近日，有媒體報(bào)道，由于擔(dān)心F-35的飛行員在低速彈射中受傷，因此美軍暫時(shí)禁止體重低于136磅（約合62千克）的飛行員駕駛這款飛機(jī)。其實(shí)，這已經(jīng)不是F-35第一次成為新聞焦點(diǎn)，2015年以來，諸如F-35近距格斗不敵F-16、F-35因軟件缺陷導(dǎo)致無法進(jìn)行空中加油等新聞?lì)l頻見諸報(bào)端，這無疑讓這款自誕生之日起便飽受爭(zhēng)議的戰(zhàn)機(jī)一直處于“輿論漩渦”中。

人們之所以如此關(guān)注F-35，不僅因?yàn)槠浔旧硎且豁?xiàng)三軍通用、耗資巨大的“世紀(jì)工程”，同時(shí)還因?yàn)槠浜芸赡軐⒊蔀槲磥硌b備規(guī)模最大、裝備國家最多的第4代戰(zhàn)斗機(jī)。因此，除美國之外，其他F-35項(xiàng)目的參與國、雖未參與但對(duì)F-35感興趣的國家以及那些以F-35為假想敵的國家都紛紛瞪大眼睛，拿起顯微鏡來觀察這款戰(zhàn)機(jī)的每一個(gè)細(xì)節(jié)、時(shí)刻關(guān)注其每一點(diǎn)動(dòng)態(tài)。

其實(shí)，要想真正了解F-35，不應(yīng)單純關(guān)注其賬面數(shù)據(jù)或負(fù)面新聞，而應(yīng)從其當(dāng)初的研發(fā)初衷、研發(fā)歷程、未來前景等方面來整體把握。因此本刊特策劃了《“閃電”故事——F-35的昨天與今天》專題，希望廣大讀者喜歡。

前 傳

在1942年8月到1943年2月的瓜達(dá)爾卡納爾島戰(zhàn)役中，日軍的反復(fù)進(jìn)攻遭到美軍的堅(jiān)決阻擊，登島日軍傷亡慘重，增援的艦隊(duì)也損兵折將，戰(zhàn)役以日軍失敗告終，“東京快車”成為慘痛的記憶。為了鼓舞前方士氣，日本聯(lián)合艦隊(duì)司令山本五十六海軍大將決定親訪所羅門群島上的前線。4月18日早晨6點(diǎn)，山本五十六不顧前線指揮官的勸阻，一干人馬乘坐兩架三菱G4M轟炸機(jī)，在6架三菱“零”式戰(zhàn)斗機(jī)的護(hù)航下，按計(jì)劃從拉包兒起飛，前往507千米以外的巴拉萊機(jī)場(chǎng)，計(jì)劃8點(diǎn)到達(dá)。在到達(dá)離目的地只有10分鐘的布干維爾島附近時(shí)，天空出現(xiàn)了16架巨大的雙發(fā)美國戰(zhàn)斗機(jī)，這是約翰·米切爾少校指揮的美國陸軍航空隊(duì)第13航空隊(duì)第237戰(zhàn)斗機(jī)群第339戰(zhàn)斗機(jī)中隊(duì)的洛克希德P-38“閃電”式戰(zhàn)斗機(jī)。

米切爾把中隊(duì)分成12架主力和尾隨的4架獵殺組，發(fā)現(xiàn)山本五十六的座機(jī)后，立刻命令托馬斯·蘭菲爾上尉指揮的獵殺組接敵攻擊，主力則纏住護(hù)航的“零”式戰(zhàn)斗機(jī)，掩護(hù)獵殺組。面對(duì)正在丟掉副油箱從空中撲下來的護(hù)航“零”式戰(zhàn)斗機(jī)，蘭菲爾緊急躍升向“零”式?jīng)_去，以爭(zhēng)取主動(dòng)；僚機(jī)萊克斯·巴伯爾中尉則急轉(zhuǎn)追擊轟炸機(jī)，另外兩架戰(zhàn)斗機(jī)由于故障，無法拋掉副油箱，只得退出戰(zhàn)斗。巴伯爾橫滾急轉(zhuǎn)之后，差點(diǎn)丟掉目標(biāo)。當(dāng)重新捕獲目標(biāo)時(shí)，正好位于一架日本轟炸機(jī)的尾后。巴伯爾立刻開火，擊中了目標(biāo)的右發(fā)動(dòng)機(jī)、后機(jī)身和尾翼，再次開火擊中左發(fā)動(dòng)機(jī)后，目標(biāo)向左劇烈翻滾，然后向布干維爾島上濃郁的叢林墜落。巴伯爾險(xiǎn)些自己撞上目標(biāo)的殘骸，他只看到叢林里升起的濃烈煙柱，沒有顧上核實(shí)目標(biāo)是否墜地，就去繼續(xù)搜尋第二架轟炸機(jī)了。他所不知道的是，他擊落的正是山本五十六的座機(jī)。這一天正好是杜利特轟炸東京一周年。

珍珠港被襲是美國的奇恥大辱，山本五十六成為美國的頭號(hào)公敵。獵殺山本五十六或許是太平洋美國陸軍航空隊(duì)最重要的作戰(zhàn)行動(dòng)之一。1943年4月14日，美國海軍代號(hào)“魔術(shù)”的電信情報(bào)部門截獲并破譯了山本五十六即將親訪前線的電報(bào)，美軍掌握了行動(dòng)的時(shí)間、路線和飛機(jī)數(shù)量。羅斯福總統(tǒng)親自命令美國海軍部長(zhǎng)弗蘭克·諾克斯“干掉山本五十六”。4月17日，太平洋艦隊(duì)司令尼米茲上將在通報(bào)了南太平洋司令哈爾西上將后，直接指令在途中獵殺。

為了避免行動(dòng)暴露，美國戰(zhàn)斗機(jī)必須避開所羅門群島上的日軍雷達(dá)哨所，在海上向南然后向西繞道，單程970千米。返航時(shí)不再擔(dān)心行動(dòng)暴露，可以穿越所羅門群島走直線，以節(jié)約燃油，但依然有640千米之遙。瓜達(dá)爾卡納爾島上的美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)格魯門F4F“野貓”和沃特F4U“海盜”戰(zhàn)斗機(jī)的航程不夠，只能調(diào)用美國陸軍航空隊(duì)的洛克希德P-38“閃電”戰(zhàn)斗機(jī)。為了最大限度地增加航程，這些P-38換裝了1100～1200升的大型副油箱。米切爾少校根據(jù)情報(bào)里的時(shí)間表，精確計(jì)算了截?fù)魰r(shí)間應(yīng)該為9∶35，這時(shí)日本飛機(jī)應(yīng)該正好在布干維爾島空域下降，準(zhǔn)備著陸。選擇在布干維爾島截?fù)羰怯械览淼?。米切爾的P-38沒有雷達(dá)，全靠目視搜索，在茫茫大海上容易錯(cuò)過目標(biāo)，而在降落航線的必經(jīng)之路上守株待兔地截?fù)魟t把握要大得多。問題是，米切爾的中隊(duì)不能太早到達(dá)，那樣會(huì)驚動(dòng)日軍；晚到就要錯(cuò)過戰(zhàn)機(jī)，當(dāng)然也不行。行動(dòng)的成功取決于精確的導(dǎo)航和對(duì)時(shí)間的把握，還取決于日軍飛機(jī)的守時(shí)。另外，米切爾的P-38在整個(gè)出擊途中，都在15米高的波浪尖上無線電靜默飛行，必須避開島嶼地標(biāo)，完全依靠速度、時(shí)間和航向推測(cè)導(dǎo)航，一切都為了保密。為了保證行動(dòng)的成功，米切爾得到10名第347中隊(duì)資深飛行員的增援，但飛行員們并不知道目標(biāo)是山本五十六。4月18日7∶25，18架P-38起飛，但一架P-38在起飛時(shí)輪胎爆胎，另一架副油箱無法正常供油，最后只有16架參加行動(dòng)。米切爾的計(jì)算和導(dǎo)航非常出色，中隊(duì)提前1分鐘到達(dá)布干維爾島的截?fù)酎c(diǎn)，正好看到山本五十六一行的飛機(jī)在淡淡的霧靄中開始下降。剩下的就都是歷史了。

在希臘神話里，主神宙斯發(fā)起威來，就抓起一把閃電丟下去。洛克希德對(duì)宙斯的這件兵器很是贊賞，將第二次世界大戰(zhàn)期間對(duì)洛克希德最重要的P-38戰(zhàn)斗機(jī)命名為“閃電”。這是洛克希德在1939年首飛、1941年開始大批服役的重型戰(zhàn)斗機(jī)，由著名的克萊倫斯·凱利·約翰遜設(shè)計(jì)，他后來設(shè)計(jì)的P-80“流星”戰(zhàn)斗機(jī)成為美國第一種噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-104“星”式戰(zhàn)斗機(jī)不幸擁有“寡婦制造者”的惡名，但SR-71“黑鳥”偵察機(jī)成為一代傳奇，至今依然保持著世界飛行速度紀(jì)錄。P-38“閃電”一反二戰(zhàn)前期美國戰(zhàn)斗機(jī)大多采用氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)，是較早采用水冷V-12發(fā)動(dòng)機(jī)的美國戰(zhàn)斗機(jī)。機(jī)翼上安裝的雙發(fā)動(dòng)機(jī)使機(jī)身中心線不受螺旋槳的干擾，容易布置強(qiáng)大而精確的火力，一門20毫米航炮加4挺12.7毫米機(jī)槍的威力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)常見的單純航空機(jī)槍火力。發(fā)動(dòng)機(jī)艙向后延伸的尾撐在尾后由水平尾翼橫向連接，形成獨(dú)特的足球球門一樣的氣動(dòng)布局。在沃特F4U“海盜”戰(zhàn)斗機(jī)出現(xiàn)之前，P-38“閃電”是太平洋美軍最重要的戰(zhàn)斗機(jī)，在速度、航程和火力上壓倒傳奇式的“零”式戰(zhàn)斗機(jī)。由于P-38“閃電”的出色性能，其成為唯一從二戰(zhàn)爆發(fā)一直持續(xù)生產(chǎn)到二戰(zhàn)結(jié)束的美國戰(zhàn)斗機(jī)，總產(chǎn)量超過1萬架。在20世紀(jì)50年代的F-104“星”式戰(zhàn)斗機(jī)出現(xiàn)之前，這是洛克希德設(shè)計(jì)最成功的戰(zhàn)斗機(jī)。

時(shí)間快進(jìn)到2012年3月6日早上10∶09，在美國佛羅里達(dá)州的埃格林空軍基地，美國空軍第33戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)的埃里克·史密斯中校駕駛一架F-35“閃電Ⅱ”戰(zhàn)斗機(jī)起飛。在10年的研發(fā)和4年多的試飛之后，中隊(duì)對(duì)這架飛機(jī)又作了8個(gè)月的準(zhǔn)備工作。這是F-35歷史上第一次由作戰(zhàn)中隊(duì)進(jìn)行的正常訓(xùn)練起飛，這是形成初始作戰(zhàn)能力的第一步，計(jì)劃飛行時(shí)間90分鐘。但起飛后不久，伴飛的F-16發(fā)現(xiàn)史密斯中校的F-35燃油泄漏，首次正常訓(xùn)練飛行只得提前結(jié)束，前后持續(xù)了15分鐘。事后第33聯(lián)隊(duì)的指揮官安德魯·托斯上校面不改色地指出：“這次飛行是一次真正的里程碑?！笔访芩怪行t指出：“我們完成了今天的兩個(gè)目標(biāo)，一是正常起飛，二是開始在埃格林基地的例行飛行?！钡孛嫔系娜藗冋绽龤g呼，負(fù)責(zé)地勤的杰瑞米·豪澤上士興奮地說：“我放飛了第一架F-35，創(chuàng)造了歷史，這真是太棒了！” 3月13日下午2∶30，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的約瑟夫·巴克曼少校駕駛另一架F-35成功地完成了第二次正常訓(xùn)練起飛，延續(xù)了93分鐘。史密斯中校和巴克曼少校都是試飛員，他們是借調(diào)到第33聯(lián)隊(duì)充實(shí)力量的。第33聯(lián)隊(duì)將負(fù)責(zé)F-35的換型訓(xùn)練，訓(xùn)練作戰(zhàn)中隊(duì)的飛行員和地勤人員，高峰時(shí)候計(jì)劃每年訓(xùn)練100名飛行員，還有2200名地勤人員。

不管從什么角度來說，F(xiàn)-35都將是未來幾十年里美國最重要的戰(zhàn)斗機(jī)。在F-104之后，洛克希德在戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)上屢敗屢戰(zhàn)，于20世紀(jì)90年代終于修成正果，先后贏得F-22和F-35的競(jìng)標(biāo)。F-22是第一種第4代戰(zhàn)斗機(jī)，具有隱身、超聲速巡航、超機(jī)動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)能力，也是迄今唯一服役的第4代戰(zhàn)斗機(jī)，是美國空軍戰(zhàn)斗機(jī)力量的當(dāng)然主力。但F-22的成本高昂，計(jì)劃產(chǎn)量從1991年的650架最終下降到實(shí)際的187架（另加8架試飛飛機(jī)），數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足美國空軍的需要。按照從20世紀(jì)70—80年代開始的高低搭配模式，美國空軍聯(lián)合美國海軍、美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和盟國，研制了低成本的F-35，作為F-22的補(bǔ)充，但F-35又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是F-22的低端產(chǎn)品那么簡(jiǎn)單。通用動(dòng)力公司的F-16“戰(zhàn)隼”的產(chǎn)量達(dá)到了4500架，而F-35最終不僅將替代F-16，還將替代波音F/A-18“大黃蜂”和AV-8，在2000—2001年，洛克希德·馬丁曾經(jīng)樂觀地估計(jì)F-35的總產(chǎn)量可能高達(dá)6000架，生產(chǎn)周期超過25年。洛克希德·馬丁對(duì)F-35寄予厚望，將其命名為“閃電Ⅱ”，希望重現(xiàn)P-38的輝煌。

高低搭配

事實(shí)上，高低搭配根本不是空中力量從一開始就認(rèn)可的概念。第二次世界大戰(zhàn)后，美國從上到下都對(duì)艾森豪威爾的“大規(guī)模報(bào)復(fù)”戰(zhàn)略堅(jiān)信不已，美國空軍獲得軍費(fèi)的大頭，而在美國空軍內(nèi)部，“火攻東京”的李梅的戰(zhàn)略空軍又拿了大頭。美國空軍基本是“轟炸機(jī)派”的天下。美國空軍戰(zhàn)略要么是用核轟炸機(jī)把敵人炸回石器時(shí)代，要么就是用截?fù)魴C(jī)攔截?cái)橙宿Z炸機(jī)，防止敵人把自己炸回石器時(shí)代。戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的唯一另外一個(gè)用途就是投放戰(zhàn)術(shù)核武器，作為轟炸機(jī)的補(bǔ)充。所以20世紀(jì)50—60年代的美國空軍的戰(zhàn)斗機(jī)都是以縱深攻擊為主的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)和以攔截?cái)橙宿Z炸機(jī)為主的截?fù)魴C(jī)，沒有真正的格斗戰(zhàn)斗機(jī)。1962年，李梅出任美國空軍參謀長(zhǎng)，這是“轟炸機(jī)派”的頂點(diǎn)。60年代初美國空軍的裝備論證報(bào)告準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了對(duì)C-5一級(jí)的超大型運(yùn)輸機(jī)和B-1一級(jí)的可變后掠翼超聲速轟炸機(jī)的需要，但對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)，預(yù)測(cè)的結(jié)果還是“以導(dǎo)彈為主要武器的為空戰(zhàn)而優(yōu)化的F-111和F-4”。這些預(yù)測(cè)倒不是拍腦袋想出來的，而是從無數(shù)空戰(zhàn)研究和實(shí)戰(zhàn)演習(xí)中得出來的結(jié)論。然而，研究和演習(xí)的想定和實(shí)戰(zhàn)有很大差距。在研究和演習(xí)中，敵我之間有一條明確的楚河漢界，這邊的都是友軍，那邊的都是敵人，只要是雷達(dá)能夠看見的，用導(dǎo)彈在超視距上打就是了。然而，在越南的實(shí)戰(zhàn)中，敵人常常從意想不到的方向出現(xiàn)，敵我很快就混戰(zhàn)成一團(tuán)，超視距的敵我識(shí)別根本不可靠，所以條令規(guī)定必須目視識(shí)別敵我后方可開火。這樣，截?fù)魴C(jī)的遠(yuǎn)程火力優(yōu)勢(shì)根本得不到發(fā)揮，而機(jī)動(dòng)性不足的劣勢(shì)反而暴露得淋漓盡致。美國空軍被迫開始了痛苦的反思，結(jié)論是美國需要一架新時(shí)代的F-86。1965年4月，戰(zhàn)術(shù)空軍司令部提出F-X計(jì)劃，其要求是單座、雙發(fā)、全天候，機(jī)動(dòng)性優(yōu)先于速度和高度，具有高推重比，最高速度為馬赫數(shù)2.5，可以掛載紅外和雷達(dá)制導(dǎo)的空空導(dǎo)彈。

1965年12月8日，美國戰(zhàn)術(shù)空軍司令部向美國航空工業(yè)界13個(gè)公司發(fā)出F-X研究的招標(biāo)，強(qiáng)調(diào)均衡的空空、空地能力，有8個(gè)公司回應(yīng)。1966年3月8日，戰(zhàn)術(shù)空軍司令部選中波音、洛克希德、北美，開始為期4個(gè)月的概念研究，格魯門自費(fèi)參加。這些公司總共提出500多個(gè)研究方案，但典型方案的重量達(dá)到30噸，采用可變后掠翼，機(jī)體大量采用先進(jìn)材料，速度為馬赫數(shù)2.7，與其說是新時(shí)代的F-86，不如說是死灰復(fù)燃的F-111。美國空軍對(duì)研究的結(jié)果很不滿意，中止了進(jìn)一步的研究。這時(shí)戰(zhàn)術(shù)空軍司令部開始意識(shí)到，原先F-X要求的提法不對(duì)，不應(yīng)該不分主次，同時(shí)強(qiáng)調(diào)空空和空地，把所有人都引向了一個(gè)錯(cuò)誤的方向。正在這個(gè)時(shí)候，伯伊德的能量機(jī)動(dòng)理論開始得到重視，美國空軍把他調(diào)到裝備規(guī)劃部門，責(zé)令他把F-X重新引上軌道。

1967年對(duì)美國空軍來說流年不利，F(xiàn)-4和F-105被證明不適合越南空戰(zhàn)的需要，而蘇聯(lián)又在圖希諾航展上意外地展示了令人耳目一新的米格-25，雙垂尾給人以高機(jī)動(dòng)性的印象。美國空軍重新提出了F-X計(jì)劃，用以取代F-4。美國空軍重又強(qiáng)調(diào)空優(yōu)的重要性，提出沒有可靠的空優(yōu)，對(duì)地攻擊也無法保證。在伯伊德的主持下，F(xiàn)-X（F-15的方案階段）的重量要求由27噸降低到18噸，速度由馬赫數(shù)3降到馬赫數(shù)2.3～2.5。1967年8月11日，第二輪F-X啟動(dòng)。通用動(dòng)力、洛克希德、費(fèi)爾柴爾德-共和、北美、格魯門參加研究，美國空軍的評(píng)估隊(duì)伍達(dá)到500多人，“多用途派”還是想把地形跟蹤、盲目轟炸等功能塞進(jìn)去，辯稱技術(shù)的發(fā)展會(huì)使這些系統(tǒng)的重量降下來，但忽略了這么做對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本的影響。

1968年，美國海軍最終還是退出了百病纏身的TFX（F-111）計(jì)劃，另起爐灶，搞起F-14。F-14其實(shí)是美國海軍把F-111大卸八塊，再按美國海軍的心愿重新拼裝，基本技術(shù)來自F-111B海軍型，但是設(shè)計(jì)思想圍繞艦隊(duì)防空的要求，不再受空軍型對(duì)地攻擊的要求所困擾，將性能和系統(tǒng)最優(yōu)化。這一年又逢總統(tǒng)大選，這給F-X計(jì)劃帶來極大的變數(shù)，所以美國空軍趕緊把F-X的要求制定得盡可能和F-14不一樣，免得國防部和國會(huì)的老爺們又動(dòng)?？哲娡ㄓ玫哪X筋，再被迫吞下一支“鹽水雞”（美國空軍戲稱海軍戰(zhàn)斗機(jī)為Saltwater Fighter）。為了把生米煮成熟飯，美國空軍學(xué)美國海軍F-14的樣，跳過原型機(jī)，直接進(jìn)入F-15的工程開發(fā)階段。

F-X的要求是單座、雙發(fā)、固定翼，具有優(yōu)秀的視野、平衡的超視距和視距內(nèi)空戰(zhàn)能力。單座不僅可以節(jié)約2.5噸重量，還可以和美國海軍的F-14拉開距離。作為最高性能的戰(zhàn)斗機(jī)，雙發(fā)還是必要的。盡管雙發(fā)會(huì)增加全機(jī)重量，但雙發(fā)可以提供更大的總推力，達(dá)到更高的全機(jī)推重比，而推重比是能量機(jī)動(dòng)的關(guān)鍵。中等后掠角的固定翼不僅比可變后掠翼更輕和更可靠，而且在速度和機(jī)動(dòng)性之間達(dá)到最優(yōu)均衡。F-15成為戰(zhàn)后美國空軍第一架以機(jī)動(dòng)性為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)的戰(zhàn)斗機(jī)，也是此后30年美國空軍的第一主力戰(zhàn)斗機(jī)，即使在F-22已經(jīng)服役的今天，其還將補(bǔ)充數(shù)量嚴(yán)重不足的F-22，繼續(xù)使用到至少2030年。

