁了来袭靶机。《美国海军学院新闻》进一步指出,这是美国海军NIFC-CA(综合防空火控系统)的全新拓展,这标志着美国与盟友的战场打击能力得到新的提升。值得注意的是,不仅美国海军正在购买/升级至宙斯盾BL-9,日本、韩国、澳大利亚都已经购买了F-35与宙斯盾BL-9,日本的E-2D、澳大利亚的EA-18G也都是现有NIFC-CA的组成节点。同时,朱姆沃尔特级装载的CEC(协同作战能力)网络也具备与MADL相链接的能力。对于警惕对手区域拒止/反介入能力的美军来说,这将为海军舰艇提供更远的接战距离和更安全的任务环境。

F-35引导反导导弹的示意图,如果把背景中的沙漠换成海洋、山脉换成岛礁,美军发展F-35+NIFC-CA的用意不言自明

2016年美国海军学院报告配图,F35+NIFC-CA的组合将使美国海军主力舰艇遭到图中命运的可能性降低
早在2010年美军提出“空海一体战”概念时,就要求美军“考虑多种不同的基地选择方案”并提出“打造小型睡莲基地”的战术。根据美军官方披露,截至2017年,美军已在亚太地区确定了323个临时起降点,而随该数字一同披露的还有“前沿挂载加油点(FRAP)”概念。该概念旨在发挥MV-22和F-35B的垂直起降能力,利用大量的FRAP分散部署、灵活出击。这一方面使两栖戒备大队可以部署在相对更远更安全的海域,另一方面也大幅增加了对手打击美军基地的难度。
而与该设想相呼应的,则是美军进行的F-35B斜坡起降试验、F-35B热机加油挂弹练习和MV-22对F-35B进行空中加油的试验。分析认为,以上试验旨在验证F-35B与MV-22前沿分散部署所需要的关键能力。

美军披露的前线基地数量

美军公开的FRAP概念图

斜坡起降测试中的F-35B

正在进行恶劣天气条件下热机加油与挂弹的F-35B

F-35在红旗2017中表现出色

对F-35空战能力的最大质疑来自2015年年初的一篇报告,现在看来,2014年和2015年年初的F-35A AF-2在各方面都显得相当原始
F-35的海外用户同样评价颇高:荷兰皇家空军地323测试与评估中队指挥官奈特中校向《国家利益》网站透露,荷兰F-35A的视距内空战机动性介于F-16与F-18之间,但是先进的航电与弹药使飞行员获得了额外的能力,他还透露,他曾驾驶F-35A在弹舱内携带GBU-12的情况下与F-16进行视距内格斗训练并占据上风。挪威首位F-35飞行员莫滕.汉克少校曾在网络上发文,表示F-35在视距内的作战能力与超视距作战能力都很突出,在视距内格斗中,F-35也使飞行员可以更轻松地处于攻势。以色列F-35I飞行员阿米尔.埃舍尔少将向《空军》杂志记者称,“F-35I战机所具有的隐身和电子战能力远远超过以色列装备的其他飞机,它将为以色列空军带来巨大的进步”。
丹麦、澳大利亚和日本的F-35飞行员也都曾在公开场合对F-35提出好评。

荷兰皇家军队宣传画

以色列对F-35I青睐有加
F-35的明天
在2018年美国航空航天学会航空大会暨展览会上,洛克希德马丁臭鼬工厂副总裁兼总经理杰夫向媒体透露了F-35的下一步的发展。主要包括自适应发动机、自动地面防碰撞系统、人工智能助手、下一代合成孔径系统和弹药5大部分。

海外社交软件截图
早在2014年7月,GE就进行了变循环发动机的台架实验,在之后的试验中,数据完全达到预期。GE相信变循环发动机技术可以增加发动机推力从而提升飞行性能、降低油耗并增加作战半径。当然,美军并不急于换装全新的发动机,毕竟当下的F135已经相当成熟且“风华正茂”,不过,变循环发动机技术的试验与试装可以为在研的下一代战斗机进行技术储备。

台架上的GE ADVENT

洛克希德.马丁官方宣传片中出现的六代机概念图
比起新式变循环发动机,F135的增推计划无疑更加现实而快捷。在2018年3月,普惠宣布增推型F135最大推力已达至20.4吨, 而在7月,普惠再次宣称F135的推力将达22.45吨,并且宣布这款发动机将很快进入实际装机测试阶段。普惠认为,这款发动机如果能够顺利装备F-35,将会对提高F-35的高速性能和超音速巡航能力都有帮助。
按照原先的预计,F-35在2016年就应该开始试验并安装自动地面防碰撞系统,然而由于F-35整体进度滞后,该改进也遭到了严重的拖延。该系统可以显著地降低可控飞行撞地(CFIT)的事故率,包括空间定向障碍、态势感知丧失、高过载意识丧失G-Loc、未放起落架降落等。2014到2017年间,该系统至少避免了4次美军F-16的CFIT事故。该系统相对较为成熟,预计可以较顺利地安装在F-35战斗机上。

该系统可以在触地之前自动拉起飞机

美军公布的A-GCAS挽救F-16的视频截图,可以清楚地看见HUD上的X形警告标志和“拉起”(FLYUP)字样
关于F-35的人工智能助手,暂时还没有更多的信息流出。根据以往经验,人工智能助手很可能会被用于威胁甄别、航线规划、干扰弹投放、机体维护等方面,受美国法律法规限制,人工智能不得拥有在未经人类操作者许可的情况下主动采取进攻行为的权限。

