《观棋》第6期：为何F-35格斗不敌F-16

源济

澎湃防务  2015-07-03 17:03

最近美国空军的一份内部文件披露，其最新锐的F-35A战机在一场近距空战格斗（俗称“狗斗”的）训练中不敌一架F-16。由于F-35项目本身极具争议性，瞬间引发轩然大波。本期《观棋》为您独家解读，全面分析事件背后的每个细节。





文件部分内容几天前由一个名为The War Is Boring的博客披露，但由于是只言片语，很多人并没有在意认为只是对F-35的又一轮“黑”而已。就在昨天故事出现出人意料的转折，该博客居然将完整版测试报告公布于众，使得真相瞬间清晰。





首先要比较测试双方飞机的详情，F-35是一架改装的量产型F-35A（编号AF-02），不仅无外挂，且缺装很多与空战相关的设备和任务系统，甚至没有涂隐身涂料。首先这确实使得它在测试中难以模拟攻击目标，但这也使得它比标准型更轻巧。





而F-16则是一架普通的第40批次F-16D双座型，为进行长时间的测试，还挂载了2个副油箱。尽管F-16被公认为三代机格斗空战的佼佼者，但外挂油箱对机动性带来的影响仍不容忽视，此时F-16D的过载被限制在7G，推重比和升阻比也下降明显。





但即使如此F-35仍处于下风。文件指出，F-35在视距内空战中最引人注意的特点就是缺乏能量机动性。曾在F-15E上有过2000小时飞行经验的试飞员认为，由于翼载荷和推重比的劣势等原因，后者的能量机动明显不如前者，甚至不如测试中受限制的F-16。





能量机动是战机设计和空战理论中频繁引入的一个概念。简单说，一架飞机的能量包括势能和动能，如果能高效消耗其中部分能量将其转化为升力过载，从而获得速度或者角度的优势，之后能够迅速恢复能量准备下一个动作，就是一架能量机动优秀的飞机。





F-35满油重量约21吨，和F-15E不带保形油箱时满油重量相当；而机翼面积更小，单台F135的推力也顶不过两台F100；加上内置弹舱等设计使其机体肥厚阻力大，使得相对后者翼载荷偏高而推重比升阻比偏低，盘旋性能差能量利用效率不足，恢复能量较慢。





虽然F-35有着良好的大迎角性能，拥有50度以上的可控迎角，但报告也坦承除非以大幅损失能量为代价，否则这一性能很难在空战中转化为克敌制胜的动作。而其另一个问题——受飞控影响，纵向俯仰速率不足进一步恶化了能量机动性不足带来的劣势。





报告指出“随着时间推移，相对对手的能量劣势更严重。”这说明即使在燃油消耗之后随着重量降低能量特性有所改善，但由于俯仰速率问题导致盘旋仍然不好。F-35只有通过猛拉杆损失能量获得机头指向一途，如不能奏效，低能量下其机头指向能力还更差。





特别是当F-35处于格斗飞行中常见的迎角混合区域（20-26度，此时即将进入一般意义的大迎角飞行界限）时，由于此时飞机气动相对低迎角和大迎角时更不稳定，飞控系统对操纵有限制，导致敏捷性更加迟钝，这一点被列入了后文建议对F-35改进的一部分。

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如果说进攻动作表现迟缓难以在航炮攻击中迅速捕捉F-16还可以说是测试条件限制，毕竟实战中可以靠大离轴的AIM-9X空空导弹弥补；但在防御动作中F-35同样表现不佳，F-35的试飞员认为一旦被F-16进入后半球之后，由于俯仰率不足，基本难以逃脱。





报告承认能量机动的劣势无法解决后给出了几个弥补方法，除了减轻头盔显示器(HMD)的重量使得飞行员能在大过载机动中转头更方便这类细节外，大体上分两个方面。首先是利用F-35机体强度的余量，改进飞控系统提高俯仰速率以及迎角变化速率。





另外，防止进入失速尾旋的偏航率控制权限也被认为有必要适当放开，目前这个抗尾旋设计虽然在大迎角飞行中保证F-35不会出现大的偏航率实现稳定可控，但其产生的舵效响应延迟也导致飞行员在格斗时被捆住了手脚，难以通过蹬舵获得快速机头指向。





总之报告认为，能量劣势难以扭转的F-35在视距内格斗中，是一架需要更多依靠类似大迎角下蹬满舵这类损失能量换取机头指向的机动以满足导弹发射条件来和敌机抗衡的飞机，而不是靠更好的盘旋性能和垂直机动获得更多更稳定的射击机会的飞机。





五角大楼F-35项目办公室（JPO）一时间被这份突然曝光的文件整得焦头烂额，一开始解释“F-35在测试中被限制...不能发挥自己的超视距能力...隐身性能被限制...可以使用头瞄的武器和软件也未安装”。但对于视距内格斗来说，以上三点可谓是“然并卵”。