F-15上馬了，但是美國空軍里還是有不同聲音。美國國防部部長(zhǎng)辦公室的皮埃爾·斯普雷和伯伊德、哈利·希萊克（通用動(dòng)力的設(shè)計(jì)師，先主持F-111的設(shè)計(jì)，后主持F-16的設(shè)計(jì)）、埃福萊斯特·里奇奧尼（試飛員，師從美國歷史上最著名試飛員恰克·耶格，曾主管萊特-帕特森空軍基地的飛行動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室，這是美國空軍的科研中心）等組成所謂的“戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨”，鼓吹一種12.5噸級(jí)的單座、單發(fā)的F-XX輕型戰(zhàn)斗機(jī)，圍繞跨聲速性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，只裝備簡(jiǎn)單的火控雷達(dá)，只需要簡(jiǎn)單的維修。1969年，美國國防部要求?？哲姴捎肍-XX，替代日漸昂貴的F-14和F-15計(jì)劃，但是海空軍不感興趣，以越南戰(zhàn)場(chǎng)上表現(xiàn)不佳的F-104和F-5作為推搪。其實(shí)這根本是指鹿為馬。F-104輕巧簡(jiǎn)單不錯(cuò)，但機(jī)動(dòng)性和F-XX根本不是一個(gè)概念。F-5的機(jī)動(dòng)性相當(dāng)出色，但速度太低，爬升也慢，追不上米格-21。F-XX的想法無疾而終了。

但是“戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨”在美國空軍里有很多同情者，很多空戰(zhàn)“老鳥”甚至調(diào)侃性地建議，索性購買米格-21來解決空優(yōu)問題。1968年的一些計(jì)算機(jī)仿真研究和實(shí)戰(zhàn)演習(xí)都證明了F-XX概念的優(yōu)越性，但美國空軍的F-15和美國海軍的F-14都剛上馬，它們最不希望的就是受到F-XX或任何別的計(jì)劃干擾。

到了70年代，越南戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)美國經(jīng)濟(jì)的重創(chuàng)已經(jīng)顯現(xiàn)出來，美國的財(cái)力大不如前，被迫放棄了金本位體系，在國防開支上也大幅度收縮。尼克松時(shí)代的國防部長(zhǎng)萊爾德被指令整頓國防采購系統(tǒng)，萊爾德任命助理國防部長(zhǎng)大衛(wèi)·帕卡德理順國防采購這個(gè)爛攤子，帕卡德強(qiáng)烈主張恢復(fù)競(jìng)標(biāo)制度。正好這時(shí)伯伊德在美國空軍裝備預(yù)研部門，他說動(dòng)了帕卡德啟動(dòng)輕型戰(zhàn)斗機(jī)的研制。1972年，美國國會(huì)撥款1200萬美元，正式啟動(dòng)“輕重量戰(zhàn)斗機(jī)”（Light Weight Fighter，簡(jiǎn)稱LWF）計(jì)劃，要求新戰(zhàn)斗機(jī)為10噸級(jí)，具有高機(jī)動(dòng)性，高推重比。LWF是作為F-15的補(bǔ)充，而不是替代。LWF不要求和米格-25比速度、比高度，相反，LWF要求在空戰(zhàn)常用的1萬～1.3萬米高度、馬赫數(shù)0.6到1.6的范圍內(nèi)對(duì)性能進(jìn)行最優(yōu)化，重點(diǎn)為機(jī)動(dòng)性和加速性，而不是速度和載彈量。越南戰(zhàn)爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)也表明，尺寸較小的戰(zhàn)斗機(jī)在視距內(nèi)空戰(zhàn)時(shí)較難被發(fā)現(xiàn)。但這時(shí)候，LWF還只是一個(gè)研究性的計(jì)劃，沒有生產(chǎn)計(jì)劃。

LWF計(jì)劃的目的主要有三個(gè)：

1）評(píng)估新技術(shù)對(duì)提高戰(zhàn)斗機(jī)性能的作用；

2）評(píng)估降低研制和生產(chǎn)成本的方法；

3）為未來戰(zhàn)斗機(jī)提供選擇。

美國空軍于1972年1月邀請(qǐng)波音、通用動(dòng)力、洛克希德、諾斯羅普和沃特公司參加競(jìng)標(biāo)，5家公司很快提出了各自的方案，通用動(dòng)力和諾斯羅普的方案入選。兩家各制造兩架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，對(duì)比試飛。通用動(dòng)力的型號(hào)為YF-16，諾斯羅普為YF-17。通用動(dòng)力獲得撥款3790萬美元，諾斯羅普獲得撥款3990萬美元，撥款包括設(shè)計(jì)和制造兩架原型機(jī)和300小時(shí)試飛的費(fèi)用。對(duì)比試飛充分證明了“戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨”對(duì)于輕巧戰(zhàn)斗機(jī)的概念的正確性。

恰好同一時(shí)期，北歐四國（比利時(shí)、丹麥、荷蘭、挪威）計(jì)劃替換F-104，在YF-16、YF-17、薩伯JA-37、“幻影”F-1之間比較，傾向于選用LWF的獲勝者，但條件是美國空軍必須自己也大量購買。同一時(shí)期，美國空軍接受了不可能用F-15全面替換F-4和F-105的現(xiàn)實(shí)。國防部長(zhǎng)施萊辛格宣布，LWF的獲勝者將被投產(chǎn)。至此，LWF才從一個(gè)學(xué)術(shù)性的研究項(xiàng)目變?yōu)橐粋€(gè)投產(chǎn)項(xiàng)目，“戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨”的理念終于要實(shí)現(xiàn)了。不過美國空軍在最后關(guān)頭又改主意了。F-15作為純空優(yōu)戰(zhàn)斗機(jī)后，美國空軍需要一架多用途戰(zhàn)斗機(jī)，填補(bǔ)對(duì)地攻擊的空隙，于是LWF被賦予空地攻擊的任務(wù)，但LWF的名稱反而改成空戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)（Air Combat Fighter，ACF）。

1974年9月11日，美國空軍宣布將購買650架ACF，以后還將增加。在競(jìng)標(biāo)開始的時(shí)候，一般認(rèn)為YF-17會(huì)獲勝。諾斯羅普在成功的F-5戰(zhàn)斗機(jī)基礎(chǔ)上悉心改進(jìn)，從F-5E的小邊條發(fā)展到Y(jié)F-17的大邊條，技術(shù)上比較成熟。但YF-16的重量輕、速度快、機(jī)動(dòng)性好，單發(fā)具有價(jià)格低、維修容易、省油的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)還和F-15通用。YF-16還明顯比YF-17要美觀，試飛中亮麗搶眼的紅白涂裝對(duì)YF-16的獲勝也不無作用。1975年1月13日，美國空軍宣布YF-16獲勝，量產(chǎn)型F-16命名為“戰(zhàn)隼”（Fighting Falcon），但在美國空軍中俗稱“毒蛇”（Viper）。北歐四國成為F-16的第一批出口用戶，在以色列空軍空襲伊拉克奧西拉克核反應(yīng)堆的作戰(zhàn)中，F(xiàn)-16第一次經(jīng)歷了戰(zhàn)火的洗禮。

通用動(dòng)力F-16是少見的革命性設(shè)計(jì)：翼身融合體、放寬氣動(dòng)靜穩(wěn)定性、電傳操縱、預(yù)壓縮進(jìn)氣道、氣泡式座艙蓋、大后傾座椅、側(cè)桿操縱。這些技術(shù)對(duì)后來的戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)的影響太大了，以至于今天要找一架F-16之后問世而不受F-16任何影響的戰(zhàn)斗機(jī)難之又難。

F-16無疑是成功的。F-16的總產(chǎn)量超過4500架，成為繼F-86和F-4之后戰(zhàn)后西方產(chǎn)量最大的戰(zhàn)斗機(jī)。F-16的成功在于其不僅是低成本戰(zhàn)斗機(jī)，也是高性能戰(zhàn)斗機(jī)。這后一點(diǎn)十分重要，不具有足夠的性能以確保完成主要任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)是沒有生存價(jià)值的。另一方面，即使是財(cái)大氣粗的美國，貌似不惜工本的高端戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)制造也是追求最大限度降低成本的。沒有因?yàn)閾Q了個(gè)低成本的名號(hào)就自動(dòng)實(shí)現(xiàn)低成本的道理，低成本終究是需要犧牲一些性能的。低成本、高性能的關(guān)鍵在于合理的選擇和優(yōu)化，使得成本的下降比性能的下降更快，而下降的性能主要體現(xiàn)在次要任務(wù)能力上，完成主要任務(wù)的能力不受影響。換句話說，戀戀不舍地均勻剃頭式地降低性能指標(biāo)，這注定是要成為悲劇的。就F-16而言，F(xiàn)-16成功的關(guān)鍵在于以先進(jìn)空戰(zhàn)理論為指導(dǎo)，毫不留情地削減一切與視距內(nèi)格斗空戰(zhàn)無關(guān)的性能要求，嚴(yán)格控制重量、性能和復(fù)雜性，堅(jiān)決抵制多用途的誘惑，這才造就了一架突出重點(diǎn)、成本低廉而有發(fā)展?jié)摿Φ南冗M(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)。另一方面，低翼載、高推重比先天適合多帶燃油和彈藥起飛，進(jìn)行對(duì)地攻擊。提高的翼載反而有利于抵抗低空陣風(fēng)的影響，降低的推重比對(duì)于對(duì)地攻擊也不是問題。在投放對(duì)地攻擊彈藥后，F(xiàn)-16又回到低翼載、高推重比的狀態(tài)，所以這是一個(gè)先天優(yōu)秀的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)平臺(tái)。需要指出的是，低端戰(zhàn)斗機(jī)并不必然導(dǎo)致先天優(yōu)秀的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，反之亦然。F-16的成功在于在推重比和翼載上在不同任務(wù)之間巧妙地借用，這一做法在隱身時(shí)代難以做到，但這是后話了。設(shè)計(jì)思想領(lǐng)先和定位精準(zhǔn)使得F-16生就優(yōu)秀的基本骨架，保證了持久的成功。F/A-18在重量、性能和復(fù)雜性上提高要求，更加適合美國海軍的口胃，不過成本隨之增加，已經(jīng)有點(diǎn)曲高和寡了。但F/A-18的發(fā)展?jié)摿Ω?，F(xiàn)/A-18E/F在未來幾十年里仍將繼續(xù)擔(dān)任美國海軍艦隊(duì)防空的主力。

F-16和F/A-18開創(chuàng)了美國戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)高低搭配的歷史。一般認(rèn)為，F(xiàn)-35是這一歷史的延續(xù)。但歷史是一本有趣的書，不同的人會(huì)讀出不同的內(nèi)容。理解F-16和F/A-18的歷史對(duì)于理解F-35的故事有莫大的意義。

從CALF到JSF

一般認(rèn)為，F(xiàn)-35來自于美國空軍、美國海軍、美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)對(duì)接替F-16、F/A-18和AV-8的下一代戰(zhàn)斗機(jī)的需求。這當(dāng)然是對(duì)的，但又沒有那么簡(jiǎn)單。在20世紀(jì)80年代，美國空軍、美國海軍、美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)各有一個(gè)下一代戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)計(jì)劃。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)需要研制AV-8的下一代，美國海軍需要研制A-6的下一代，美國空軍需要研制F-117A的下一代。但F-35在很大程度上是受到美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的AV-8換代計(jì)劃的主導(dǎo)。

美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)是一個(gè)很獨(dú)特的軍種，其不僅是世界上規(guī)模最大的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)，也是世界上唯一獨(dú)立于陸?？哲娭庾鳛楠?dú)立軍種的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)是美國軍隊(duì)里最早有正式軍歌的，“從蒙提祖馬的殿堂，到的黎波里的海灘；我們?yōu)閲叶鴳?zhàn)，在天空，在大地，在海洋……”和左一個(gè)上帝右一個(gè)保佑的美國陸?？杖娷姼柘啾龋允翘釟夂芏?。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的軍裝也是最有型的，純黑底色、猩紅鑲邊、亮金紐扣，配上雪白的武裝帶，自有一種古典軍人的陽剛之美。相比之下，美國海軍軍裝還算有傳統(tǒng)，美國陸軍和空軍的軍裝就比較松松垮垮，被官兵們戲稱為“公交檢票員制服”。美國空軍曾經(jīng)改過軍服，向美國海軍靠攏，后來不了了之了。美國陸軍的新軍服想向美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)靠攏，但還是有點(diǎn)不倫不類。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也好像是美國總統(tǒng)的親兵，總統(tǒng)軍樂隊(duì)由海軍陸戰(zhàn)隊(duì)組成，總統(tǒng)的戴維營(yíng)山莊由海軍陸戰(zhàn)隊(duì)警衛(wèi)，總統(tǒng)的國事儀仗隊(duì)和總統(tǒng)直升機(jī)專機(jī)也是海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的。另外，美國的駐外使館警衛(wèi)也由美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)負(fù)責(zé)。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)可算是美國軍人的臉面了。在克林頓時(shí)期，美國經(jīng)濟(jì)火爆，三軍招兵都不容易，美國陸軍尤其吃力，但美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)從來沒有這類問題，而且還會(huì)挑挑揀揀。在美國公眾和美國國會(huì)中，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也有大量的支持者。更重要的是，這樣一支威武的王牌軍不僅是兩棲突擊隊(duì)，還是一支包括步兵、炮兵、裝甲兵、航空兵的軍中之軍。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空兵不僅擁有用于垂直登陸的直升機(jī)，還有用于近距空中火力支援的戰(zhàn)斗機(jī)，尤其是具有垂直/短距起飛降落能力的AV-8式戰(zhàn)斗機(jī)。

AV-8是美國引進(jìn)生產(chǎn)和改進(jìn)的英國“鷂”式垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)，這是西方唯一實(shí)戰(zhàn)化的垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)，也是迄今世界上最成功的垂直起降（Vertical Take Off and Landing，簡(jiǎn)稱VTOL）戰(zhàn)斗機(jī)，在性能和實(shí)戰(zhàn)價(jià)值上優(yōu)于僅有的對(duì)手雅克-38。英國是“鷂”式的家鄉(xiāng)，在20世紀(jì)60年代就把亞聲速的“鷂”式作為過渡機(jī)型研制和部署，只是因?yàn)橛?cái)力拮據(jù)和國防研發(fā)政策調(diào)整，已近瓜熟蒂落的霍克P.1154超聲速垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)夭折了。幾十年來，英國不斷推出更加先進(jìn)的VTOL或者短距起飛/垂直降落（Short Take Off and Vertical Landing，簡(jiǎn)稱STOVL）戰(zhàn)斗機(jī)方案，但這些統(tǒng)稱“金斯頓方案”（以BAE專責(zé)垂直起降技術(shù)的研發(fā)中心所在地命名）的研究方案一個(gè)也沒有走出紙上談兵的階段。80年代以后，英國的戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)經(jīng)費(fèi)全部投到歐洲“臺(tái)風(fēng)”的研制上，更加無力顧及STOVL。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)長(zhǎng)期和英國合作，也有意研制“鷂”式的下一代，但尚缺乏明確的需求或者訂單，再加上隱身技術(shù)尚且高度保密，不能和英國分享，所以與英國合作的STOVL研發(fā)在80年代后期擱淺。

20世紀(jì)90年代時(shí)，美國負(fù)責(zé)國防科技預(yù)研的國防先進(jìn)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research and Planning Agency，簡(jiǎn)稱DARPA）推動(dòng)新一代STOVL研究，突破“鷂”式的技術(shù)局限。007電影里有一個(gè)科幻魔術(shù)老頭名叫Q，他和他的團(tuán)隊(duì)經(jīng)常發(fā)明一些稀奇古怪的玩意，可以把一輛豪華跑車變成超級(jí)坦克，或者把“奧米茄”手表變成激光武器。在真實(shí)生活中，DARPA就是這樣的Q和他的團(tuán)隊(duì)，但DARPA的發(fā)明意義要深遠(yuǎn)得多。DARPA 發(fā)明了互聯(lián)網(wǎng)，在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、圖形界面、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等方面也建立了奠基性的成果，DARPA最新的研究包括12.7毫米狙擊槍使用的制導(dǎo)子彈、聽命令跟人走的機(jī)械騾子和針對(duì)人類大腦的黑客攻擊。但90年代初，DARPA的研究更加實(shí)際，其中STOVL研究集中在使用升力風(fēng)扇。更有意思的是，如果取消升力風(fēng)扇，就可以把多出來的空間用于增加燃油，增加航程，使STOVL和常規(guī)起降（Conventional Take Off and Landing，簡(jiǎn)稱CTOL）戰(zhàn)斗機(jī)共用平臺(tái)成為可能，避免了STOVL作為小眾機(jī)型而固有的高成本問題。這就是DARPA的通用低成本輕型戰(zhàn)斗機(jī)（Common Affordable Lightweigh Fighter，簡(jiǎn)稱CALF）計(jì)劃。不過STOVL的要求也限制了CALF只能是單發(fā)。在垂直起降階段，各噴口的垂直推力必須保持絕對(duì)同步和平衡，否則可能在瞬間傾覆，導(dǎo)致失事。雙發(fā)非常難以做到推力的絕對(duì)同步。不僅如此，由于兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中任意一臺(tái)發(fā)生故障的可能性是單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩倍，雙發(fā)STOVL的可靠性實(shí)際上反而下降到單發(fā)的一半，所以STOVL只能使用單發(fā)。這和多發(fā)民航客機(jī)在巡航中單發(fā)失效還有其他發(fā)動(dòng)機(jī)維持飛行的情況不一樣。在巡航中，發(fā)動(dòng)機(jī)并不需要以最大推力工作，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效不難由其他發(fā)動(dòng)機(jī)增加推力來補(bǔ)足。在起飛中，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效的情況要復(fù)雜一點(diǎn)?；芩俣炔桓叩臅r(shí)候，還可以減速、停止；但滑跑速度超過一定數(shù)值而且剩余跑道長(zhǎng)度不足以安全停下的話，只有延長(zhǎng)滑跑、繼續(xù)起飛，其余發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí)間超負(fù)荷工作能夠滿足最低的安全起飛要求。因此民航機(jī)場(chǎng)跑道長(zhǎng)度不能僅僅滿足最低的滑跑起飛要求，必須滿足單發(fā)失效、延長(zhǎng)滑跑的需要。但在垂直起飛的時(shí)候，為了使起飛重量最大化，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有剩余推力，一旦一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效，另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不可能補(bǔ)足所有的虧欠推力，也沒有時(shí)間及時(shí)調(diào)整，容易造成失事。作為低成本戰(zhàn)斗機(jī)來說，單發(fā)有利于降低成本，但由于戰(zhàn)斗機(jī)的基本重量和性能要求，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力提出了很高的要求，為日后F-35埋下了一個(gè)技術(shù)上的“定時(shí)炸彈”。

與此同時(shí)，美國海軍的遠(yuǎn)程對(duì)地攻擊主力A-6已經(jīng)老化，需要研制新一代的隱身攻擊機(jī)，這就是麥道/通用動(dòng)力的A-12隱身攻擊機(jī)。和B-2一樣，A-12也采用無尾飛翼的基本氣動(dòng)布局，最大限度地達(dá)到外形隱身。但A-12的外形更加簡(jiǎn)潔，近似一個(gè)完美的等邊三角形。A-12因?yàn)閲?yán)重超支、拖延而在老布什時(shí)代下馬，F(xiàn)/A-18E/F成為填補(bǔ)空缺的過渡。隨著F-14退役和F-22的海軍型NATF下馬，F(xiàn)/A-18E/F改作下一代艦隊(duì)防空主力，經(jīng)典型F/A-18接過A-6的反艦和對(duì)地攻擊任務(wù)，改作戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。但經(jīng)典型F/A-18不僅航程不夠理想，也不具備隱身能力。美國海軍在艦隊(duì)防空上可以用半隱身的F/A-18E/F遷就，但反艦、對(duì)地攻擊依然需要隱身飛機(jī)才能保證足夠的突防生存力。當(dāng)然，作為艦載飛機(jī)，還需要具有在航母上彈射起飛和攔阻降落的能力（Catapult Assisted Take Off and Barrier Assisted Recovery，簡(jiǎn)稱CATOBAR）。由于CATOBAR是專用于航母的型號(hào)，有時(shí)也用CV指稱，這是美國海軍對(duì)航母的編號(hào)。

鑒于第一次伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)到南斯拉夫戰(zhàn)爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)，美國空軍對(duì)F-117A的隱身攻擊性能十分滿意。但F-117A與其說是像老虎一樣的戰(zhàn)斗機(jī)，不如說是插上翅膀的豬，毫無自衛(wèi)能力。在作戰(zhàn)使用上，F(xiàn)-117A也只能干偷襲的勾當(dāng)，不具備起碼的多用途能力，航程、全天候性能也不符合21世紀(jì)的要求。與此同時(shí)，美國空軍也在尋求F-16的下一代，作為F-22的低檔搭配，隱身當(dāng)然是起碼的要求。需要指出的是，美國空軍用F-15作為主力制空戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-16的空戰(zhàn)能力只是在F-15顧不過來時(shí)填補(bǔ)戰(zhàn)線空缺之用，對(duì)F-22的低檔搭配也是同樣的要求，所以美國空軍需要的是具有相當(dāng)于F-16的空戰(zhàn)能力的F-117A，而不是降級(jí)版的F-22。事實(shí)上，最后美國空軍對(duì)F-35的空戰(zhàn)性能要求正是“不低于F-16”。被譽(yù)為F-35之父的美國空軍繆爾納少將在1995年也指出：F-35是70%空對(duì)地，30%空對(duì)空，當(dāng)然那時(shí)美國空軍還計(jì)劃裝備442架F-22，不需要F-35顧慮太多的空對(duì)空作戰(zhàn)問題。