F-35模拟器上演示的通过不同颜色标注不同威胁等级,这个功能有望通过AI实现

F-22的战术态势感知画面,可见飞行路径是根据敌方单位的探测能力划定的,F-35在AI助手的帮助下也可以实现类似功能

F-35的自动信息后勤系统(ALIS)已经使维护时间大幅降低
据洛克希德.马丁2018年6月12日消息,洛马已选定雷锡恩公司作为“下一代合成孔径系统(Next
Generation DAS)”的供应商。“下一代合成孔径系统”将较当前批次在探测能力上提升2倍、在可维护性上提升5倍,并将大幅节省成本。然而,根据计划,“下一代合成孔径系统”的交付很可能要等到2023年,并且英国、以色列等盟国均未正式表态进行该项升级。

下一代合成孔径系统将进一步提升性能并降低费用
弹药方面,美国《国家利益》网站2018年6月19日援引美国空军官员的发言称,F-35将在block4升级中兼容“一些重要伙伴国家的武器”,“包括英国、土耳其和其它一些欧洲国家的武器”、“并赋予美军F-35更广阔的任务范围”,同时,该名官员还表示F-35将在2020或2021年进入block4 阶段。参考之前的报道,这些武器很可能包括欧洲“流星”空空导弹、“风暴阴影”巡航导弹以及土耳其的SOM“弯刀”空射巡航导弹。
此外,F-35 block3F由于缺乏自动激光校准功能,无法实现单机使用GBU-12“宝石路II”打击移动目标、只能使用GBU-49“增强型宝石路II”或是借助伙伴激光照射。针对此缺陷,block4很可能会加入自动激光校准功能,以增强F-35的任务能力。
美军在役的所有四代机都拥有使用AGM-88“哈姆”系列高速反辐射导弹的能力或是有专门的防空火力压制型号,未来将挑起美军空中力量大梁的F-35也必将寻求“哈姆”的兼容能力,实际上,早在2015年,美国海军就曾发布信息征询书(RFI),希望能够在2021年开始AGM-88E ER的内埋兼容工作。另外,随着四代战机的退役和A-10的老去,加之对手野战防空火力的不断加强,F-35也很可能寻求AGM-65“幼畜”空地导弹的发射能力。考虑到美军仍在积极使用AGM-84K“增程斯拉姆”防区外陆攻导弹,AGM-84H/K的兼容也有可能纳入美军计划。

与F-35共同展出的“流星”,日本、英国对该搭配展现出了巨大的兴趣

土耳其首架F-35A交付仪式上的SOM“弯刀”,兼容SOM受到的政治影响远大于技术挑战
2018年6月21日,虽然两国正经历严重的政治摩擦,土耳其还是接收了2架F-35A ;7月1日,新加坡国防部长在接受记者采访的时候表示新加坡正在寻求购买新一代战机,尽管他列举了台风-3、苏-57甚至歼-20等多款战机,但是评论普遍认为F-35是新加坡最合适——如果不是唯一——的选择,当下的问题是购买F-35A还是F-35B,亦或是二者兼购。

新加坡航展上的F-35模型,对于新加坡来说,F-35似乎是唯一选择
7月5日,外媒报道称阿联酋已经派出特派团赴以色列考察F-35,还从以色列与美国人员方面获得了有关F-35I首战的信息。实际上,早在2017年,阿联酋就开始与美国和以色列政府磋商,谋求获得F-35的购买资格。此外,据洛克希德.马丁官方消息,瑞士、比利时、捷克也在与洛马进行有关采购F-35的谈判;许多评论还认为加拿大、芬兰未来也可能成为F-35的客户。加拿大先前推迟了F-35的采购计划,但是随着F-35的不断完善以及价格的降低,加拿大非常可能会恢复F-35的采购。

加拿大是JSF项目的合作国
印度也有寻购F-35的声音,但暂时希望渺茫。

印度已经退出了与俄罗斯在五代机研发上的合作,留给印度的选择似乎不多
日本正在评估购置F-35B部署在“出云”级直升机护卫舰上,如果通过,将极大地增强海自的作战能力,并且海自将具备在不依赖美军的空中掩护的情况下执行反潜任务的能力。
结语
当F-15A在视距内格斗中落败于F-5时、当YUH-60A冲进肯塔基州的密林时、当只能装备航炮和响尾蛇的首架YF-16下线时、当F-117A在巴拿马未能准确命中目标时、当B-1B因为发动机问题缺席海湾战争时、当一架F-18C在“沙漠风暴”首夜失踪时、甚至当B-2A的采购数量遭到削减时,都有声音断定它们将成为美军历史上最失败的武器之一。然而,上述战机在在经过改进与发展后都在战场上立下了赫赫战功。
贬低对手,并不能使对手的实力真正降低,反而会使对手在自己不知不觉间进步;吹嘘自己,并不能使自己的实力一步登天,反而会使自己迷失在虚幻的赞美中。与我国快速发展的五代机项目一样,美国与其盟国的F-35也一刻未曾停下过脚步。
F-35来了,无论我们愿意承认与否。
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