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X-35验证机

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X-35 JSF
於愛德華茲空軍基地進行試飛的 X-35A JSF
概况
类型概念驗證機 (CDA)
制造商洛克希德·馬丁航空
状态發展為 F-35
主要用户國防高等研究計劃署 (DARPA)
制造数量2架（X-35A/B 與 X-35C）
历史
首飞2000年10月24日[1][2]
发展为洛克希德·馬丁 F-35閃電II

洛克希德·馬丁 X-35（英語：Lockheed Martin X-35）是一架由洛克希德·馬丁為聯合攻擊戰鬥機計劃（Joint Strike Fighter program）所開發的概念驗證機（CDA）。X-35 在競爭中擊敗了對手波音 X-32，其研發的武裝量產版本於21世紀初以F-35閃電II（F-35 Lightning II）的編號投入量產。

發展

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主条目：聯合攻擊戰鬥機計劃
原版 F-35 聯合攻擊戰鬥機標誌
X-35C

聯合攻擊戰鬥機（JSF）計劃源於取代現有機種的通用戰鬥機需求，包含 JSF 的前身——通用廉價輕型戰鬥機（CALF）計劃。正式的 JSF 開發合約於1996年11月16日簽署。JSF 計劃旨在取代多款飛機，同時降低開發、生產與營運成本。該計劃透過以單一機種衍生三種型號來實現此目標，初始目標為各型號共享70%以上的零件。[3]

第一款是 F-35A，為傳統起降（CTOL）型號。它是最小且最輕的版本，主要用於取代美國空軍老化中的 F-16戰鬥機與 A-10攻擊機。這是唯一配備機砲（GAU-22）的版本。F-35B 則是短距起飛/垂直降落（STOVL）型號，計畫自2015年起取代美國海軍陸戰隊的 AV-8B獵鷹II式與 F/A-18黃蜂式，以及英國皇家空軍/英國皇家海軍的 獵鷹 GR7/GR9。

英國皇家海軍將以此取代獵鷹 GR7，皇家空軍則取代獵鷹 GR9。美國海軍陸戰隊將使用 F-35B 取代其 AV-8B 獵鷹II式與 F/A-18 黃蜂式，其尺寸設計與空軍的 F-35A 相似，以犧牲燃料容量來換取垂直飛行系統。與獵鷹式相同，機砲採外掛砲艙形式。垂直飛行是風險最高的環節，最終也是設計中的關鍵因素。最後是 F-35C，為艦載（CV）型號，將取代「傳統」F/A-18 黃蜂式，並作為 F/A-18E/F 超級黃蜂的隱形補充機種。

它將擁有更大、可折疊的機翼以及更大的控制面，以改善低速控制能力，並配備更堅固的起落架以承受艦載降落的應力。較大的機翼面積提供了更遠的航程與載荷，實現了與重得多之超級黃蜂式相同的目標。美國海軍最初計劃購買480架 JSF；該數字最終修正為260架，海軍陸戰隊則額外購買80架。

主要客戶與資金資助者為美國與英國。另有八個國家參與資助該飛機的開發。不含採購費用，總計畫開發成本估計超過400億美元，其中大部分由美國承擔。生產成本估計為每架1.02億美元（以2,400架計算）。[4]

國際參與分為三個等級。英國是唯一的「第一級」夥伴，出資略高於20億美元，約占開發成本的10%。第二級夥伴為義大利（出資10億美元）與荷蘭（8億美元）。第三級夥伴為加拿大（4.4億美元）、土耳其（1.75億美元）、澳洲（1.44億美元）、挪威（1.22億美元）及丹麥（1.1億美元）。這些等級大致反映了對該計畫的資金投入、技術轉移與各國企業可參與競標的副合約數量，以及各國獲得量產飛機的優先順序。以色列與新加坡也作為安全合作參與者加入。[5] 由於開發與測試延誤，F-35 的服役日期從2010年逐步延後至2015年。[6][7]

設計

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X-35 飛行影片：過渡至垂直起降、懸停、短距起飛、空中加油、垂直懸停與降落。
X-35B 垂直降落（影片）

