胡荣华象棋名局赏析:重新认识F-35

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/03/29 05:40:09
[灌水]重新认识F-35

文章提交者:细雨金风 加帖在 猫眼看人 【凯迪网络】 http://www.kdnet.net

美国F一35是未来将大规模装备的第四代战机,是其2l世纪上半期最重要的战机项目之一。可以说该机从诞生以来就一直是全球瞩目的焦点,同时,关于其设计理念和特点也一直存在着很多的争议。毕竟自20世纪90年代以来,人类社会开始进入信息时代,隐身技术在军事方面的应用也渐趋成熟,世界航空装备正处在一个大变革的时期。F一35就是吹响这一变革的最嘹亮的号角,引起争议是很正常的。古人说:温故而知新。那么从过去历代喷气式战机的发展中是否能找到F一35未来发展的轨迹呢?笔者认为,不妨把上世纪几种典型的战机拿来对比一下,从中也许能理清其发展思想的脉络。

  新一代的F-16?

  如果说类比的话,那么现在大部分人都会首先联想到F一16“战隼”。F一35在表面上是F一22的低端搭配,就如当年F一15与F一16形成高低搭配一样,这也是很多人对“闪电”Ⅱ的最初印象。也正因为如此,F一35在机动性上不会特别出彩(相对于人们心目中最新一代战机的标准而言),使它还没完全开展试飞就已遭受很多非议。毕竟,这是新一代战斗机,连“台风”这样强劲的作战平台也只能被称为三代半,人们对最新锐的四代机——F一35的要求自然不会低。但我们如果仔细分析就会发现,F一35与F一16在空中力量体系中的基本定位有着根本性的不同。用F一16的作战使用概念去类比F一35会产生很大的偏差,不利于对未来美国空中作战体系做客观的分析和研究。

  我们先来看F一16。该机产生于美国冷战最吃紧的20世纪70年代中后期,当时美国一方面在越战中耗费了巨大的资源,战争费用的膨胀成了朝野上下抨击的重点;另一方面,苏联在战略核武器上咄咄逼人的扩张态势,迫使美国不得不在核军备上保持高投入。而美国自身呢,起始于70年代初期的石油危机与经济危机沉重打击了西方世界,美元与黄金脱钩标志着其独霸西方金融体系时代的结束。可以说当时的美国是内忧外患,颇有焦头烂额之感,军费资源相当紧张。科技的发展使各种作战平台的价格都在飞涨,1945年时一架P51“野马”战斗机单价5万美元,相当于美国当时GDP的四百万分之一;而到了80年代中期,一架F一15战斗机单价3000万美元,相当于美国当时GDP的十万分之一,相对价格已经跃升了四十倍。有评论就说,如果照这个速度发展下去,总有一天一年的军费可能只够买一架飞机。

  在这种局面下,美国内部在采用哪种武器系统方面开始出现不同的声音,是采购和装备大批量的简单低端武器,还是少量的高端复杂武器系统。显然,这是个在实战检验之前“公说公有理,婆说婆有理”的事情。幸好现代技术的发展使得相对准确的作战模拟成为可能。当时美军对未来空战进行了大量模拟,得出了这样一个结论:在双方飞机数量较少的情况下,技术性能高的飞机将取得较高交换比;而当双方投入的飞机增大到一定数量后,单机性能对交换比的影响就比较小了。也就是说,一架F一15或F一14对一架米格一23的空战交换比可能高达7或者10,但30架F一15与30架米格一23在体系支持下的大机群空战中,交换比很可能只高出百分之几十。 那么,美国将要面对的军事形势是怎样的呢?当时世界上的最强武力集中在中欧,冷战时期双方时刻准备的就是应付发生在中欧战场上成千上万飞机、坦克的大决战。很显然,单纯装备一种昂贵复杂的主力战机是不划算的。一种性能类似于F—15的轻型廉价战斗机就成为一个重要的选择。可以想象,这样的搭配将能够更好地应对高中低各种烈度战争,既可以在中小规模空中作战中取得明显优势,又可以经得起大规模战争的消耗。因此,我们会发现F一15与F一16的性能比较接近。如果说鼓吹能量空战的“战机黑手党”没能在F—15身上尽情施展的话,那他们对格斗性能的极端追求在F一16身上则得到了淋漓尽致的展现。F一15号称“没有一磅重量是为了对地攻击”,中低空空战机动性是其拿手绝活。F一16又何尝不是,其在中低空的机动性、敏捷性上比起F一15有过之而无不及,这是由其基本定位来的。早期F一16甚至不能发射中距弹,更接近一种昼间格斗战斗机。换句话说,F一16能干的,F一15基本都能干,“鹰”的影子可以基本笼罩“战隼”。当然,后来美国空军还是给F一16装上了更完善的航电,并越来越多地让它执行对地任务。这牵涉到美国内部比较复杂的军费分配、作战体系结构矛盾的调整以及国际局势的变迁等多种因素。

  回过头来看“闪电”Ⅱ。F一35产生于美国战略条件最为宽松的时期,当华约集团崩溃后,美国判断从90年代起的20年内是难得的战略机遇期,可以从容布局,为应对未来新的大国崛起做好准备。美国军费虽然因为冷战结束而遭到很大削减,但是外部军事压力很小,可以通过压缩军队规模来平衡质与量之间的矛盾。因此,美国军事科技的发展基本没受太大影响。而20世纪80~90年代多项关键性技术的突破给军事领域带来巨大冲击,信息、隐身等技术的成熟与发展使得军事转型成为新时期各国军界关注的焦点。在这个大背景下,美军的各个军种都在筹划着未来自身的体系架构与角色。于是,F一35就不再是一个简单的F一22的低端补充,其任务区域显然与后者重叠不多。F一35能做的和要做的,大部分是F一22不会去作也往往做不如F一35好的。再考虑到F一35是一种前所未有的三军通用战机,不像F—16那样只属于空军,那么完全可以说该机是一个肩负着把美国几大军种乃至盟国一揽子带入隐身和网络中心战时代重任的新型作战平台。从这个意义上讲,F一35和F一22在美军装备体系中的地位几乎同等重要,并无高低之分。甚至在一些美国国防部高官的眼里,前者的地位在一定程度上还要高于后者。
所以我们会发现,F一35在航电先进性和设备完备性上超越了美国和盟国现役的所有战机,达到当代的巅峰,可以说是足斤足两的主力战机,而决不只是F一22的“廉价影子”。而F—16刚出来时最多只能说其航电采用的技术水准不低,但在功能强大和设备完善上相对当时的F一14、F一15、“狂风”、甚至“幻影”2000都处于一定的劣势。 在这里笔者列举一些细节,就会发现很多有趣的地方:F一16拥有三代战机里最好的座舱视野,这对于一架对地攻击机其实并不是必须的。可美国人后来确实主要拿F一16丢炸弹,“战隼”的空战战绩反而由来自荷兰的飞行员取得。可以说F一16在盟国才是干自己该干的活。而F一35呢,很明显,它在未来要做的工作早已设计好,绝不含糊——在美国国内,“闪电”Ⅱ将是绝对的对地打击主力,如果有更多的对空作战需求,美国人直接生产更多的F一22将是更方便、高效的选择。所以美国人对其空战能力的提升并不很热心。F一16的座舱视野比F一15要好,F一35的座舱视野则不如F一22,这可以算是一个肩负使命的外在表现吧。当然,到了盟国手中,F一35将第一次使它们踏入隐身空战的时代,为其空战能力带来质的提高,估计把各种先进空空导弹等整合到“闪电”Ⅱ身上将是这些JSF计划伙伴国更热心的项目。

