出类拔萃

在JSF验证机的龙争虎斗中，洛·马公司凭借着多年来研制各型隐身战斗机的深厚功底，一举赢得了这场生死角逐的胜利。从整个竞争过程中可以看出，洛·马公司充分利用在F-22战斗机发展中积累的设计、生产和使用经验，有利地把握住了继承与创新的平衡，显示出在第五代战斗机研制方面的老谋深算。如果说总体布局缺乏新意的话，那么F-35A战斗机在推进系统、飞行控制和结构材料等方面可谓是有备而来，这主要得益于洛·马公司长期以来苦心预研所获得的丰硕成果。

优 化 布 局

在F-35战斗机的气动布局设计中，洛·马公司尽可能地沿用了F-22A战斗机的总体设计思路，不仅大大降低了风险和成本，而且确保了通用化设计所要求的STOVL动力方案，显示出了非同一般的战斗机设计水准。因此，F-35A战斗机的布局形式与F-22A战斗机一脉相承，进一步优化了细节。

F-35A战斗机采用了脊形前机身和翼身融合体。前机身的横截面近似菱形，机头上下曲面结合处形成了一条“脊”形边条。在大迎角机动时，这个边条有利于形成很强的脱体涡，涡中心的高速气流可以稳定机翼上的气流流动状态，产生附加升力。同时，优化设计了座舱，保证飞行员具有良好的视野。

翼身融合体将机身与机翼融合成为一个能够提供升力的整体，不仅升阻比较大，增强机动性和增大航程，而且在这个部位有较大的机内空间可以用于携带一部分内部燃油，弥补了梯形机翼的不足。更重要的一点是，翼身融合体可以采用内部武器舱。

F-35A战斗机采用了梯形中单翼，前缘后掠角35°，后缘前掠角15°，并安装有机动襟翼。菱形机翼基于飞机结构效率和燃油容积的优化结果，可以保证机翼的相对厚度较小，降低超音速飞行时的阻力。机翼的展弦比较小，相对机翼面积较大，翼载降低，配合使用机动襟翼，大大提高了亚音速瞬时机动能力，同时缩短了起降距离。

为了获得较好的机动性能，菱形机翼采用了等弦长全翼展前缘襟翼和等弦长的襟副翼，可以根据飞行状态自动改变机翼弯度，改善机翼表面的气流特性、延缓气流分离，从而提供较大的升阻比。值得注意的是，F-35A战斗机还充分优化设计了进气道外形，起到了边条翼的作用，有利于大迎角时获得较大的涡升力，进一步增强空战机动性。

就隐身性能而言，洛·马公司并未盲目追求更高指标，而是基于政府投资和可能存在的地面威胁，在F-35A战斗机上有限度地采用了一些低可探测性设计。遵循“平面形状调整”原则，水平尾翼和垂直尾翼的前缘与机翼前缘平行，与F-22A战斗机有所不同的是，平尾采用了四边形，垂尾外倾25°。座舱盖与机身光滑地接合，座舱盖边缘、武器舱边缘等均为锯齿形的接合线，以便降低雷达波反射。特别是S形进气道的全新气动设计与生产技术极大地降低了雷达反射截面积（RCS）。此外，该机还采用了先进的表面处理技术和隐身材料。

2000年，洛·马公司专门制造了一个X-35验证机全尺寸模型，装有雷达罩、大气数据探头、天线孔径、外部安装灯、各种操纵面和模拟驾驶舱，以便通过实际试验来更加真实地反映F-35A战斗机的雷达反射截面积。测试中，研制人员将模型倒置在一根柱子顶端，先后验证了机体上各种天线的性能、低可探测性材料的保障与维护能力。对于试验结果，洛·马公司做了一个形像的比较，F-22A战斗机的RCS只有玻璃球大小，而F-35A战斗机的RCS约为高尔夫球大小。

Bump进气

从一机多型的角度出发，洛·马公司经过深思熟虑，认为F-35战斗机沿用F-22战斗机的常规布局更有利于STOVL型的设计，两侧进气就自然而然的保留下来。但是，洛·马公司并未简单地照搬F-22战斗机的进气道设计，而是针对二者之间在战术和技术性能方面的差异，在F-35战斗机设计和生产中大胆创新，独树一帜的“无附面层隔道超音速进气道”（DSI）技术引起了世界的关注。

早在20世纪90年代初，洛·马公司就着手探索一种可以替代传统超音速进气道设计的新方法，重点研究了去掉进气道附面层控制系统，包括隔道、泄放系统和旁路系统的可行性，以达到简化结构、提高效率和减轻飞机重量的目的。经过近10年的努力，洛·马公司证实了DSI技术的工程发展潜力，接着应用在X-35验证机上，并经过进一步优化，成为率先应用在F-35战斗机上一种先进技术。

