爱吱声

标题: 从F-35看F-47 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2025-3-24 10:08
标题: 从F-35看F-47
本帖最后由 晨枫 于 2025-3-23 20:17 编辑
5 b. h; A8 h. H( K9 S; r  Z: @8 O. E  M* O" _% ^3 J
F-47新鲜热辣，但离出炉还有一段时间。上一个新鲜出炉的是F-35，用来比照还是有意义的。; i( t5 x4 {# U7 a8 A' s. g0 d3 p7 B

2 o$ v  b5 R7 r/ P' U9 NF-35的故事可谓臭名昭著，但F-35是对比试飞后才选定的。就所有公开信息而言，F-47未经任何对比试飞，这是YF-16与YF-17对比试飞后选定F-16以来，美国空军第一次不经对比试飞就选定战斗机设计。& o5 y, x( g7 c8 ?- H  K: i$ ?; J
! y1 b/ X4 Q+ w% C% R4 v7 q9 E
美国空军参谋长阿尔文上将提到波音和洛克希德的X飞机有几百小时的飞行数据，已经验证了关键技术，这是否足够，还有待观察。从F-35的经验来看，即使有高度接近量产标准的技术验证机先行试飞，都不能保证EMD不遇到重大挑战。1 c2 [4 T9 v; X, ?2 ^
- V! |. T9 w& P; L( u
在“联合打击战斗机”（JSF）计划中，波音X-32与洛克希德X-35对比试飞，洛克希德胜出，定型为F-35。对于大多数人来说，要分辨X-35和F-35还不容易。
) y4 C# D+ w* a; U) R8 B) p. y/ S% P
) `. m. ~. c" ]$ R5 y& T9 w* V

0 ^) o5 I; ~& T  z8 T, M对于美国军方来说，这样的高度相似性意味着技术风险基本上全部消除。JSF在要求上就是F-22的“简配”，不要求超巡、超机动，隐身要求降级，但信息融合和软件化要求提高。由于IT技术的高速发展，信息融合和软件化的更高要求不被认为是增加风险的，反而为F-22升级铺路，因此本来就是刚需。
( _3 ~# n. B7 u, o* W/ Y- S
+ {) N9 ~/ U+ m9 V' f! L, kJSF的关键技术来自DARPA的“通用低成本轻型战斗机”（CALF）计划。DARPA在研究先进短距起飞-垂直降落（STOVL）技术时，发现可以将空军、海军的下一代轻型战斗机（F-16和F-18的换代）与陆战队的下一代STOVL战斗机（AV-8B的换代）结合起来：空军型不需要STOVL能力，升力发动机的空间和重量腾出来，可以用于更多的机内燃油和设备，增加航程和系统性能；海军型需要上舰，可以通过空军型增加翼面积、加装尾钩来解决；陆战队型则保留全套的STOVL能力。0 `! Q0 \2 @4 J# \0 X! r

' r2 w3 y& Q3 c% \3 {6 w3 Q通用化后，基本飞行性能一致，陆战队首次拥有性能比肩空军型和海军型的STOVL战斗机，尤其是在任务系统和武器方面完全通用。代价是航程和推重比/机动性，但相对于AV-8B这个“最先进的亚音速战斗机”来说，这已经是喜出望外地好了。
2 w. {" V1 S& T% l; R9 T& P
9 T- q& T: s  q1 z# b在X-32和X-35的对比试飞中，STOVL性能是重点。只要这个问题解决了，一般飞行和武器系统性能不难解决。至少这是DARPA在研究CALF时得出的结论，但进入EMD后，发现不是这么回事，细节中的恶魔纷纷出动。
( R4 I* c! B% |- [2 _' N0 g& n) ~- y& y4 ?% E

2 c& A: h1 j2 v: ]! _5 s6 z+ @$ ~) P
X-35的升力发动机进气盖是左右双开门，每侧“门板”是双折门，也就是说，一侧通过铰链与机体开口相固定，两片“门板”之间另有铰链完成双折，这样减轻重量，降低打开时的高度，减少气动颤振问题。在JSF对比试飞的时候，注重原理性验证，没有发现问题。但在EMD中，更多的试飞揭示了不可克服的气动颤振问题，只得改成更加坚固但阻力很大的单片式蚌壳门，然后带来一大堆问题，比如蚌壳门打开的角度不能太小，影响进气，也不能太大，阻力和颤振太大。
# {6 i# R4 C) R% f/ s0 G" n6 e+ [7 q4 G0 ~) R" {1 w* l% A
这个问题其实容易理解。在技术验证阶段，凑合的设计就够用了，但到了EMD的时候，就需要万全的设计。这就像家里一样，临时用用，拉一根电线拖线板就可以对付了。但要日常使用，就不能这么马虎，电线需要沿墙固定，甚至穿墙打洞。! G! c' }' G: h
2 ^! N; @5 \+ X1 _5 x
9 J! C; Q( _  Z2 n5 i6 e$ K7 |0 c

