F-35超聲速飛行對結構有損?只發生過一次,試飛難以復現

最近美國海軍和海軍陸戰隊的F-35B/C型的超聲速飛行缺陷受到廣泛關注,不少報道稱F-35長時間外加力超聲速飛行會導致結構損傷,隱身性能喪失。實際上,問題似乎並沒有媒體渲染的那麼嚴重。F-35B/C型機因開加力超聲速飛行導致的尾部結構和隱身性能損失各只發生過一次,試飛中也很難復現。而且,實際上“大黃蜂”也有開加力的限制。儘管如此,也有飛行員對此表示了極大擔憂。

F-35超聲速飛行對結構有損?只發生過一次,試飛難以復現

F-35C開全加力以1.3馬赫速度飛行累計時間不得超過50秒。

據《防務新聞》網站報道,F-35聯合項目辦公室最近在一份聲明中表示,如果F-35需要保持超聲速飛行,可能會損壞其尾部,不過這一問題“不值得修復”,而是通過更改操作參數來解決。

實際上,這個問題不是最近才發現的。2011年末,在F-35B和F-35C以1.3馬赫和1.4馬赫的速度飛行的顫振試驗後,首次觀察到兩類缺陷。在2011年11月的一次飛行後檢查中,技術人員發現F-35B在水平尾翼和尾梁的左右兩側,隱身塗層都有“起泡”情況。在2011年12月的F-35C類似測試期間,“熱損傷”明顯破壞了水平尾翼內側和尾梁的結構完整性。

F-35B/C型機的問題不僅會影響其機身和確保隱身性能的低可觀察塗層,而且會影響飛機後部敏感的天線。一份美國官方的文件顯示,長時間的開加力超聲速飛行將導致“(隱身能力)退化,(通信,導航和識別)天線損壞,和/或顯著的水平尾翼段的損壞”。

因此,F-35聯合計劃辦公室將F-35B和F-35C型機的上述問題劃分為第一類缺陷,這代表最嚴重的缺陷類型。

一類缺陷是指存在以下6類問題的缺陷:可能導致人員死亡、嚴重傷害或疾病;可能導致飛機或其裝備的損失或損壞;嚴格限制操作人員戰備能力;導致飛機的性能不足以有效完成主要任務;導致生產線停工;妨礙關鍵任務測試節點的完成。

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F-35隱身塗層起泡現象並不限於超聲速飛行後的尾部。

上述缺陷去年6月份由《防務新聞》曝光後引發關注。當時,代表五角大樓領導F-35項目的溫特中將表示,國防部已採取措施,通過改進噴塗塗層來緩解這一問題,但補充說“不打算完全解決這個問題,而是接受額外的風險”。最近,F-35聯合項目辦公室的聲明稱,這一問題已於2019年12月17日消除。“(缺陷報告)在“沒有計劃進行糾正” 的類別下被取消。據稱,當完全修復為操作人員提供的價值,與該修復的預估成本並不匹配時,F-35團隊將以此為由忽略這個缺陷。而在這個案例中,解決方案需要對新型塗層材料(可以經受住不限時的飛行環境,同時滿足控制面的重量和其他要求)進行長時間的研發和飛行測試。取而代之的是,通過對高速飛行時間進行限制,從而在程序上解決該問題。但目前尚不清楚是以修改軟件形式,由飛控系統進行限制,還是由飛行員進行限制。

在此之前,美國軍方已經採用限制開加力時間的方式。根據去年6月份美國媒體的報道,美國

國防部對F-35B和F-35C在發動機全加力工作時以超過1.2馬赫的速度飛行的秒數設定了限制。

然而,這些限制有些複雜,飛行員在飛行中遵守這種極限限制並不容易。例如,F-35C只能在加力燃燒室打開後以1.3馬赫的速度累積飛行50秒,這意味著即便是減速幾秒然後再加速,飛行員也不能以1.3馬赫的速度累計飛行超過50秒。只有在飛行員以小於或等於軍用推力狀態(不開加力的狀態)持續飛行3分鐘之後,累積時間才被清零。F-35B可以在馬赫數1.2時累積飛行80秒或者以1.3馬赫的速度飛行40秒而不會有損壞的風險。但是對於C和B型號,以1.3馬赫的速度飛行超過規定的時間限制,有對飛機的水平安定面造成結構性損壞的風險。

