美國F-35裝備超強發動機,為何機動性反而不如F-22強?

約翰遜Magic


F-35“閃電Ⅱ”所採用的F135發動機是有史以來在戰鬥機上安裝過的推力最大的噴氣式發動機,即使根據普拉特·惠特尼公司在定型之初發布的數據,F-35A使用的F135-PW-100的最大推力就達到了19噸,2017年5月F135的推力已經超過20噸。

作為最直觀的對比,F135推力比蘇-27系列裝備的AL-31發動機多出1.65倍推力,蘇-35採用的AL-41F-1S的1.44倍,蘇-57採用的AL-41F1的1.39倍。普惠公司在宣傳時底氣十足的號稱在可靠性、可維護性和燃油經濟方面,F135將繼續保持無以倫比的競爭優勢。


同時普-惠公司還將與美國空軍合作對發動機持續改進,以減少燃油消耗、增加推力和改善耐用性。其中,最大推力將超過21噸,這將與燃油經濟性的改善一同轉化F-35的戰鬥力。

對於首飛已經10年的F-35,即使配備瞭如此強悍的發動機,且洛克希德馬丁和空軍都致⼒讓它的性能和機動性⽇益卓越。可是由於F-35 粗短肥胖的機體,再加上不懷好意的“肥電”外號。似大眾形成了一種它只是⼀架飛行能力拙劣的超級計算機,算不上什麼合格的戰鬥機這樣的刻板印象。即使在2017年巴黎航展上展現其優異的機動性,特別是一開始的垂直四角轉彎,和後面的當時聲稱只有在F-22才能完成的方向舵轉彎(又稱落葉飄)這樣具有近失速或過失速機動代表性的動作,但仍未能破除對於F-35的誤解。那麼我們從F-22與F-35兩者的立項背景,設計思路,主要特點及在未來空戰中的應用幾點來進行一個全方位的比較。


上圖為F-35在巴黎航展所展現出肥豬慢慢滾的實力,其中加力大角度垂直爬升(1~2),⾼攻角超低速飛行 (12),方向舵轉彎(落葉飄21~23)等分別展現了強悍的發動機性能和優秀的機動性(Source:Aviation Week)。

一、立項背景

F-22 “猛禽”是美國在冷戰後期,為應對蘇聯空戰能力的發展而研製的,目前已經在美空軍服役達10 多年了,在2014 年9 月的敘利亞“內在決心”的踹門以及後來的作戰中發揮了關鍵作用;而F-35是1993年克林頓執政時期避免同時投資多個項目、通過限制軍事開支平衡聯邦財政預算的產物,目的是打造一種成為美國空軍、海軍和海軍陸戰隊的通用戰鬥機,於2006 年7 月正式將其命名為F- 35 “閃電”Ⅱ聯合攻擊戰鬥機。



二、設計思路 其實從兩個項目一開始的簡稱就可以明顯的看出區別。

F-22項目最早被稱為ATF,即先進戰術戰鬥機 (英語:Advanced Tactical Fighter,簡稱ATF),是為美國空軍開發的空優戰鬥機,取代F-15,以對付新出現的全球威脅,並在戰鬥機性能上制衡前蘇聯的蘇-27戰鬥機。所以其一開始就是作為完全的空中優勢戰鬥機設計的,主要任務是取得並確保戰區的制空權,額外的任務才是對地攻擊和電子戰。


(比翼齊飛的ATF項目兩個競爭對手,分別是洛克希德的YF-22與諾斯羅普的YF-23 )

而F-35則緣起於90年代的“聯合打擊戰鬥機計劃”(英語:Joint Strike Fighter Program,簡稱JSF),其目的是為美國和其盟國取代大量的老化中的戰鬥機、戰鬥轟炸機和攻擊機,包括F-16、A-10、F/A-18、AV-8B和海鷂式戰機。當時是波音的X-32和洛克希德公司的X-35進行競爭之並最終選擇了X-35的設計作基礎。這就是F-35閃電II打擊戰鬥機。

(當時和F-35競爭JSF項目的對手,波音公司的X-32,怎麼看也不像一架戰鬥機 )

