為什麼F35戰鬥機能在空中懸停？

【瘋狂機械控第468期】F-35閃電II是一款由美國洛克希德·馬丁公司設計生產的單座單發多用途戰鬥機，主要用於前線支援、目標轟炸和防空截擊等多種任務。2011年7月14日，首架F-35A正式交付美國空軍服役。

F-35戰鬥機

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F-35屬於具有隱身設計的第五代戰鬥機，作戰半徑超過1,000千米，具備有限的類超音速巡航能力。美國空軍、海軍和海軍陸戰隊總共將裝備2,443架，取代F-16系列、A-10攻擊機、F/A-18系列等。

F-35C航母甲板起飛

F-35外型酷似F-22猛禽戰鬥機的單引擎縮小版，而且它的確從中吸取了一些元素。F-35B「三軸旋管噴嘴」架構的設計靈感來源於康維爾Model 200機型方案。

F-35戰鬥機

F-35戰鬥機在推力損失僅有2%－3%的情況下，將尾噴管3-5微米中波波段的紅外輻射強度減弱了80%－90%，同時使紅外輻射波瓣的寬度變窄，減小了紅外製導空空導彈的可攻擊區，導致來襲導彈的脫靶率增大。

F-35戰鬥機配置有」分散式孔徑系統」，環繞飛機前後上下裝設了6個紅外線感應裝置，即時提供駕駛員接近己方的飛行體數據。F-35駕駛員配戴的嵌入顯示幕的頭盔，可以從分散式孔徑系統中搜集到全方位的目標數據。

分散式孔徑系統為飛行員提供全向晝/夜視景

早期的F-35B設計重量比項目預期的重量超出3000磅，導致飛機的推重比下降，使該機型在航程、速度、機動性等各項指標均不合格。洛克希德·馬丁公司為了解決「過重」而導致推重比下降的問題，縮薄了機身蒙皮，縮小了武器倉與垂尾，內部管線配置，重新設計了機翼構造與航電系統等，終於縮減了2205磅的重量。

F-35的頭盔顯示器系統（HMDS）是光電系統和飛行員頭部位置跟蹤裝置的組合，它將為飛行員顯示關鍵的飛行狀態數據、任務信息、威脅和安全狀態信息，同時為飛行員引導機載武器和感測器（如雷達和EOTS）指向所關注的區域；或發出視覺提示，告訴飛行員應該關注的區域。

F-35戰機的頭盔顯示器系統

普惠公司研製的F135發動機為F-35戰鬥機提供動力，F-35可以在沒有使用加力燃燒室的情況下，以1.2馬赫的速度飛行150英里。F135是第二款（雷達）隱形加力噴氣發動機。 F-35戰機的最高速度超過1.6馬赫，最大起飛重量為60,000磅（27,000千克）。

普惠F135發動機

F-35B配備了由羅爾斯羅伊斯開發的升降系統。該升降系統由升降風扇、驅動軸、兩個滾柱和「三軸承旋轉模塊」（3BSM）組成。3BSM是推力矢量噴嘴，允許主發動機排氣在飛機尾部向下偏轉。升力風扇靠近飛機前部，使用兩個反向旋轉的葉片提供平衡推力。

普惠F135發動機配備羅羅升降系統

F-35戰鬥機發展出3種主要的衍生版本，包括採用傳統跑道起降的F-35A，短距離起飛／垂直起降機種F-35B，與作為航母艦載機的F-35C。只有F-35B才算是垂直起降型，但相對於傳統的戰鬥機，即使是A型和C型的起降距離都算短距離起降。

傳統跑道起降的F-35A

短距離起飛／垂直起降機種F-35B

航母艦載機的F-35C

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F35戰鬥機能垂直起降的是F35B型，為了實現垂直起降，採用了發動機噴管向下偏轉的模式，再加上升力風扇和調姿噴管來提供足夠的升力。

F-35B空中懸停

F-35B進行垂直起降的過程相對比較緩慢，這可以被看作是一個進行緩慢動態變化的「懸停」過程，如果F-35B做不到空中短暫的懸停，也就不可能實現垂直起降。

F-35B（推力向量）垂直起降動力解剖圖

F-35B戰鬥機一共有四個噴口。機身中軸線上的兩個噴口提供主要升力（約91%），機翼下方的兩個噴口提供較小推力，用於平衡以及姿態調整。尾噴口噴出的是高溫燃氣，其他三個噴口噴出的都是冷空氣。

F-35B發動機的主噴口向下偏折了90度，提供了豎直方向的推力，其噴出的是經過發動機渦輪的高溫燃氣。這個尾噴口偏折技術來源於前蘇聯的雅克141戰機。

F-35B尾噴口偏折

F-35B懸停時尾噴管蠕動過程

F-35B兩側機翼下方的小噴口，是從發動機的低壓壓氣機引氣向下噴出。它們提供大約9%的升力，用於平衡和姿態調整，並不是主要的升力來源。

F-35B懸停垂直降落

F-35B座艙後部有個豎直圓筒形的物體叫升力風扇。升力風扇自身不能產生動力，它需要一根長長的傳動軸連接到主發動機上，由主發動機的低壓渦輪帶動。

F-35B機背的升力風扇和輔助進氣口

平飛時，升力風扇與主發動機脫開不工作，主發動機僅用來提供平飛時的向後推力。當垂直起降時，升力風扇上方和下方的蓋板打開，離合器將升力風扇與傳動軸連接起來，主發動機的低壓渦輪功率直接傳遞到升力風扇上，驅動升力風扇旋轉，從風扇上方的進氣口吸取空氣並噴向下方，提供升力。

F-35B複雜的動力系統

直徑1.27米的升力風扇是由風扇、涵道、D形噴管、聯軸器、作動裝置以及伺服系統組成，升力風扇有著超過40度的前後偏轉角。在發動機正常工作的狀態下，可以將機體上方的空氣垂直向下噴出，噴氣流量高達230kg/s，從而提供高達90000牛的升力，再加上發動機口下噴，使得懸停時的總推力達到175300牛。

F-35B的升力風扇

升力風扇底部有一個VAVB噴管，能對升力風扇產生的升力進行矢量調節，這個組件被整合進飛機結構中，能承受結構載荷，這樣做的目的是節省重量，要知道實現短距起飛垂直降落的一個關鍵因素就是：發動機產生的垂直升力要大于飛機重量。

F-35B在不到3秒的時間裡，就能把尾噴管15700磅的水平推力矢量偏轉成垂直向下，使總升力達到39000磅，F-35B的垂直升力幾乎相當於歐洲颱風戰機的全加力推力。這驚人的推力矢量能力是普惠公司專為F-35B的推進系統開發的。

紅外攝影機拍攝F-35B懸停狀態

F35支持垂直起降這其中涉及了很多的技術，我國的戰鬥機也不差，只是在發動機方面還略有遜色，很期待國產戰鬥機的優異表現。

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