与F-22A战斗机进气道最大不同之处在于，F-35A战斗机的两侧进气道利用DSI技术，分别在进口部位的机身表面制造出一个三维曲面。从外部直观来看，DSI的进口就像一个凸起的鼓包，因此国外一般形象地称之为Bump进气道。确切地说，这个鼓包的前半部分类似一个扁圆锥形，首要功用就是形成最佳的激波系，实现超音速进气道的设计要求。

与X-35验证机相比，F-35A战斗机在进气道唇口设计方面实现了优化设计。X-35验证机的进气道唇口采用了外侧唇缘前突的三角形，整个唇口为四边形，而F-35A战斗机的进气道唇口优化设计为三边形。这样，缩短了外缘唇口的长度，减轻了68公斤重量，同时也相应增大了进气流量，有效地改善了大迎角时的进气效率。

当F-35A战斗机在超音速飞行时，机头部位形成的斜激波在一定程度上起到对气流减速增压的作用。接着，气流在进气道的鼓包前点形成一道斜激波，继续在鼓包型面前段减速增压，气流进入唇口前形成接近垂直于鼓包表面正激波，使气流减小为亚音速，满足发动机工作的需要。

Bump进气道可以看作是主动地推移附面层远离进气口。从机理上讲，由于鼓包压缩曲面上存在着中间高、两侧低的压力分布，因此在压缩型面的不同高度上都存在这样一种沿展向的压力梯度，这种压力分布的综合作用可以把气流向两侧推移。这样就产生了一个十分理想的效果，相当于存在一个无源的附面层吹除装置，可以将大部分机身附面层吹除到进气道之外。

可以看出，Bump进气道的唇口设计采用了前掠形式，唇缘与机身相邻部分成峰谷外形，目的是让大部分附面层从“峰谷”后排除。这是由于鼓包两侧紧靠进口唇缘，被鼓包推向两侧的气流在进口唇罩的分流作用下，从唇罩外侧流向机身后部，从而避免了附面层内的低能气流吸入进口。

值得一提的是，F-35A战斗机采用了进气道/机身一体化结构，用一个复合材料整体结构代替了以往设计中所需的上百个零件和上千个紧固件，利用胶结技术使进气道与机身内部安装边连接成为一个固化的整体结构。这一技术大幅度减少了潜在的雷达波反射体，因此，不仅降低了雷达可探测性，同时降低了制造成本，实现了成本与隐身的有机结合。

一 发 千 钧

引人注目的是，F-35A战斗机成为迄今为止发动机功率最大的单发战斗机。作为这种第五代战斗机的动力装置，F135-PW-100发动机在地面装机试验中，最大加力推力超过了178千牛。据称，在F-35A战斗机正式装备时，F135发动机将有可能提高到195千牛，有利于克服目前出现的超重问题，或者可以增加武器载荷，或者适应于高温、高海拔等不同地区作战。

为此，普惠公司首先为F-35A战斗机研制了三台F135发动机。FX631型用于验证常规起飞着陆型推进系统的海平面操纵性、风扇性能和加力燃烧室的操纵性；FX632型装备遥测设备，进行高空台试验；FX633型更多地用于研究战斗机／推进系统进气道的兼容性，还研究和验证用于预测风扇交互作用的计算流体力学模型。2005年12月，普惠公司将用于飞行试验的首台F135发动机交付给洛·马公司。

从结构设计上看，F135发动机采用了3级风扇、6级压气机、1级高压涡轮和2级低压涡轮，在核心机方面与F119发动机基本相同，主要部件进一步采用了比较成熟的先进技术，使发动机推力增加了22.25千牛，从而可以产生更大的推力，而且耐久性会更好。

F135发动机的增压部件采用了三元粘性叶轮设计，不仅可以提高级负荷，减少级数，还能够提高稳定工作裕度和外物损伤容限。风扇不仅采用了小展弦比设计，有助于增大强度和抗外来物损伤，而且还采用整体叶盘结构，减少流动损失，并减轻了结构重量约30％。第5级高压压气机采用了钛合金的整体叶盘转子，取代了原来的100多个单独零部件。

另一明显的改进是，核心机的高压涡轮上采用了“超级冷却”的工作叶片和导向叶片。这些叶片与常规冷却叶片没有什么区别，但其内部通过计算流体力学方法设计，加工有数百个小孔，冷却效率高出20％。借助这一新技术，涡轮前温度可以高出叶片金属熔点555～666℃，节省的冷却空气可增加10％的推力，或者用来减少排气的红外信号。

与此同时，F-35项目办公室基于动力装置竞争的需要，决定F-35战斗机可以选择采用两种型号发动机，F135发动机被选为主要动力装置，而GE公司和罗·罗公司合作研制的F136发动机则作为备选发动机。时至今日，美国国防部面对F-35项目研制费用的不断上涨，正在考虑取消F136发动机项目。然而，F136发动机是一个国际合作项目，涉及到多个国家，因此发展前景仍然扑朔迷离。