另外，20世紀(jì)70年代，為了抗擊中歐蘇軍大規(guī)模裝甲集群而設(shè)計(jì)的A-10攻擊機(jī)已經(jīng)不符合美國空軍的作戰(zhàn)思想，這種低速、專用的對(duì)地攻擊機(jī)在制空作戰(zhàn)中毫無用處，在對(duì)地攻擊作戰(zhàn)中則在相當(dāng)程度上可以由掛載精確制導(dǎo)彈藥的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)所取代，若不是美國陸軍的堅(jiān)持和威脅，早就被美國空軍除名了。但A-10畢竟已經(jīng)老化，而且沒有替代的計(jì)劃，將最終和F-16一起退役，由F-35接替，美國陸軍對(duì)A-10念念不忘也沒有用。

F-16和F/A-18本來就是一棵樹上結(jié)出的兩個(gè)果實(shí)，F(xiàn)-16和F/A-18的換代計(jì)劃合并是順理成章的事。1993年，克林頓時(shí)代的國防部副部長(zhǎng)威廉·佩里（后接任萊斯·阿斯平擔(dān)任國防部長(zhǎng)）決心整頓國防采購，和擅長(zhǎng)成本控制的得力干將保羅·卡明斯基（后任美國國防部采購總管）一起，把美國空軍和美國海軍的下一代戰(zhàn)斗機(jī)研制整合進(jìn)聯(lián)合先進(jìn)打擊技術(shù)（Joint Advanced Strike Technology，簡(jiǎn)稱JAST）計(jì)劃，任命美國空軍的喬治·繆爾納少將負(fù)責(zé)?？姞柤{此前是美國空軍格羅姆湖基地的指揮官，這是號(hào)稱“51區(qū)”的秘密基地，充滿了UFO、外星人的傳說，但其實(shí)際上是一個(gè)秘密試飛基地，包攬了幾乎所有早期隱身飛機(jī)的試飛，現(xiàn)在依然深鎖在保密的迷霧中，沙漠中的圍欄上有嚇人的“擅自翻越者格殺勿論”的警告?？姞柤{自然對(duì)于隱身和其他先進(jìn)技術(shù)很是熟悉，與相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)、公司也很熟悉。在上任前，繆爾納走訪了DARPA和洛克希德·馬丁的“臭鼬工廠”，了解了CALF的進(jìn)展后，繆爾納向佩里建議，將JAST和CALF合并，建議得到批準(zhǔn)。在2000年，克林頓時(shí)代的國防部長(zhǎng)科恩指出，三軍合并研發(fā)計(jì)劃至少節(jié)約了150億美元。

JAST和CALF合并后，除了升力風(fēng)扇和額外燃油的差別外，在原則上取消了STOVL、CTOL和CATOBAR型號(hào)在升空后的性能差異。這是垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)歷史上的一個(gè)里程碑。傳統(tǒng)上，為垂直起降而犧牲一些飛行性能是天經(jīng)地義的，這在很大程度上限制了STOVL在美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和使用小型航母的盟國海軍之外的應(yīng)用。在理論上，STOVL達(dá)到CTOL的飛行性能可以使一些原計(jì)劃尋求CTOL的F-16和F/A-18的下一代的用戶也轉(zhuǎn)向STOVL。STOVL可以解決困擾各國空軍很長(zhǎng)時(shí)間的戰(zhàn)時(shí)跑道受損的問題，如果空戰(zhàn)性能基本保持不變，略微損失的航程對(duì)于很多盟國空軍來說并不是大問題。更大的STOVL用戶群可以增加產(chǎn)量，降低STOVL的單位成本，使STOVL戰(zhàn)斗機(jī)走出小眾產(chǎn)品的怪圈。更加極端一點(diǎn)，STOVL甚至可以取代CATOBAR，成為美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)共用的戰(zhàn)斗機(jī)。這確實(shí)曾有人提議，不過被否決了，美國海軍不愿意接受STOVL帶來的性能損失，在已經(jīng)裝備彈射起飛和攔阻索設(shè)備的大甲板航母上混編STOVL的F-35也沒有優(yōu)越性，同時(shí)使用不同的起飛、著陸方式反而增加作戰(zhàn)使用方面的混亂。1996年，JAST改名聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機(jī)（Joint Strike Fighter，簡(jiǎn)稱JSF），定位為戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。波音方案為X-32，洛克希德方案為X-35，麥道方案落選。洛克希德的X-35最后勝出，之后演變?yōu)镕-35。英國在1995年簽署協(xié)議，先期投資2億美元，相當(dāng)于JSF概念研究計(jì)劃投資的10%，成為JSF計(jì)劃的第一個(gè)也是最重要的國際伙伴。加拿大在1997年也簽訂協(xié)議參加，先期投資1000萬美元。荷蘭、挪威、意大利、土耳其、丹麥、澳大利亞也參加了F-35的國際合作。

身世決定性格，性格決定命運(yùn)。F-35的身世決定了F-35的兩個(gè)基本特征：

1. 三軍（空軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)）共用，要求通用度達(dá)到70%～90%；

2. STOVL成為主導(dǎo)基本設(shè)計(jì)的線索。

三軍共用不僅有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的好處，還有美國國會(huì)政治的好處。在美國的政界和輿論界，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)相對(duì)于其他軍種具有不成比例的影響。從冷戰(zhàn)結(jié)束到反恐戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國軍費(fèi)相對(duì)緊縮，耗資巨大的新型戰(zhàn)斗機(jī)研制計(jì)劃在美國國會(huì)和美國公眾那里不容易過關(guān)。美國空軍和美國海軍摒棄前嫌，再得到美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的加盟，新型戰(zhàn)斗機(jī)的研制計(jì)劃在美國國會(huì)那里通過要容易得多。

從瓜達(dá)爾卡納爾島到朝鮮再到越南，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)在傳統(tǒng)上使用美國海軍的戰(zhàn)斗機(jī)。但是“鷂”式的加盟使得美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空兵上升到新的層次。200年來，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)一直試圖擺脫“海軍的陸戰(zhàn)隊(duì)” 的形象，盡管美國法律規(guī)定了海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的獨(dú)立地位，但美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)一直在試圖成為真正獨(dú)立的軍種，尤其強(qiáng)調(diào)有空中力量。

和美國空軍或者美國海軍十分不同的是，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空兵高度強(qiáng)調(diào)對(duì)地攻擊，戰(zhàn)場(chǎng)防空只是次要任務(wù)，或者是美國海軍戰(zhàn)斗機(jī)顧不過來時(shí)填補(bǔ)空缺的預(yù)備隊(duì)。為了和地面部隊(duì)達(dá)到最佳的默契，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)飛行員的軍官基本養(yǎng)成訓(xùn)練是和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)步兵軍官一同進(jìn)行的，甚至要到步兵分隊(duì)見習(xí)，以體會(huì)步兵的特點(diǎn)和需要。地面的戰(zhàn)友是具體的熟人、同學(xué)、戰(zhàn)友，而不是抽象的友軍。在二戰(zhàn)的跳島作戰(zhàn)中，在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)、越南戰(zhàn)場(chǎng)，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的空中支援作戰(zhàn)贏得了地面部隊(duì)的高度贊譽(yù)，他們潑辣的作戰(zhàn)風(fēng)格在戰(zhàn)友和公眾中贏得了巨大敬佩。但是垂直起降引發(fā)了海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空兵的一場(chǎng)革命。

大甲板兩棲攻擊艦本來是為搭載直升機(jī)、實(shí)現(xiàn)垂直登陸而設(shè)計(jì)的，但搭載“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)的大甲板兩棲攻擊艦構(gòu)成了海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的完整世界，海軍在這里只是“開船”的。兩棲攻擊艦搭載登陸兵、氣墊登陸艇、直升機(jī)、“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)，構(gòu)成完整的立體作戰(zhàn)體系，形成獨(dú)立的作戰(zhàn)方向。但高亞聲速的“鷂”式只有面對(duì)沒有像樣的空中力量或者防空力量弱小的對(duì)手時(shí)才有把握，面對(duì)強(qiáng)敵時(shí)，航母航空兵突擊力量依然是奪取戰(zhàn)場(chǎng)制空權(quán)和實(shí)施對(duì)地攻擊的基本力量。F-35則不一樣。STOVL的F-35升空后，在性能和火力上和CTOL或者CATOBAR的F-35沒有實(shí)質(zhì)差別，這使得美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空兵第一次具有了真正的獨(dú)立作戰(zhàn)能力，在理論上可以形成名副其實(shí)的獨(dú)立作戰(zhàn)方向。即使不考慮登陸作戰(zhàn)，美國海軍的10艘大甲板兩棲攻擊艦在搭載STOVL的F-35之后，實(shí)際上相當(dāng)于10艘中型航母，不僅極大地提高了美國海軍在戰(zhàn)時(shí)可以在大洋上空投放的空中力量總實(shí)力，也在平時(shí)極大地提高了部署靈活性，畢竟和平時(shí)期海軍戰(zhàn)略的關(guān)鍵在于前沿存在，只有顯示在潛在敵手眼前的實(shí)力才是現(xiàn)實(shí)的實(shí)力。美國海軍盡管擁有世界上最多的航母，但在1/3作戰(zhàn)巡邏、1/3航渡修整、1/3檢修升級(jí)的可持續(xù)部署模式下，實(shí)際可以派赴世界各大洋的航母戰(zhàn)斗群的數(shù)量有限，增加10艘中型航母對(duì)威懾性和作戰(zhàn)部署的靈活性的意義非同小可。

以短距起飛/垂直降落能力為支點(diǎn)，F(xiàn)-35最終形成具有三位成員的家族。具有短距起飛/垂直降落能力的型號(hào)最終成為美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的F-35B；取消用于短距起飛/垂直降落的相關(guān)系統(tǒng)后，用空余出來的容積增加機(jī)內(nèi)燃油以增加航程，這就成為美國空軍的F-35A；美國海軍的F-35C則采取了一系列措施，使得F-35適于在航母上使用，比如加大機(jī)翼以增強(qiáng)低空低速性能，加強(qiáng)起落架以適應(yīng)彈射起飛和高下沉率的降落，加裝攔阻索掛鉤，進(jìn)行防鹽霧處理，以及其他上艦所需的特殊處理。

F-35最終將取代F-16、F/A-18、AV-8和A-10，由于F-22的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以取代F-15，F(xiàn)-35最終計(jì)劃將取代部分F-15，使得F-35的總數(shù)達(dá)到美國戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)總數(shù)的90%以上。F-35無疑將成為未來幾十年里美國最重要的戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)，其規(guī)模和重要性決定了F-35計(jì)劃只許成功，不許失敗?；蛘哒f得更加無奈一點(diǎn)：即使不怎么成功，也只有硬著頭皮堅(jiān)持下去。成也蕭何，敗也蕭何，F(xiàn)-35的催生有美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的功勞，F(xiàn)-35的痛楚也由美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)造成。換句話說，撇開美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的要求空談F-35該如何打造，最終只能是空談。F-35的這個(gè)特點(diǎn)將伴其一生。

一切為了低成本

“錢不是萬能的，但沒錢是萬萬不能的?！睂?duì)于個(gè)人和家庭如此，對(duì)于國家也是如此。國不可無防，但軍費(fèi)開支超出與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展程度相對(duì)應(yīng)的水平，這是不可持續(xù)的。在大戰(zhàn)臨頭的時(shí)候，國家、民族的生死懸于一線，只要還有最后一分能力，沒有什么軍事開支是過度的。但在和平時(shí)期，過度的軍事開支就像莫泊桑的《項(xiàng)鏈》一樣，一時(shí)的閃耀要以長(zhǎng)久的酸楚甚至毀掉一生為代價(jià)。蘇聯(lián)就是這樣垮臺(tái)的。2008年開始的美國經(jīng)濟(jì)危機(jī)的原因主要在于美國經(jīng)濟(jì)的空心化、金融化，但過度的軍事開支也是駱駝背上的磨盤。美國并非沒有看到這一點(diǎn)，在麥克納馬拉時(shí)代就試圖引入軍購成本控制，F(xiàn)-35是最新的成本控制的企圖。軍購是公共開支，脫韁的成本是政治自殺。另一方面，美國的飛機(jī)公司不是政府的事業(yè)單位，更不是慈善組織。美國政府“有責(zé)任”確保私營(yíng)的軍工公司的“合理盈利”， 一方面確保軍工公司有利可圖，另一方面確保軍工基礎(chǔ)。軍工基礎(chǔ)是美國的國本所在，必須用足夠的盈利“養(yǎng)起來”，而規(guī)模經(jīng)濟(jì)是降低“養(yǎng)起來”的成本的基本途徑。

規(guī)模離不開數(shù)字，如果說F-35是一個(gè)充滿數(shù)字的計(jì)劃，那其中最引人注目的數(shù)字就是預(yù)計(jì)的總產(chǎn)量和總投資，加上三個(gè)型號(hào)之間70%～90%的通用性，其規(guī)模經(jīng)濟(jì)的效應(yīng)是非?？捎^的。在2003年以前，洛克希德·馬丁預(yù)計(jì)F-35的總產(chǎn)量有望達(dá)到6000架，其中美國三軍占2850架，外國空軍具有明確計(jì)劃的約2330架，其中F-35伙伴國家（英國、意大利、荷蘭、加拿大、澳大利亞、土耳其、挪威、丹麥）約770架，歐洲其他國家約570架，中東國家約460架，亞洲國家約530架，另有800架以上的“機(jī)會(huì)銷售額”，總生產(chǎn)周期預(yù)計(jì)為25年以上。到2006年，洛克希德·馬丁下調(diào)了總產(chǎn)量預(yù)期，修改為5000架，生產(chǎn)周期也延長(zhǎng)到30年。2007年的預(yù)計(jì)總產(chǎn)量進(jìn)一步下調(diào)到4000架，2009年再次下調(diào)到3000架?？偼顿Y則從2000—2001年的2000億美元上漲到2012年的1萬億美元，這是包括50年使用的全壽命投資，直接采購?fù)顿Y則大約在4000億美元的數(shù)量級(jí)。

海外市場(chǎng)對(duì)F-35異常重要。F-16的超過4500架的總產(chǎn)量中，美國空軍擁有1245架，加上美國海軍、NASA等也只有1300多架，其他都是外銷。到2009年，已有超過1400架F-16退役，主要是早期的F-16A/B。洛克希德·馬丁和美國政府希望F-35重現(xiàn)F-16的輝煌，在2000—2001年的最初預(yù)計(jì)的6000架F-35總產(chǎn)量中，外銷過半。這個(gè)預(yù)計(jì)過于樂觀了。

如果說保底批量之上的產(chǎn)量是民航客機(jī)盈利的主要來源，海外批量對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)盈利則有相似的重要性。美國飛機(jī)公司的成本結(jié)構(gòu)對(duì)海外用戶沒有美國政府那樣的透明度，這是近乎商業(yè)行為的情況，同樣的飛機(jī)對(duì)各國的售價(jià)就不一樣，尤其是各國“自費(fèi)”購買而不是美國軍援的飛機(jī)。另外，國內(nèi)軍購對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)是一個(gè)虛假現(xiàn)象。軍購對(duì)軍工行業(yè)是凈產(chǎn)值，但在國家經(jīng)濟(jì)總體上，這是其他口袋流向軍工口袋的事情。加上研發(fā)、生產(chǎn)和使用中的消耗，軍購是一個(gè)凈投入而不是凈產(chǎn)出的過程，否則各國政府只要無限增加軍購，就可以無限拉動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)了，蘇聯(lián)不會(huì)崩潰，美國也不會(huì)陷入今日的困境。但海外軍購對(duì)美國經(jīng)濟(jì)是凈流入，加上在政治上加強(qiáng)紐帶（好聽的說法）和控制（問題的實(shí)質(zhì)），這是有百利而無一害的好事。

通過海外銷售鼓勵(lì)美國軍工公司盈利，增加美國軍工公司的經(jīng)濟(jì)活力和可持續(xù)發(fā)展實(shí)力，這對(duì)美國軍方也是好事。研發(fā)成本是否打入海外售價(jià)是一個(gè)有意思的問題。如果預(yù)計(jì)總產(chǎn)量包括海外采購的話，研發(fā)成本是打入海外售價(jià)的。但到了生產(chǎn)后期，研發(fā)成本已經(jīng)分?jǐn)偼炅耍@時(shí)飛機(jī)公司就有很大的自由度，可以以打入研發(fā)成本的名義增加資金儲(chǔ)備和利潤(rùn)空間，也可以不打入以增加競(jìng)爭(zhēng)力。值得注意的是，美國空軍和海軍的所謂“離地價(jià)格”（flyaway cost）和外銷價(jià)通常差別很大，這是因?yàn)殡x地價(jià)格不包括研發(fā)成本，也不包括所謂“政府特需物資”（government furnished items）。政府特需物資可以指特殊的武器系統(tǒng)（比如核武器的相關(guān)接口和投放系統(tǒng)）、保密通信系統(tǒng)或者其他不屬于飛機(jī)公司負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，甚至發(fā)動(dòng)機(jī)也可以算作政府特需物資，洛克希德·馬丁對(duì)F-35的報(bào)價(jià)就不包括F-135發(fā)動(dòng)機(jī)，那是由美國國防部和普拉特·惠特尼另外簽訂合同的。對(duì)于F-35計(jì)劃來說，外銷總數(shù)的預(yù)計(jì)是一個(gè)“與時(shí)俱進(jìn)”的數(shù)字，但外銷預(yù)計(jì)占成本結(jié)構(gòu)的顯著部分，這是始終不變的。降低成本將促進(jìn)外銷，外銷增加將進(jìn)一步降低成本，F(xiàn)-35的低成本在一定程度上取決于這樣的良性互動(dòng)。

F-35不是第一種低成本戰(zhàn)斗機(jī)，但是第一種按照成本設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)。換句話說，把項(xiàng)目成本作為一個(gè)獨(dú)立變量列入設(shè)計(jì)過程，以成本決定設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)上，戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目通常都是由軍方指定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能要求，設(shè)計(jì)部門提出成本估算——通常會(huì)高于軍方預(yù)期，這時(shí)軍方和設(shè)計(jì)部門之間反復(fù)迭代，在性能和成本之間達(dá)到最優(yōu)折中，最后主管部門拍板，項(xiàng)目啟動(dòng)。項(xiàng)目啟動(dòng)后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)概念設(shè)計(jì)階段沒有預(yù)見到的技術(shù)困難，需要設(shè)計(jì)修改，或者技術(shù)攻關(guān)，或者生產(chǎn)改組，導(dǎo)致成本增加。這時(shí)通常只能由軍方追加投資，直到追加的投資高得太離譜，或者技術(shù)困難不可克服，這才被迫降級(jí)，或者索性下馬。F-22計(jì)劃是典型的追加投資的例子，B-1轟炸機(jī)則是追加投資之后也不能解決技術(shù)難題，最后只好在性能要求上降級(jí)，A-12則是徹底下馬的例子。B-1轟炸機(jī)的機(jī)載電子戰(zhàn)系統(tǒng)要求能夠自動(dòng)辨識(shí)所有已知甚至未知的防空雷達(dá)威脅，自動(dòng)分析威脅等級(jí)和優(yōu)先級(jí)別，通過強(qiáng)力和欺騙干擾相結(jié)合，自動(dòng)壓制所有類型的防空雷達(dá)。這個(gè)要求實(shí)在太過雄心勃勃，幾番追加投資后也不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后只有半途而廢。B-1依然具有最先進(jìn)的防空雷達(dá)識(shí)別和分類系統(tǒng)，但自動(dòng)壓制沒有實(shí)現(xiàn)，這是不得已的降低要求。但卡明斯基的概念不一樣，要求規(guī)定一個(gè)明確的成本極限，設(shè)計(jì)中由于任何問題而導(dǎo)致成本增加的話，自動(dòng)通過性能要求下pSnJ2bhkyBNRqRq4lUyUwcPPepAZrzNZp7NNAm/RfeM=調(diào)來補(bǔ)償。這是把被動(dòng)的性能要求下調(diào)變成主動(dòng)的成本控制手段。這是一個(gè)項(xiàng)目管理概念的革新。

后來的歷史證明，成本決定設(shè)計(jì)的概念很難實(shí)現(xiàn)，尤其在初始設(shè)計(jì)定型后，在具體設(shè)計(jì)和試飛中發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候，如何堅(jiān)持成本決定設(shè)計(jì)的原則。軍方對(duì)于犧牲性能指標(biāo)有天然的抵觸。在初始設(shè)計(jì)中，放棄一些性能指標(biāo)已經(jīng)十分艱難，在已經(jīng)確立性能指標(biāo)后再要退步，更是難上加難。新型戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)邊界的拓延，必然有很多技術(shù)上的不定性。即使大量采用現(xiàn)成的關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)整合和總體優(yōu)化依然具有很大的不定性。以民航飛機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)航、通信、數(shù)字飛控、駕駛艙顯示、機(jī)艙娛樂，甚至座椅、衛(wèi)生間等都是現(xiàn)成的模塊，機(jī)翼、機(jī)身的設(shè)計(jì)、制造也有一定之規(guī)，鮮有革命性的標(biāo)新立異，但一架新型客機(jī)的設(shè)計(jì)和整合依然是充滿技術(shù)不定性的巨大挑戰(zhàn)，空客A380、波音787都是現(xiàn)成的例子。