  看透了这些我们就可以理解:为什么F一35在迅速超过原先设定的价格水准后,并没有对美国军方造成太大刺激;为什么美国空军吵着要F一22,而美国国会与国防部却坚决支持F-35。因为F-35不止是属于空军,它是属于国防部未来国防体系整体规划的一部分。为了保证整个计划的顺利进行,所有的资源不能都放在空军最钟爱的F一22上。或许可以这么看,如果说F-22是新的“超级F一15”的话,F一35却不是“超级F-16”,而是“联合隐身作战平台”。它带来的是一种不能随便类比的新的体系概念。

  新一代的F一111?

  很多人都注意到F一35是一种相当“肥胖”的飞机,如今空军基本型F一35A的空重已经超过13吨,纵向来看,当年F一15A试飞时也基本是这个水平。也就是说F一35已经与当年的双发标准重型机空重相当,而比当年的单发轻型战机F—16重了将近一倍。横向来看,欧洲新一代主力战机“台风”空重约11吨多,“阵风”不过10吨多一些。假如F一35作为F一16接班者而被称为轻型机的话,那“阵风”就要算小型机,我国“枭龙”只能叫微型机了。这显然是荒唐的,可以说F一35是世界上第一种单发重型战斗机。

  为什么会这样?我们知道在40年前,美国海军飞行员也曾经面对着一架停在甲板上的庞然大物摇头叹息,那是美国上一次海空通用战机尝试失败的结果一一F一111B。实际上,从基本设计理念来看,F一111与F一35的相似之处几乎不比F一16少:F一11l也是谋求成为一种海空军通用飞机,都追求完善的航电系统以及巨大的内部燃油载量,都不过分追求机动性能。当然,相似之处基本也就是这些,它们在战略理念上仍然有着巨大的差异。上世纪60年代,美国国防部长麦克纳马拉为了节省经费,鼓吹多军种通用武器。但海空军显然对武器要求是不同的,空军需要以对地攻击为主的飞机,而海军需要远程巡逻与对空拦截能力更强的飞机。将这两种窘异的要求结合在一架飞机上可是不容易。从技术所提供的资源来看,当时设计人员对于可变后掠翼这样的新技术能带来多大效益仍然没有充分的经验,硬着头皮上马的结果就是这个被飞行员称为“土豚”飞机的肥胖与笨拙。最终,海军型被废弃,空军型则修成正果,成长为卓越的重型战斗轰炸机。

  F一111舰载型的失败有几方面因素,有一个是很多人不太注意的,那就是冷战高峰时期的巨大压力使得项目技术预研很不充分。后来F一14计划的成功既得益于海军得到独立发展飞机的许可,从而把设计要求修正得更加合理,也得益于之前F一111计划积累下的宝贵技术经验。那么现在美国人重新搞起了三军通用飞机,而且又是一个如此肥胖臃肿的大家伙。这到底是发展方向的再次失误还是技术发展的必然无奈?这或许是很多人的疑问。

  首先,F一35显然不是一个准备不足的试验品,其用到的隐身、气动、航电等相关技术都经过了长期成功的验证,不止是子系统,其整体技术方向在F一22上其实已经做了部分验证。它之所以是现在这个样子,是因为美国军方想让它是这个样子,事情并没失控。这和很多人臆测的恰恰相反。当然人们产生疑问也是自然的,因为当今航空技术的发展已经可以让美国轻而易举地研制出一种飞行性能超强的单座轻型战斗机——接近20吨级推力的先进涡扇发动机、二元或三维矢量推力技术、先进复合材料的制造和加工技术、各种验证机与世界最大规模的风洞群、最先进的计算机模拟技术等等,无不让其他国家的战斗机设计人员眼红心热。可最后美国佬拉出厂房的却是这样一头“肥猪”,“养鸡厂”变成了“养猪厂”,莫非美国人得了失心疯?

事实并非如此。美国人之所以这么做,是因为技术的发展改变了规则。如果不站在美国军方这个使用者的角度来看,就不能很好地理解F一35作为革命性飞机的重要意义。所以,我们先以一个设计者的身份看如何满足空军使用上的要求。

  首先,我们可以确认,想要一架全隐身战斗机的话,内置弹舱是必然要求。这会造成机身体积扩大,从而使空重与阻力的增大。其次,这架战斗机的机内载油必须要大。为什么呢,既然已经有了弹舱,为了控制重量和体型,应该减少油量才对。但是一架隐身战机如果机内载油少的话,将对其作战使用带来极大的制约。通过实战人们发现,空中加油和挂载副油箱都有先天的缺陷——依赖空中加油将对加油机队构成巨大的压力,美军在海湾战争期间为了维持每天2000架次的空袭规模,动用了几百架空中加油机,几乎已经达到使用极限。这些“空中乳牛”对于整场战役的胜利可以说绝对不可或缺的。更应清醒认识的是,拥有几百架大中型加油机的国家只有一个——美国。对于其他加油机数量远不到三位数甚至只是零星几架的国家来说,其加油机队所能支撑的空中作战规模是极其有限的。类似英国以“火神”突袭阿根廷斯坦利机场那样的特种远程作战还可以支持一下,对于长时间大规模的作战将是杯水车薪。而且,机内载油多、载油系数高的飞机也将从空中加油上获得更大的好处,带来更强的使用弹性。

  正因为如此,拥有700多架加油机、占世界加油机总数80%的美国也始终在追求作战飞机更大的机内载油量。F一35A空军型机内载油超过了8吨,要知道当年F一15A的这一数据也不过6吨出头。加大机翼面积的F一35C海军型现在所展现的巡逻飞行能力是非常惊人的。