F-35贏得聯合打擊戰鬥機計劃後的徽章 所以可見這兩款飛機的任務是互補的。F-22主要是一款空優戰鬥機(也具備對地攻擊能力),而F-35從一開始就是按照戰鬥轟炸機進行設計,同時也具備一定甚至不弱的空戰格鬥能力的戰鬥攻擊機。對於美空軍來說,基本戰術要求是F-35在執行對地攻擊任務時需要F-22護航,在F-22掃除敵方戰鬥機攔截後再跟進發動攻擊,將敵方空軍扼殺在地面上。美軍戰鬥機高低搭配的戰術以及F-35優良的隱身和電子系統性能,也足夠彌補其稍顯不足的機動性,至少在空地打擊這一角色上,這並不是一個很了不起的問題。



三、主要特點及在未來空戰中的應用

對於美國而言,F-22是真正意義上的空優戰機,F-35只會在F-22數量不足的時候填補二線地區制空的空缺。這是由F-35最初的設計定位所決定的,所以F-35機動性弱於F-22也是不可避免的。但是較傳統戰機而言,F-35最重要的技術優勢就是其優越的機載設備處理能力。在這一點上,雖然F-22“猛禽”戰鬥機已經採用了數據融合,但在F-35 上得到了進一步完善, 成為不可或缺的重要特性之一。尤其是F-35 的航電是有史以來最先進的。



數據融合將這些先進機載傳感器收集的信息和通過數據鏈傳來的機外信息進行融合, 形成通用作戰圖像(COP), 不僅可以減輕飛行員的工作負荷, 而且編隊內各成員通過COP 共享信息, 進一步增強了戰術態勢感知能力。可使飛行員同時實施以往由多個平臺接續開展的多項操作,實現各項數據自動處理並融合進信息系統,使飛行員具備極高的態勢感知能力,進而更加全面地做出決策,創造一個更加完備的作戰環境和指揮控制體系,帶來一場以“信息軸”(或稱為Z軸)為代表的作戰革命。


利刃軍事


主要是兩個原因,一個是F-35空戰推重比相對較低,另一個是超音速升阻比相對較低,並不單純只是推力矢量系統的原因。

現在很多人一提起F-35與F-22的機動性差距,總願意歸結於推力矢量系統的差距,但實際上遠不至如此。


F-35是美國JSF“聯合攻擊戰鬥機”的產物,主要的目的是為美國及其盟友研發一款低成本的三軍通用“聯合攻擊機”,所以它的主要設計指標都是圍繞三軍通用、多用途攻擊機來設計的。

而F-22是源於美國的ATF“先進戰術戰鬥機”項目,主要的研發目的是為了給美國空軍研發一款替代能F-15,並在性能上全面壓倒前蘇聯空軍以奪取制空權的戰鬥機,所以F-22的主要設計指標都是圍繞空戰設計的。


所以兩者的性能指標側重是不同的,而F-35雖然採用了推力更大的F-135發動機、空重也更輕,但是由於是單發設計,其空戰推重比只有1.0左右,而F-22雖然採用推力相對較少的F-119發動機,但由於是雙發設計,其空戰推重比高達1.4,所以推力上F35其實是不佔優勢的。


▲F-35A所採用的F-135發動機雖然推力相對更大,加力推力可以達到191.3千牛(未升級前),而F22所採用的F-119儘管推力只有173.4千牛,但是因為F-22是雙發設計,所以其空戰推重比反而要比F-35大。

再一個超音速升阻比的問題;

在F-22的4S能力中,超音速巡航與超級機動能力,其實都是依賴於F-22較高超音速升阻比的氣動外形設計,而F-35作為一個“聯合攻擊機”並不強求超音速巡航能力和超級機動性,所以F-35在氣動外形設計的時候,其超音速性能的優化很低,在超音速升阻比上與F-22有巨大的差距。


▲我們很多人都聽過F-135超重問題,作為一個單發飛機其空重比F-15A都要重,就是因為美國空軍要求F-35要具有1240公里的作戰半徑同時,還要能在機腹彈倉中攜帶兩枚2000磅的JDAM,並且要將各種電子對抗設備、新型傳感器內置,所以只能儘可能的多塞,塞著、塞著自然就超重了!

所以我們直觀的看F-35就是一副短粗、矮胖的形狀,而對飛行器來說,其優越的超音速氣動設計,是要求高長細比和平滑的縱向面積率分佈,而這兩項F-35做得都不好,所以自然F-35在超音速能力上就不如F-22了。

而五代機的超機動性其實指的就是超音速機動能力,而F-35就連普通的超音速性能都不如F-22,那超音速機動能力就更別提了。
▲F-22與F-35的飛行包線圖,可見其在縱向逼近2馬赫範圍,在全程都對F-35有優勢,這可不是一個推力矢量系統就能做到的!