初始設(shè)計(jì)對(duì)這些技術(shù)不定性的處理只有兩個(gè)方法，一是預(yù)留退步空間，或者在成本上預(yù)留增加空間，或者在性能上預(yù)留降級(jí)空間；另一個(gè)就是預(yù)定技術(shù)攻關(guān)路線，期望技術(shù)的發(fā)展使不定性自然消除。在成本決定設(shè)計(jì)和軍方要求最高性能的艱難互動(dòng)之后，預(yù)留成本增加空間或者性能降級(jí)空間的余地幾乎沒有，只有寄希望于技術(shù)進(jìn)步。但技術(shù)進(jìn)步在很多情況下是一個(gè)可遇而不可求的事情，而且“惡魔就在細(xì)節(jié)之中”，舊的不定性消除了，新的不定性又出現(xiàn)了。如果技術(shù)進(jìn)步要求技術(shù)路線轉(zhuǎn)向，技術(shù)不定性的問題更大。這個(gè)時(shí)候，嚴(yán)格的項(xiàng)目管理紀(jì)律應(yīng)該實(shí)施成本決定設(shè)計(jì)的程序，但以國家安全為擋箭牌的軍方非常難在經(jīng)過艱苦討價(jià)還價(jià)的“最低性能要求”上退步，最后使成本控制破產(chǎn)。

F-35的成本控制還體現(xiàn)在從研發(fā)到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換上。除了材料和設(shè)備外，人員和設(shè)施的基本運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是研發(fā)開支的重要組成部分，縮短研發(fā)周期對(duì)降低研發(fā)成本有顯著的作用。這和民用產(chǎn)業(yè)是一樣的，科研長(zhǎng)期不能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，生產(chǎn)能力長(zhǎng)期閑置，研發(fā)投資不能收回，這對(duì)成本是很要命的。F-35不僅力圖縮短研發(fā)周期，還更進(jìn)一步，在設(shè)計(jì)完成、開始試飛時(shí)，同步開始低速試生產(chǎn)（Low Rate Initial Production，簡(jiǎn)稱LRIP）。傳統(tǒng)上，戰(zhàn)斗機(jī)在研發(fā)完成后開始試飛，但所有系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)度各有不同，有些部分只需要初步能力，研發(fā)沒有最后完成不影響前期試飛。比如說火控和自檢對(duì)于最終的戰(zhàn)斗力是至關(guān)重要的，但對(duì)于前期適航性試飛并不重要；飛控和發(fā)動(dòng)機(jī)控制涉及到極限性能的部分在前期試飛中也用不到。所以很多系統(tǒng)可以平行研發(fā)，按照試飛進(jìn)度分階段實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的能力。比如說，飛控軟件第一期只需要提供基本的飛行控制，第二期整合進(jìn)與火控交聯(lián)的能力，第三期整合進(jìn)極限條件飛行能力。LRIP分批進(jìn)行，每一批都根據(jù)前一批試飛和生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題，逐步修改設(shè)計(jì)，也同時(shí)整合進(jìn)最新的技術(shù)升級(jí)，并逐步增加試生產(chǎn)的產(chǎn)量，理順生產(chǎn)過程，在試飛結(jié)束時(shí)，正好轉(zhuǎn)入全速生產(chǎn)，產(chǎn)品也同時(shí)達(dá)到最終生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

這樣的“邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)”不是新生事物，在20世紀(jì)50年代時(shí)，美國也曾流行“邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)”。當(dāng)時(shí)是“冷戰(zhàn)”高峰，新型戰(zhàn)斗機(jī)提前投產(chǎn)意味著提前形成戰(zhàn)斗力，在誰也說不準(zhǔn)“熱戰(zhàn)”何時(shí)爆發(fā)的時(shí)候，提前形成戰(zhàn)斗力可能意味著勝利。但是，新型戰(zhàn)斗機(jī)必然意味著大大推進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)有邊界，必然具有技術(shù)不定性和風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生設(shè)計(jì)上的反復(fù)，過早投入批量生產(chǎn)的飛機(jī)需要大量返工，這意味著大量的浪費(fèi)，頻繁的朝令夕改對(duì)用戶也是極大的困擾。50年代的“百系列”戰(zhàn)斗機(jī)（包括F-100、F-101、F-102、F-104、F-105、F-106）都在不同程度上吃過“邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)”的苦頭。60年代后該做法被放棄了，批量生產(chǎn)要到試飛、預(yù)生產(chǎn)結(jié)束后才開始。

但批量生產(chǎn)及早開始，畢竟有利于提前形成戰(zhàn)斗力，這在今天依然是一個(gè)重要因素。美國空軍的F-16A/B已經(jīng)全部退役，除了少數(shù)科研、試驗(yàn)、訓(xùn)練單位和“藍(lán)天使”表演隊(duì)外，美國海軍的F/A-18A/B也已經(jīng)退役，現(xiàn)役的F-16C/D和F/A-18C/D平均機(jī)齡也在20年左右，機(jī)齡較長(zhǎng)的需要開始替換了。在盟國中，加拿大、澳大利亞的F/A-18都將在2016—2018年左右必須替換，日本的F-4的替換也是在這個(gè)時(shí)間范圍，英國的“伊麗莎白女王”號(hào)航母也在這個(gè)時(shí)間內(nèi)建成，需要配套的F-35上艦。另外，F(xiàn)-35的外銷不僅取決于F-35的價(jià)格，還取決于3代半戰(zhàn)斗機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)的情況。

和F-35競(jìng)爭(zhēng)的3代半戰(zhàn)斗機(jī)為歐洲“臺(tái)風(fēng)”、法國“陣風(fēng)”、瑞典“鷹獅”和波音F/A-18E/F，在一定程度上還包括深度升級(jí)的現(xiàn)役第3代戰(zhàn)斗機(jī)，如F-15、F-16C/D、F/A-18C/D等。各自的性能對(duì)比暫且不談，如果給競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手足夠的時(shí)間，機(jī)齡很低的3代半或者新近升級(jí)的第3代戰(zhàn)斗機(jī)大量占領(lǐng)市場(chǎng)的話，必然擠占本來可能用于購買F-35的經(jīng)費(fèi)。這樣的事情已經(jīng)發(fā)生了，澳大利亞等不及F-35，盡管在紙面上繼續(xù)考慮F-35為下一代主力戰(zhàn)斗機(jī)，但實(shí)際上已經(jīng)悄悄購買了24架F-18E/F，還有可能進(jìn)一步追加。F-35繼續(xù)推遲批量生產(chǎn)的話，更多的國家效尤也不是不可能的事情。

另一方面，提早批量生產(chǎn)有利于降低生產(chǎn)線的成本。等到試飛和所有設(shè)計(jì)修改完全結(jié)束再開始批量生產(chǎn)的話，必將對(duì)初始生產(chǎn)形成巨大的壓力。軍方不希望新飛機(jī)像涓涓細(xì)流一樣投入現(xiàn)役。一種飛機(jī)一旦裝備，管理、保障、訓(xùn)練、基地都要跟上，有關(guān)投資不隨初始數(shù)量較低而成比例減少。這也是各國空軍為了減少機(jī)種、簡(jiǎn)化保障而有時(shí)采取貌似不合理的極端措施的原因。對(duì)及早形成戰(zhàn)斗力的要求，加上在研發(fā)期間由于長(zhǎng)期等待而積累的急切，一般在開始批量生產(chǎn)的時(shí)候，軍方要求很快達(dá)到最大產(chǎn)量，這對(duì)飛機(jī)公司是極大的挑戰(zhàn)。剛投產(chǎn)時(shí)，物流、生產(chǎn)、交貨體系都沒有理順，需要磨合，一下子就要求全速生產(chǎn)，只有提前就開始準(zhǔn)備，等待全速生產(chǎn)。提前的生產(chǎn)準(zhǔn)備導(dǎo)致產(chǎn)能大量閑置，帶來的額外成本最后還是要攤進(jìn)飛機(jī)單價(jià)的。及早開始低速生產(chǎn)，逐漸增速，有助于有序增加產(chǎn)能，幫助磨合生產(chǎn)過程，減少手忙腳亂帶來的低效、混亂和損失。另外，飛機(jī)公司有日常運(yùn)作費(fèi)用，這些費(fèi)用最終也要打入飛機(jī)單價(jià)。飛機(jī)批量生產(chǎn)不啟動(dòng)，這些就是空轉(zhuǎn)成本。越早開始生產(chǎn)，空轉(zhuǎn)成本越低，最終對(duì)成本控制是有好處的。

“邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)”的風(fēng)險(xiǎn)是人們熟知的，但好處也同樣為人們所熟知。F-35在研發(fā)的時(shí)候就控制設(shè)計(jì)指標(biāo)，盡量采用現(xiàn)成技術(shù)，最大限度地降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，試飛以性能驗(yàn)證為預(yù)期，不期望發(fā)現(xiàn)需要大量深度修改的重大技術(shù)問題。根據(jù)試飛結(jié)果，早期LRIP飛機(jī)會(huì)需要一些改裝，但預(yù)期改裝工作量不會(huì)很大。后期LRIP飛機(jī)應(yīng)該越來越接近最終的正式量產(chǎn)型，改裝工作量更小，甚至不需要改裝。在嚴(yán)格控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的條件下，“邊設(shè)計(jì)邊生產(chǎn)”是可以接受的螺旋式上升，而不是倒退。至少這是F-35計(jì)劃的初衷。

潛心打造

作為低成本戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-35首先需要在設(shè)計(jì)上控制成本。作為第一種第4代戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-22很自然地被用作藍(lán)本。F-22來自于美軍的先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)（Advanced Tactical Fighter，簡(jiǎn)稱ATF）計(jì)劃，最初是為掩護(hù)隱身的B-2或者獨(dú)立突破蘇聯(lián)防空體系而設(shè)計(jì)的。ATF超越了F-15時(shí)代的空優(yōu)概念，要求超越通常意義上的戰(zhàn)場(chǎng)制空，從前沿到深遠(yuǎn)敵后對(duì)敵方重要節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)動(dòng)打擊，在第一時(shí)間里一舉摧毀敵人的一體化空防體系（Integrated Air Defense，簡(jiǎn)稱IAD）。IAD包括地面和空中的指揮、預(yù)警、導(dǎo)彈和通信基礎(chǔ)設(shè)施，只有B-2和ATF聯(lián)合作戰(zhàn)才能實(shí)現(xiàn)。為此，F(xiàn)-22具有隱身、超聲速巡航（簡(jiǎn)稱超巡）和超機(jī)動(dòng)能力。只有高度和全向的隱身才能深入敵后并全身而退；只有超巡才能及時(shí)到達(dá)目標(biāo)空域，并在保持主動(dòng)的條件下進(jìn)入和轉(zhuǎn)移；只有超機(jī)動(dòng)性才能在空戰(zhàn)格斗中立于不敗之地。F-35在設(shè)計(jì)中大量比照F-22的技術(shù)，但針對(duì)F-35的定位，做了關(guān)鍵性的調(diào)整。

隱身

對(duì)于F-35來說，隱身主要指雷達(dá)隱身。隱身不是在敵人雷達(dá)上徹底消失，而是特征降低到足夠小，而且閃爍不定，難以在背景噪聲中穩(wěn)定、可靠地辨別出來，所以隱身的正式稱呼是“低可探測(cè)性”或者“低截獲概率”。具體來說，就是降低雷達(dá)捕捉到強(qiáng)大而且穩(wěn)定的回波的可能。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，散亂的電磁波到處都是。為了避免受雜亂回波的干擾，雷達(dá)用各種先進(jìn)的信號(hào)處理手段，把具有足夠強(qiáng)度的穩(wěn)定回波分離出來，用來探測(cè)、鎖定目標(biāo)，過于微弱和閃爍不定的回波被作為雜波過濾掉。這既是雷達(dá)聰明的地方，也是隱身可以鉆空子的地方。削弱回波的強(qiáng)度，并使回波閃爍不定，這就是低可探測(cè)性或者低截獲概率的關(guān)鍵。低可探測(cè)性或者低截獲概率不能使飛機(jī)從敵方雷達(dá)上徹底消失，但可以推遲敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)和鎖定的時(shí)機(jī)，減少暴露于敵人防空和制空火力之下的時(shí)間，在敵方做出反應(yīng)之前就搶先攻擊，并及時(shí)脫身，這樣，隱身的目的就達(dá)到了。

雷達(dá)發(fā)射的電磁波照射在目標(biāo)上，除鏡面反射外，還形成散射。鏡面反射是指入射角等于反射角的光學(xué)意義上的反射。在實(shí)際情況中，雷達(dá)靠鏡面反射捕捉目標(biāo)并不見得是主要情況，雷達(dá)一般是靠散射形成的回波來發(fā)現(xiàn)和鎖定目標(biāo)的。入射波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目標(biāo)的幾何尺寸時(shí)，散射符合光學(xué)定律，如果忽略目標(biāo)的復(fù)雜幾何形狀之間的交互作用的話，回波就是各個(gè)部分散射的矢量疊加。雷達(dá)天線的尺寸和雷達(dá)的波長(zhǎng)成正比，所以防空火控雷達(dá)和機(jī)載雷達(dá)大多使用分米波或厘米波的波段，使得天線尺寸便于地面機(jī)動(dòng)或者機(jī)載，更短的波長(zhǎng)受大氣衰減嚴(yán)重，也不適合。所以以阻撓敵方火控雷達(dá)鎖定為主要目標(biāo)的隱身研究大多集中在分米波和厘米波范圍。應(yīng)該指出的是，防空警戒雷達(dá)經(jīng)常采用米波，天線尺寸大大增加，常見的隱身手段的效果也相應(yīng)降低。但米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)率較低，分辨率也較低，適用于預(yù)警，但不適用于火控。

無數(shù)研究表明，就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，單靠吸波涂層無法達(dá)到有效的隱身。吸波涂層分吸收型和干涉型兩類。吸收型涂層采用電損耗型或磁損耗型材料，將入射的電磁波能量轉(zhuǎn)換為熱，和黑色啞光漆對(duì)光的作用類似。黑色啞光漆并不能完全吸收光線，同樣，吸收型涂層吸收雷達(dá)波能量的效果也是有限的。干涉型吸波涂層一般為電磁波長(zhǎng)1/4厚度的鐵氧體涂層。入射的電磁波在涂層內(nèi)穿行兩個(gè)1/4波長(zhǎng)后反射，波形移相180度，即與入射波的波形和幅度相同，但正負(fù)相反，因此和后續(xù)的入射波互相抵消。干涉型吸波涂層對(duì)有效波長(zhǎng)范圍內(nèi)的雷達(dá)波吸收效果很好，但只對(duì)很窄的波長(zhǎng)范圍有效果。在實(shí)用上，要將多層吸波型和干涉型涂層結(jié)合起來，才可滿足實(shí)戰(zhàn)需要。

除了降低散射和吸收雷達(dá)波等被動(dòng)隱身手段外，隱身還可以通過主動(dòng)手段實(shí)現(xiàn)，就是向雷達(dá)波的入射方向發(fā)射波形、頻率和功率相同、相位相反的電磁波，這樣就可以達(dá)到對(duì)消的作用。換句話說，這可以比作電磁世界里的“以子彈打子彈”。主動(dòng)隱身的技術(shù)難度很高，容易弄巧成拙，在極端情況下，干擾波和回波的相位相同的話，反而會(huì)將回波強(qiáng)度增加一倍?，F(xiàn)代雷達(dá)的頻率、功率和信號(hào)特征變化很快，戰(zhàn)場(chǎng)上也可以有多個(gè)雷達(dá)同時(shí)照射同一目標(biāo)，或者同一雷達(dá)發(fā)射多種特征的電磁波，這都進(jìn)一步增加了主動(dòng)隱身的難度。

所以，隱身飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本原則是：

1.避免和主要雷達(dá)照射方向形成垂直的邊緣和平面。也就是說，對(duì)于前向來說，要避免垂直的進(jìn)氣口前緣、座艙蓋框架、機(jī)翼和尾翼的前緣和后緣；對(duì)于側(cè)向，要用傾斜的雙垂尾，避免直立的垂尾，無垂尾更加理想，還要避免圓柱形機(jī)體或者圓錐形機(jī)頭，而采用菱形或者平底菱形截面。面對(duì)雷達(dá)的方向采用尖銳邊緣有利于“劈開”回波，向次要方向反射；背向雷達(dá)的尖銳邊緣則有利于爬行波到達(dá)邊緣時(shí)的“跌落流散”；

2.避免不必要的突出物和外掛武器，采用內(nèi)置武器艙，降低散射；

3.機(jī)翼、氣動(dòng)控制面和開口的前后緣應(yīng)該對(duì)齊，只在最少的幾個(gè)方向上形成強(qiáng)烈回波，在其他方向上減少回波，降低回波的穩(wěn)定性；

4.避免采用銳角倒角，降低空腔反射。在理想情況下，傾斜的雙垂尾應(yīng)該內(nèi)傾，但內(nèi)傾雙垂尾的氣動(dòng)效率很糟糕，所以一般還是外傾；

5.座艙蓋采用高導(dǎo)電的金屬鍍膜，把入射的雷達(dá)波能量傳導(dǎo)到機(jī)體表面后處理；

6.采用彎曲進(jìn)氣道，不僅避免把發(fā)動(dòng)機(jī)正面暴露在敵方雷達(dá)之下，還在進(jìn)氣道壁上涂覆吸波涂層，通過增加回波反射次數(shù)來逐次吸收，降低最后的回波強(qiáng)度；

7.發(fā)動(dòng)機(jī)噴口應(yīng)采用扁平噴口。扁平噴口可以在噴口面積不變的情況下，有效地部分遮擋噴口內(nèi)的渦輪，降低垂直于后向的暴露面積；

8.對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣的紅外隱身來說，在理想情況下，應(yīng)該對(duì)噴口有所屏蔽。如果全面屏蔽不可能，至少應(yīng)該從下方屏蔽，阻止地面的紅外探測(cè)系統(tǒng)直視。在受到氣動(dòng)設(shè)計(jì)限制或者紅外觀察方向無法預(yù)測(cè)時(shí)（比如戰(zhàn)斗機(jī)），應(yīng)該采用扁平的噴口，增加噴流和環(huán)境空氣的混合，迅速降溫。如果不能做到扁平噴口，應(yīng)該采用鋸齒式噴口，增加與環(huán)境空氣的混合，但效果不如扁平噴口。

這些隱身原則不僅適用于隱身戰(zhàn)斗機(jī)，也適用于隱身轟炸機(jī)和無人機(jī)。SR-71被認(rèn)為是第一代在設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)隱身有所考慮的飛機(jī)，但SR-71的主要隱身手段是吸波涂層。SR-71與其說是靠隱身躲避探測(cè)，不如說是靠馬赫數(shù)3的高速和3萬米升限躲避攔截。F-117A是第一代采用隱身外形原則設(shè)計(jì)的飛機(jī)，但限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)對(duì)電磁模型的運(yùn)算能力，只能采用準(zhǔn)二維的多面體設(shè)計(jì)，在盡可能多的方向上增加機(jī)體與雷達(dá)入射方向的夾角，并盡量使回波閃爍，避免穩(wěn)定回波。B-2則更進(jìn)一步，采用無尾飛翼，達(dá)到優(yōu)秀的全向隱身，但在可預(yù)見的將來，無尾飛翼無法滿足戰(zhàn)斗機(jī)所需要的機(jī)動(dòng)性要求。F-22在F-117A和B-2的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用連續(xù)可變曲率表面，在隱身和氣動(dòng)性能之間達(dá)到最優(yōu)平衡。F-22的菱形前機(jī)身不僅滿足了隱身的要求，還起到前緣邊條和進(jìn)氣預(yù)壓縮的作用。F-22的兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)采用可以上下擺動(dòng)或者張合的扁平噴口，不僅滿足隱身要求，還解決了超聲速飛行的收斂-擴(kuò)張噴口要求和推力轉(zhuǎn)向要求。F-35采用了F-22的隱身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這是F-35從設(shè)計(jì)上降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵部分。

F-35在外形上堪稱縮小的單發(fā)版F-22，但還是有一些重要的差別。由于F-35以對(duì)地攻擊為主，需要在機(jī)身武器艙內(nèi)掛載較大的武器，其機(jī)內(nèi)武器艙比F-22還要寬大，所以機(jī)體很是肥大，尤其是中段，這最終對(duì)跨聲速性能造成影響。由于要考慮短距/垂直起降，噴口采用特殊的扭轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，F(xiàn)-35只能采用圓形噴口，而無法使用矩形噴口。應(yīng)該特別注意的是，這不是矩形噴口的成本問題，波音X-32就采用矩形噴口，這是和洛克希德·馬丁X-35競(jìng)爭(zhēng)JSF的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，是按照同樣的低成本原則設(shè)計(jì)的飛機(jī)。在理論上，F(xiàn)-35是有可能為非短距/垂直起降的F-35A和F-35C設(shè)計(jì)扁平噴口的，但后機(jī)身需要大幅修改，嚴(yán)重違反最大通用和成本控制原則，所以所有三個(gè)型號(hào)都采用鋸齒形圓截面噴口。鋸齒形噴口的代價(jià)是一定的推力損失，這好比有豁口的消防水龍頭，水柱噴出去的時(shí)候散了，反映到噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上就是損失推力。鋸齒越細(xì)密，噴流的壓力損失越小，但隱身效果也越低。

