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F-35超声速飞行对结构有损?只发生过一次,试飞
时间:2020-05-16  来源:  作者:张店新闻资讯  点击量:

最近美国海军和海军陆战队的F-35B/C型的超声速飞行缺陷受到广泛关注,不少报道称F-35长时间外加力超声速飞行会导致结构损伤,隐身性能丧失。实际上,问题似乎并没有媒体渲染的那么严重。F-35B/C型机因开加力超声速飞行导致的尾部结构和隐身性能损失各只发生过一次,试飞中也很难复现。而且,实际上“大黄蜂”也有开加力的限制。尽管如此,也有飞行员对此表示了极大担忧。

F-35C开全加力以1.3马赫速度飞行累计时间不得超过50秒。

据《防务新闻》网站报道,F-35联合项目办公室最近在一份声明中表示,如果F-35需要保持超声速飞行,可能会损坏其尾部,不过这一问题“不值得修复”,而是通过更改操作参数来解决。

实际上,这个问题不是最近才发现的。2011年末,在F-35B和F-35C以1.3马赫和1.4马赫的速度飞行的颤振试验后,首次观察到两类缺陷。在2011年11月的一次飞行后检查中,技术人员发现F-35B在水平尾翼和尾梁的左右两侧,隐身涂层都有“起泡”情况。在2011年12月的F-35C类似测试期间,“热损伤”明显破坏了水平尾翼内侧和尾梁的结构完整性。

F-35B/C型机的问题不仅会影响其机身和确保隐身性能的低可观察涂层,而且会影响飞机后部敏感的天线。一份美国官方的文件显示,长时间的开加力超声速飞行将导致“(隐身能力)退化,(通信,导航和识别)天线损坏,和/或显著的水平尾翼段的损坏”。

因此,F-35联合计划办公室将F-35B和F-35C型机的上述问题划分为第一类缺陷,这代表最严重的缺陷类型。一类缺陷是指存在以下6类问题的缺陷:可能导致人员死亡、严重伤害或疾病;可能导致飞机或其装备的损失或损坏;严格限制操作人员战备能力;导致飞机的性能不足以有效完成主要任务;导致生产线停工;妨碍关键任务测试节点的完成。

F-35隐身涂层起泡现象并不限于超声速飞行后的尾部。

上述缺陷去年6月份由《防务新闻》曝光后引发关注。当时,代表五角大楼领导F-35项目的温特中将表示,国防部已采取措施,通过改进喷涂涂层来缓解这一问题,但补充说“不打算完全解决这个问题,而是接受额外的风险”。最近,F-35联合项目办公室的声明称,这一问题已于2019年12月17日消除。“(缺陷报告)在“没有计划进行纠正” 的类别下被取消。据称,当完全修复为操作人员提供的价值,与该修复的预估成本并不匹配时,F-35团队将以此为由忽略这个缺陷。而在这个案例中,解决方案需要对新型涂层材料(可以经受住不限时的飞行环境,同时满足控制面的重量和其他要求)进行长时间的研发和飞行测试。取而代之的是,通过对高速飞行时间进行限制,从而在程序上解决该问题。但目前尚不清楚是以修改软件形式,由飞控系统进行限制,还是由飞行员进行限制。

在此之前,美国军方已经采用限制开加力时间的方式。根据去年6月份美国媒体的报道,美国国防部对F-35B和F-35C在发动机全加力工作时以超过1.2马赫的速度飞行的秒数设定了限制。

然而,这些限制有些复杂,飞行员在飞行中遵守这种极限限制并不容易。例如,F-35C只能在加力燃烧室打开后以1.3马赫的速度累积飞行50秒,这意味着即便是减速几秒然后再加速,飞行员也不能以1.3马赫的速度累计飞行超过50秒。只有在飞行员以小于或等于军用推力状态(不开加力的状态)持续飞行3分钟之后,累积时间才被清零。F-35B可以在马赫数1.2时累积飞行80秒或者以1.3马赫的速度飞行40秒而不会有损坏的风险。但是对于C和B型号,以1.3马赫的速度飞行超过规定的时间限制,有对飞机的水平安定面造成结构性损坏的风险。

F-35战斗机水平尾翼过于靠后,安装在类似尾撑的结构上,致强度受限。F-22的办法是切掉部分襟翼,插到机翼中。

温特之前表示,不对结构进行修改的理由是,当飞机在其飞行包线最边缘飞行时才发现这个问题。尽管多次尝试复现导致问题的条件,但这种现象只在B和C型上发生一次(具体是指2011年的那次,还是后来复现的,咱也不知道,咱也不敢问)。在被问及“预期多久会发生一次类似的事情”时,他说表示“概率非常非常小”。温特承认,如果在F-35C机群中更广泛地出现类似问题,那么这种缺陷可能使海军无法完成其超音速拦截任务,就如同有关报道提及的那样。

这一决定不乏支持者。对这一措施的支持者,原因是F-35“可能不需要经常这样做”。退休的美国海军军官、前海军作战部长Jonathan Greenert的高级助手,先后在战略与预算评估中心和哈德森研究所担任分析师的布莱恩·克拉克说,与超声速飞行被纳入其战术的F-22相比,F-35超声速飞行的能力更像是一种“遇有紧急情况敲破玻璃”的特征(break glass in case of emergency)。“超声速飞行不是F-35的主要特征。”克拉克说,“它具有这种能力,但是当你与F-35飞行员交谈时,他们会说他们会在有限的时间和情况下进行超声速飞行。尽管这种能力很好,因为你永远都不知道什么时候需要很快地脱离,但这并不是他们战术的主要特征。” 克拉克认为,超声速飞行抵消了F-35的所有主要优势 ,这会产生对手可以检测到的各种特征。他解释说:“它使你失去了隐身能力,而疯狂地燃烧燃油,因此你失去了单引擎和更大油箱的续航优势。当你打开加力燃烧室时,你就在加热飞机。”

评论认为F-35长时间开加力基本用不上。限制加力只是应急办法。

当然,克拉克其实最早是个潜艇兵。也有飞行员认为这一缺陷不算严重。一位现役美国海军飞行员对美国媒体表示,加力燃烧室问题或许不会给飞行员带来麻烦,飞行员必须经常解决飞机的各种限制问题。他说,关键是要了解问题发生的频率。他解释说,海军装备的其他飞机也有加力燃烧室开启限制。“我认为这个数字需要看具体背景。”他说,“它本身看起来很可怕,但‘超级大黄蜂’有加力限制。虽然不是那么严格,但它们确实有限制。但我想得到这个数字的背景:这是否代表了所有架次的0.002%?如果是这样的话,我认为不算太糟糕,在此之前,我可能还有其他15件事情都搞砸了。”

但这些解释没能消除担忧。有分析认为,海军或海军陆战队在这种限制下操纵F-35对抗近乎性能相近的威胁是不可行的。一份文件写到:“在军事行动相关的情景中,飞行员观察计时没有可操作性,或者根本顾不上遵守。”另一份文件称:“由于任务工作量很大,飞行员在许多情况下将无法遵守时间限制,可能由于飞机损坏导致任务失败。”

机动性不被看好的F-35限制开加力,可能会进一步导致近战吃紧。

此外,对开启加力燃烧室的限制当与飞机另一个缺陷——机动性的缺陷相结合时,在近战情景中可能是致命的。一位退役的美国海军飞行员在被告知这一问题时表示,如果飞机必须高速机动以躲避导弹或在狗斗中幸存下来,这将是一个主要问题。

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