F-35超聲速飛行對結構有損?只發生過一次,試飛難以復現

F-35戰鬥機水平尾翼過於靠後,安裝在類似尾撐的結構上,致強度受限。F-22的辦法是切掉部分襟翼,插到機翼中

溫特之前表示,不對結構進行修改的理由是,當飛機在其飛行包線最邊緣飛行時才發現這個問題。儘管多次嘗試復現導致問題的條件,但這種現象只在B和C型上發生一次(具體是指2011年的那次,還是後來復現的,咱也不知道,咱也不敢問)。在被問及“預期多久會發生一次類似的事情”時,他說表示“概率非常非常小”。溫特承認,如果在F-35C機群中更廣泛地出現類似問題,那麼這種缺陷可能使海軍無法完成其超音速攔截任務,就如同有關報道提及的那樣。

這一決定不乏支持者。對這一措施的支持者,原因是F-35“可能不需要經常這樣做”。退休的美國海軍軍官、前海軍作戰部長Jonathan Greenert的高級助手,先後在戰略與預算評估中心和哈德森研究所擔任分析師的布萊恩·克拉克說,與超聲速飛行被納入其戰術的F-22相比,F-35超聲速飛行的能力更像是一種“遇有緊急情況敲破玻璃”的特徵(break glass in case of emergency)。“超聲速飛行不是F-35的主要特徵。”克拉克說,“它具有這種能力,但是當你與F-35飛行員交談時,他們會說他們會在有限的時間和情況下進行超聲速飛行。儘管這種能力很好,因為你永遠都不知道什麼時候需要很快地脫離,但這並不是他們戰術的主要特徵。” 克拉克認為,超聲速飛行抵消了F-35的所有主要優勢 ,這會產生對手可以檢測到的各種特徵。他解釋說:“它使你失去了隱身能力,而瘋狂地燃燒燃油,因此你失去了單引擎和更大油箱的續航優勢。當你打開加力燃燒室時,你就在加熱飛機。”

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評論認為F-35長時間開加力基本用不上。限制加力只是應急辦法。

當然,克拉克其實最早是個潛艇兵。也有飛行員認為這一缺陷不算嚴重。一位現役美國海軍飛行員對美國媒體表示,加力燃燒室問題或許不會給飛行員帶來麻煩,飛行員必須經常解決飛機的各種限制問題。他說,關鍵是要了解問題發生的頻率。他解釋說,海軍裝備的其他飛機也

加力燃燒室開啟限制。“我認為這個數字需要看具體背景。”他說,“它本身看起來很可怕,但‘超級大黃蜂’有加力限制。雖然不是那麼嚴格,但它們確實有限制。但我想得到這個數字的背景:這是否代表了所有架次的0.002%?如果是這樣的話,我認為不算太糟糕,在此之前,我可能還有其他15件事情都搞砸了。”

但這些解釋沒能消除擔憂。有分析認為,海軍或海軍陸戰隊在這種限制下操縱F-35對抗近乎性能相近的威脅是不可行的。一份文件寫到:“在軍事行動相關的情景中,飛行員觀察計時沒有可操作性,或者根本顧不上遵守。”另一份文件稱:“由於任務工作量很大,飛行員在許多情況下將無法遵守時間限制,可能由於飛機損壞導致任務失敗。”

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機動性不被看好的F-35限制開加力,可能會進一步導致近戰吃緊。

此外,對開啟加力燃燒室的限制當與飛機另一個缺陷——機動性的缺陷相結合時,在近戰情景中可能是致命的。一位退役的美國海軍飛行員在被告知這一問題時表示,如果飛機必須高速機動以躲避導彈或在狗鬥中倖存下來,這將是一個主要問題。


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