說起來，F(xiàn)-35的進(jìn)氣口設(shè)計(jì)是一個(gè)突破。就隱身技術(shù)而言，兩個(gè)JSF設(shè)計(jì)的最大特色都是對(duì)進(jìn)氣口的處理。波音X-32另辟蹊徑，采用三角翼、雙垂尾布局，但最引人注目的是那張“大嘴巴”，形狀丑陋就不說了，那不是直接違反隱身最基本的原理，把發(fā)動(dòng)機(jī)的正面暴露在入射雷達(dá)波的面前了嗎？事實(shí)上，X-32的發(fā)動(dòng)機(jī)正面確實(shí)有一半落在入射雷達(dá)波的視線內(nèi)，但波音在發(fā)動(dòng)機(jī)前面增加了一個(gè)“雷達(dá)屏障”，用涂覆吸波材料的整流片把發(fā)動(dòng)機(jī)的正面遮住，像停轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇葉片一樣，迫使雷達(dá)波拐彎抹角地通過整流片的間隙進(jìn)入進(jìn)氣道，一旦進(jìn)入，就只能在進(jìn)氣道壁、發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和整流片的背面之間來回反射，每反射一次，就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一點(diǎn)，最后只有極少的入射能量得以從整流片的間隙之間原路返回，形成回波。整流片當(dāng)然對(duì)進(jìn)氣效率有影響，但通過適當(dāng)設(shè)計(jì)和增加發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，飛機(jī)性能不至于受到太大影響。同時(shí)，整流片也能起到“理順”氣流和對(duì)進(jìn)氣減速的作用，不是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作一無是處。雷達(dá)屏障首先在F/A-18E上得到使用，在F/A-18E上，整流片是固定的。在X-32上，整流片是可動(dòng)的，在起飛或者低空低速加速需要加力推力時(shí)，可以打開以增加空氣流量；在巡航時(shí)，可以關(guān)小，以提高隱身效果。波音聲稱雷達(dá)屏障足以滿足軍方對(duì)隱身的要求。波音最后落選的原因有很多，但雷達(dá)屏障的效果不是主要原因。

X-35則采用了全新的無附面層隔道超聲速進(jìn)氣道（Diverterless Supersonic Intake，簡(jiǎn)稱DSI）。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)對(duì)于進(jìn)氣有很高的要求，理想進(jìn)氣條件為馬赫數(shù)0.5到0.6，而且流場(chǎng)均勻，圓心處（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置）和圓周處（進(jìn)氣道管壁的位置）的氣流速度大體相同。然而，空氣是有黏性的，自由空氣的速度分布還算均勻，但順著物體表面流動(dòng)的空氣流速會(huì)由于摩擦而降低。在理論上，在物體表面的氣流流速為零；一直到離表面一定距離的時(shí)候，氣流流速才逐漸增加到自由空氣的流速。氣流速度逐步增加的這一段厚度稱為附面層，也稱邊界層。氣流沿機(jī)體表面流動(dòng)的距離越長(zhǎng)，附面層增厚或者“堆積”的情況就越嚴(yán)重。在理想情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該遠(yuǎn)離機(jī)體表面形成的附面層，把發(fā)動(dòng)機(jī)伸入干凈氣流之中，就像民航飛機(jī)的翼下發(fā)動(dòng)機(jī)那樣。但戰(zhàn)斗機(jī)做不到這一點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能在機(jī)身內(nèi)，于是需要用附面層分離板，或者在進(jìn)氣口和機(jī)身之間形成一個(gè)間隙，把附面層內(nèi)低流速的低能量氣流分離掉，然后再通過“泄流道”把它泄放掉，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)工況，即使F-22也有這個(gè)間隙。但在雷達(dá)的照射下，這塊板或者間隙著實(shí)惹眼，必欲除之而后快。DSI用一個(gè)復(fù)雜外形的鼓包將邊界層從中間剖開，在進(jìn)氣壓力下把附面層推向兩側(cè)，然后在進(jìn)氣口上下唇口的根部泄放。DSI首先在F-16技術(shù)驗(yàn)證機(jī)上得到驗(yàn)證，然后用于X-35和F-35。但進(jìn)氣口上下唇的銳角倒角會(huì)增大前向雷達(dá)反射特征。

超聲速進(jìn)氣道的另一個(gè)挑戰(zhàn)是對(duì)氣流減速。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇或者壓氣機(jī)的葉片只能在亞聲速條件下工作，葉尖速度超過聲速的話，將由于激波而產(chǎn)生極大的阻力，甚至造成結(jié)構(gòu)損壞。不僅風(fēng)扇和壓氣機(jī)無法在超聲速下工作，燃燒室也不能在超聲速下工作。正常燃燒速度的極限是聲速，超過聲速的燃燒就是爆炸了！超聲速進(jìn)氣道不僅要有效地降低進(jìn)氣速度，還要在減速的過程中造成進(jìn)氣的“堆積”，提高進(jìn)氣壓力，相當(dāng)于額外的壓氣機(jī)，這就是所謂的總壓恢復(fù)。另一方面，激波是密度急劇升高的空氣中的壓力波，好比看不見的石墻一樣，激波鋒面背后的氣流速度降低到亞聲速。超聲速飛行時(shí)激波不可避免，那就索性用精心設(shè)計(jì)的激波對(duì)進(jìn)氣達(dá)成減速。換句話說，用機(jī)體或者進(jìn)氣口誘導(dǎo)出一道甚至幾道看不見的墻，對(duì)進(jìn)氣逐級(jí)減速，這就是多波系進(jìn)氣道的由來。傳統(tǒng)上，超聲速進(jìn)氣道用可調(diào)斜板或者可調(diào)半錐調(diào)節(jié)激波的形狀和位置，但可調(diào)斜板或者可調(diào)半錐增加重量，也因?yàn)轭~外的縫隙而增加雷達(dá)反射特征。F-16使用前機(jī)身產(chǎn)生斜激波，在超聲速氣流到達(dá)進(jìn)氣口之前就有所減速（也稱預(yù)壓縮），進(jìn)氣口本身只需要簡(jiǎn)單的皮托管設(shè)計(jì)。不過外壓縮加皮托管的設(shè)計(jì)只能對(duì)很小的速度范圍最優(yōu)化，所以F-16盡管推重比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過F-104，但最大速度并沒有超過F-104的水平。F-22使用斜切菱形的進(jìn)氣口，用棱錐激波代替簡(jiǎn)單的平面激波，可以在更大的速度范圍內(nèi)優(yōu)化進(jìn)氣道的工作狀態(tài)。F-35的DSI鼓包用形狀更加復(fù)雜的復(fù)雜形狀激波，可以在更大的范圍內(nèi)達(dá)到很高的總壓恢復(fù)。

但DSI本來的氣流情況就很復(fù)雜，和向內(nèi)斜切的機(jī)身側(cè)面在迎面氣流之下的交互作用更加復(fù)雜。為了控制氣動(dòng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，從正面看的話，DSI向內(nèi)斜切角度不宜太大，所以F-35的前機(jī)身下側(cè)面相對(duì)于F-22更加直立。為了角度對(duì)齊，中后機(jī)身的側(cè)面和外傾雙垂尾也相對(duì)直立。這對(duì)側(cè)向隱身不利，盡管更加直立的機(jī)身側(cè)面對(duì)增加機(jī)內(nèi)武器艙的容積和改善艙內(nèi)截面形狀有好處。F-35的側(cè)面相對(duì)直立也減弱了菱形（F-35實(shí)際上已經(jīng)不是菱形截面，而是平底的五邊形）側(cè)棱的邊條作用。這一方面簡(jiǎn)化了氣動(dòng)設(shè)計(jì)，另一方面也削弱了渦升力對(duì)機(jī)動(dòng)性的改善。

在進(jìn)氣口之外，機(jī)翼前緣是前向雷達(dá)反射特征最大的部分。基于隱身原則，機(jī)翼前緣后掠角越大越好，有利于入射雷達(dá)波向無害方向的散射。高亞聲速的F-117A在設(shè)計(jì)上向隱身一邊倒，采用了高度后掠的67.5度，和典型飛行條件高度不匹配，結(jié)果氣動(dòng)性能很糟糕。F-22在氣動(dòng)和隱身性上更加平衡，采用和蘇-27一樣的42度。F-35的最大速度要求降低，機(jī)翼前緣的后掠角只有35度，后緣的前掠也相應(yīng)減小。升阻比提高了，但前向的雷達(dá)反射特征也增加了。

F-22采用整體座艙蓋，沒有橫框架。F-35雖然也是整體開閉的座艙蓋，但在玻璃內(nèi)側(cè)有一道橫向的加強(qiáng)框架，這當(dāng)然是出于成本的考慮，但也是F-35前向雷達(dá)反射特征的一個(gè)標(biāo)志。F-16也是低成本戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-16首創(chuàng)使用無框架座艙蓋，可見只要有需要，座艙蓋的成本并不足以根本影響F-35的成本，尤其在這可能成為前向隱身“短板”的情況下。反過來說，如果前向隱身水平少了這一道框架并沒有多大的改善，多了這一道框架也沒有實(shí)質(zhì)性的損失，那就沒有必要花這冤枉錢了。

F-35還有一些既在意料之外，又在情理之中的違反隱身設(shè)計(jì)常規(guī)的細(xì)節(jié)。F-22的雙垂尾后緣是前傾的，用于和機(jī)翼、平尾的后緣對(duì)齊，減少回波集中的方向。但F-35的雙垂尾的后緣也是后掠的，而且和前緣不是平行的。這當(dāng)然不是疏忽，而是有道理的。垂尾的作用不是轉(zhuǎn)向，而是起風(fēng)向標(biāo)的自穩(wěn)作用，保持飛機(jī)指向和前進(jìn)方向一致。F-22那樣的后緣前傾使得垂尾的氣動(dòng)中心前移，需要增加垂尾面積來補(bǔ)償；F-35的后掠垂尾就可以減小面積而達(dá)到同樣的效果，減輕了重量和成本，代價(jià)是不能做到邊緣對(duì)齊，前向隱身性能有所損失。但這和座艙蓋的橫框一樣，屬于“虱子多了不癢”。

F-35的機(jī)體周身還有眾多突出的鼓包，最大的是空軍型的F-35A左側(cè)翼根的狹長(zhǎng)鼓包，這是25毫米內(nèi)置機(jī)炮。當(dāng)然，短距起飛/垂直降落的F-35B和艦載型F-35C都沒有內(nèi)置機(jī)炮，需要用外掛的機(jī)炮吊艙，隱身更加糟糕。不管洛克希德·馬丁和美國海軍如何解釋，外掛吊艙必然導(dǎo)致隱身的極大惡化，否則也沒有必要費(fèi)心設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)武器艙了。所以相對(duì)來說F-35A對(duì)于航炮的處理還是最隱身的。

平坦的機(jī)腹是上視隱身的要點(diǎn)。但F-35的機(jī)腹不僅有很多突出的傳感器鼓包，還有眾多X-35上所沒有的凹凸。這是基本設(shè)計(jì)確定后，為增加起落架艙和彈艙的容積而采取的不得已之舉，但這進(jìn)一步侵蝕了本來已經(jīng)不及F-22的隱身性能。2012年，一份美國國會(huì)研究中心的報(bào)告引用了一個(gè)數(shù)據(jù)：F-22的全向隱身性能達(dá)到-40dBsm級(jí)別，而F-35只有-30dBsm級(jí)別。dBsm是以雷達(dá)反射截面積（米2）計(jì)算的對(duì)數(shù)衰減率，-30dBsm表示雷達(dá)反射截面積與同等物理尺寸的飛機(jī)相比衰減至1%，-40dBsm為衰減至1‰。換句話說，F(xiàn)-35的雷達(dá)反射截面積可能是F-22的10倍。

美國空軍在傳統(tǒng)上是技術(shù)至上主義，但在F-35的問題上也對(duì)隱身采取實(shí)用主義態(tài)度。在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，薩達(dá)姆的防空體系在第一天被打擊之后就再也沒有恢復(fù)過來。這顯示了未來空中打擊的兩個(gè)特點(diǎn)：

1. 隱身的高度有效性；

2. 第一輪打擊后，隱身不再關(guān)鍵。

首日打擊以精確拔點(diǎn)為主，載彈量不是太重要。用隱身攻擊機(jī)“砸開大門”后，可以通過外掛來掛載更多的彈藥，在后續(xù)作戰(zhàn)中打擊更多的一般目標(biāo)，快速擴(kuò)大戰(zhàn)果。F-35從一開始就考慮機(jī)內(nèi)和外掛兩種武器掛載方式，這就是F-35設(shè)計(jì)中的“首日隱身”概念。

應(yīng)該指出，各國軍方對(duì)隱身的要求不一樣，美國空軍是堅(jiān)決的隱身派，新的作戰(zhàn)飛機(jī)非隱身不要；美國海軍和歐洲是半隱身派，有那么點(diǎn)兒意思就行了，其余的靠機(jī)載電子戰(zhàn)能力來補(bǔ)充，這也是在現(xiàn)有技術(shù)條件下少花錢、多辦事并降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)有效途徑。

垂直起降

直升機(jī)是人們最為熟知的垂直起降飛機(jī)。旋翼是直升機(jī)垂直起降的奧秘所在，但也是直升機(jī)速度難以提高的致命死穴。直升機(jī)前飛時(shí)，槳葉在向前和向后的掃行中交替進(jìn)行。前行槳葉的葉尖線速度和飛行前行速度之和不能超過聲速，這決定了直升機(jī)的理論速度極限，也就是聲速的一半。高于這個(gè)速度的話，前行葉尖實(shí)際速度將超過聲速，引起激波。后行槳葉的葉尖線速度和飛機(jī)前行速度之差不能低于失速速度，低于失速速度會(huì)導(dǎo)致旋翼失去升力，這決定了直升機(jī)的實(shí)際速度極限，也就是聲速的一半再減去槳葉翼型的失速速度。實(shí)際上，傳統(tǒng)直升機(jī)的極限平飛速度不超過340千米/時(shí)，輔以推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的新型復(fù)合直升機(jī)的極限速度也剛剛突破400千米/時(shí)，和戰(zhàn)斗機(jī)要求的超聲速相差太大。

超聲速戰(zhàn)斗機(jī)要實(shí)現(xiàn)VTOL，只有用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生直接升力，而不是通過機(jī)翼產(chǎn)生氣動(dòng)升力。轉(zhuǎn)入平飛后才逐步降低直接升力，改用氣動(dòng)升力維持飛行。在現(xiàn)代VTOL概念之前，曾經(jīng)有過一些很有創(chuàng)意的VTOL概念，比如像火箭一樣直立起飛、像V-22“魚鷹”一樣的偏轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)或者采用引射增升原理，但都不理想。在走過彎路之后，VTOL戰(zhàn)斗機(jī)回到傳統(tǒng)思路上，用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生直接升力和巡航推力。巡航推力的要求和通常無異，但直接升力有一個(gè)特殊問題：推力的作用點(diǎn)必須和飛機(jī)重心重合，或者圍繞重心對(duì)稱布置，否則在垂直起降過程中要失去平衡而傾翻失事。

VTOL發(fā)動(dòng)機(jī)有三種典型方式：

1. 分立的升力發(fā)動(dòng)機(jī)和巡航發(fā)動(dòng)機(jī)；

2. 一體的升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)；

3. 升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)加分立的升力發(fā)動(dòng)機(jī)。

對(duì)于分立的升力發(fā)動(dòng)機(jī)和巡航發(fā)動(dòng)機(jī)來說，升力發(fā)動(dòng)機(jī)只產(chǎn)生直接升力，巡航發(fā)動(dòng)機(jī)只產(chǎn)生巡航推力。這種方式ybIbe+TVc0SdlR5RRdO89g==簡(jiǎn)單、清晰，升力發(fā)動(dòng)機(jī)的位置很自由，容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的VTOL，也容易和超聲速的要求整合。巡航發(fā)動(dòng)機(jī)不需要特殊改裝，完全按照通常的要求設(shè)計(jì)、制造。升力發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間短，對(duì)壽命的要求不嚴(yán)格，所以可以用簡(jiǎn)單、可靠但油耗較高的專用升力發(fā)動(dòng)機(jī)。由于要求簡(jiǎn)單，推重比可以高達(dá)20以上。分立的升力發(fā)動(dòng)機(jī)和巡航發(fā)動(dòng)機(jī)模式的最大問題則在于死重。升力發(fā)動(dòng)機(jī)盡管推重比高，但進(jìn)入平飛后，這依然是對(duì)升力或者巡航毫無用處的死重。法國的“幻影Ⅲ”和“幻影Ⅴ”、蘇聯(lián)的米格-21PD、米格-23PD、蘇-15PD戰(zhàn)斗機(jī)等都采用了這種方式。

升力發(fā)動(dòng)機(jī)加升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)方式的一個(gè)變形是不用完整的升力發(fā)動(dòng)機(jī)，而是從升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)引出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)專用的升力裝置產(chǎn)生直接升力，洛克希德·馬丁X-35采用的正是這種方式，這是DARPA的JSF競(jìng)賽中的入選選手。

麥道和波音也提交了JSF方案。麥道的方案為和雅克-141相似的升力發(fā)動(dòng)機(jī)加升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)，在氣動(dòng)布局上為無垂尾的V形尾方案，機(jī)翼后緣呈W形，可以說是ATF競(jìng)爭(zhēng)中落選的YF-23的縮小版。麥道聲稱，通過適當(dāng)?shù)闹亟M，在主發(fā)動(dòng)機(jī)故障或戰(zhàn)損時(shí)，升力發(fā)動(dòng)機(jī)可以使飛機(jī)安全返航。由于有單獨(dú)的升力發(fā)動(dòng)機(jī)，麥道方案的升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)不需要加大低壓渦輪，為STOVL的改裝工作量小，其比洛克希德·馬丁方案減重2噸。羅爾斯·羅伊斯升力發(fā)動(dòng)機(jī)提供7257千克力推力，推重比為15。麥道方案的機(jī)翼設(shè)計(jì)很有新意，機(jī)翼和尾翼之間的“邊條”既強(qiáng)化翼身融合體，又在大迎角時(shí)起到升力體的作用，是神來之筆。但麥道的VTOL設(shè)計(jì)無新意，雖然技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低，但死重大，成本高。

最大的問題還是在V形尾。V形尾重量輕，隱身性好，阻力小，但V形尾一動(dòng)，在滾轉(zhuǎn)和偏航上就有交聯(lián)，對(duì)飛行控制系統(tǒng)的要求很高，對(duì)機(jī)動(dòng)性的影響也大，YF-23就“栽”在了這上面。麥道在情急之中，增加了鴨翼，力圖彌補(bǔ)V形尾控制不足的問題，但為時(shí)已晚。麥道的方案在進(jìn)入最后的對(duì)比試飛前就被淘汰了。JSF落選對(duì)麥道是致命的，這個(gè)曾經(jīng)研制過F-4、F-15，主要承包F/A-18和AV-8的公司，就這樣落下了帷幕。

盡管波音在20世紀(jì)20年代之后就再也沒有得到過美國戰(zhàn)斗機(jī)的訂單，但波音對(duì)所有戰(zhàn)斗機(jī)競(jìng)爭(zhēng)項(xiàng)目從不放過，屢敗屢戰(zhàn)。正因?yàn)闆]有歷史，波音也就沒有包袱，設(shè)計(jì)方案就敢于另類。波音與英國BAE合作，其JSF方案凝聚了“鷂”式的使用經(jīng)驗(yàn)。波音JSF方案一反美國戰(zhàn)斗機(jī)的常規(guī)，采用無尾三角翼方案。波音JSF的VTOL原理和“鷂”式相似，采用一體的升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)，其血盆大口一般的超大進(jìn)氣道十分引人注目。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)要適當(dāng)前置才能處于飛機(jī)重心位置，沒有空間安排較長(zhǎng)的S形進(jìn)氣道，只能使用這樣又大又短的進(jìn)氣道。這給隱身帶來很大的問題，但波音用“雷達(dá)屏障”解決了這個(gè)問題。無尾三角翼布局很適合發(fā)動(dòng)機(jī)居中布置的特點(diǎn)，重心和升力中心比較接近，容易處理VTOL狀態(tài)下的重心控制問題。大三角翼的結(jié)構(gòu)寬大、肥厚，十分有利于提供很大的機(jī)內(nèi)燃油容積，機(jī)翼翼載小，機(jī)動(dòng)性相當(dāng)好。事實(shí)上，波音X-32的翼載之低，以至于波音認(rèn)為沒有必要為艦載型特意加大翼面積，非常有利于增加CTOL、STOVL和CATOBAR之間的通用性。波音還很周到地把發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口設(shè)計(jì)成F-22那樣，不僅扁平，而且可二維轉(zhuǎn)向，既提高了紅外和雷達(dá)隱身性能，又提高了機(jī)動(dòng)性。

但波音X-32最大的特色還是在于其VTOL系統(tǒng)。盡管波音采用了類似“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)和“飛馬”發(fā)動(dòng)機(jī)的格局，但這不是簡(jiǎn)單的照搬?！帮w馬”發(fā)動(dòng)機(jī)的平面形狀像一只趴著的烏龜，烏龜腦袋相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)，四肢相當(dāng)于四個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的噴口，燃燒室則在烏龜身體里。前噴口從高壓壓氣機(jī)引出，在巡航時(shí)關(guān)閉；后噴口在低壓渦輪后引出，在巡航和垂直起降時(shí)都使用。在霍克時(shí)代的P.1154設(shè)計(jì)中，PCB技術(shù)在前噴口內(nèi)噴注燃油燃燒，產(chǎn)生額外推力，相當(dāng)于加力的作用。但是，光靠PCB還不足以實(shí)現(xiàn)超聲速推進(jìn)。不管是渦噴還是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)氣都必須減速到亞聲速，連燃燒都是亞聲速的，發(fā)動(dòng)機(jī)才能正常工作。但超聲速的基本前提是噴氣速度必須超過聲速，而且要超過飛行速度。這就是噴口的作用了。