軍事小科普


F35戰機雖然有後發優勢,使用的也是世界上最先進戰鬥機發動機F135,推力非常強勁,但是與F22比起來,其速度和機動性其實都相當的差,甚至機動能力還比不上很多三代機,主要原因如下:

1、F35雖然採用更強大的F135發動機,比F22的發動機F119又先進了半個檔次,但1臺德推力無論如何也比不上兩臺的推力!

2、F35是一款多功能戰機,因此增加了很多其他設備,其臃腫的外形被軍迷們戲稱為“肥電”,

特別是機腹裡有很多電子儀器和輔助設備,這極大了影響了戰機的氣動外形,同時還增加了肥電的體重,從驗證機階段開始,肥電其實就是超重的!

而F22、蘇57、殲20這些已經服役的四代機則不存在這個外形,這三款戰機都是空優戰機,用途單一,機構就要簡單得多,不用安裝那麼多雜七雜八的輔助設備,能更好的佈置氣動外形,而且全部採用雙發,自然在機動性和速度上就有著很大的優勢。

其實F35與F16的個頭差不多,兩者比起來一個是纖細的漂亮身材,一個是肥婆,F35在速度和機動性連F16都不如,如何去和其他四代機比呢?


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2005年,F22服役美國空軍。拉開了期待隱身戰機的帷幕。2016年首支裝備F35A的美國空軍部隊形成戰鬥力。相對於F22,F35無疑在很多技術上更加成熟。但是論機動性,F22還是更勝一籌。其實不在於F119推力不如F135,畢竟F22可是雙發。原因在於設計定位上,兩個機型就存在明顯的差異。

配圖的是裝備海軍陸戰隊的F35B。F35的定位是滿足海軍,空軍,海軍陸戰隊三軍種通用的多用途戰機。這意味著同一機體要考慮艦載機彈射,起降結構。還要考慮兩棲攻擊艦上垂直起降功能。即便是美帝設計師再優秀,也被三個軍種的諸多兼容性綁住了手腳。因此F35沒法超音速巡航,機動性更是跟為制空而生的F22差了許多。實際上美軍多次測試中,F35機動性格鬥能力連F15都比不了,這也是為什麼F35壓根沒設計側彈倉的一個原因。



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這屬於一個認識上的誤解吧,發動機不是決定機動性的唯一因素。

現代戰機的機動性如何受多方面因素的影響,僅僅只想到發動機,屬於過分誇大發動機的作用,發動機只是提供了推力,對戰機來說其他因素非常重要的,比如:氣動設計,還有戰機本身的重量等等,這都是影響到機動能力的因素。

f35戰機的設計沒有把機動性放在第一位,相反有意進行取制,比如:取消了超音速巡航能力,F35戰機也沒有安裝矢量發動機,f35B所安裝的矢量發動機僅僅是為了垂直起降,不能在格鬥空戰中加以使用,也就是說,它是一款沒有矢量機動能力的戰機,相比之下,f22安裝矢量發動機。

我們可以說F35的發動機很強,只是說單純比例發動機型號之間的差別,實際上,F35只有一臺發動機,F22卻有兩臺發動機,如果這樣比較的話,在總推力等方面f22佔據的優勢反而會更大,同時f35一直存在超重的問題,重量對於戰機來說是一個很大的問題了,這個問題即便發動機更強,也不可能完全抵消,否則的話,現代戰機的設計原則就要改寫了!


浴火


飛機的機動性包含三個方面,一個是空間位置變換能力,二是姿態變化能力,三是本身運動特性狀況。

第一個包括爬升性,盤旋性能,和推重比、翼載大小有關。推重比大,爬升快,翼載低,盤旋半徑小。這兩個參數F-22分別是1.08和377,優於F-35的0.87和525。

第二個包括仰角變化率、滾轉速度。這個和飛機的靜安定性有關,滾轉和橫向阻尼、轉動慣量大小有關。一般機身短粗的轉動慣量大,機身細長的小。這個缺乏數據。

第三個是飛機的運動特性。包括速度、加速性。速度取決於推重比和升阻比、迎風面積。這方面推重比是F-22佔優,其低阻外形也明顯好於F-35。

F-35的機動性能比F-22差的原因是F-35設計時兼顧到對地攻擊能力。為了外掛武器低空高速飛行,提高了機體結構強度。F-35的內部儲油量也遠遠高於F-22,都是8噸多。因為F-35的發動機獲得大推力主要是依靠加力增加的推力,此時耗油率很高。否則F-35的正常起飛重量應該在19噸以下。此時推重比等於1。