F-35的支持者们还认为，对抗中很可能存在着不利于F-35的过载限制，其能量机动性本不该这么差。但文件明确指出，在今年1月的这场测试中，完全放开飞控限制的F-35确实在从3048米到9144米高度的17个空战机动中全程被挂了两个副油箱的F-16压制。





而随着文件的清晰完整版被美国著名航空杂志《航空周刊》获得并公布，这一事件在美国航空爱好者群体中引发了热烈的讨论。之前很多参与F-35测试的飞行员对其机动性做出过的曾引起网络上诸多争议的负面评价，如今看来并没有过度夸大其词。





总之不考虑F-35配套航电系统的优势（而这些三代机也可通过改进拥有），目前其格斗机动性是明显不如F-16的。而这一点和洛马官方长期鼓吹其机动性和三代机相同甚至高一等级的说法完全不符，四代机标志的4S指标看来是要少一个S（超机动性）了。





最后JPO不得不承认，F-35“不能狗斗”是因为“并非为狗斗而设计”，F-35的空战模式“更多的是利用低可探测特性+超视距发现/攻击能力的优势远距离消灭敌机”，从官方角度默认了这一让人尴尬的事实。（没办法，以后还要卖给那么多小兄弟，藏不住的）





当然即使这份文件没有公开，洛马也会对F-35改进，诸如前文提到的放宽各种限制等等。但由于气动布局等机体硬件设计已经固化，即使再进一步挖掘F135的潜力提高推重比，总体提高机动性的空间也有限。而F-35家族的其他成员也面临着类似危机。

源济

海军陆战队型F-35B由于增加了升力风扇这个庞大的“死重”，空重更大，其机动性更难指望。不过美国海军陆战队主要是用它取代AV-8B执行对地攻击任务，应该尚能接受。然而对于一票指望F-35B充当其“小航母”舰载机的国家来说，这消息就不妙了。





所以，虽然日本已经为航空自卫队采购第一架F-35A，但是拥有22DDH这样“准航母”的海上自卫队却对采购F-35B的态度并不积极。除了编制体制上的原因之外，海自认为F-35B无法帮助其实现“洋上防空”作战的目标也是一个重要因素。





即使F-35可能会在格斗中面对各国的改进型三代或三代半战机落于下风，但这并不能说明F-35对美军而言是失败的。F-35从研制开始就贯彻了网络中心战的概念，极其重视态势感知和信息融合能力。而这恰恰是F-35优于世界其他战机——甚至优于F-22之处。





所以评价F-35的超视距空战能力绝不能局限于APG-81主动相控阵雷达和AIM-120D导弹的组合。作为网络中心战重要节点，兼具低可探测/截获性和信息节点特性的F-35，完全可以发现并利用战场上随时存在的空隙，发动更隐蔽成功率更高的超视距攻击。





这就是美军的F-35避免进入格斗的方式。但也要看到，对于不具备像美军那样极其完善的作战体系和信息网络的国家来说，战时他们的F-35更多要像传统战机那样需要独立承担获取战场信息的任务，必然存在着信息感知盲区，狗斗不是说能避免就能避免的。





因此这一报告的披露对F-35外销工作也有影响。很多欧洲国家对F-35的观望态度还在继续；相形之下，价廉物美的二手F-16升级项目最近生意却越做越好，不过无论是F-35还是F-16，反正最后挣的钱都能落进洛马的口袋，在问题解决前倒也乐见其成。





F-35机动性的劣势被曝光，并不能说明美国航空工业技术实力不够强。从源头上说，冷战后节省防卫开支，导致JSF和CALF项目合并，使得最终的F-35必须是满足三军型号通用机体平台和发动机基本设计要求的隐身战机，在设计上必须做出大量的妥协也难免。





如前文所说，F-35的卖点本就不在机动性如何出色，只是洛马的宣传和部分“肥电”的粉丝当了一把“猪队友”，使得其这一缺陷被放大了。F-35总体来说仍然是一款满足了美军装备要求的，以隐蔽精确打击作战为主，具备优秀超视距空战能力的通用四代机。





当然，分着F-35这桶水的“三个和尚”想法也有不同，空军F-35A已形成一定规模，准备在使用中不断摸索改进；机队老旧，F/A-18A都改进出两个+的陆战队自然是有什么用什么，而这边F-35C尚未正式服役，美国海军的第六代战斗机概念又要呼之欲出...





关于F-35的成功之处，相关论述已经汗牛充栋；而其项目开发中的种种问题，同样值得学习借鉴。如何在国产四代机的研制中突出重点、扬长避短，而不是停留在“恨人有笑人无”的层面上，才能真正缩短差距。本期《观棋》就到这里，下周二我们再见！', timg: 'http://image1.thepaper.cn/image/4/442/614.jpg