瑞典人古斯塔夫·拉瓦爾在1888年發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象：對(duì)于一個(gè)由粗至細(xì)的導(dǎo)管，入口的亞聲速氣流由于導(dǎo)管截面積逐漸收縮，流速會(huì)逐漸加快。當(dāng)流速增加到聲速之后，進(jìn)一步收縮導(dǎo)管不能使流速進(jìn)一步增加，反而會(huì)使流速降低。反之，對(duì)于一個(gè)由細(xì)到粗的導(dǎo)管，入口的超聲速氣流會(huì)由于導(dǎo)管截面積逐漸擴(kuò)大而流速加快。因此，對(duì)于一個(gè)兩頭粗、中間細(xì)的葫蘆形導(dǎo)管，如果亞聲速氣流在導(dǎo)管最細(xì)的喉部時(shí)流速加速到聲速的話，越過喉部就會(huì)進(jìn)一步加速到超聲速，而且還會(huì)隨導(dǎo)管截面積增大而繼續(xù)增速。亞聲速氣流隨流道面積縮小而加速，這可以通過河流流經(jīng)峽谷時(shí)流動(dòng)加速來理解。超聲速氣流的情況可以用羊群通過山口來理解。如果山口變窄，羊群擠到一起，反而跑不開，速度慢了下來。山口逐漸開闊，羊群才跑得起來，速度才能加快。這就是拉瓦爾噴口把亞聲速氣流加速到超聲速的原理。拉瓦爾噴口也稱收斂-擴(kuò)張噴口，渦輪類噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)（包括渦噴、渦扇）都要采用收斂-擴(kuò)張噴口才能使噴氣達(dá)到超聲速。

對(duì)于超聲速推進(jìn)來說，隨著速度和推力的不同，喉部面積要隨時(shí)調(diào)整，以確保在喉部正好達(dá)到聲速。但對(duì)于“飛馬”那樣的四噴口發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在所有4個(gè)噴口上都安裝可調(diào)的收斂-擴(kuò)張噴口顯然有嚴(yán)重的重量、成本、可靠性和維修問題，P.1154夭折不完全是官僚主義的罪過。波音X-32要達(dá)到超聲速，顯然不能走P.1154的老路?！帮w馬”發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)前噴口位于飛機(jī)的“腋下”，兩個(gè)后噴口位于飛機(jī)的“胯下”，這是出于“四立柱”原理的需要。波音X-32保留了兩個(gè)前噴口的位置，因?yàn)檫@最接近重心，但取消了兩個(gè)后噴口，代之以加長(zhǎng)的單一尾噴口。F-135發(fā)動(dòng)機(jī)不需要前噴口PCB的幫忙就可以使JSF達(dá)到超聲速，單一的尾噴口要實(shí)現(xiàn)收斂-擴(kuò)張沒有難度，而且容易加裝二維推力轉(zhuǎn)向。不過二維推力轉(zhuǎn)向的偏轉(zhuǎn)角度有限，要兼顧機(jī)動(dòng)性和VTOL的需要，這就勉為其難了。波音在長(zhǎng)長(zhǎng)的尾噴口的半道上另外開了一個(gè)口子，通過導(dǎo)流裝置連通到向下的VTOL專用噴口。在VTOL模式，導(dǎo)流裝置把尾噴口關(guān)閉，噴流導(dǎo)向VTOL噴口。VTOL噴口不需要轉(zhuǎn)動(dòng)，只有簡(jiǎn)單裝置控制噴流方向，用于懸停時(shí)的姿態(tài)控制。短距起飛時(shí)，導(dǎo)流裝置部分關(guān)閉，按需要分配導(dǎo)向尾噴口和VTOL噴口之間的噴流比例。巡航時(shí)，導(dǎo)流裝置把尾噴口全開，VTOL噴口關(guān)閉。應(yīng)該說，波音JSF用簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的原理，相比“飛馬”是一個(gè)巨大的進(jìn)步。

VTOL飛機(jī)的高溫廢氣回吸進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)老大難問題，對(duì)于“鷂”式和X-32這樣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口和噴口相對(duì)距離較近的飛機(jī)尤其如此。前噴口的噴氣是未經(jīng)燃燒的壓縮空氣，問題還不大，后噴口的高溫噴氣含氧量低、密度低，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。過高的溫度甚至可能造成風(fēng)扇和壓氣機(jī)的損壞。為了解決這個(gè)老大難問題，X-32從發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇引出較冷的高壓空氣，在前機(jī)體下方向下噴射，形成氣簾，減少熾熱噴氣回流到進(jìn)氣口。

和波音的X-32方案相比，洛克希德·馬丁采用升力風(fēng)扇加升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)的模式，在座艙后安裝單獨(dú)的升力風(fēng)扇，主發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口可以轉(zhuǎn)向垂直向下，用于VTOL模式；或者水平向后，用于巡航模式。這是傳統(tǒng)的升力發(fā)動(dòng)機(jī)加升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代演繹。升力發(fā)動(dòng)機(jī)加升力-巡航發(fā)動(dòng)機(jī)在布局上的好處早已清楚，但升力發(fā)動(dòng)機(jī)的死重大、油耗高，尤其是高溫廢氣回吸問題嚴(yán)重。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美俄在航空技術(shù)方面的交流增加，嗷嗷待哺的俄羅斯航空科技行業(yè)對(duì)國際合作尤其期待，洛克希德·馬丁和雅克夫列夫就VTOL技術(shù)展開合作，洛克希德·馬丁對(duì)雅克夫列夫通過雅克-38和雅克-141獲得的經(jīng)驗(yàn)尤其感興趣，因此X-35和雅克-141在VTOL基本技術(shù)上的相似也就不奇怪了。

不過，洛克希德·馬丁對(duì)雅克夫列夫風(fēng)格的VTOL做了關(guān)鍵性的改進(jìn)，采用升力風(fēng)扇，而不是升力發(fā)動(dòng)機(jī)。只要?dú)饬髁魉俑哂陲w機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度，推力產(chǎn)生的關(guān)鍵在于排氣的流量而不是流速，因此低速時(shí)風(fēng)扇的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃?xì)?。另外，升力風(fēng)扇排出的是空氣，而不是燃?xì)?，極大地降低了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的影響。不過在理論上升力風(fēng)扇的常溫排氣只能解決升力發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫燃?xì)鈱?duì)甲板燒蝕的問題，無助于解決主發(fā)動(dòng)機(jī)噴口的高溫燃?xì)鈫栴}，所以在實(shí)用中高溫燃?xì)鈫栴}沒有得到徹底解決，這對(duì)波音JSF也是一樣的。

洛克希德·馬丁在噴氣驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇和機(jī)械驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇之間做過比較。噴氣驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇是從高壓壓氣機(jī)引出氣流，像驅(qū)動(dòng)渦輪一樣驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇，產(chǎn)生直接升力。噴氣的速度還可以產(chǎn)生一點(diǎn)引射的作用，進(jìn)一步增加直接升力。另一種方式是用高壓氣流吹動(dòng)風(fēng)扇葉片的葉尖，像溪流推動(dòng)水車一樣。這樣的好處是，不需要向風(fēng)扇涵道中央引入粗大的噴管，破壞涵道內(nèi)的流場(chǎng)，而且有利于提高風(fēng)扇的扭矩。噴氣驅(qū)動(dòng)的好處是省卻沉重、復(fù)雜、維修麻煩的驅(qū)動(dòng)軸和離合器，可靠性好，但噴氣驅(qū)動(dòng)需要在機(jī)體內(nèi)布置可以通過很大流量的高壓空氣管路，占用空間太大，氣流幾經(jīng)轉(zhuǎn)向后動(dòng)能損失也較大，因此最后被放棄了。

洛克希德·馬丁最后采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)，從低壓壓氣機(jī)的大軸向前引伸出驅(qū)動(dòng)軸，通過離合器和變速器驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇。在需要使用升力風(fēng)扇的時(shí)候，離合器閉合，把動(dòng)力傳遞到升力風(fēng)扇，同時(shí)打開升力風(fēng)扇的進(jìn)出口；在正常飛行的時(shí)候，離合器脫開，升力風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，進(jìn)出口關(guān)閉，保持氣動(dòng)外形上的流線。洛克希德·馬丁號(hào)稱這是世界上最強(qiáng)大的離合器，傳遞功率可達(dá)21329千瓦，這差不多是可以驅(qū)動(dòng)一艘現(xiàn)代護(hù)衛(wèi)艦的功率了。飛機(jī)對(duì)體積、重量很敏感，洛克希德·馬丁的這個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)很了不起的工程設(shè)計(jì)成就。不過低壓渦輪需要大大加大，以提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率，以免日后造成低壓渦輪葉片裂紋的隱患。

X-35的尾噴口需要向下偏轉(zhuǎn)90度，這大大超過一般用于加強(qiáng)空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性所需要的推力轉(zhuǎn)向范圍，因此需要采用特殊機(jī)構(gòu)。其結(jié)果是尾噴口只能向下偏轉(zhuǎn)，不能向上偏轉(zhuǎn)，而且不能做迅速、精細(xì)的微調(diào)，所以只能用于VTOL模式，不能用于加強(qiáng)空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性。另外，尾噴管轉(zhuǎn)向的特殊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了尾噴口只能是圓形截面，這也排除了采用扁平噴口的可能性，對(duì)后向隱身性能造成一定的損害。

JSF的競(jìng)爭(zhēng)最后在波音X-32和洛克希德·馬丁X-35之間進(jìn)行，重點(diǎn)在于STOVL和一般飛行性能的比較。特別值得注意的是，DARPA強(qiáng)調(diào)STOVL而不是VTOL，這是有原因的。出于核大戰(zhàn)條件下的生存力考慮，20世紀(jì)60年代是VTOL的黃金時(shí)代，也是各國空軍對(duì)VTOL戰(zhàn)斗機(jī)的使用做深入研究的時(shí)代。在霍克P.1127開始試飛的時(shí)候，P.1127被定名為“雀鷹”（Kestrel）。由于聯(lián)邦德國試圖建立全VTOL化的空軍，英國試圖把聯(lián)邦德國拉入“雀鷹”計(jì)劃，而美國陸軍對(duì)固定翼作戰(zhàn)飛機(jī)劃歸空軍不大滿意，也對(duì)“雀鷹”有了興趣，諾斯羅普為此還和霍克簽訂了引進(jìn)生產(chǎn)“雀鷹”的意向書。英、美、德三方聯(lián)合成立了三國聯(lián)合評(píng)估中隊(duì)，共同評(píng)估垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)的飛行性能、訓(xùn)練和地勤支援要求，以及對(duì)空戰(zhàn)和對(duì)地攻擊的戰(zhàn)術(shù)使用。不過這從一開始就充滿了黑幕。聯(lián)邦德國根本沒有把P.1127太當(dāng)一回事，還是一門心思在自己的VAK-191上。美國空軍對(duì)陸軍介入固定翼飛機(jī)感到不滿，因此反對(duì)美國陸軍加入三國聯(lián)合評(píng)估中隊(duì)。英國皇家空軍也對(duì)P.1127性能不能達(dá)到超聲速不滿，正想找借口溜號(hào)。這場(chǎng)各懷鬼胎的扯皮談了一年，最后三國中隊(duì)在1965年4月1日（愚人節(jié)，不是一個(gè)好日子呀）成立，包括了英國皇家空軍、德國空軍、美國空軍、美國陸軍和美國海軍。三國中隊(duì)演練了垂直、短距起降技巧，在野外簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)的隱蔽和起降，以及模擬對(duì)地攻擊。

按照設(shè)計(jì)，“雀鷹”要能夠在林間空地起降，以實(shí)現(xiàn)核大戰(zhàn)條件下的分散部署和隱蔽出擊。實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明，分散部署遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是在野外平地上能夠起飛、降落那么簡(jiǎn)單，需要考慮加油、裝彈、充氣、充電和維修的問題，對(duì)指揮、控制也帶來很大的挑戰(zhàn)，總體來說對(duì)地勤支援的要求太高，在高烈度戰(zhàn)爭(zhēng)條件下根本不能滿足出動(dòng)率和指揮控制上的需要，在低烈度戰(zhàn)爭(zhēng)條件下則根本沒有這個(gè)必要。此后北約的空軍戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)高性能戰(zhàn)斗機(jī)，集中部署，集中保護(hù)，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)打擊敵人，而不是被動(dòng)地分散生存。

另一方面，二戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)表明，即使在高烈度戰(zhàn)爭(zhēng)中，保持?jǐn)?shù)十、上百米的跑道還是可能的。即使需要搶修，數(shù)十、上百米的跑道也容易搶修出來。對(duì)于大甲板艦船來說，數(shù)十、上百米的平甲板也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。“鷂”式和雅克-38的使用經(jīng)驗(yàn)表明，短距起飛可以借助機(jī)翼的氣動(dòng)升力實(shí)現(xiàn)升空，極大地緩解了單純依賴直接升力對(duì)最大起飛重量的限制，可以大大增加航程和載彈量。早期“雀鷹”垂直起飛時(shí)的載彈量和航程十分糟糕，被人戲稱只能載一包香煙繞小鎮(zhèn)飛一圈。短距滑跑起飛對(duì)于緩解甲板燒蝕也有很大的好處，至少熱負(fù)荷不至于在很小的一點(diǎn)上長(zhǎng)時(shí)間集中。在航母上，如果采用滑躍起飛，增加離艦時(shí)的迎角，還可以進(jìn)一步增加最大起飛重量。

短距起飛的另一個(gè)好處是簡(jiǎn)化飛行員的訓(xùn)練。垂直起降是事故高發(fā)階段。20世紀(jì)90年代，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)曾在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)接連損失45架AV-8，英國皇家海軍和皇家空軍的“鷂”式也存在同樣的問題，原因基本上都是垂直起降階段發(fā)動(dòng)機(jī)故障或飛行員操作失當(dāng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的問題通過不斷的技術(shù)改進(jìn)得到解決，飛行員訓(xùn)練最終也通過雙座型“鷂”式逐漸得到解決。同樣，雅克-38對(duì)飛行員的操控要求十分苛刻，一不小心，就會(huì)出事故。雅克夫列夫?yàn)榇藢ｉT設(shè)計(jì)了自動(dòng)彈射救生系統(tǒng)，在垂直起降階段，一旦機(jī)體傾斜超過一定程度就自動(dòng)彈射，速度和高度達(dá)到一定程度以上才自動(dòng)解除。但短距起飛從根本上避免了這個(gè)問題。對(duì)于飛行員來說，短距起飛沒有太特殊的技術(shù)要求，只是滑跑距離特別短而已。

但短距著陸的要求比較高，尤其在失速速度邊緣上，飛機(jī)的控制能力明顯下降，出現(xiàn)意外時(shí)用于糾正的時(shí)間也大大減少。相反，垂直降落就比較容易。在飛臨降落點(diǎn)上空的過程中，減速、懸停，然后逐步下降，直至接地。對(duì)于航母上的降落來說，垂直降落的好處尤其明顯。與航母上“有控制的墜落”式的高下沉率降落和精確掛上攔阻索相比，垂直降落的要求要低得多。英國皇家空軍的“鷂”式飛行員一直保持例行的艦上短距起飛和垂直降落訓(xùn)練，正是因?yàn)檫@并不增加過多的訓(xùn)練負(fù)擔(dān)，但要美國空軍飛行員未經(jīng)長(zhǎng)期嚴(yán)格訓(xùn)練就在美國海軍航母上起飛、著陸是不可思議的。另外，垂直降落的甲板管理比較簡(jiǎn)單，不像攔阻索降落，需要騰出大片的降落甲板并在降落后拖到停機(jī)位的專用通道內(nèi)。英國皇家海軍STOVL化已經(jīng)30多年，在F-35B/C的來回折騰中考慮過恢復(fù)使用CATOBAR戰(zhàn)斗機(jī)，就飛行員訓(xùn)練而言，最大的問題出在降落上，所以和美國海軍合作，派送飛行員作有關(guān)訓(xùn)練，以便將來作為“伊麗莎白女王”級(jí)航母的種子飛行員。

由于這些原因，JSF在一開始就不以VTOL為目標(biāo)，而以STOVL為目標(biāo)，對(duì)X-32和X-35的評(píng)估也以此為標(biāo)準(zhǔn)。X-32的VTOL技術(shù)成熟，肥大的機(jī)體對(duì)布置機(jī)內(nèi)武器艙十分有利。但X-32的設(shè)計(jì)過分圍繞VTOL的要求，對(duì)STOVL不是特別適合。就一般飛行性能而言，X-32的大三角翼布局的縱向氣動(dòng)控制力矩短，雖然有二維推力轉(zhuǎn)向的輔佐，還是有低速飛行時(shí)俯仰控制方面的疑慮。無尾三角翼布局對(duì)航母上的使用尤其不利。作為JSF，X-32不僅需要考慮VTOL/STOVL性能，還要考慮CTOL和CATOBAR的情況。由于無尾三角翼的襟翼、副翼和平尾舵面合一，在CTOL和CATOBAR情況下，起飛和著陸時(shí)舵面需要向上偏轉(zhuǎn)，以形成壓尾、抬頭的力矩。這決定了襟翼、副翼非但不能下垂以增加升力，還因?yàn)樯掀斐缮p失。空軍對(duì)此或許還不太敏感，海軍對(duì)此卻不可接受。除了短命和失敗的沃特F7U“短劍”外，美國海軍沒有任何一架戰(zhàn)斗機(jī)采用無尾三角翼布局。法國“陣風(fēng)M”采用鴨翼，這可以部分補(bǔ)償無尾三角翼的短距起飛問題，但鴨翼的翼面積通常較小，不足以抵消襟翼完全下垂所帶來的低頭力矩，所以襟翼的增升作用依然難以充分發(fā)揮?！瓣囷L(fēng)”上艦與其說是鴨式的勝利，不如說是空軍、海軍通用的結(jié)果，先前專為艦載使用的“超軍旗”就沒有追隨同時(shí)代的“幻影Ⅲ”而采用無尾三角翼。大三角翼也不易折疊。在相同翼面積的條件下，大三角翼的翼展較小，折疊機(jī)翼不僅弦線長(zhǎng)，不易保證機(jī)翼剛度，而且對(duì)于降低占地面積的效果也不明顯?！瓣囷L(fēng)M”就沒有使用折疊翼。波音試圖亡羊補(bǔ)牢，在最后時(shí)刻將X-32改為有尾布局，但為時(shí)已晚。

洛克希德·馬丁出于航母上起落要求的考慮，改用常規(guī)布局。事實(shí)證明，這一決定是英明的。相對(duì)來說，洛克希德·馬丁的X-35不僅在形象上更容易被人所接受，基本設(shè)計(jì)也是為STOVL和一般飛行性能而優(yōu)化的，并不過于拘泥VTOL的要求。常規(guī)氣動(dòng)布局容易滿足CATOBAR的要求，總體來說更加符合JSF的要求。洛克希德·馬丁的X-35贏得JSF競(jìng)賽是理所應(yīng)當(dāng)?shù)?。JSF競(jìng)賽證實(shí)了升力風(fēng)扇概念的技術(shù)可行性和成熟性，為F-35計(jì)劃除去了最大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)特色

對(duì)于洛克希德·馬丁來說，在STOVL、隱身和三軍共用的基本原則確定后，F(xiàn)-35的基本氣動(dòng)格局實(shí)際上就呼之欲出了：外傾的雙垂尾是側(cè)向隱身的必須，中等后掠角的機(jī)翼是跨聲速機(jī)動(dòng)性的要求，無推力轉(zhuǎn)向的單發(fā)則是STOVL的結(jié)果。

在現(xiàn)代空戰(zhàn)格斗中，空空導(dǎo)彈的發(fā)射條件被大大放寬，“先敵發(fā)現(xiàn)，先敵發(fā)射”，這使得機(jī)動(dòng)占位、追尾攻擊的重要性大大降低。但在另一方面，用導(dǎo)彈而不是航炮攻擊敵機(jī)，只是把能量機(jī)動(dòng)中的能量差從我機(jī)和敵機(jī)之間轉(zhuǎn)移到導(dǎo)彈和敵機(jī)之間。從表面上看，我機(jī)機(jī)動(dòng)性不再重要，實(shí)際上不然。導(dǎo)彈在有利位置發(fā)射的話，保存的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在不利位置發(fā)射后需要做大幅機(jī)動(dòng)動(dòng)作的情況?？湛諏?dǎo)彈有一個(gè)“不可逃逸區(qū)”，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的敵機(jī)不可能單純通過機(jī)動(dòng)動(dòng)作擺脫已經(jīng)鎖定的空空導(dǎo)彈。但這個(gè)“不可逃逸區(qū)”是隨導(dǎo)彈最后鎖定目標(biāo)時(shí)的能量狀態(tài)而變的?，F(xiàn)代空空導(dǎo)彈已經(jīng)能做到越肩攻擊，但越肩攻擊時(shí)的“不可逃逸區(qū)”必然小于迎頭攻擊或者尾追攻擊時(shí)的“不可逃逸區(qū)”，這就是高機(jī)動(dòng)性的意義。F-35的機(jī)動(dòng)性要求是至少不低于F-16。

機(jī)動(dòng)性的關(guān)鍵在于剩余升力和推重比。戰(zhàn)斗機(jī)轉(zhuǎn)彎不是靠垂尾轉(zhuǎn)舵，那只能改變飛機(jī)的指向，還不能改變飛機(jī)的航跡。單純轉(zhuǎn)舵的結(jié)果是造成飛機(jī)側(cè)滑，指向改變而航跡繼續(xù)向前。轉(zhuǎn)彎是靠側(cè)向力來實(shí)現(xiàn)的，具體來說，是靠飛機(jī)橫傾一定角度而產(chǎn)生側(cè)向升力來實(shí)現(xiàn)的。急劇轉(zhuǎn)彎需要通過大迎角產(chǎn)生大的側(cè)向升力，只有很高的推重比才能保證不致失速。一旦進(jìn)入有控制的過失速機(jī)動(dòng)，就需要推力轉(zhuǎn)向。推力轉(zhuǎn)向也是超聲速機(jī)動(dòng)的關(guān)鍵，因?yàn)槌曀亠w行引起的激波鋒面背后的低壓區(qū)使得常規(guī)的氣動(dòng)控制面效用大減。F-35無法采用推力轉(zhuǎn)向，只能放寬過失速機(jī)動(dòng)和超聲速機(jī)動(dòng)的要求。