X-35 設計的部分元素由 F-22 猛禽開創，而垂直起降（VTOL）排氣管設計的部分內容先前曾用於 en|Convair Model 200|康維爾 Model 200——一架1972年為制海艦需求設計的超音速垂直起降戰鬥機；特別是 X-35B 使用的三軸承旋轉噴嘴即由康維爾的設計開創。[8][9]

此外，洛克希德於1991年購買了已被取消的 Yak-141 的技術資料進行審視與分析。[10][11] 雖然頭盔顯示器系統已經整合至部分第四代戰鬥機（如 JAS 39 獅鷲），但 F-35 將是第一款由頭盔顯示器完全取代抬頭顯示器的現代先進戰鬥機。[12]

在概念定義階段，每個承包商團隊將對兩架驗證機進行飛行測試。洛克希德·馬丁[13]的驗證機包括 X-35A（後來改裝為 X-35B）以及機翼較大的 X-35C。[14] X-32 與 X-35 的動力裝置均衍生自普惠的 F119，其中 X-35 的 STOVL 型號結合了羅斯尼斯升力風扇模組。由於這些是用於 STOVL 風險降低的概念驗證飛機，驗證機不需要具備最終飛機作為武器系統的內部結構或大部分次系統。[15]

軸傳動升力風扇

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與使用升力發動機或如獵鷹式跳躍噴射機中羅斯尼斯飛馬發動機的直接升力發動機不同，X-35B 由 F119-PW-611 動力系統驅動，該系統使用了全新的軸傳動升力風扇系統，由洛克希德·馬丁工程師保羅·貝維拉誇（Paul Bevilaqua）獲得專利，並由羅斯尼斯開發。[16][17] 在正常的機翼平飛中，F119-PW-611 作為標準的中涵道比帶後燃器渦輪扇發動機運作。該渦輪扇發動機的功能有點像嵌入機身內部的渦輪軸發動機（但由渦輪級提取的總熱能比例要小得多）。[18]

發動機的部分動力透過渦輪提取，並透過離合器與錐形齒輪箱向前驅動軸傳導至垂直安裝的反向旋轉升力風扇。該風扇部位於主發動機前方的飛機中心位置（這也可以視為高涵道比渦輪扇發動機，但低壓風扇級遠離發動機核心安裝在延長的離合器軸上，並向下產生推力，而非像傳統渦輪扇發動機般繞著發動機核心向後推）。[19]

來自巡航發動機中涵道比渦輪扇發動機壓縮機級的旁通空氣透過機身兩側機翼上的對稱滾轉噴嘴排出，而來自升力風扇的推力則平衡了機尾轉向巡航噴嘴排出的高溫核心氣流推力。X-35B 的動力裝置有效地扮演了流量倍增器的角色，就像渦輪扇發動機透過以較低速度移動未燃燒的空氣來獲得效率一樣，獲得與獵鷹式巨大但在超音速下不切實際的主風扇相同的效果。[20]

雖然這些額外的機械結構在平飛期間屬於死重，但增加的升力推力使起飛載荷提高得更多。冷風扇也減少了高溫、高速空氣帶來的有害影響，以免損壞跑道鋪面或航空母艦甲板。儘管具有風險且複雜，但該設計運作順暢，滿足了國防部的要求，且 X-35 驗證機的飛行測試成功將風險降至技術成熟度 6 級（TRL 6）。[21]

營運歷史

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試飛評估

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X-35A 於2000年10月24日首飛，測試飛機性能與操控特性。在進行了28次試飛後，該機被改裝為 X-35B，加裝了軸傳動升力風扇、尾部旋轉噴嘴與滾轉噴嘴。2001年7月20日，為了展示 X-35 的 STOVL 能力，X-35B 在不到 500英尺（150米） 的距離內起飛，達成超音速飛行並成功垂直降落。[22][23][24] X-35C 則於2000年12月16日首飛，測試模擬航艦回收與進場動力。[25]

在 X-32 與 X-35 的對決競爭中，後者獲評為勝者。因此，洛克希德·馬丁於2001年10月26日獲得了 F-35 系統開發與展示（SDD）合約。[26]

