原创 一张“大嘴”输给了F35,科幻五代机重现江湖,美军当年选错了?

[热点] 时间:2024-04-28 15:21:36 来源:蓝影头条 作者:时尚 点击:11次

    

原标题:一张“大嘴”输给了F35,大嘴科幻五代机重现江湖,原创美军当年选错了?

    

最近几天,张输重现美国空军博物馆在忙活一项工作,科幻什么工作呢?就是代机当年要把当年参加JSF项目的失败者,波音公司的江湖X-32那架验证机修复起来,作为重要展品,美军向公众展出。选错

说起当年的大嘴JSF项目,这个项目背后有一段缠绵悱恻的原创故事,我们今天就来说说这里面的张输重现玄机。

(X-32,科幻是代机当年波音公司为了获得美国军方JSF联合攻击战斗机项目而推出的样机)

这个故事,要追溯到上世纪的江湖90年代。

在上世纪90年代初,美军美国国防部先进研究计划局发起了一项技术验证项目,目标是研制、发展先进垂直短距起降技术。当时美国的军工巨头们,全都盯紧了这个验证项目,因为他们知道,国防先进研究计划局的项目,很有可能演变成未来的现实装备。一旦这样,就意味着他们将赢得大笔的美元订单,同时为公司在此后几十年,赢得大好的发展前景。

(X-32外形看起来丑萌丑萌的

当时的设计指标提的比较高,要求飞机的空重在24000磅左右,也就是10吨到12吨左右,接近F/A-18C的重量。而且要具备垂直短距起落能力,空战的性能也要媲美F-16。

当时,垂直短距起落无非就那么几个技术流派:一个是多发动机的混合布局模式,就像雅克-38那样;另外一个单发动机加倾转喷管,那就是像“鹞”那样。还有升力风扇流,再加上喷气引射的流派。

这次参加竞标,因为是一个技术验证工程,它要充分的验证技术。美国各个军工巨头,全部都拿出了自己的方案。

(鹞式战斗机)

其中,通用动力拿出了自己已经在试验的一期方案。一期方案是一种多喷管引射方案,在当时也算是比较先进的;麦道公司拿出了比较好的升力风扇方案,而且采用了两种技术路线,一个是轴驱动的升力风扇,一个是喷流直驱的升力风扇;当时的诺斯罗普采用了多发混合方案,就像苏联的雅克-38那样的方案;波音公司是在“鹞”的基础上,把它的动力系统进行了升级,变成了后来的X-32;著名的洛克希德公司,当时使用的也是升力风扇方案,而且是轴驱动的升力风扇,这在当时也是比较超前的方案。

这些公司就自己的技术方案展开了竞争,结果一轮竞争下来,就用了1年多的时间。到1993年,验证项目尘埃落定,美国国防先进计划局宣布,洛马公司和麦道公司胜出。其中洛马公司赢得的是轴驱动升力风扇的方案,而麦道公司获胜的产品,是喷流直驱的方案。

这结果一出,波音就急了,立刻就宣布反对,同时在美国参议院内大肆地游说。理由也很简单,就是说,国防先进研究计划局这一轮竞标下来淘汰的方案,比如说波音的方案,是唯一已经经过实际装备验证的一个技术方案。

因为波音是基于英国“鹞”式的这种单发动机,加上推力转向喷管的方案,而“鹞”已经服役了很多年了,经过了充分的验证,很可靠。波音公司说,你这一淘汰,把最具备成熟度的方案给淘汰了,我们反对。

参议院经过研究之后,觉得这是有点可惜,波音公司的方案这么成熟的话,那不应该就轻易淘汰。那如果波音的成熟方案不淘汰的话,那还有一个问题,就是诺斯罗普的多发混合方案也应该回来。因为那个在苏联,人家也验证过了,也是可以的。

所以最后新的结论就是,波音的方案和诺斯罗普的方案重新入围。但是条件有所限制,波音公司的项目经费只出一半,另外一半是波音公司自筹。而诺斯罗普的方案,因为是基于多发混合的,跟苏联的流派差不多。诺斯罗普,美国就不出钱了,全部自筹资金来搞。这样一来,四家又开始了新的后续的竞争。

(雅克-38)

此时,这个先进垂直短距起降战役方案已经发生了变化。美国国防先进研究计划局跟空军、海军、海军陆战队都进行了沟通。空军预算很紧张,因为搞F-22已经花了大笔的银子,没有钱搞新的东西,但F-16需要更换。而海军陆战队,也需要一个能够从甲板上使用的垂直短距起降飞机,未来可能要替换掉鹞式这个平台。

大家都有需要,但是需要不同。那能不能用一个平台,来兼顾多家的需求?