结 构 材 料

并不为人熟知的是，F-35A是世界上第一种采用多电飞机（MEA）技术的战斗机。早在JSF竞争投标阶段，洛·马公司基于当时还处在研究阶段的多电飞机技术，独家提出了“电传动力”这一概念，在势均力敌的竞争中填加了一块取胜的砝码。由于需要较长的时间来试验这种技术，因此洛·马公司并没有在X-35验证机上采用，而是首先在一架F-16 AFTI试验机上进行试飞，采用了一种无液压备份的电作动飞行控制系统，更换了方向舵、升降舵和襟副翼的常规作动器。

考虑到降低这种新技术的风险，F-35A战斗机所采用的是电液混合式作动器，由电子装置和软件进行控制，即电动静液作动器（EHA）。EHA采用来自飞行控制系统计算机的指令，驱动电动机，由后者将液压油加压到对应的活塞/作动杆组件上，对气动控制面实施机械驱动。与传统液压作动器相比，EHA的优点是，只需采用作动器组件本身歧管装置中的小型液压油储存器，不再需要发动机驱动的液压泵和较大的液压油箱，同时去掉了普通液压管路系统的重量和复杂性。

F-35A战斗机上所采用的EHA由单套式、双套式和双套串列式，其中双套串列式最为复杂，用于驱动水平尾翼和襟副翼。据介绍，这一系统可使F-35A战斗机的总重降低318公斤，全寿命期费用降低3％。

从布局上看，虽然F-35战斗机比较传统，但洛·马公司在设计中仍然采用不少创新技术。例如，在飞机的蒙皮上用一种新的3M聚合物薄膜来替代传统的表面涂漆，使一架飞机在全寿命使用范围内可节约300公斤的涂料。据介绍，这种聚合物薄膜能满足多种严格的耐久性要求，用来代替油漆将降低战斗机的生产成本和维修成本，并且在大气污染规定方面也具有明显优点。

此外，F-35A战斗机还增加了座舱盖的强度，可以抵抗鸟类的直接撞击。同时，考虑到隐身性能的需要，修改了内置式武器舱的形状，并为舱门驱动系统专门研制了一种旋转式齿轮作动器，以便实现舱门的极快开启和关闭，避免被敌方雷达发现。

正 式 出 厂

F-35战斗机的生产工作主要由洛·马公司、诺·格公司、BAE系统公司和普惠公司等负责。其中，洛·马公司负责制造前机身和机翼，诺·格公司制造中机身，BAE系统公司负责生产后机身和尾翼，普惠公司负责提供F135涡扇发动机。洛·马公司还将进行系统综合，负责最后的总装。

2004年5月，首架F-35A战斗机的四大部件生产阶段正式启动。诺·格公司的综合系统部率先开始装配中机身。当年7月12日，洛·马公司在沃斯堡工厂举行仪式，正式开始装配首架F-35A战斗机的前机身。此后一个多月，洛·马公司又在8月23日开始了机翼装配工作。同时，BAE 系统公司开始在英国生产后机身。

在经过一年多的部件生产后，F-35战斗机的总装工作从2006年5月正式开始。当诺·格公司于5月初按时交付了第一个中机身后，洛·马公司在5月16日完成了机翼结构与前机身和中机身的连接。接着，又在5月31日接收到BAE系统公司交付的首个后机身，一周后完成了四大部件的装配。这样，首架F-35A战斗机在堪称完美的四大部件装配工作结束后，已经具有了基本的总体构型，其后开始安装各种系统。

从生产工艺来看，F-35A战斗机四大部件的连接精度超乎了想像，这完全得益于数字化的设计和制造方法所产生的非凡效果。三家主要承包商在生产过程中都采用相同的数字模型，通过一根“数字线”读出同样的数据库文件，从而实现了前所未有的协作生产，因此，即使彼此异地相隔8000公里也不会影响其精确性。更令人惊讶的是，三家公司基于目前的生产模式，将不断优化各个生产环节，最终将在F-35战斗机全速率生产时，实现每个工作日生产一架飞机。

为了实现这一目标，确保F-35战斗机在全速率生产过程中降低成本和缩短周期，洛·马公司、诺·格公司和BAE系统公司已经决定将利用流水线方式生产F-35系列战斗机。巨大的装配厂房改建成装配流水线，整个流程中将采用高科技轨道系统，一种类似脚手架的设备将取代传统生产线上将零部件运送到工作台上的高架式起重设备。它可以在轨道系统上移动，并将零部件运送到工作台，再用最新的机器人进行流水作业式组装。

2005年9月7日，洛·马公司沃斯堡的技术人员按照原计划启动了首架F-35A战斗机的通电测试工作。其后，工人们在11月底安装了垂尾，12月初安装了机翼上部的7块蒙皮和平尾，接着安装了F135发动机。2006年2月17日，洛马公司完成了首架F-35A战斗机的全部装配工作，两天后，该机正式出厂，开始进入到一系列地面试验中。

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