" z3 f. m, L4 m- ~但一个问题解决了，另一个问题又来了。升力发动机由于蚌壳门，反而进气条件改善了，问题出在主发动机的进气，这就是升力发动机进气口后面的辅助进气口。在起飞的时候，发动机需要额外出力，两侧进气口不够用，需要打开机背的辅助进气口。本来升力发动机和主发动机辅助进气口一前一后，各不遮挡。现在蚌壳门把辅助进气口挡住了，不仅影响进气，还因为尾流导致辅助进气口的单开门发生气动颤振问题，只能改成更加坚固、厚实、铰链粗壮的双开门，代价当然是重量。
' v) d( L' X! X$ O2 \* Y. H5 \2 m2 b* d9 Q9 X' l
! d3 ~$ e8 v/ R

, a, \' y3 Q5 k" N悬停中的横滚是由横滚喷口（图中像扁担一样向两侧伸出的东西）控制，气源由压气机引出。压气机提供的高压空气未经燃烧，算低温，但压缩本身是增温的。F-35B由于不断增重，发动机推力要求越来越高，压气机出力越来越大，压缩比越来越高，气流温度越来越高，结果原设计的横滚喷口系统耐温能力不足，只得推倒重来。% Z8 y' o5 Z# `+ \. Y2 v9 L( m/ R! [
- B6 o: A8 k8 _# g! n7 A/ ~) r" I4 s
发动机出力越来越大是通过强化热工参数做到的，代价是寿命和可靠性。美国空军一向要求战斗机在IOC时要为后续升级改进必然的增重留有余地。F-35有很多改进和增重要求，但发动机的潜力被早早榨尽，所以免谈了。现在的统一托词是“等待自适应/变循环/三涵道发动机”，与此同时美国空军又取消了自适应/变循环/三涵道发动机在F-35上的应用，个中含义只有自己揣摩了。' W8 A, o+ {9 ]9 d
! W$ W. v$ R! z# I+ T. A0 h
由于结构刚度和气动弹性问题，垂尾根本在跨音速飞行时发生严重颤振，有一段时间只能限速。加固的代价自然是再次增重。' B0 j1 }1 P  ~" Z" K' X' e
+ y- A: u5 O* J' k
用燃油作为系统冷却的冷源似乎是不错的主意，但发现需要余油保持在40%以上才能保证冷却需求。这个问题无解，只能等三涵道发动机，但等得到吗？% R( h0 Z  E; G# V

' }: t) c) o! Q; Z5 v在F-35EMD的早期，GAO就发布了后来被称为“F-35的13大罪状”的报告，列数了更多在技术验证机试飞里没有发现而在EMD里发现的问题。
6 ^/ f# F1 i( k3 U2 W; A6 s. T/ v0 N) k& G' }! o
这都是在已经高度接近量产标准的X-35已经经过几百小时试飞之后才发现的。
& t. ^3 \! ^5 u4 ^% S
' ?/ n7 B9 Y! ^- m4 ~; O4 ~阿尔文和DARPA都提到为F-47铺路的X飞机。根据公开信息，波音-麦道在90年代后，有X-36和“捕食鸟”研究机为下一代战斗机铺路。* M+ G3 H& E9 c3 ?9 X- ^
6 J/ t2 F. o/ g8 V

; [9 b1 R% h- J- `: a* J: o: d; r- O2 N  Q

% ~8 N% t  Z/ ]/ `# c+ Y/ o
5 A  Q. y* @" C: E2 F* Z# k5 B洛克希德或许有秘密的研究机项目，但没有公开报道。2 {7 V! z8 |: ]& C# N' B
, L" A9 c/ \  d
这些研究机都研究了某一方面的关键技术，但像X-35那样已经将关键技术高度整合的技术验证机尚且在很多地方掉链子，从碎片化的关键技术从头整合的技术风险高得多。& x0 b4 e* @7 w8 C# a: E+ g

: z; c, k9 }# v) |9 l" V* @3 }这还没有提到软件。
; K6 c) p2 |% ~* @* J* V$ u# d: U5 ?
4 D8 g& f, D# r9 T' H技术验证机试飞的重点在于气动和发动机，一般不过多涉及软件，软件在飞机设计里被认为可与飞机本身平行的。问题是，现代战斗机的软件已经不只是“附加”的，而是有机整体的一部分。软件跑不起来，整个战斗机就残废了。F-35的软件黑历史可能成为软件工程里“别踩坑”的教科书了，这还是在Block 3软件只是IOC要求，20年前就确定的，应为怕影响研发，而一直不与时俱进。
. U8 C# c+ |6 _, Q  V2 s
( O" {5 \4 N0 ~, }Block 4才是第一版“跟上时代”的，但这也被证明为“步子大了扯着蛋了”的典型，以至于大批待交付的F-35被拒收，只是因为Block 4软件还未到位。  K' P) n: G8 A1 k$ R1 k, g, v4 ^3 [& B" `
- F1 `6 e5 }7 ?0 M6 Y: I* I, m$ w
F-47几乎肯定会遇到同样的问题。
: d# a( l, e: a8 x
" j2 U! d4 X- K从飞行平台来看，未经技术验证机直接跳到EMD的话，技术风险回到F-111时代了。在F-111时代，美国战斗机工业还经验丰富、身手敏捷。现在已经完全不是那回事了。; o$ K& W- N0 q4 H1 D) _( J