推重比也是加速度和超聲速巡航的關(guān)鍵。F-35在設(shè)計(jì)的時(shí)候就放棄了超聲速巡航（簡(jiǎn)稱超巡）的要求。一般認(rèn)為這是降低性能要求和控制成本的緣故，這當(dāng)然是對(duì)的。但事實(shí)上F-35即使放寬成本控制條件，也不可能達(dá)到超巡。超巡在不同時(shí)代有不同的定義。在20世紀(jì)80年代，超巡的定義是指在整個(gè)任務(wù)飛行階段中，至少有60%的時(shí)間以超聲速飛行，或者說在飛行的主要時(shí)間段里都用超聲速飛行?！皡f(xié)和”式超聲速客機(jī)是典型的超巡飛機(jī)，當(dāng)然那不是超巡戰(zhàn)斗機(jī)，而是超巡客機(jī)。現(xiàn)在對(duì)于超巡的定義是用非加力推力（也稱軍用推力，簡(jiǎn)稱軍推）就可以達(dá)到超聲速。勉強(qiáng)超過聲速還不能算超巡，應(yīng)該達(dá)到有意義的超聲速才能算超巡，比如馬赫數(shù)1.5左右或者更高的速度。一般認(rèn)為，軍推推重比0.7是保證超巡所必需的。早期超聲速戰(zhàn)斗機(jī)（如F-105）的加力推重比低于0.7而能達(dá)到最高速度馬赫數(shù)2，但那是最大限度減阻的結(jié)果，采用高翼載、大后掠的機(jī)翼和細(xì)長(zhǎng)的機(jī)體。第4代戰(zhàn)斗機(jī)為了保證足夠的機(jī)動(dòng)性，機(jī)翼需要具有高升力和不能太大的后掠角，還要保證機(jī)內(nèi)武器艙具有足夠的空間，阻力難免增加，需要至少0.7的軍推推重比。為保證足夠的能量機(jī)動(dòng)性，第4代戰(zhàn)斗機(jī)的加力推重比應(yīng)不低于1.1。這兩個(gè)指標(biāo)是和F-22一致的。但F-35的重量使得單發(fā)將要具有150千牛級(jí)軍推和240千牛級(jí)加力推力才能保證足夠的推重比，這是已經(jīng)比F-119大幅增推的F-135所不可能達(dá)到的。超巡的另一個(gè)途徑是減阻，但F-35需要容納寬大的機(jī)內(nèi)武器艙，還難以像F-22那樣采用扁平的后機(jī)體以減少阻力，減阻潛力有限。所以F-35放棄超巡也就避開了一個(gè)技術(shù)上的不可能的任務(wù)。

如果說F-35在氣動(dòng)設(shè)計(jì)上不追求高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的話，那么它在航電上可是一點(diǎn)兒也不含糊。作為可能占未來美國戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)90%的下一代戰(zhàn)斗機(jī)，F(xiàn)-35在航電設(shè)計(jì)上采用了大量先進(jìn)技術(shù)，甚至部分技術(shù)比F-22還要先進(jìn)。當(dāng)然，這主要是F-35的研制比F-22晚了10年的緣故。

在隱身成為關(guān)鍵設(shè)計(jì)要求的今天，雷達(dá)依然是戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)空中態(tài)勢(shì)感知的主要手段。雷達(dá)是戰(zhàn)斗機(jī)的主要輻射源，處理不當(dāng)?shù)脑?，隱身戰(zhàn)斗機(jī)就成了敲鑼打鼓的夜行俠了。但現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)也在與時(shí)俱進(jìn)，新型雷達(dá)必須具備幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

1.多目標(biāo)探測(cè)和跟蹤；

2.高抗干擾能力；

3.低可截獲概率；

4.和通信、電子戰(zhàn)、導(dǎo)航整合為一體。

傳統(tǒng)上，多目標(biāo)探測(cè)和跟蹤是通過分時(shí)來實(shí)現(xiàn)的，通過數(shù)據(jù)分類和記憶，在每次掃描中對(duì)上次探測(cè)到的目標(biāo)方位和速度進(jìn)行更新，這樣就可以在一次掃描中標(biāo)定多個(gè)目標(biāo)。較先進(jìn)的跟蹤算法中用到卡爾曼濾波技術(shù)，對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，再用間隙實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)校正。這好比獵人在觀察獸群，目光在一只野獸上停留一會(huì)兒，心中記下野獸運(yùn)動(dòng)的速度和方向，在心算下一步的大體位置的同時(shí)，目光已經(jīng)轉(zhuǎn)移到另一只野獸。目光回到前一只的時(shí)候，不是漫無邊際地重新搜索，而是根據(jù)前一只野獸的速度和運(yùn)動(dòng)方向概略估計(jì)方位，然后實(shí)際觀察，修正印象中的估計(jì)位置。這個(gè)根據(jù)速度和運(yùn)動(dòng)方向估計(jì)方位的過程就相當(dāng)于卡爾曼濾波中的預(yù)估，實(shí)際觀察修正就是校正了。獵人的記憶力、心算精度和目光掃描速度決定了同時(shí)跟蹤多只野獸的能力，先進(jìn)雷達(dá)也是一樣的。

復(fù)雜卡爾曼濾波的數(shù)學(xué)模型不僅包括速度、方向和位置數(shù)據(jù)，可以對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)進(jìn)行精確預(yù)估，還能根據(jù)加速度、角加速度，甚至更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)機(jī)動(dòng)飛行的軌跡進(jìn)行有效預(yù)估。但再精巧的數(shù)學(xué)算法也頂不上多個(gè)雷達(dá)分別探測(cè)、跟蹤。相控陣?yán)走_(dá)正具有這樣的特征。

常規(guī)雷達(dá)采用拋物面天線，先進(jìn)一點(diǎn)兒的采用平板縫隙天線，但雷達(dá)波束的轉(zhuǎn)向是通過機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)改變雷達(dá)天線的指向來實(shí)現(xiàn)的。沉重的天線要長(zhǎng)時(shí)間不斷地迅速、精確轉(zhuǎn)向，不可避免地給萬向節(jié)造成很苛刻的工作環(huán)境，造成設(shè)計(jì)、制造和可靠性問題。相控陣?yán)走_(dá)不是用單一的機(jī)械偏轉(zhuǎn)的發(fā)射單元和天線，而是用發(fā)射單元陣列組成天線，通過對(duì)不同單元的電子控制實(shí)現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)，但天線陣面是固定不動(dòng)的。這好比推車，眾人一起推，出力均勻的話，車往前走；出力不均勻的話，即使出力方向是向前，但車也會(huì)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)然，相控陣?yán)走_(dá)不是通過各發(fā)射單元的功率不同實(shí)現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)，而是通過相位控制，所以稱相控陣?yán)走_(dá)。相控陣?yán)走_(dá)極大地提高了雷達(dá)波束的靈活性和偏轉(zhuǎn)速度，也大大提高了可靠性。傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)的重復(fù)頻率為秒級(jí)甚至十秒級(jí)，相控陣?yán)走_(dá)則為毫秒級(jí)，極大地提高了數(shù)據(jù)更新率。更重要的是，通過電子控制，可以把一束雷達(dá)波分成多個(gè)獨(dú)立控制的波束，分別探測(cè)和跟蹤不同的目標(biāo)，或者在各自的責(zé)任空間里用卡爾曼濾波那樣的算法各自做多目標(biāo)探測(cè)和跟蹤，進(jìn)一步提高探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的總數(shù)。美國海軍“宙斯盾”系統(tǒng)就是利用這樣的技術(shù)，使得艦載雷達(dá)可以同時(shí)探測(cè)和跟蹤戰(zhàn)斗空間里數(shù)百個(gè)空中目標(biāo)。

相控陣?yán)走_(dá)不僅可以把波束分成幾束，還可以把波束集中成一束，極大地加強(qiáng)單一波束的功率，適合于在最大距離上探測(cè)、跟蹤目標(biāo)。如果說普通雷達(dá)好比單一的傳統(tǒng)探照燈，相控陣?yán)走_(dá)就好比一束強(qiáng)力手電捆綁起來的組合探照燈，可以根據(jù)需要把各個(gè)手電分別使用，或者集中使用。靈活的化整為零和化零為整能力使得相控陣?yán)走_(dá)可以在探測(cè)距離和多目標(biāo)能力之間根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)最優(yōu)化。另外，還可以根據(jù)需要，用多個(gè)獨(dú)立控制的波束分別實(shí)行搜索、跟蹤、識(shí)別、照射目標(biāo)、引導(dǎo)攻擊等多種功能，一部雷達(dá)起到多部雷達(dá)的作用。

雷達(dá)天線的波束形狀其實(shí)很復(fù)雜，與其說像探照燈的光柱一樣，不如說像菊花瓣一樣。菊花瓣的長(zhǎng)短代表了功率。在天線指向上的菊花瓣最長(zhǎng)，這是主瓣；背向天線指向的菊花瓣也較長(zhǎng)，這是背瓣；兩側(cè)的菊花瓣較短，這是旁瓣（也稱副瓣）。對(duì)于定向天線來說，旁瓣和背瓣不僅浪費(fèi)了發(fā)射功率，回波還造成了信號(hào)干擾。旁瓣和背瓣不僅也形成回波，天線也通過旁瓣和背瓣接收到虛假回波，必須通過濾波加以剔除。離天線指向偏離很遠(yuǎn)的旁瓣和背瓣還比較好處理，離天線指向很近的旁瓣就容易和主瓣的回波相混淆，需要抑制旁瓣。旁瓣還是敵人干擾的可乘之機(jī)。假定雷達(dá)天線指向正北，這個(gè)方向上其實(shí)什么也沒有，但在西北45度方向上有一個(gè)旁瓣。如果敵人干擾機(jī)通過這個(gè)旁瓣“灌入”強(qiáng)大的虛假回波信號(hào)，對(duì)于雷達(dá)來說，就好比在正北方向上“看到”了強(qiáng)大的回波，這就是角度干擾的基本原理。抵消角度干擾最好的方法就是極大地降低旁瓣。單一機(jī)械天線的旁瓣大小和主瓣大小成一定的比例關(guān)系，天線的發(fā)射功率越大，旁瓣也越大。電掃電線是上千個(gè)微型天線的組合，單個(gè)微型天線的發(fā)射功率不大，旁瓣相應(yīng)也不大。但通過精心設(shè)計(jì)，天線之間的旁瓣還可以做到對(duì)消，使得總體旁瓣水平比單一機(jī)械天線大為降低。低旁瓣的另一個(gè)說法就是窄波束。窄波束不僅有利于雷達(dá)的一般性能，還有利于抗干擾，這是相控陣?yán)走_(dá)的重要特征。

相控陣?yán)走_(dá)有主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)和被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)。被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)采用單一的發(fā)射機(jī)，通過饋送系統(tǒng)把雷達(dá)波通過相位控制單元發(fā)射出去。主動(dòng)相控陣沒有單一的發(fā)射機(jī)，所有相位控制單元同時(shí)也是發(fā)射/接收單元（也稱T/R單元）。被動(dòng)相控陣的饋送系統(tǒng)需要承受非常大的電磁功率，絕緣、可靠性都不佳，饋送系統(tǒng)和被動(dòng)相控陣單元的電損耗還增加功耗。主動(dòng)相控陣每一個(gè)發(fā)射/接收單元的功率都較?。ㄍ呒?jí)），只需要幾伏的低壓電源，電磁要求大大低于動(dòng)輒千伏級(jí)的單一發(fā)射機(jī)，這也極大地改善了雷達(dá)的可靠性。傳統(tǒng)單一發(fā)射機(jī)的雷達(dá)的平均大修間隔只有60～300小時(shí)，主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)則高達(dá)1000小時(shí)以上，不僅降低維修工作量和成本，也大大提高了戰(zhàn)備率。由于所有發(fā)射/接收單元是完全獨(dú)立的，若干單元失效不影響總體性能，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和抗損性。

另外，從信號(hào)接收的角度來看，單一機(jī)械天線把回波能量收集起來，饋送到放大機(jī)，這中間不可避免地會(huì)有信號(hào)損失。主動(dòng)相控陣的每一個(gè)單元自帶發(fā)射和接收功能，避免了這樣的信號(hào)損失，所以同樣尺寸的天線靈敏度大大提高。另外，主動(dòng)相控陣可以對(duì)每一個(gè)波束分別管理功率和信號(hào)特征，極大地增加了電磁靈活性。在安裝上，由于固定的天線陣面不需要為轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)留間隙，同樣機(jī)頭雷達(dá)罩內(nèi)實(shí)際上可以容納更大的天線。另外，主動(dòng)相控陣的天線可以化整為零，便于見縫插針，和機(jī)體保形整合，比如在機(jī)體側(cè)后或者翼根加裝額外的天線陣面，甚至利用機(jī)翼和機(jī)身結(jié)構(gòu)安裝保形天線，不僅增加了天線的覆蓋方向，還增加了天線的等效口徑。在天線的世界里，一大頂三俏，尺寸的優(yōu)越性是無可替代的。

主動(dòng)相控陣代表了戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載雷達(dá)的發(fā)展方向。典型戰(zhàn)斗機(jī)主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)動(dòng)輒具有上千個(gè)T/R，F(xiàn)-22的AN/APG-77具有1500個(gè)以上的T/R，一說高達(dá)2200個(gè)；升級(jí)的F-15C的AN/APG-63V2/V3具有1500個(gè)以上的T/R；F/A-18E的AN/APG-79具有1100個(gè)T/R；F-35的AN/APG-81則具有1200個(gè)T/R。

但單純提高探測(cè)、跟蹤、火控性能還不夠，F(xiàn)-35的雷達(dá)必須和隱身相容，否則就不打自招了。雷達(dá)必定要發(fā)射具有足夠能量的電磁波，在本質(zhì)上不可能做到徹底隱身，所以正式稱謂是低可截獲概率（Low Probability of Intercept，簡(jiǎn)稱LPI）。要做到低可截獲概率，需要在幾個(gè)方面同時(shí)下手：

1.精確管理發(fā)射功率，根據(jù)目標(biāo)的距離和性質(zhì)，只發(fā)射探測(cè)和跟蹤必須的功率，降低被非目標(biāo)飛機(jī)截獲的概率；

2.采用偽隨機(jī)的猝發(fā)掃描，把信號(hào)隱藏在噪聲之中。

除了增加天線的靈敏度外，雷達(dá)要探測(cè)目標(biāo)，只有把足夠的信號(hào)能量照射在目標(biāo)上，形成具有足夠能量的回波。但超過這個(gè)能量要求的發(fā)射功率對(duì)于探測(cè)目標(biāo)沒有幫助，只是提醒了周邊更多敵機(jī)注意到自己的存在。除了信號(hào)強(qiáng)度外，有規(guī)則的掃描是最容易引起敵機(jī)雷達(dá)預(yù)警注意的。常規(guī)的雷達(dá)預(yù)警就是根據(jù)低頻率的掃描判斷自己被發(fā)現(xiàn)了，低頻率掃描轉(zhuǎn)換為高頻率掃描則是自己被火控雷達(dá)鎖定、敵機(jī)即將發(fā)射導(dǎo)彈的標(biāo)志，更高頻率的連續(xù)照射則是雷達(dá)制導(dǎo)的空空導(dǎo)彈來襲的提示。采用信號(hào)特征不固定的偽隨機(jī)猝發(fā)掃描，可以把雷達(dá)信號(hào)偽裝成隨機(jī)噪聲，極大地增加雷達(dá)預(yù)警的難度。戰(zhàn)場(chǎng)上各種雷達(dá)都在掃描，好比星光燦爛、探照燈漫無邊際地橫掃的夜空，飛機(jī)偶爾被一道光芒掃過，不等于被發(fā)現(xiàn)，即使引起警覺了，也難以確定探照燈的位置、采取規(guī)避或者反制措施。但偽隨機(jī)的猝發(fā)掃描對(duì)雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理要求非常高，經(jīng)典的卡爾曼濾波都是建立在固定的采樣頻率基礎(chǔ)上的，不規(guī)則的采樣頻率在算法上要求很高，需要深厚的數(shù)學(xué)功底和高速運(yùn)算能力。但就雷達(dá)而言，相控陣?yán)走_(dá)在實(shí)現(xiàn)低截獲概率上具有先天優(yōu)勢(shì)。

相控陣?yán)走_(dá)可以被看作是眾多微型雷達(dá)的組合。微型組件船小掉頭快，具有天然的功率控制上的優(yōu)勢(shì)。另外相控陣?yán)走_(dá)的波束偏轉(zhuǎn)沒有機(jī)械慣性的拖累，可以迅速而不規(guī)則地偏轉(zhuǎn)波束，有利于實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)掃描。

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載雷達(dá)的另一個(gè)特點(diǎn)是把通信、導(dǎo)航、敵我識(shí)別（Communication Navigation Identification，簡(jiǎn)稱CNI）甚至電子情報(bào)、電子對(duì)抗都整合進(jìn)去。通信也是無線電技術(shù)，但通信在傳統(tǒng)上和雷達(dá)是兩條道上跑的車，兩者沒有交集?，F(xiàn)代通信早已超過傳統(tǒng)的語音通信，數(shù)據(jù)通信的范圍從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)上傳、下傳發(fā)展到圖像、視頻甚至整個(gè)數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息的交換。F-35能在友機(jī)之間和空地之間傳遞數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，一架飛機(jī)可以看到其他飛機(jī)和地面指揮中心的戰(zhàn)場(chǎng)綜合態(tài)勢(shì)。從另一個(gè)方面來說，飛行員看到的數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)可能是來自自身的雷達(dá)和其他傳感器，或者友機(jī)及地面指揮控制中心上傳來的信息，甚至是演訓(xùn)指揮中心傳過來的虛擬敵機(jī)。美國空軍以此作為空戰(zhàn)訓(xùn)練的新模式，連“入侵者”對(duì)抗演習(xí)都可以虛擬化了。當(dāng)然，這樣的虛擬對(duì)抗演習(xí)只有在超視距空戰(zhàn)的情況下達(dá)到逼真，視距內(nèi)空戰(zhàn)不僅要穿幫，還會(huì)因?yàn)轱@示與目視脫節(jié)而造成受訓(xùn)者巨大的心理混亂。在實(shí)戰(zhàn)中，則可以由相距較遠(yuǎn)的幾架F-35或者與F-35的數(shù)據(jù)通信兼容的平臺(tái)輪流使用雷達(dá)，共享數(shù)據(jù)，分散敵人的注意力，打亂敵人的反制計(jì)劃。

數(shù)據(jù)通信的更高級(jí)形式還可以擴(kuò)展到武器發(fā)射和制導(dǎo)的遠(yuǎn)程控制。美國海軍的“協(xié)同作戰(zhàn)控制”（Cooperative Engagement Control，簡(jiǎn)稱CEC）以“宙斯盾”軍艦為核心，接收編隊(duì)中其他軍艦的雷達(dá)數(shù)據(jù)，控制編隊(duì)中其他軍艦發(fā)射導(dǎo)彈，并接管制導(dǎo)，引導(dǎo)攔截來襲導(dǎo)彈，把整個(gè)編隊(duì)的指揮、控制、作戰(zhàn)整合為一體，一艘“宙斯盾”軍艦可以發(fā)揮一群“宙斯盾”的作用。當(dāng)然，前提是“宙斯盾”的雷達(dá)和指揮控制還沒有被眾多目標(biāo)所飽和。美國空軍的Link-16沒有達(dá)到CEC的程度，但也有類似的機(jī)制。問題是，這對(duì)數(shù)據(jù)通信提出了極高的要求：

1.通信帶寬要求非常大，以保障極高的數(shù)據(jù)傳送速率；

2.天線的指向性很好，降低被截獲概率和提高抗干擾性能。

帶寬好比高速公路的寬度。在車距、車速一定的情況下，只有極大地加大寬度，才能增加車流量。傳統(tǒng)通信天線是全向的，使用手機(jī)的時(shí)候并不需要把手機(jī)指向一個(gè)特定的方向。但全向天線的發(fā)射功率分散，帶寬也有限，接收的靈敏度也受到局限。使用雷達(dá)天線作為通信天線，帶寬的增加不可以道里計(jì)。2007年諾斯羅普就和L-3合作，用F-22的AN/APG-77雷達(dá)和L-3的調(diào)制-解調(diào)裝置交聯(lián)，演示了高速數(shù)據(jù)傳送。一幅72MB的合成孔徑雷達(dá)圖像用常規(guī)的Link-16數(shù)據(jù)鏈傳送需要48分鐘，但用雷達(dá)傳送只需要3秒鐘，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)274Mbps。進(jìn)一步的演示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)送速率548Mbps，接收速率更是高達(dá)1Gbps。當(dāng)然，雷達(dá)天線具有指向性，這既是缺點(diǎn)，也是優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是顯然的，在雷達(dá)天線指向范圍之外，就不能把雷達(dá)天線用作通信天線。但指向性避免了敵人的預(yù)警、定位、截聽、干擾，這是符合低截獲概率要求的。在實(shí)際使用中，需要把全向天線和雷達(dá)天線結(jié)合使用，用大帶寬的雷達(dá)天線實(shí)行間隙性的大宗數(shù)據(jù)傳送，用全向天線全時(shí)監(jiān)聽和實(shí)時(shí)接收局部更新數(shù)據(jù)，這也是一種卡爾曼濾波。相控陣?yán)走_(dá)不僅方向性好，還可以在兼顧雷達(dá)功能的同時(shí)，分出波束用于通信，或者用多個(gè)波束同時(shí)完成若干個(gè)并行的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。