(JSF项目,F-35B战机生产线)

空军一听,感觉有点兴趣,反正你能替换F-16就行。海军陆战队那自然更感兴趣,如果能垂直短距起降的话,那我肯定愿意要。这样一来,这个项目就变成了叫JAST,就是JSF的前身。

最终的结论,美国军方认为,波音公司和洛马公司应该最后入围。洛马公司就是轴驱动的升力风扇方案,而波音公司的就是单发加适量喷管的布局。此时已经到了最后的阶段,洛马公司一直以来就在不断地通过它的臭鼬工厂的技术团队,在解决升力风扇的问题。

升力风扇,实际上是比较纠结的一种方案。本身升力风扇是个死重,这是过去垂直起降飞机不可避免的一个问题。升力风扇、传动轴以及中间的变速机构,都是死重。但是它也有好处,就是用利用机械传动的升力风扇,它的升力效果是不错的。虽然有死重,但是增升的效果比较好,所以洛马决定在这个方向上走下去。

此外,升力风扇另外一个好处就是,因为升力风扇使用的是非燃烧过的空气,它是从传动轴直接获取了动力,它喷的是冷气,所以发动机不会担心吸入灼热气流的问题。而且这种轴驱动的升力风扇,可以把这个前方的升力,跟发动机的体量分开来处置,发动机比较好安排,也不用使用超大号的推力的发动机。

(美国F-35B固定翼垂直起降隐身战斗机,垂直起降过程时的动力剖视示意图)

波音公司的技术经过评估以后,美国军方一直认为它还是偏传统。但实际上,波音的X-32也有自己的独到之处。首先,它摒弃了当年“飞马”发动机在压气机部分,引气做垂直推力的这个方案。它的垂直喷口其实就两组,那就可以水平也可以转向垂直。它是从燃气部分直接引气的,这个能量损耗还是比较小。而尾部的喷管,主要是负责巡航和机动飞行。在垂直起降的时候,尾部的喷管呈现关闭的状态,所有的喷流通过转向喷管,向下方喷出。

但是这样一来,要求发动机必须得安装在接近飞机重心的位置。因为它就是一对主喷口,转向下方,发动机得靠重心安装。然后通过其他的多组的小喷口,来实现俯仰、滚转方向的控制。那这就意味着,里面的引流系统非常复杂。

(“飞马”发动机)

其实,从燃气部分引流的这种方案,还带着另外一个负面作用,就是发动机可能会吸入热气。于是波音公司还很贴心地在飞机的前部,增加了一个冷气面帘的装置,也可以叫做冷气屏风。通过向下,从压气机的部分引出的冷气流,向下喷射,产生一个隔断效应,避免发动机的热喷流,向前方扩散到进气道的部位。

但是这样一来,飞机显得非常短粗。因为发动机的安装位置,必须得受到重心的限制,飞机显得不太好看。再加上进气道的设计,这个飞机上张着大嘴,跟个怪兽一样。美国空军一直以来,对这个外形非常不感冒。

(年年都被评比为世界最丑军用飞机,甚至是被冠上了“飞天蛤蟆”“大嘴巨怪”等名号)

2000年,波音的X-32率先首飞。在一段时间里,它是唯一一款实验的JSF原型机。1个月以后,洛马的升力风扇的验证机也上天了。一番试验比下来,美国军方认为,波音公司技术偏传统,而洛马公司的方案还有性能富余,这也是最终洛马胜出的一个原因。

但是在后续的发展中,X-35方案仍然面临着极大的挑战,主要还是升力风扇的重量问题。因为这部分重量,这部分死重限制了飞机的性能。后来,洛克希德公司在解决这个问题的时候,其实付出了大量的预算。这个X-35方案预算不断地超支超支再超支,主要源于重量问题。

(X-35和F-35对比图)

波音公司当然也有超重的问题,但是现在从历史的角度来回望,美国一些分析人士认为,其实波音的X-32方案,如果能够解决发动机热喷流被吸入的问题,还是有很大的发展潜力的。当时冷气的面帘表现不够好,曾经在试飞中造成过发动机的喘震。

那同时,它的喷流控制系统的复杂性,当时被认为过高。要知道在2000年前后的时候,这个自动化的控制系统还不那么成熟,其实如果能够进一步完善这些问题,也有望得到解决。

(X-32和F-35)

但是历史就是这样,在一轮竞标中,X-35胜过了X-32。尽管X-32在试飞中,最后也是达到了这个初始的设计要求,但是它被定为了落败者,这就是历史。

今天美国空军正在收拾这架展品,准备把它重新展出,我们也能看出一些端倪。就是,当年波音为X-32准备的一些技术方案,它一定有些成果,在未来可能会被吸收和借鉴,甚至被采纳到某些装备上。返回,查看更多

    

    

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