F-35 量產

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主条目：F-35閃電II戰鬥機

X-35 與專為實戰武器系統設計的 F-35 之間存在許多差異。前機身加長了 5英寸（13厘米） 以容納任務航電設備，水平尾翼相應向後移動 2英寸（5.1厘米） 以維持平衡與控制。無附面層超音速進氣道（DSI）進氣口形狀從四邊形變更為三邊形，並向後移動了 30英寸（76厘米）。為了容納彈艙，機身截面更加飽滿，頂面沿中心線抬高了 1英寸（2.5厘米）。在 X-35 原型機命名之後，三款衍生型號分別命名為 F-35A（CTOL）、F-35B（STOVL）與 F-35C（CV）。[27]

展示於史蒂文·烏德瓦-哈齊中心的 X-35B。

展示的飛機

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展示於帕圖森河海軍航空博物館的 X-35C。

X-35A 在競賽的 STOVL 部分被改裝為 X-35B。該機目前放置於維吉尼亞州華盛頓杜勒斯國際機場附近的國家航空航天博物館’s史蒂文·烏德瓦-哈齊中心。[28]

競爭結束後，X-35C 被移交至馬里蘭州聖瑪麗斯縣的帕圖森河海軍航空博物館。[29]

規格（X-35A）

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正在由 KC-135空中加油機進行空中加油的 X-35A


参考资料：Air Force Magazine,[30] Aviation Week & Space Technology,[31][32] Flight International,[33] Aerospace America[34]

基本資訊

  • 機組：1
  • 長度：50.5英尺（15.4米）
  • 翼展：33英尺（10米）
  • 高度：13.3英尺（4.1米）
  • 機翼面積：450平方英尺（42平方米）
  • 空重：26,500磅（12,020公斤）
  • 最大起飛重量：50,000磅（22,680公斤）
  • 燃料容量：15,000磅（6,800公斤） 內部
  • 发动机：1台普惠 JSF119-PW-611帶後燃器渦輪扇發動機，25,000磅力（110千牛頓）推力 干推力，40,000磅力（180千牛頓） 带后燃器

性能

  • 最大速度：1.5+（高空）馬赫
  • 航程：1,200海里（1,381英里；2,222公里）或以上[35]
  • 戰鬥航程：600海里（690英里；1,111公里）
  • 升限：50,000英尺（15,000米）

各型號差異

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X-35A
CTOL 		X-35B
STOVL 		X-35C
CV
長度 50.5英尺
（15.4米） 		50.5英尺
（15.4米） 		50.8英尺
（15.5米）
翼展 33英尺
（10.1米） 		33英尺
（10.1米） 		40英尺
（12.2米）
機翼面積 450 sq ft
（41.81 m2） 		450 sq ft
（41.81 m2） 		540 sq ft
（50.17 m2）
空重 26,500磅
（12,000公斤） 		30,697磅
（13,924公斤） 		30,618磅
（13,888公斤）
內部燃料 15,000磅
（6,800公斤） 		15,000磅
（6,800公斤） 		16,000磅
（7,300公斤）
航程 >1,200 nmi
（2,200 km） 		>1,200 nmi
（2,200 km） 		>1,400 nmi
（2,600 km）

圖片集

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  • 2009年展出於國家航空航天博物館的 X-35B
    2009年展出於國家航空航天博物館的 X-35B
  • X-35B 座艙
    X-35B 座艙
  • 發動機與轉向向量噴管
    發動機與轉向向量噴管
  • 升力風扇
    升力風扇

