据飞行国际(Flightglobal.com)报道,近日,美国与英国以“威尔士亲王”号航母为平台进行了F-35B性能边界的扩展测试。
测试中,美国海军陆战队试飞员驾驶F-35B完成了在该舰上第一次的滚动垂直降落,以及一架携带超重型有效载荷的F-35B的滑跃起飞。
美国国防部表示,此次滚动垂直降落测试发生在10月19日,当时“威尔士亲王”号从美国东海岸出发,正在西大西洋进行海军演习。
测试中的F-35B与“威尔士亲王”号。
这一测试的主要目的,是协助英国的两艘“伊丽莎白女王”级航母实现打击能力的进一步提升,以求在更极端的恶劣天气条件下,舰载机编队依然能实现更多的出动架次和更强的载荷与回收能力。
这是在“威尔士亲王”号航母甲板上,正在测试极限起飞性能中的F-35B改装测试机。该机采用“野兽模式”挂载构型,除弹舱内的两枚500磅炸弹外,机翼下还外挂了多枚1000磅炸弹。
英国是美国在F-35项目开发中的核心合作伙伴国家。特别是在F-35B上,英国罗罗公司提供的“集成升力风扇推进系统(ILFPS)”是该机实现短距起飞/垂直降落能力的关键基础。
针对F-35B与英国新一代航母的整合问题,美国和英国在F-35的研制期间就建立起了深入的合作机制。比如作为F-35相关测试工作中的关键角色,美海军帕克图辛河F-35综合测试部队中就有比例较高的人员来自英方团队。
ILFPS。
此次F-35B的测试持续了4周左右,是美英两国相关合作的一部分,属于“开发测试第三阶段(DT-3)”。
根据目前的公开报道,2架F-35B测试机、4名试飞员以及近200名工作人员参与了相关试验。在更早的DT-1/2阶段中,通过大量的海上试验,美英两国实现了F-35B与“伊丽莎白女王”级航母的初步集成,并完成了操作手册等重要标准规范的制定工作。
更具体的来说,此次F-35B性能边界的扩展主要来自两个方面:依靠滑跃起飞实现更大的起飞重量;依靠非常规的“滚动式”降落(SRVL),实现更大的降落重量。
DT-3还包括大量的其他内容,比如“流星”导弹的地面操作处理,以及多种武器系统的操作测试与评估等
英国海军“威尔士亲王”号。F-35B在该舰上已完成350英尺起飞(大约前舰岛末端处)的测试,但油弹满载起飞可能需要850英尺距离——这种状态下,飞机将较为接近甲板末端。
在冷战期间,英国发展并完善了航母舰载机的滑跃起飞技术。通过滑跃跳台赋予飞机向上的角度和运动趋势,滑跃甲板能有效地使飞机在滑跑过程中更早达到较大迎角、产生更多升力,更快实现升力与重力的平衡/反超——最终的结果是,飞机能以短得多的距离、或是携带大得多的载荷重量升空。
这种设计不仅可以应用在航母上,以更低成本获得接近弹射器带来的起飞能力改善,也可以应用在战时跑道抢修等情况下——即便仅有较短的跑道残存,这种设计依然能保障战术飞机的有效起飞。
早期“去航母化”的“塔拉瓦”级两栖攻击舰(上),与后期航母化的“美国”级两栖攻击舰(下)甲板的对比。美国海军陆战队没有自己的主战舰船,其舰载飞机的海上运作依赖于海军的支持。因此,军种间的定位协调和矛盾冲突,在美军军舰飞机的发展中也是重要的影响因素之一。
与英国不同的是,美国深入研究了滑跃起飞技术,但并没有应用在本国F-35B的主要搭载平台上,这其中的原因可能是多样的——比如,美国两栖攻击舰的发展模式,已经成为了其海军内部长期、突出的矛盾点。
两栖攻击舰最早由直升机护航航母发展而来,它与航母之间的定位区别一直暧昧不清:“超级航母派”一度非常忌讳两栖攻击舰的固定翼飞机运作潜力,担忧其发展为小型航母,影响大型主力航母项目的地位与资源投入。