  有人说不是还有副油箱吗?但对于隐身战机来说,外挂副油箱和弹药都将破坏其隐身特性,必须在敌境外一定距离就抛弃副油箱,机内载油不够的话仍然会影响对敌纵深目标的打击,这对一架飞机的隐身能力无疑是种浪费。而且面对瞬息万变的现代战场,这也必然造成作战使用上的诸多不便。

  我们再来看机载设备。对于隐身飞机,一些原本可以用吊舱解决的能力现在也最好整合进机体,比如F一35的光电和红外系统、分布式孔径系统等。此外,还要预留好充足的设备升级空间。毕竟航电设备升级是提升战斗力、保证战机不落伍的最重要手段。对于F一35这样长期主力战机来说,在服役几十年内可能需要搞很多次升级。作为参考,我们看看F一16,其后期改进在发动机推力上可以始终满足新的要求,但燃油不足只能增加保型油箱,设备空间不足就增加机背设备舱,一来二去已经面目全非。

  现在我们回过头来盘点一下:两个内部大型弹舱、8吨以上的机内载油、全套内置航电及其相关设备,很明显,这个飞机怎么设计都小不了。于是,必然需要一种极强悍的发动机,不然飞行能力就堪忧了。而即使是推重比达到10的发动机,当推力从13吨跃进到18吨以上时,重量也还是净增长的。这么一来我们就会发现,13吨的空重指标对F一35来说一点也不奇怪。更何况,F一35还要兼顾海军型和陆战队型的作战性能要求,并尽力维持各型别生产通用性的要求。除此之外,还要兼顾生产成本、生产模式以及降低后勤保障要求。这种系统工程的难度已经是骇人听闻了。从现在情况来看,以洛·马为首的这个工业团队完成得还是很不错的。

  说点题外话,其它国家将来如果想设计一款全隐身战机时也这么算一下,就会知道:在发动机、材料技术、航电等技术进化到足够水准之前,别指望让飞机性能平衡收敛在一个可以接受的点上。如果想达F一35这样进一步在作战性能、通用型、成本等各方面全部平衡在一个高水平上,在可预见的时期内都是不可能的。但后来者仍然可以有所作为,以局部优势塑造自身的不对称战法。比如采取双发设计、减小机内载油从而提高推重比;只装备针对空战的航电设备;追求隐身性能的同时保持足够的高空高速性能而适当放弃高机动性能,以在防空作战中以合适战法对抗四代机;或是以隐身性能为核心,放弃格斗空中能力,以长程隐身对地打击能力形成威慑。在必要的情况下,在成本、可维护性甚至可靠性上都可以先作部分牺牲等等。总之,如F一22和F一35这样性能均衡,是以美国雄厚的科技和经济实力才可以达到,那看似平庸的外表下是傲视天下的实力。作为追赶者,则必须有自己的战略和战术构思,有选择、有重点地勾画下一代战机,才有可能实现自身军事体系的成功进化。 说这里我们就可以看清楚了,F一35的沉重与F一111的沉重完全不同:F一111是由于其技术不成熟和思路不清晰造成的失控;而F一35则是在作战要求下基于技术与成本的主动平衡。

美国F一35是未来将大规模装备的第四代战机,是其2l世纪上半期最重要的战机项目之一。可以说该机从诞生以来就一直是全球瞩目的焦点,同时,关于其设计理念和特点也一直存在着很多的争议。 作战性能是否平庸?

  说到F一35的作战性能,往往要牵涉到未来战场的作战模式与战机定位问题。一直以来对F一35持否定态度的人往往会犯两个错误:一是过低估计了隐身性能在空中作战的作用。

  隐身技术是一个对空中作战有着划时代影响的技术跃进。早在二战,人们就已经发现,决定大部分空战结果的是对空情的把握和利用,先敌发现、先敌占位的往往就能克敌制胜。越战时据美军统计,一大半飞行员被击落时不知道自己正被攻击。SA,也就是对空情的掌握,其实是决定空战胜负的第一要素。知己知彼,百战不殆。只有掌握了对方的数量、高度、速度、方向,乃至机型等,己方才能采用正确战术、掩藏自身弱点、抢占有利态势。敌机盘旋速度快了两度算什么,我机战术选择得当根本就不用和你兜圈子;敌机爬升率快了20米/秒算什么,我机已经占据有利高度和方向,敌机那点性能优势可能根本就无从用起就已经被我机抢先锁定并发射导弹击落。一句话,想办法用自己的导弹而不是飞机去和敌机比机动性才是制胜之道。

  进入20世纪70~80年代,超视距空战一步步占据主导地位,SA所具有的决定性意义丝毫没有减弱。在贝卡谷地之战中,以色列取得压倒性胜利的根本原因不是F一15或F一16对米格一23的性能优势(虽然这优势也是非常巨大的),而是叙利亚在前沿雷达和指挥系统被破坏、干扰的情况下,必须面对以E一2预警机为核心的以色列空战系统。说到底,盲眼的巨汉再强壮也打不过耳聪目明的小个子。而隐身能力最致命的影响,就是使交战双方对空情的掌握重新变得极度不对等。如果说现代航电系统是在增强自身SA能力的话,那隐身技术实质上是剥夺了对方的SA能力。

  有很多人在研究用战法来克制拥有隐身战机的一方,殊不知只有掌握了充分的敌情才有战法可言。在对方与自身掌握的战场信息有数量级差距时,拥有信息优势的一方将开发和实践出更多更有效的战法,将自身战力优势进一步放大。战法的优势在隐身战机一方,这是无情的事实。而且在隐身能力上,必须抛弃掉某种形象但却是荒谬的联想才能做出正确的判断。这种联想就是把隐身能力当作了哈里•波特的隐身斗篷,穿上就完全看不见。等到我们有了某种不为人知的技术窍门,就如同念了一个咒语,隐身斗篷失效了,我们和哈里•波特又站在一条起跑线上。这当然是个童话。

  隐身技术本质上是一套完整的工业及技术标准,从机身每一个斜面、每一条曲线,到每一个舱口盖、每一条缝隙,都经过严格的测试计算与折衷。方方面面、严格细致,来不得半点投机取巧。而一旦实现,就能实实在在带来巨大的战术优势。试想反隐身一方要用什么条件、多少代价去削弱这个优势?而且注意,只能是削弱而不可能彻底破除。而且雷达信号特征减小后,进行电子对抗的效果就将大大提高。在雷达信号低几个数量级的基础上,就算探测手段提高了,隐身目标也比较容易通过电子对抗系统上的进步继续保持不被发现、不被跟踪、不被锁定的能力,其对非隐身目标的作战优势仍将是巨大的。