雷達(dá)用于導(dǎo)航比較容易理解，氣象、避撞、地形測(cè)繪、地形跟蹤和地形規(guī)避，這些都是雷達(dá)的本職工作，相控陣?yán)走_(dá)分出必要的波束就可以完成。事實(shí)上，B-1轟炸機(jī)率先采用被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)，就是為了在多目標(biāo)火控的同時(shí)，分出波束確保地形跟蹤飛行和地形測(cè)繪導(dǎo)航。但敵我識(shí)別是雷達(dá)的一個(gè)新職責(zé)。傳統(tǒng)上敵我識(shí)別是通過問答口令實(shí)現(xiàn)的，這是合作式識(shí)別，可以確認(rèn)友機(jī)，但不能確認(rèn)敵機(jī)，因?yàn)橛褭C(jī)的問答系統(tǒng)故障或者密碼丟失都可能造成問答錯(cuò)誤，但不因此就真的成為敵機(jī)了。用雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)非合作式識(shí)別，用雷達(dá)精確掃描目標(biāo)，獲取反射特征，尤其是非隱身飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的反射特征，然后和數(shù)據(jù)庫對(duì)比，可以精確判斷目標(biāo)的機(jī)型。再加上傳統(tǒng)的敵我識(shí)別之后，可以精確判定敵友。

電子情報(bào)指對(duì)不明雷達(dá)的性質(zhì)、位置、威脅程度的偵察。電子干擾當(dāng)然就是對(duì)敵方通信、雷達(dá)和其他無線電設(shè)施的壓制，電掃天線可以靈活控制波束的方向、功率和波形，雷達(dá)天線的孔徑大，靈敏度高，這是很好的“兼職”。

當(dāng)然，主動(dòng)相控陣不是沒有缺點(diǎn)。傳統(tǒng)雷達(dá)采用單一發(fā)射機(jī)，發(fā)熱集中，散熱也容易設(shè)計(jì)。主動(dòng)相控陣的T/R單元密集遍布天線陣面，沒有足夠的間隙供傳統(tǒng)的通風(fēng)冷卻使用，電控移相單元本身也消耗功率，增加了冷卻負(fù)擔(dān)，只能使用更加復(fù)雜但也更加高效的液冷。冷卻液將熱量從發(fā)射/接收單元帶走，然后回收到汽車散熱器一樣的風(fēng)冷裝置散熱，或者通過和較冷的燃油換熱散熱，略微提高溫度的燃油則在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒中消耗掉，將熱量一起帶走。風(fēng)冷散熱比較簡(jiǎn)單，但需要增加開口，對(duì)隱身不利，也增加阻力。通過燃油散熱則沒有這些問題，但隨著燃油的消耗而散熱效率下降。當(dāng)然，真的到了燃油耗盡的時(shí)候，飛行員擔(dān)心的就不是雷達(dá)的冷卻問題了。

主動(dòng)相控陣的另一個(gè)問題是成本。哪怕每一個(gè)T/R單元的成本只有數(shù)百美元，動(dòng)輒一兩千個(gè)T/R單元的天線陣列加起來也很可觀了，這還沒有算入雷達(dá)其他部分的成本。好在主動(dòng)相控陣的關(guān)鍵技術(shù)砷化鎵器件的成本越來越低，在客觀上為主動(dòng)相控陣降低成本創(chuàng)造了條件。砷化鎵器件在手機(jī)、衛(wèi)星電視接收機(jī)、袖珍GPS接收機(jī)等電子裝置上大量使用，雖然在技術(shù)上和T/R單元尚不可相提并論，但畢竟是同門的，有可以借鑒的地方。這也是日本得以在F-2戰(zhàn)斗機(jī)上率先采用主動(dòng)相控陣的資本。

F-35的AN/APG-81雷達(dá)正是主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)。這是諾斯羅普電子系統(tǒng)公司研制的，其前身是威斯汀豪斯（也稱“西屋”）公司。威斯汀豪斯和休斯電子（現(xiàn)歸入“雷神”）平分美國雷達(dá)行業(yè)的天下，F(xiàn)-22的AN/APG-77也是威斯汀豪斯的手筆。

為了降低前向反射，相控陣?yán)走_(dá)天線的陣面一般傾斜安裝。除了雷達(dá)本身，雷達(dá)罩也需要采用特殊材質(zhì)和特別設(shè)計(jì)，達(dá)到選擇性通過。也就是說，只容許本機(jī)雷達(dá)頻率的電磁波通過，對(duì)所有其他頻率的電磁波形成有效的屏蔽和導(dǎo)流。這和座艙蓋涂覆金膜的道理一樣，把入射雷達(dá)波的能量導(dǎo)向無害方向，避免入射的雷達(dá)波暢通無阻地在高反射表面上形成有效回波。

雷達(dá)是超視距空戰(zhàn)的利器，但戰(zhàn)斗機(jī)畢竟還是要能在視距內(nèi)空戰(zhàn)中制勝的。傳統(tǒng)上，飛行員抬頭觀察座艙外的空中態(tài)勢(shì)，低頭觀看儀表板上的儀表并操作各種開關(guān)。在明亮和灰暗、遠(yuǎn)和近中頻繁轉(zhuǎn)換，需要飛行員不斷調(diào)整視覺，容易貽誤戰(zhàn)機(jī)，也帶來很大的視覺疲勞。二戰(zhàn)前，戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)上已經(jīng)開始使用陀螺射瞄儀等光學(xué)投影顯示技術(shù)，但第一個(gè)現(xiàn)代意義的平視顯示器是在1958年英國“海盜”攻擊機(jī)上出現(xiàn)的。關(guān)鍵的飛行、火控信息被投射在玻璃斜板上，飛行員可以在觀察外界的同時(shí)，看到這些關(guān)鍵信息，不再需要在明亮的環(huán)境和灰暗的儀表板之間來回調(diào)整視覺了。

平視顯示器很快成為現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)裝備，但平視顯示器只用在前向視界內(nèi)，對(duì)于需要上下左右觀察整個(gè)戰(zhàn)斗空間的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員來說，最好能在所有方向上都能顯示，而不是必須把視線拉回來，觀察平視顯示器。這在傳統(tǒng)紅外制導(dǎo)近程空空導(dǎo)彈只能尾追攻擊的時(shí)代還不是太大的問題，甚至到空空導(dǎo)彈具有前半球迎頭攻擊能力時(shí)依然不是致命缺陷，畢竟對(duì)于飛行員來說，只有前半球的一個(gè)較小錐形空間范圍才是最重要的觀瞄空間，平視顯示器正好覆蓋了這個(gè)空間。但隨著具有大離軸角發(fā)射能力的新一代空空導(dǎo)彈的出現(xiàn)，尤其是具有越肩發(fā)射能力的先進(jìn)近程空空導(dǎo)彈出現(xiàn)后，其他方向上的觀瞄也變得同等重要。在整個(gè)座艙蓋的透明表面上都實(shí)現(xiàn)光學(xué)投影在理論上是可能的，但在頭盔的風(fēng)鏡里實(shí)現(xiàn)、隨著飛行員頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)全向自動(dòng)更新顯示，是更加簡(jiǎn)便的辦法，這就是頭盔顯示系統(tǒng)。

美國在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間就開始研制頭盔顯示系統(tǒng)，但由于技術(shù)過于超前，要求又太不切實(shí)際，最后下馬了。蘇聯(lián)沒有走美國的技術(shù)唯美主義的老路，而是另辟蹊徑，在頭盔風(fēng)鏡周邊眼角余光所及位置安裝了一圈簡(jiǎn)單的LED小燈，用燈光指示威脅方位，取得了意想不到的效果。這還不能算是頭盔顯示系統(tǒng)，因?yàn)槠洳荒茱@示更多的火控和飛行信息，只是頭盔瞄準(zhǔn)提示系統(tǒng)。但系統(tǒng)可以檢測(cè)到飛行員的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，為導(dǎo)彈鎖定提供了提示，使導(dǎo)彈可以在發(fā)射后鎖定。蘇聯(lián)在米格-29和蘇-27上首先裝備了這個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，成為米格-29和蘇-27強(qiáng)悍空戰(zhàn)戰(zhàn)斗力的一部分。美國先是對(duì)蘇聯(lián)的這一技術(shù)突破嗤之以鼻，認(rèn)為這種簡(jiǎn)陋技術(shù)的實(shí)戰(zhàn)作用有限。但德國統(tǒng)一后，民主德國空軍的所有作戰(zhàn)飛機(jī)都被退役，只有米格-29留下。裝備頭盔瞄準(zhǔn)具和R-73近程空空導(dǎo)彈的民主德國米格-29和西方戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行的多次對(duì)抗演習(xí)中，在近距格斗時(shí)把所有西方戰(zhàn)斗機(jī)打得“滿地找牙”，F(xiàn)-16甚至需要在裁判指令下在“被擊落”后再次加入戰(zhàn)斗，幾番重復(fù)后才有機(jī)會(huì)把米格-29也“擊落”一回。更令歐美空軍心寒的是，這樣的戰(zhàn)績(jī)不是一兩次，而是在幾十次演習(xí)中反復(fù)出現(xiàn)。在嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí)面前，美國和歐洲這才行動(dòng)起來，加緊研制頭盔顯示系統(tǒng)。

在美歐行動(dòng)起來之前，以色列已經(jīng)根據(jù)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，意識(shí)到頭盔瞄準(zhǔn)提示系統(tǒng)的重要性。以色列Elbit公司已經(jīng)研制出“顯示與瞄準(zhǔn)頭盔”（Display And Sight Helmet，簡(jiǎn)稱DASH）的樣機(jī)。Elbit和美國的羅克韋爾-柯林斯的合資公司視覺系統(tǒng)國際公司（Vision Systems International，簡(jiǎn)稱VSI）在1996年贏得了美國空軍“聯(lián)合頭盔瞄準(zhǔn)提示系統(tǒng)”（Joint Helmet Mounted Cueing System，簡(jiǎn)稱JHMCS）競(jìng)標(biāo)。

JHMCS在頭盔風(fēng)鏡的背面用光學(xué)方法投射飛機(jī)高度、空速、過載、迎角、瞄準(zhǔn)線等信息，使得飛行員可以在任何時(shí)候、任何角度都看到這些關(guān)鍵信息。系統(tǒng)用磁性探頭檢測(cè)飛行員的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，作為引導(dǎo)導(dǎo)彈的指向數(shù)據(jù)。DASH是一個(gè)專用系統(tǒng)，但JHMCS在插入系統(tǒng)總線后，可以從兼容的機(jī)上系統(tǒng)獲取飛行數(shù)據(jù)和火控?cái)?shù)據(jù)，所以這是一個(gè)插入式系統(tǒng)，可以在所有與JHMCS標(biāo)準(zhǔn)兼容的飛機(jī)上使用。不過JHMCS的指向精度不高，所以不能用于發(fā)射精確制導(dǎo)空面武器，但可以引導(dǎo)前視紅外或其他窄視場(chǎng)目標(biāo)指示系統(tǒng)指向目標(biāo)，避免像超高倍率望遠(yuǎn)鏡那樣漫無邊際地搜索。

JHMCS已經(jīng)在F-15、F-16、F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)上使用，并在出口的F-15、F-16、F/A-18用戶中廣受歡迎。除了美國的JHMCS，以色列的DASH，與歐洲“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)配套的英國HMSS/“打擊者”，與瑞典“鷹獅”戰(zhàn)斗機(jī)配套的瑞典/英國“眼鏡蛇”和俄羅斯的Shchel-3UM也是現(xiàn)有的頭盔顯示系統(tǒng)。法國“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)沒有配套的頭盔顯示系統(tǒng)，這是一個(gè)明顯的短板，但泰利斯已經(jīng)為“幻影2000”戰(zhàn)斗機(jī)和印度米格-29K艦載戰(zhàn)斗機(jī)研制了配套的“頂視”（Top Sight）頭盔顯示系統(tǒng)。

F-35的頭盔顯示系統(tǒng)是第二代，不光提供飛行和火控?cái)?shù)據(jù)及目標(biāo)提示，還可以投影顯示夜視攝像機(jī)和分布孔徑系統(tǒng)的圖像。分布孔徑系統(tǒng)（Distributed Aperture System，簡(jiǎn)稱DAS）是F-35的一個(gè)首創(chuàng)，采用1個(gè)光電傳感器和6個(gè)被動(dòng)紅外傳感器，對(duì)F-35實(shí)現(xiàn)360度覆蓋。機(jī)頭下的光電傳感器具有和洛克希德·馬丁“狙擊手”XR吊艙同等的光電探測(cè)和目標(biāo)指示能力?！熬褤羰帧盭R是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期大名鼎鼎的LANTIRN系統(tǒng)的下一代，用一個(gè)吊艙完成LANTIRN兩個(gè)吊艙才能完成的任務(wù)，具有多光譜和穩(wěn)像能力，激光測(cè)距和激光目標(biāo)照射對(duì)眼睛安全，有利于在城鎮(zhèn)人煙密集的地方使用時(shí)不傷及平民，或者在訓(xùn)練中使用?！熬褤羰帧盭R不僅用于F-15、F-16這樣的戰(zhàn)斗機(jī)，也用于B-1轟炸機(jī)。DAS把“狙擊手”XR用吊艙實(shí)現(xiàn)的功能整合到機(jī)內(nèi)傳感器中，既保證了隱身和低阻力，也空出了掛架，供不需要隱身時(shí)的后續(xù)攻擊中增加武器掛載量。由于DAS的全向覆蓋，飛行員可以實(shí)時(shí)觀看360度的全景，機(jī)翼、地板等傳統(tǒng)上遮擋飛行員視線的結(jié)構(gòu)都“透明”了。DAS還用于導(dǎo)彈來襲報(bào)警，不僅提供導(dǎo)彈預(yù)警，還能夠指示發(fā)射點(diǎn)、導(dǎo)彈方位、威脅等級(jí)和反制措施。DAS還可以自動(dòng)跟蹤、顯示敵機(jī)和友機(jī)，這樣在大幅度機(jī)動(dòng)中不會(huì)丟失敵友位置。DAS還可以預(yù)設(shè)武器發(fā)射許可，在進(jìn)入有利發(fā)射位置時(shí)提供武器發(fā)射提示。更重要的是，DAS提供晝夜高分辨率全向視頻，以及夜視圖像。這些信息都送到頭盔顯示系統(tǒng)顯示出來。

在F-35上，頭盔顯示系統(tǒng)不僅用于機(jī)載武器火控，還用于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知和基本飛行信息顯示，完全取代了平視顯示器，成為主要的信息顯示系統(tǒng)。下視顯示器不再是主要的飛行信息顯示系統(tǒng)，其可靠性和冗余性要求降低，可以使用單一的寬幅顯示系統(tǒng)，主要用于顯示戰(zhàn)術(shù)信息和高分辨率大幅圖像。在使用中，單一的寬幅顯示可以分區(qū)顯示不同功能，相當(dāng)于傳統(tǒng)的多個(gè)顯示器，用于顯示武器系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載系統(tǒng)、導(dǎo)航等信息；也可以集中使用，顯示單一的超大圖像，比如光電系統(tǒng)的高分辨率目標(biāo)圖像。飛行員可以通過觸摸控制或者雙桿控制，調(diào)用不同的顯示屏。觸摸控制直觀，但在高機(jī)動(dòng)時(shí)手臂承受異乎尋常的過載，移動(dòng)困難，不容易做到精細(xì)控制。雙桿控制（Hands on Throttle And Stick，簡(jiǎn)稱HOTAS）也稱手不離桿控制，飛行員可以一手放在油門桿上，一手放在操縱桿上，用手指像操縱電腦游戲棒一樣控制各種功能。頭盔顯示系統(tǒng)把寬幅下視顯示器從瑣碎的系統(tǒng)信息顯示中解放了出來，而成為戰(zhàn)術(shù)顯示，幫助飛行員成為戰(zhàn)術(shù)家而不只是系統(tǒng)操縱員。

F-35的航電自然采用了種種先進(jìn)技術(shù)，但不是先進(jìn)技術(shù)的簡(jiǎn)單堆積，而是高度整合的信息融合。換句話說，雷達(dá)、光電、電子戰(zhàn)信息匯總到計(jì)算機(jī)里，形成一個(gè)完整的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖像。在日常生活中，眼睛看不清楚的時(shí)候，就用鼻子聞、耳朵聽、手摸，這是一種“多頻譜”探測(cè)。雷達(dá)、紅外、光學(xué)、電子偵察各自有不同的特長(zhǎng)，對(duì)雷達(dá)隱身的目標(biāo)，在紅外光譜下可能暴露無遺；紅外只能探測(cè)到目標(biāo)的方向，但不能有效測(cè)距，而測(cè)距是雷達(dá)的特長(zhǎng)；在雷達(dá)和紅外都還探測(cè)不到的時(shí)候，電子偵察可能已經(jīng)捕獲敵人的電磁信號(hào)；雷達(dá)和紅外都只能探測(cè)到目標(biāo)的存在，而光學(xué)觀察可以做到精確的目標(biāo)識(shí)別。在傳統(tǒng)上，飛行員人工從各個(gè)系統(tǒng)讀取信息，然后人工整合出可供戰(zhàn)術(shù)決策的有用信息，但這樣工作負(fù)擔(dān)太大，系統(tǒng)越多，情況越糟糕。F-35利用軟件做這件事。另外，“戰(zhàn)場(chǎng)之霧”對(duì)各種探測(cè)手段也存在，雷達(dá)、紅外、光學(xué)、電子偵察各自發(fā)現(xiàn)空中有一個(gè)目標(biāo)，但速度、方位可能有差異。這時(shí)首先要確定，這是同一個(gè)目標(biāo)還是不同的目標(biāo)。這需要考慮不同系統(tǒng)對(duì)不同方位和距離及其他條件下探測(cè)目標(biāo)的固有誤差，如果各自發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)數(shù)據(jù)在固有誤差范圍之內(nèi)，這是同一個(gè)目標(biāo)的可能性就很大。然后需要確定的是如何把不同的目標(biāo)數(shù)據(jù)整合為最優(yōu)的單一數(shù)據(jù)，這里需要按照各系統(tǒng)固有誤差的大小對(duì)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加權(quán)。這是單一穩(wěn)定目標(biāo)的情況，對(duì)于多目標(biāo)、閃爍不定的目標(biāo)，情況就要復(fù)雜得多。但沒有先進(jìn)算法進(jìn)行信息融合，飛行員很快就要被海量信息所淹沒，而無法有效利用綜合探測(cè)能力。

這只是信息融合。F-35還具有完整的決策支援系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)綜合分析戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，甄別威脅等級(jí)和性質(zhì)，自動(dòng)向飛行員提供最為相關(guān)的信息和決策建議，避免飛行員單純依靠經(jīng)驗(yàn)或者漫無邊際地尋找有關(guān)信息。在瞬息萬變的戰(zhàn)斗中，節(jié)約了寶貴的時(shí)間。

F-35將能使用各種美制武器，還將能發(fā)射部分盟國研制的先進(jìn)武器。除了常規(guī)的AIM-120中距空空導(dǎo)彈、AIM-9X近程空空導(dǎo)彈和JDAM、JSOW、SDB等空面制導(dǎo)武器外，F(xiàn)-35比較特別的是航炮。

20世紀(jì)50年代時(shí)，空空導(dǎo)彈高速發(fā)展，各國空軍對(duì)導(dǎo)彈取代航炮充滿信心，F(xiàn)-4、米格-21這一代戰(zhàn)斗機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)根本不考慮安裝航炮。但越南戰(zhàn)爭(zhēng)的實(shí)際顛覆了“航炮無用論”，美國空軍只得臨時(shí)為F-4戰(zhàn)斗機(jī)加裝航炮吊艙，后期的F-4E恢復(fù)了機(jī)內(nèi)航炮，米格-21也走過類似的一段彎路。在70年代設(shè)計(jì)第3代戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)，機(jī)內(nèi)航炮重新成為基本裝備，F(xiàn)-15裝備一門射速為6000發(fā)/分的20毫米M61“火神”6管加特林航炮，攜帶940發(fā)炮彈。但在越南戰(zhàn)爭(zhēng)之后的年代里，空空導(dǎo)彈技術(shù)畢竟是大大發(fā)展了，蘇-27裝備一門30毫米航炮，但只攜帶150發(fā)炮彈。F-35在設(shè)計(jì)時(shí)，似乎對(duì)航炮的必要性也不再那么堅(jiān)定。美國空軍的F-35A依然裝備固定的機(jī)內(nèi)航炮，帶彈180發(fā)。這是新一代的25毫米4管加特林航炮，射速為3600～4200發(fā)/分。選用25毫米是在30毫米的威力和20毫米的射速之間的折中，不僅適用于空戰(zhàn)，也適用于對(duì)地攻擊。相比之下，傳統(tǒng)的M61“火神”具有變態(tài)的高射速，但20毫米的炮彈威力太小，不適用于對(duì)地攻擊。有意思的是，美國海軍的F-35C和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的F-35B不裝備固定的機(jī)內(nèi)航炮，而是用機(jī)腹下吊掛的航炮吊艙，航炮同樣是25毫米4管加特林航炮，帶彈量還增加到220發(fā)。但外掛不僅增加阻力，還破壞了隱身。美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)信誓旦旦地宣稱航炮吊艙經(jīng)過特殊的隱身設(shè)計(jì)，不破壞隱身。要是真的這樣，F(xiàn)-35在設(shè)計(jì)的時(shí)候根本就不用費(fèi)事設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)武器艙，這意味著尺寸和重量的大幅降低，不知道可以給F-35省卻多少痛苦。美國海軍的F-35C不裝備機(jī)內(nèi)航炮還好理解，美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的F-35B以近距空中支援為主要任務(wù)之一，不裝備機(jī)內(nèi)航炮就有點(diǎn)說不過去。美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)放棄固定的機(jī)內(nèi)航炮，實(shí)在是被得了“暴食癥”的F-35的增重問題弄怕了，只得用這種挖肉補(bǔ)瘡的辦法來減重。 （未完待續(xù)）

編輯：王昕