比如在“塔拉瓦”级两栖攻击舰上,美国海军部分高层人员为了断绝其成为小型航母的可能,刻意规划了巨大的舰岛结构,以破坏其甲板的运作潜力。曾经有一段时期,这是导致美国两栖攻击舰不会采用滑跃平台设计的重要因素。
美国F-35B在无法滑跃起飞的情况下,依然可以通过减少内油实现满挂载起飞,并依赖其充沛的空中加油能力来补足战斗机的航程。英军在这方面受到的制约则远远大于美军。
不过最新的“美国”级两栖攻击舰,其前几艘在设计之初已完全转变为以F-35B运作为核心。类似早前在“塔瓦拉”级上的掣肘现在应该已经不再影响其设计与制造。
一个较为合理的推测是:F-35B作为隐身飞机,要融入美国海上空中力量,这导致美军没有足够的动力去挖掘F-35B的性能极限。
英国就完全不同了:英军海上空中力量的发挥完全依赖F-35B单一机种——毫不夸张地说,F-35B实际可用性能的上限直接决定了英国海军的力量上限。
在战争强度最高的时候,F-35B起飞时并不需要特别大的起飞重量——因为此时F-35B必须保持武器全内置的隐身构型,其弹舱内除了空空导弹外,最多只能携带两枚1000磅炸弹,全通式平直甲板已经足以保障其起飞。
而F-35B的“野兽模式”,只有在双方实力完全不对等、或是战局已定的低威胁环境下,才能完全发挥其打击潜力。美国海军目前仍有足够多的装备和手段,能用比F-35B更低的运作成本去实现相关目标。
因此,在美军的视角下,滑跃起飞的一些缺点相当突出:比如跳台设计至少要损失1~2个停机位,舰船高速顶风前进时会在甲板上形成较强烈的紊流,会一定程度上干扰飞行器起降,必须大幅度改变甲板调度和运作体系等。
英国主导的“滚动式”降落,经历了耗时漫长的研发过程。2007年,基于鹞式战斗机平台的矢量推力飞机先进控制机(VAAC)在法国“戴高乐”航母上进行了演示。
在这些因素的综合作用下,最终使美国和英国在F-35B战斗机的使用上形成了完全不同的选择。
此次DT-3测试中的另一个重点,F-35B的“滚动式”降落,也是同一逻辑下的必然结果。“滚动式”降落的载荷回收能力强化,与滑跃起飞带来的起飞载荷能力强化,是一体双面的伴生关系;这也是为什么英国是所有F-35B用户中,唯一使用“滚动式”降落的案例。
因为高效的打击行动完全依赖于先进的制导武器——这些武器都非常昂贵,为了保证军事行动在经济上是可接受、可持续的,F-35B能带越多的武器上天,它就必须能带越多的武器着舰,而不是降落之前被迫把武器抛投入海。
“滚动式”降落是传统常规着舰和垂直着舰的混合短距降落模式,飞机获得的升力同时包括两部分:由风扇和偏转喷管提供的动力升力,以及以机翼为主、机体提供的气动升力。由于获得了大量的额外升力补充,F-35B能携带重得多的载荷安全降落。
在航母本身顶风全力前进的情况下,F-35B可以获得30节以上的相对速度加成;再借助现代战机气动设计中高效的大迎角增升特性,F-35B仅以相对航母甲板70-80千米/时的速度,就可以实现非常可观的降落重量强化,而且地面刹车距离可以控制在40-50米内。
相较于标准的垂直降落模式,“滚动式”降落的实现更复杂(比如需要“贝德福德阵列”等额外的辅助设备)、风险也更高;同时它对甲板空间的占用范围、对于其他飞机的运作调度影响也更大。
结语
武器系统的性能发挥,受限制于各种复杂的因素,往往没有统一的答案和标准。F-35B就是一个相当值得深入分析的案例:
它尽管是美国主导研发,但仅从飞机性能本身的挖掘和发挥来看,做得最努力、收益最大的是英国。但如果扩大到整个作战体系,美国和英国的选择又各自符合自身的需求。
排版:陈奕煊
策划 | 文案:候知健
编审 | 监制:武晨、王兰
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