  打个比方,如果要掩蔽一个0.3平方米的单兵电台,那么只需要抱来一捆干草就可以把它藏得严严实实;如果让你去掩蔽一台30平方米的“飞毛腿”导弹发射车呢?你运来十卡车的干草和树枝也很难掩藏得好。而事实上你这一大堆掩藏用的东西本身就可能会引起注意并被发现。隐身飞机的雷达反射截面积比普通飞机低几个数量级,在对方雷达屏幕上即使出现也只是微弱闪烁的信号,就好比在飞机上看那个0.3平方米的电台,一旦配以电子干扰,将极难被跟踪和锁定。而一架B一52呢,多架干扰飞机组成干扰走廊都不一定能保得住它。至于那些正在发展中的反隐身措施,还没有一个可以作为主战装备的,只能部分削减隐身战机的优势而已。比如米波雷达,最多也就是能够预警,防御战机上的雷达看不见还是不能对来袭的隐身飞机进行超视距作战。就算防御战机换装大功率主动相控阵雷达,可以在一定距离上发现隐身飞机,也很难锁定。因为隐身飞机的信号是闪烁和微弱的,就算防御战机的雷达某一个时刻将其锁定,导弹的雷达导引头仍然可能无法锁定。

  总之,隐身飞机具有巨大的战术优势,完全可以再配合适当的战术来实现先敌发现、先敌摧毁。这是决定性的。但有些人在讨论F一35时,却常常以一句“将来开发出反隐身技术后”就那么轻易抹掉了隐身技术的优势。显然“鸵鸟精神”是要不得的,连客观面对都做不到,那未来战场上又指望用什么来克敌制胜?

  因此,虽然F一35现在还在试飞、飞行性能还未完全展现,但笔者可以确信的是其空战能力将大大超出“台风”、“阵风”等三代半战机,更不要说其它三代机。各中原因就在于这些战机在空战所需信息的获取上与F一35有数量级的差距。所以,笔者认为“超级大黄蜂”甚至“台风”都有可能成为F一35服役的前过渡机型。

  再谈一点,美军为什么对隐身能力这么看重。因为美国在详细评估后认为:缺乏隐身能力的飞机在面对2l世纪以S-400、S-300、“爱国者”、“宙斯盾”、“紫苑”等新一代先进防空系统时,将不具备足够的生存性。这是一个非常重要的战场趋势。随着技术进步,对一个目标已经几乎可以做到发现即摧毁。可以设想,在与技术先进的对手作战时执行对地打击任务,类似F-14D、F-18E/F或F-15E这样最顶尖的第三代战机面对当代主流先进防空体系时有多少生还的希望?不要只看到美军在海湾上空可以纵横驰骋、战损率低,那是因为当时美军是以领先至少一代的空中进攻体系去打击落后的防空体系。如果是面对同等水准、甚至是领先的防空体系呢?先不要说执行任务,自身的生存概率又能有多高?

  具备隐身能力的F一35完全可以与F一22、B一2等一起首先执行“踢开大门”的任务,以全隐身配置先发制人打击和摧毁对方指挥控制节点、防空阵地等。这些目标防护严密、坚固、数量少,很适合全隐身战机突击摧毁,然后再让身后的非隐身飞机蜂拥而入。防空火力减弱时,如果对火力投射密度有要求,F一35也可以外挂武器实施打击。

  第二个容易产生错误的因素,是机动性在当今空战中的影响被高估了。美军曾经做过深入研究,就是模拟推力矢量对空战胜负的影响。当两架战机只进行近距离格斗时,推力矢量对战果的影响很大,机动性提高有立竿见影的效果。但如果两机对头从超视距空战打起,那么推力矢量对空战的影响就小很多了,不再是主要因素。当把空战设定为预警机指挥下的机群空战时,推力矢量对空战结果的影响则微乎其微。其实美国GE和PW公司在90年代早期就已拥有成熟的三维推力矢量技术,并且可以为装备F一15、F一16的国家提供改装服务。早在1991年,美国就已经和以色列一起研究把当时的三维矢量喷管用于F一16的技术问题。但迄今却几乎没有国家这样做(除了印度这样的“另类”),根本原因就是在国防经费有限的情况下,把钱花在提升航电武器系统对战斗力的贡献,要比加装推力矢量提升机动性大得多。

  另外,还有一个问题必须要提一下,那就是一般飞机的性能数据都是在净构型或至多带两枚格斗空空导弹的情况下试飞出的数据。而对于F一35来说,其主要设备和武器都已经内置,实战任务载荷下的性能下降要远比一般作战飞机的要小。如果要比较F一35与米格一29的作战飞行能力,不妨让后者挂上导航/攻击吊舱、3具大型副油箱、两枚1000磅炸弹和两枚中距空空导弹,这样才算公平。对于F一35来说,这是其基本配置,而且全部内置,除了重量影响外,对其气动构型几乎没什么影响。而这对于普通三代战机影响就相当大了,原先能轻松飞两倍音速,此时往往连超过音速都作不到;能作9G机动的,可能连4G都困难。所以,尽管F一35的试飞还没结束,但我们也可以做出这样的判断:即使与三代战机里最优秀的型号相比,F一35在任务载荷情况下的飞行性能也将毫不逊色。

  隐身时代的来临对世界军售市场带来了不小的冲击,因为它带来了很多敏感问题,因而也使得原先传统军火进出口国之间的合作面对新的困难。第三代战机研制出来时美国在对外销售上是毫不犹豫的,连F一14“雄猫”这样当时绝对尖端的战机也可以第一时间出售给伊朗。而现在,就连80年代就问世的F—117、B一2等战机的关键技术细节仍然处于严格保密之中,F一22已经被美国国会立法禁止对外销售,哪怕是对最铁杆、最亲密的盟国——日本。在隐身技术上已经有所削弱的F一35同样在耗资巨大、进行专门防泄密设计后,依然在生产转让上小心翼翼,这在以前是没有过的。要知道战斗机和攻击机在美国历史上一直都是以普通技术的面目出现。与战略侦察机、战略轰炸机和截击机等不同,战斗机和攻击机对于盟国都是敞开出售。那么,为什么现在情况发生了变化?关键就在于第三代战机的主要技术基础与第四代战机有着巨大的本质差异。