參見

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相关开发

类似型号

相关列表

參考資料

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  1. ^ "JSF History." 互联网档案馆的存檔，存档日期2019-07-15. JSF. Retrieved 11 January 2011.
  2. ^ Lockheed-Martin X-35A first flight. 
  3. ^ Tirpak, John. All For One and One for All. Air Force Mag. 2016-03-14. 
  4. ^ Merle, Renae. "GAO Questions Cost of Joint Strike Fighter." Washington Post, 16 March 2005. Retrieved: 9 January 2010.
  5. ^ Schnasi, Katherine V. "Joint Strike Fighter Acquisition: Observations on the Supplier Base." US Accounts Office. Retrieved 8 February 2006.
  6. ^ Charette, Robert. F-35 Program Continues to Struggle with Software. IEEE Spectrum. 2012-09-12. 
  7. ^ FY18 DOD PROGRAMS F-35 Joint Strike Fighter (JSF) (PDF). dote.osd.mil: 25. 2018. （原始内容 (PDF)存档于2019-06-26）. 
  8. ^ "Vertiflight". Journal of the American Helicopter Society, January 2004.
  9. ^ Bradley, Robert. Convair Advanced Designs II. Manchester, UK: Crécy Publishing. 2013. ISBN 978-0-8597917-0-0. 
  10. ^ "Joint Strike Fighter (JSF)." Jane’s. Retrieved 9 January 2010. 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-02-26.
  11. ^ Gunston, William 'Bill'; Gordon, Yefim. Yakovlev Aircraft since 1924. London, UK: Putnam Aeronautical Books. 1997. ISBN 978-1-55750-978-9. 
  12. ^ Jenkins, Jim. "Chief test pilot gives brief on F-35."[链接已移除] DC military, 2001. Retrieved 6 July 2008.
  13. ^ 洛克希德於1993年收購了通用動力的沃斯堡戰鬥機部門，並於1995年與馬丁·瑪麗埃塔合併成立洛克希德·馬丁。
  14. ^ "History." 互联网档案馆的存檔，存档日期2019-07-15. Joint Strike Fighter (official site). Retrieved 9 January 2010.
  15. ^ "Rolls-Royce LiftSystem demonstrates success in first vertical landing." Rolls-Royce, 19 March 2010. Retrieved 14 April 2012.
  16. ^ Bevilaqua, Paul M; Shumpert, Paul K, Propulsion system for a vertical and short takeoff and landing aircraft (patent), United States: Patent genius, [2010-01-09], 5209428, （原始内容存档于2012-02-25） .
  17. ^ Smith, John and John Kent. "Design News magazine's Engineer of the Year award goes to lift fan inventor at Lockheed Martin." Lockheed Martin, 26 February 2004. Retrieved 9 January 2010.
  18. ^ Bevilaqua, p. 779
  19. ^ Bevilaqua, p. 779
  20. ^ Bevilaqua, pp. 780–782
  21. ^ Bevilaqua, pp. 782–783
  22. ^ "X-planes". Nova transcript. PBS. Retrieved 9 January 2010.
  23. ^ "Propulsion system in Lockheed Martin Joint Strike Fighter wins Collier Trophy." 互联网档案馆的存檔，存档日期2011-05-25. Lockheed Martin, 28 February 2003. Retrieved 9 January 2010.
  24. ^ Lockheed Martin Makes Aviation History With Joint Strike Fighter. Flight International. （原始内容存档于2016-03-07）. 
  25. ^ Warwick, Graham. Testing Time. Flight International. June 2001: 70–72. （原始内容存档于2016-03-06）. 
  26. ^ Bolkcom, Christopher. "JSF: Background, Status, and Issues," p. CRS-4. DTIC, 16 June 2003. Retrieved 18 September 2010.
  27. ^ Hehs, Eric. X to F: F-35 Lightning II And Its X-35 Predecessors. Code One Magazine. Lockheed Martin. 2008-05-15. 
  28. ^ "X-35B." National Air and Space Museum. Retrieved: 18 June 2021.
  29. ^ Exhibits. Patuxent River Naval Air Museum. 2021-06-18. 
  30. ^ Tirpak, John. Scoping Out the New Strike Fighter. Air Force Magazine. October 1998: 36–41. 
  31. ^ Wall, Robert; Fulghum, David. Lockheed Martin Sets JSF Design, Turns to Cost, Subsystem Work. Aviation Week. 1999-02-01. 
  32. ^ Fulghum, David. Navy X-35C JSF Demonstrator Lands Slower, Flies Farther. Aviation Week. 2001-03-05. 
  33. ^ Warwick, Graham. Hover pit testing begins for X-35C Joint Strike Fighter. Flight International. 2001-03-05. 
  34. ^ Iannotta, Ben. JSF Rivals Face Off. Aerospace America. January 2001: 34–40. 
  35. ^ 據指出 X-35C 的航程比 X-35A 多出 100 nmi 以上。

書目

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外部連結

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维基共享资源上的相关多媒体资源：X-35验证机

Template:Lockheed Martin F-35 Lightning II

Template:Stealth aircraft

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