, ]; |; M/ z; e# n洛克希德和诺斯罗普的事情不去说它，波音在KC-46、T-7、F-15EX等项目上一再掉链子，使人对F-47的EMD充满期待，这是不安的期待，或者是幸灾乐祸的期待，但不大会信心满满的期待。# z- `1 `; D; ], E
7 c9 B4 M" V$ S3 [! w
KC-46是教科书级的低风险项目。波音是从波音707开始爆发的，波音707是从KC-135加油机变身而来的。波音要是说在加油机技术方面第二，就没人敢说第一。而且KC-767在KC-46之前已经交付日本和意大利很多年了。但KC-46一地鸡毛，竟然连军标要求管线分别走、避免战斗中一损俱损这样的基本要求都“忘记”了。民航的波音767也有冗余要求，但那是针对系统故障的，没有抗战损那样的独立走线要求。
5 L2 ]4 T5 R: @7 \
2 I. k7 y2 L: ]! o, j$ Z  A' y用闭路电视遥控硬管加油系统也成了老大难问题。
& y% }! T9 F* w# m$ ?, \) |: @3 @9 u- k, @+ G( }8 x5 _/ K$ B
T-7作为教练机，本来就是低技术门槛的。波音通过民机里经过考验的数字化工程系统，从设计到供应链到制造到售后全面数字化，大大增加工程设计和制造上的灵活性和供应链敏捷性。但这也能阴沟翻船，弹射座椅、软件、供应链和零部件质量控制都出了问题，关键节点一再错过。* E1 }2 c+ b9 N/ R
! V9 b  j+ Y# M4 j# L0 T( _6 ~
F-15EX是在已经成熟得要烂的F-15E基础上发展过来的，除了一些美国空军专用系统，与正在交付卡塔尔的F-15QA相同。这都能拖三拉四，一年才交付8架。8 m7 t" g2 v) v2 v9 r" X
0 w) X* @: v5 x+ ^3 E
特朗普的期望是，F-47不仅要在他的任期内首飞，最好还要达到IOC和开始装备。必须说，能首飞已经神速了，IOC基本不可能。大跃进都没有这样大跃进的。
9 N) b1 v. l$ i* N' d+ K3 L" {) Q- r$ n* ^+ x0 \2 ~+ j& R
即使F-47在2028年之前首飞，也已经落后中国南北六代4年时间。考虑到中国速度和美国速度的差别，IOC能保持在4年差距是奇迹。在这一切之前，需要先把EMD的200亿美元落实了，这需要国会批准。国会共和党或许没问题，但国会民主党会要求至少公布更多F-47的要求和现有技术基础，花大钱之前有权要求知道花钱买的是什么，这个要求不过分。
$ k7 Y7 x- b3 f0 m4 o& Z3 ~  s3 a$ C8 W: m: w/ y: ?; o# A/ I" c* b
近期内，估计还会有更多F-47的信息流传出来。如果这证明是“川式大跃进”的产物，人们不会意外，但会为曾经高不可攀的美国航空科技神殿的坍塌感到惋惜。毕竟从理工直男的角度来说，先进科技看着也是爽的。
作者: 四处张望    时间: 2025-3-24 14:50
南北机可能也是验证机，类似fc31
作者: 晨枫    时间: 2025-3-24 21:26
四处张望 发表于 2025-3-24 00:50
/ y8 \" ~1 g+ n; r! R% O1 u" @  P( E) h南北机可能也是验证机，类似fc31

( e( F& `& a, _; }8 z0 h或者像歼-20 2001？
作者: 四处张望    时间: 2025-3-25 20:21
晨枫 发表于 2025-3-24 21:26
+ |) q' i$ M. ~3 l: e或者像歼-20 2001？

9 J7 O; p0 i" L9 i# A9 g! j据说从资金来源而言，更像fc31
作者: 北京阿新    时间: 2025-3-31 02:47
创总可以推动修宪再搞一个任期嘛，多4年时间，F-47说不定就首飞了
作者: 潜水员    时间: 2025-5-12 23:19
X-36的图是认真的吗？怎么座舱盖位置上画着俩Q版小人儿？
; d6 X  q* j0 Y) L0 [5 J另外从X-35的图看，最初的主发辅助进气口貌似也是双开门。只是从最初两侧朝中间开闭，变成后来的从中间朝两侧开闭。
作者: 晨枫    时间: 2025-5-13 00:21
潜水员 发表于 2025-5-12 09:19
$ u" {- L8 W, ]+ ?+ ^X-36的图是认真的吗？怎么座舱盖位置上画着俩Q版小人儿？
0 A  A3 w  M! h1 X9 E另外从X-35的图看，最初的主发辅助进气 ...

3 T' @4 L( q! B( q/ L这些都是真图。确实，升力风扇和辅助进气口的舱门都改了，增重不少。



欢迎光临 爱吱声 (http://www.aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2