  第三代战机的技术本质是一个独立存在的对称性技术体系,也就是说F一15的技战术优势是来自于其自身的高速度、高机动、载弹量、航程、雷达性能、座舱视野和人机界面等所能达到的性能。对方可以发现它,在这方面它和对手是对称的。对手如果想破解它的优势,也需要在速度、机动性等方面超越它。而隐身战机的优势是带有很强的协作性和非对称性,也就是说对方之所以会在对抗中落于下风,是因为无法发现它或很难发现它。那么,要破解掉其优势,首先不是自己飞行性能等要好过它,而在于能够先侦测到隐身飞机。如果得到了该种隐身飞机的技术资料,那么即使搞不出一个类似的机型,也可以对其构成巨大威胁。比如其吸波涂料的成分、吸波结构的性能、其对隐身效果有巨大影响的软件运作的情况,得到了这些资料就可以有针对性地提升部分现有装备的反隐身能力,非对称优势将被非对称的部分破解。而在以前,就算了解到F一15的垂直机动性有多好、是怎么得到的,苏联也只能苦干十多年研制出苏一27去与其对抗。

  再者,目前来看隐身技术处于优势地位,包括美国自己也无法完全防范拥有隐身技术的对手对自己造成伤害。比如朝鲜即使获得了50架最新的F一15E战机,也很难真的对美国构成打击,再不济美国也可以用数量优势压垮各种对手。但如果现在朝鲜拥有了50架F一117,那美国很多重要目标还真的难以完全避免被打击、摧毁。正是因为隐身技术的这种敏感性,美国采取了严格的出13管理政策,才出现目前这样的情况:英国与美国为了出售时的技术问题吵得不可开交、美国对不同国家有不同的技术处理等等。要知道,美国与英国是连战略核导弹技术都可以共享的国家。

  但是,该出口的还是要出口。战机出口是绑定盟国、维持国际影响的重要手段,不可或缺,美国绝不会因噎废食。虽然技术屏障似乎使得美国及其国有点“见外”,但F一35最终仍将会是一个统合西方盟国空军的粘合剂。首先,隐身技术的开发、使用和升级都依赖一个非常庞大先进的工业技术体系,而这个完整体系现在只有美国可以提供。一旦购买了F一35,那么一方面你可能会很快喜欢和依赖上F一35的隐身战力;另一方面,来自美国的配件、升级和培训等等也将是不可或缺。其空中力量将首先围绕F一35重新整合,接着再围绕着美国空中力量重新整合。最终,F一35这种隐身信息作战平台将成为“铆钉”,将大部分西方空战力量“装配”起来。所以,美国即使不得不面对部分技术必然而缓慢得泄漏,也一定要尽可能地多拉盟国入伙。

  事实上我们可以发现,不止是空军体系,现在基本上美国的北约和非北约盟国都将“由海向陆”当作本国海军建设的指导原则之一。要说除了美、英、法海军具有越洋攻击能力以外,其它如荷兰等小国有什么必要造大型两栖舰呢,由什么海向什么陆呢?其实这就是追随美国全球战略的体现。他们的海军战略不能以独立武装力量的视角来评判,必要时,他们的驱护舰只与两栖舰与补给舰都将纳入美国的远征特混舰队。陆上部队也一样,美国盟国圈子里对于快速反应部队的建设,也与全球反恐战争的布局有着密切关系。如波兰、德国等中欧国家几乎没有任何现实的外在危险,武装部队的重点不再是保家卫国的装甲部队、重型火力,而是快反部队、特种部队,讲究的是远程兵力投送能力。

  返回头再看,我们会发现从这个意义上讲,F一35也是不可替代的:F一22太强悍,美国在若千年后将简化版的机型卖给日本这样温顺盟友部无法取得通过国会的同意,更不可能大肆扩敞。如果将来再没有一个低端的隐身战机去顶替F一16、F/A一18去占领盟国市场、整合盟国武力,那对美国几乎是不可想象的。 此主题相关图片如下:


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F-35B 驾驶员座舱仪表板

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EOTS 光电目标跟踪系统
elektro-optisches Zielsystem EOTS von Lockheed Martin:  
Das EOTS (Electro-Optical Targeting System) ist ein elektro-optisches Zielsystem. Das System verfügt über einen Entfernungs-/Zielbeleuchtungslaser, eine Videokamera und einen hochauflösenden FLIR-Sensor. Es befindet sich unter der Nase des Flugzeugs.

FLIR (von engl. forward looking infrared, etwa „vorwärts schauendes Infrarotgerät“) beschreibt in der Luftfahrt ein bildgebendes Verfahren, mit dem Infrarotstrahlung in Richtung der Flugkörperachse wahrgenommen, ausgewertet und gegebenenfalls für die Besatzung aufbereitet werden kann. FLIR wird häufig zusammen mit Waffensystemen bei Tiefangriffsflugzeugen eingesetzt, um unter allen Sichtbedingungen einsatzfähig zu sein sowie Wärmequellen zu entdecken. EOTS kann als Boden-Luft und Luft-Luft Sensor genutzt werden.  此主题相关图片如下:

EOTS 光电目标跟踪系统

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驾驶员座舱后面的升力风机

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F135 发动机和升力风机的连接  此主题相关图片如下:

后部矢量喷管

在垂直降落过程中,风扇将提供一半的升力、另一半升力由后部矢量喷管提供.在垂直降落过程中,机背的辅助进气口打开,为发动机提供更大的近期流量.
F-35B的定常平飞和垂直降落的转换和衔接过程是全自动的。

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F-35B 尾部矢量喷管 此主题相关图片如下:


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        F-35联合攻击机(JSF)驾驶舱采用了新的投影显示器,并已经获得美军方的认可。研制方认为投影显示器亮度高,阳光下可读性好,清晰度超过常规液晶显示器的2到3倍。在配有触敏控制显示器和话音识别功能后,F-35上的驾驶员可以用几种方式控制多功能显示屏的大小和工作模式。从某种角度上说,这项技术的采用为进一步提高飞行员的作战态势感知创造了条件,也可能为将来战斗机驾驶舱设计带来影响。但是,与现在使用的液晶显示器相比,投影显示器是否具有更好的发展前景还存有争议
  从2006年夏季开始,15 架装备投影显示器的F-35战斗机将开始试飞。主承包商洛克希德·马丁公司和航空电子供应商罗克韦尔·柯林斯公司认为,新的驾驶舱投影显示器技术将使F-35飞机性能更好、重量更轻、成本更低。
  尽管还存在争议,但是美国和英国的国防部仍然坚持,在F-35的系统发展和演示阶段采用这项技术。洛克希德·马丁公司的项目负责人称,上世纪末,他们做出了采用投影显示器的战略决策,到本世纪中期,投影显示器技术就会成为驾驶舱进步的标志。
  提供这项技术的凯塞航宇公司,在2000年被罗克韦尔·柯林斯公司收购。在F-35采用投影显示器之前,他们本着循序渐进的思路,在2002年5月,先在一架F/A-18E/F"超大黄蜂"战斗机上安装了美国第一台投影显示系统--152毫米×152毫米的反射式微型液晶显示器,随后又在F-22进行了试装,然后才把它移植到F-35上。
  航空电子投影显示器技术起源于20世纪80年代。在美国选用这项技术之前,泰雷兹航空电子公司曾为"幻影"和"阵风"战斗机以及"空中客车"飞机提供以投影技术为基础(投影基)的平视显示器,并在直升机上提供了投影基的头盔显示器。
  去年7月,柯林斯公司曾赢得了第一个投影显示系统的国际合同,与日本一家公司共同研制用于F-15J战斗机的114毫米×114毫米的反射式微型液晶显示器。该显示器的设计使用了高耐振的商用成品(COTS)投影仪元件和技术。
   F-35驾驶舱的设计
   投影显示器的优势
  投影显示器是用于会议室投影系统的技术延伸。它使用小型显示装置,先形成一个图像,然后经过放大并投影到屏幕上。像背投式电视或会议室投影仪一样,这种投影设备包括棱镜、滤色片、灯泡和各种各样光学元件。投影显示器的优势是亮度,它改善了阳光下可读性,其清晰度超过其他战斗机中常规液晶显示器的2到3倍。在F-35上,显示器的分辨率为1280×1024像素,这种分辨率达到了高级手提式计算机或高级台式计算机监视器的水平。
  不仅如此,F-35还使用了触敏控制显示屏幕(这在大型显示器上是首次)和话音识别功能,把很多开关式的驾驶舱控制功能与显示器综合在一起。显示器还结合有变焦能力,可以突出局部特写。
  显示器的排列与组合
  洛克希德-柯林斯研究小组为F-35提供的投影显示器是2个相邻并排的203毫米×254毫米的显示屏,可以构成一个203毫米×508毫米显示面积,这是到目前为止战斗机驾驶舱中显示面积最大的显示器。由于驾驶舱内余度的需要,研究小组认为用两个203毫米×254毫米的显示器合起来构成一个203毫米×508毫米的显示区,不但得到了更大的显示面积,也获得了所需的余度。以这种方法综合的驾驶舱,至少减轻了约45千克的重量。
  F-35的驾驶员可以在203毫米×254毫米的显示区内将显示分为"多个或单个"的显示器,这取决于他们打算观察的不同信息,也取决于软件如何编写。这也是洛克希德·马丁公司提出的称为"入口"(portal)的方案。驾驶员通过显示器将能够观察传感器提供的战术信息和瞄准信息、威胁信息、机载武器状态、飞机的飞行和状态数据,以及警告系统的告警信息。系统配置的4个"入口",每一个都能够扩大为203毫米×254毫米显示器的全屏,使用触敏控制显示屏、话音识别或握杆操纵控制器(HOTAS)指令,辅助显示窗也能够扩大或缩小。使用握杆操纵控制器,利用油门杆上的游标控制器"点击"有效触敏图符来改变入口。话音和触敏屏被指定为驾驶员的主输入工作状态,游标是在触敏控制显示屏和话音控制发生故障时使用的备用工作状态。
  系统的余度设计使计算机之间在发生故障时能够相互取而代之。例如,当使用话音识别时,主显示计算机接收信息并下达所有相应指令,从属计算机也掌握这一切,如果主计算机出现问题,从属计算机就会接管这些额外的功能。
     203毫米×508毫米显示屏的每一个203毫米×254毫米部分都有自己产生字符的图形处理机和投影机。飞机的不同传感器把视频信号传送给显示系统,显示系统会把它嵌入恰当的入口。
  如果直接使用商用的反射液晶显示器元件,就能避免使用大多数战斗机那种直读式液晶显示器所需要的"独特设计构造"。大多数战斗机的显示器在亮度和温度上需要满足要求的特殊玻璃,目前军用运输机已经成功地使用了耐振商用液晶显示器,并由此减少了重量、成本和尺寸。
    多功能显示器的任务内容
  多功能显示器是驾驶员-飞机的主要人机界面,用于联系其他机上系统,包括头盔显示系统和管理联合攻击机系统的驾驶员话音指令。其管理的任务从启动发动机到向驾驶员显示传感器数据和系统状态。采用反射式显示系统的多功能显示器为主要工作状态改变创造了条件,像从战术工作状态转变到仪表工作状态,根据驾驶员的最终优选,可以在显示格式和屏幕尺寸大小上重构"入口",但对于驾驶舱自动化问题,项目小组认为过多的自动化没有好处。他们发现驾驶员实际上并不总是欣赏显示系统自动改变显示格式。
  英国的史密斯航宇公司正在提供F-35的备用76毫米×76毫米有源矩阵液晶显示器飞行显示系统,它独立地显示姿态、高度、空速、升降速度和迎角。显示系统位于驾驶舱正前方仪表板中央。视景系统国际公司(VSI)提供头盔显示器。
  美军方的态度
    JSF的项目办公室已经认可了投影显示器的方案。美国空军方面认为,这项技术提供了驾驶舱更经济有效的改进与升级途径,以投影机为例,如果技术改进,单独更换投影机而不需替换整个显示器就能改善其性能。而商用成品零件的使用,使设计人员应对F-35驾驶舱空间限制时具有灵活性。
  军方表示,投影系统能够加温的优点在冷天非常有用,它可以帮助快速启动战斗机投入战斗。但是最大的突破还是F-35将成为具有同时满足三军要求显示器的第一种的飞机。"入口"方案提供了通过触敏控制显示或话音(指令)改变显示器(和)选择武器及机载系统不同工作状态的灵活性。
  投影显示系统采用模块式结构,为维修技术员在需要时拆换元件提供了方便。尽管目前还不能列举出投影显示器的平均故障间隔时间的目标值,但军方已经向洛克希德·马丁公司提出了一些高可靠性要求,并将这些要求分配到飞机上各个元件。
  这套驾驶舱设备的实际飞行是在2006年8月F-35的A-1飞机试飞时。有关方面称,3种型别JSF航空电子的通用性达到98%。而驾驶舱内的目标是100%。
  美国空军、海军和海军陆战队以及英国皇家空军和海军预计需要大约2600架F-35。美国海军陆战队定于2010年达到初始作战能力,美国空军定于2011年,而美国海军和英军定于2012年。但是,正在进行的一项"修改计划程序"可能把美国海军陆战队的初始作战能力形成时间推迟到2012年,美国空军和美国海军的初始作战能力形成时间推迟到2013年。
  不同的声音
  在主要航空电子供应厂商纷纷看好投影显示系统的同时,霍尼韦尔公司却发出了不同的声音。他们认为在可以预见的未来,这种技术起码对于商用运输机市场是不合适的。
  这家公司的运输机系统显示器经理说,他们在做了足够的研究后发现,其可靠性和维修上有困难。他举例说,投影显示系统照明放大图像所需的灯泡寿命只有8000小时,这对于某些市场还可以接受,但是航空公司期待显示器的平均故障间隔时间达到20000小时或更高。
  霍尼韦尔公司还发现,投影显示系统的成本高于平板有源矩阵液晶显示器,而且投影系统较为复杂,需要透镜和反光镜,增加了系统的重量。他们在2001年完成的研究结论是该技术不现实。 此主题相关图片如下:


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F-35综合航空电子系统详解
文章提交者:细雨金风 加帖在 猫眼看人 【凯迪网络】 http://www.kdnet.net


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首架F-35A战机进行地面发动机推力试验
通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机,而F-22和F-35则分别是它们的后继机,因此从辈分上讲F-22和F-35当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看,F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力,F-22最近才刚刚进入初始作战状态(IOC),而F-35要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速,更新换代周期远远短于飞机本身,这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。


F-35联合攻击战斗机(JSF)是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统,因而,使战斗机具有全新的作战模式。

为了满足21世纪作战需要,战斗机所最需要性能特征是什么?简而言之,就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理,形成对战场环境的正确感知,以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。


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F-35 JSF战机战场态势感知
研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B,以及英国的GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35共分三种型别:常规起降型(CTOL)、短距离起飞/垂直降落型(STOVL)和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。

虽然JSF飞机是由多国开发,但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵(AESA)将能执行电子战(EW)功能,同时,还将执行部分通信、导航和识别(CNI)的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统,其中包括综合核心处理机(ICP)大量采用通用模块和商用货架产品(COTS)。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。

在对飞机的作战环境和态势的显示方面,F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源(预警机和卫星等)的各种信息通过任务系统软件进行融合,最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时,在飞行员的头盔显示器(HMDS)上显示各种投影信息,其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。


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装载到F-35的BAC111电子试验机上进行飞行试验的APG81有源相控阵雷达,
其也可以被认为是F-35综合电子战体系的重要组成部分。
共有6个分布式孔径系统(DAS)传感器用来实现围绕飞机360o的红外探测保护,为飞行员提供更高的视觉灵敏度,并能实现夜间飞机近距编队飞行。还可在夜间和烟尘覆盖情况下为飞行员在头盔显示器上显示飞机下方目标图像。飞机内部安装的光电目标定位系统(EOTS)对DAS的导弹来袭告警能力进行了增强。EOTS提供窄视场,但距离较远的目标探测能力。根据任务软件的指令,EOTS可以在雷达不开机的情况下提供目标信息。

1.更为先进的机载AESA多功能雷达

比较典型的例子是美国最新一代战斗机F-35的多功能综合射频系统(MIRFS)。它是建立在APG-81 AESA雷达的基础上的一个功能广泛的系统。它不仅能够提供雷达的各种工作方式,它还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。MIRFS频带较一般机载AESA要宽得多,同时能够以各种不同的脉冲波形工作,保证了雷达信号的低截获概率(LPI)。同F-22的APG-77 AESA雷达相比,F-35的MIRFS在技术上又有了很大的改进。但是由于阵面尺寸较小,阵元数目有所减少,因此在作用距离上有所减小,约是前者的2/3。

F-35的AESA雷达在成本和重量上都只是F-22的二分之一。F-35雷达把两个T/R模块封装在一起,称为双封装T/R模块(twinpack)。雷达系统的预期寿命达8000小时,将同飞机寿命一致。


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位于F-35机鼻下方的光电跟踪系弘(EOTS),其外观呈独特的宝石状
命名为AN/APG-81的有源相控阵雷达将为F-35战斗机提供环境感知能力,用来攻击空中和地面目标。

雷达具有空对地功能,可以进行合成孔径雷达(SAR)状态的高分辨率地图测绘,也可以采用逆合成孔径雷达(ISAR)技术对海上舰船进行识别分类。在空对空工作方式,雷达可以实现对指定空域的提示搜索、无源搜索和超视距、多目标的搜索和跟踪。由于雷达波束从一点到另外一点的移动只需若干微秒的时间,所以雷达可以在一秒时间内对同一目标观察多达15次。

JSF作为战术战斗机,它处于信息数据链的末端,接收从特殊用途传感器飞机(如预警机和电子战飞机)来的各种指令和目标信息,同时,它也是最前端信息的反馈者。

2005年末诺斯罗普·格鲁门公司向JSF飞机主承包商洛克希德·马丁公司交付了第一部雷达,由他们在飞行实验室试飞,再将其安装在F-35上试飞。

2.高度综合的传感器系统

任务系统软件是F-35战斗机实现各种传感器的数据处理、筛选、融合和向飞行员显示的关键。任务系统软件把所有的传感器纳入到一个巨大的功能结构中,使它们协调工作、相互提示,通过多传感器数据融合得到更高质量的目标数据。既提高了飞行员的判断和决策能力,也极大的延伸了飞行员的视野和对战场环境的感知能力。

关键的数据融合功能已被认定为系统级的风险,F-35的研制领导层将对其开发过程进行重点跟踪,并采取多种降低风险措施。据报道,在2005年秋已在诺思罗普·格鲁门公司的试验飞机BAC-11上对最新版本的雷达和光电装置(EOTS)进行试验。国防部将推动尽早开始多传感器数据融合飞行试验,从而验证基本算法的正确性以及开发新的仿真工具和确定系统的基本结构。这种融合算法的飞行试验将至少持续6个月,最终把试验结果综合到融合算法的改进当中。

任务系统软件程序的规模将达到450万行。早期版本的数据融合算法将在执行降低风险计划中接受考验。实际上全部传感器融合的试验验证要到2007年才能开始。到2010年中期第三批任务软件发布时,还将把机外来的有关信息加入到融合算法中。 任务系统的功能是由"观测(observe)、定位(orient)、决策(decide)、行动(act)环路"所组成,对应的英文是"OODA Loop"。传感器和数据链进行数据采集和传输,由综合核心处理机(ICP)进行融合处理后,为飞行员提供行动计划信息。OODA将帮助飞行员搜索和定位目标,例如,搜索所有可能出现坦克群的地方,如根据路网情况、地物地形条件、装甲车辆的速度范围,甚至是以前曾经出现过装甲车辆群的地方去搜索装甲部队的踪迹。

但是,目前飞行员和系统软件之间的接口还远未达到成熟的程度。未来在F-35的编队飞行时,应用软件还应具有信息互通的能力,一架飞机上出现的战术情景,也可以在机队中其它飞机上复现。实现真正的作战信息共享。由Smiths Aerospace公司提供一种容量为数百Gigabytes的便携式存储装置,为飞行员存储作战任务数据,并能在飞行过程中记录音频、视频以及其他信息。