F-35放棄機動性是出於作戰任務的考慮。以對地攻擊為主,憑藉隱身性能和超視距作戰能力完全可以戰勝三代機。


天明遙遙山海關


另說不如F-22,就連F-16與F-35玩空中格鬥,F-35都沒啥優勢。雖然F135發動機確實動力強勁,但是F-35為省錢只裝了一臺,導致其推重比並不高。因為本身F-35在研發時就沒考慮過強化空優能力。

根據美軍試飛員披露的報告顯示,在美國F-35戰機進行測試戰力初期,昂貴的閃電II在與F-16進行模擬纏鬥時,經常被虐錘。哪怕是現在的F-35已經是完全的成熟版本,在盤旋能力上依然只能聞F-16戰機的屁~~~搞不定F-16的原因就是機動性差。這也是美軍試飛員的心得體驗,認為F-35A在視距內交戰最顯著的特點,就是缺乏能量機動性。

F-35A雖然在空中進行高攻角飛行,但是卻不能有效執行獵殺任務或攻擊作戰。所以在遭到F-16的機炮獵殺時,F-35A戰機基本是待宰的大肥肉。

目前,最新的F-35戰機也秀出了不少進行高機動動作的視頻,但是對於這一點來說,演示畢竟是演示,對於F-35來說不要太當真。美軍一名飛過F-22的中校飛行員就說過,雖然現在的F-35戰機已經發展成熟確實機動能力得到很大的改善,光從演示來說已經不比F-16差。但是,作為一款隱形戰機,最好的作戰方式還是利用其強大的隱身能力才能發揮最大的殺傷力。


陶德中士


美國洛克希德馬丁公司研製的F-22A和F-35閃電II戰鬥機都是屬於第五代戰鬥機,F-22A猛禽戰鬥機是世界上第一款隱身空優戰鬥機,該戰鬥機具備隱身能力,超音速巡航能力,超視距打擊能力和超強的機動能力。這個4S一度成為第五代戰鬥機的一個標準,不過等到了F-35閃電II戰鬥機的出現第五代戰鬥機的標準又要有所改變了,這是因為F-35閃電II戰鬥機並不具備超音速巡航能力,而且F-35閃電II戰鬥機的最快速度僅僅是1.6馬赫。

F-22A採用了兩臺F119大推力渦扇發動機,其最大推力達到了156千牛,F-22A本身最大起飛重量是38噸,機身空重19.7噸,最大速度可以達到2.25馬赫。F119是一款具備矢量功能的大推力渦扇發動機,這是普惠公司的得意之作,實際上後來的F-35閃電II戰鬥機使用的F135發動機的核心機和F119發動機是一致的,不過F135發動機的推力更大,最大推力達到了190千牛,這是上單發戰鬥機中推力最大的型號。

F-35閃電II戰鬥機是美國洛克希德馬丁公司研製的一款三軍通用戰鬥機,這款戰鬥機被稱為JSF聯合攻擊機。F-35有三款型號,包括常規起降的F-35A,具備短距/垂直起降的F-35B和美國海軍航空母艦艦載機F-35C戰鬥機。由於當時F-22A高昂的成本促使了美國採用F-335閃電II戰鬥機,因此採用一臺發動機就是一個節約成本的方式,但是為了塞進足夠的設備和燃油,F-35閃電II戰鬥機不得不設計成如此臃腫的外形。

F-35閃電II戰鬥機中F-35C的空中最大,達到了15.6噸,最大起飛重量也有31噸,儘管F135發動機能夠提供190千牛的最大推力,但是在如此笨重的機體之下只能獲得1.6馬赫的最大速度。相比較F-22A猛禽的發動機只有156千牛,但是擁有2臺發動機,所以整體而言比F-35閃電II戰鬥機的機動能力更強,而且能夠獲得更好的速度。

F-35閃電II戰鬥機被人稱為費電一點都沒有錯,這款戰鬥機在一臺發動機的基礎上不得不如此臃腫,最終導致氣動能力較差,最快速度也就只能1.6馬赫了,而且這是一款不能進行超音速巡航的第五代戰鬥機。


航空視界


一個單發一個雙發能一樣


手機用戶59080451408


單發和雙發是有區別的。


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