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F-35战机用头盔显示系统
3.功能强大的综合核心处理机(ICP)

承载任务系统软件的载体ICP是F-35战斗机的电子大脑。它由两个机架组成,其中一个机架具有23个插槽;另一个具有8个插槽。ICP把以前的任务计算机和武器计算机,以及信号处理机的功能集于一身。在开始阶段,ICP的数据处理能力约为400亿每秒操作次数,756亿每秒浮点操作次数,2256亿每秒乘法累积次数(这是信号处理速度的度量单位)。目前的设计的ICP共有7种类型22个硬件模块:

·4个通用(GP)处理模块

·2个通用输入输出(GPIO)模块

·2个信号处理(SP)模块

·5个信号处理输入输出(SPIO)模块

·2个图像处理模块

·2个开关模块

·5个电源模块

ICP的插槽具有扩展能力,可以增加8个数字式处理模块和一个电源模块。ICP采用商用货架产品(COTS),目前阶段采用Motorola G4 PowerPC微处理器,这是128位AltiVec技术。图像处理器采用商用可编程门阵列电路(FPGA)和超高速集成电路(VHSIC)使用的硬件描述语言(VHDL)。

通过一个光纤通道网络(OFCN)把各传感器、CNI以及显示器同ICP进行连通。连接的关键部件是两个32端口的ICP开关模块。ICP、CNI、显示管理计算机同飞机管理系统外部的连接采用IEEE1394B(Firewire)接口,它的传输速度为400 megabit/s。

4.综合高效的电子战(EW)系统

F-35的电子战系统是由BAE系统公司研制的,它将形成下述能力:

·全向雷达告警能力,支持对各种外部辐射源的分析,对其进行识别、跟踪、工作模式确定、以及测定其主波束到达角(AOA)。

·威胁感知和攻击目标定位支持。对辐射源的主波束和旁瓣进行截获和跟踪,对超视距辐射源进行识别、定位和测距,对辐射源的信号参数进行测量。

·具有多谱对抗能力,并具有对EW系统的管理能力,其中也包括对干扰箔条和曳光弹的投放管理。

·雷达的AESA可以作为无源接收孔径,感知威胁信号,并可以产生相应的干扰信号,使之失去工作能力。

EW系统将对F-35雷达的搜索范围和频率覆盖不足进行补充。使飞行员具有更强的对战场环境的感知能力。具有3个不同雷达频段的无源雷达告警系统天线孔径安装在机翼前缘、平尾和垂尾上。EW系统的MTBF预估为440小时。

雷达警戒接收机系统总是处于开启状态,它将为飞机提供对空中和地面的电子信号的监视。系统封装在两个电子支架上,其中包括雷达告警、定向仪和ESM等分系统的插件板。分布式孔径系统(DAS)的信号直接输入到EW系统,并与从ICP来的信号进行融合。数字式处理系统易于重构和扩展,易于实现冗余结构,具有很高的可靠性。

5.友好的人机界面――下视显示器和头盔显示器

F-35的仪表板与F-22的多功能显示器不同,它采用了一个尺寸为8×20英寸的大型全景多功能显示器(MFDS)。这是迄今为止最大的战斗机显示器,它由Rockwell Collins公司的Kaiser电子分公司研制。实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成,其分辨率分别为1280×1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时,所有的功能都可在另外一个显示器上显示。

MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示,也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。

采用两种方式对系统功能进行控制:一种是触摸屏方式;另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的(HOTAS)。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器(LCD)作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。Collins公司提供所有的显示驱动和第一层次的应用软件。

F-35的头盔显示器系统(HMDS)将取代传统的平视显示器(HUD),不仅节约了费用,而且也显著地降低了系统的重量。HMDS是由视觉系统国际(VSI)公司研制的,这是一家由美国Collins公司和以色列EFW公司(以色列Elbit系统公司的子公司)组成的合资公司。它还为F-15和F/A-18E/F提供联合头盔提示系统。

HMDS包括三大部分:头盔显示器、DMC-H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合,它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,同时系统还可以为飞行员引导机载武器和传感器(如雷达和EOTS)指向所关注的区域;或发出视觉提示,告诉飞行员应该关注的区域。

F-35的HMDS采用具有高亮度背光的平板有源矩阵LCD作为光源。双眼视场方位约为50o,高低约为30o。数字式图像发生器具有提供字符和视频图像的能力。夜间使用时,采用较透明的具有光学涂层的目镜;昼间使用时,采用较厚涂层的目镜。通过分布式孔径系统(DAS)或头盔照相机提供图像信息。F-35飞行员也可以通过"双杆"选择功能以及对图像和字符进行控制。

6.综合完善的通信、导航、识别(CNI)系统

CNI为F-35战斗机提供下述功能:超视距敌我识别能力(IFF);安全、多通道、多频段话音通信能力;内部数据链(IFDL)交换能力、对多架编队飞行飞机显示器进行同步的能力。CNI系统具有支持35种不同的通信、导航和识别的信号波形的能力。CNI系统采用软件无线电技术(software radio technology),可以提供从VHF到K波段的无线电通信。这项功能是由一系列的不同类型的通用模块支持的:

·宽带射频模块:完成模数转换、波形处理和数字式信号处理;

·双通道收发模块:在一个很宽的频带内接收波形信号,并对其进行数字化;产生用于发射的波形信号,用于激励功率放大器。该模块将支持35种信号波形的绝大部分;

·工作在L波段、VHF/UHF和更高频率波段的功放模块;

·电源模块;

·CNI处理器模块:执行信号处理、数据处理和通信安全处理任务;

·接口模块。

F-35战斗机CNI系统的基本组合包括:VHF/UHF话音通信,HaveQuick I/II、HaveQuickIIA、卫星通信T/R、IFF/SIF转发器,IFF(模式4)询问器,ILS/MLS/TACAN,IFDL,Link16T/R, Link4A,战术数据信息链(TADIL-K),3-D音频,和ADS-B。

7.高度可靠的飞机管理系统

F-35最重要的非ICP(non-ICP)处理功能系统是飞机管理系统(VMS),它包括:飞行控制系统以及若干功能系统,如:燃油管理系统、电源控制和液压控制系统等。BAE系统公司负责研制飞机管理计算机(VMC),事实上VMC包含3个计算机,采用IEEE1394B总线互联。每台计算机都有一个处理机插板和一个I/O以及电源插板。所有三台VMC计算机同时处理数据,并对处理数据结果进行比较,以确保数据的完整性。