研究3年，终于参透f35 v/stol结构
作者:当头一砖 当前论坛: 方方的航空小筑 [aerofield.bbs.xilu.com]


f35 v/stol型号自从研发以来，一直都是重点关注的对象，其中的升力风扇模式经过Jsf竞争验证，大有成功在望的架势，而f35一下子被称作为第二代垂直起降的飞机，作为第二代的垂直起降技术，一直是披在f35身上的谜，而bkc们早已部分好歹的在欢呼感叹了。


实事是那么简单的么。经过超过10年以上的对发动机技术的追踪，f35的推力方案逐渐清楚，至少已经可以清楚的判断一些真实的技术问题了。

首先，作为f35来说，采用轴驱动升力风扇是早在10年前就开始预研了，和所有网上所谓专家派的评论都不同，这个方案完全来源于一项民用技术的探索，即80年代末开始的超函道发动机技术。最初的发展只是希望找到一种可以大幅度降低运输油耗的民用发动机，曾经出现了在麦道上试验的无函道桨扇，这一技术以当年的水平，很直接的获得了15-25%的燃油经济性，不过出于噪音污染过大，美国完成了工程阶段的探索后将注意力转向超比函道桨扇，由德国mtu研制减速传动器，普惠和埃利生公司研制对转的函道桨扇，其模型在多个航展上展出，90年代中还能听到阶段性的工程验证的消息，样机推力98kn，涵道比20-25，推重比4.55。而俄罗斯应该说是苏联同时也发展了hk98的对转函道桨扇，功率，推重比等水平相似，燃油消耗也差不多。考虑到当时作为验证，基本上使用技术较为保守的现成的核心机，其技术水平可以依据现在的民用机进行推测。

从民用转向军用属于一个偶然，本来在jsf的方案中，洛克希德源自俄罗斯雅克141的升力发动机+升力巡航发动机是十分有希望的，但出于美国对俄罗斯技术惯有的不信任，加上该方案对于美国而言，完全是一个新的发展类别，需要时间去专门发展升力发动机，时间和开发经费都不允许这样做。另外这种方案的热衰减始终无法有效的解决，只有采用功率余度大一点，能够包容发动机废气吸入造成的热衰减的幅度。

对于普惠而言，f119的核心机本来就是该公司下一代民用发动机的一个衍生型号的核心，利用这个型号的研究基础，将发动机的函道风扇替换成一个更大的对转桨扇，本来也一直是研究的方向，甚至视作过相当的实验的，当jsf论证方案时，作为发动机厂家不仅极力建议采纳貌似新颖的轴驱风扇技术，甚至不愿意为jsf单独发展一款升力发动机。

现在的f35，还只是验证机，据说有很多先进的技术还没有完全应用到飞机上，以垂直降落型号的发动机而言，据厂家言仅有30%的零件与其他型号通用，其他都是重新研制的。很多人都觉得f35采用的方案时非常好的，几乎完全避免了废气吸入造成的衰减。可惜针无两头利，这样的方案有利有弊。

说好的人太多了，已经多到胡说八道的地步，以技术的观点来看这套生升力系统应该说是费尽心力的。f35各型号使用的是f119的衍生发动机，基本上推力都在155-160kn左右，推力比f22的有所提高，这主要是尾喷管从矩形恢复成圆形，推力效率有所提升，发动机功率略高。不过各个型号的发动机还是不完全一样，这其中最复杂的就以垂直型号的发动机最厉害。

首先，这个型号的发动机必须利用自身的燃烧室所燃烧的热汽带动升力风扇和自己的风扇以及压气机做工，不象空军性和海军型那么简单了。作为发动机内行的人都知道，一台不加力的发动机，功率的限制主要体现在其低压涡轮上。和f119先进的两极对转不同，垂直型号的低压涡轮采用了多级的模式，到底是几级？这个目前说不清楚，多数资料显示有两级，也有很可靠的消息称是加了2级，也就是3级。不管是多少，肯定是比原形增加了涡轮，这样一来，发动机的长度就必须变化了，和其他发动机不同，垂直型号的的要长越60cm，这个重量平衡将由缩小的机翼来弥补，换了低压涡轮还不算完，风扇也是需要更换的，巡航发动机不管什么时候都是欢迎有更大的推力的，这一点因为要适应在起飞时主发动机风扇的转速会有所降低，推力和气流都有下降，并且从这一风扇还要引气作为远端操纵的气源，被引走的空气达到35kg/s，因此垂直型号换用了一个更大的风扇，涵道比从0.22上升到0.35，发动机的最大功率据称也可以达到180kn之巨。最大军用推力也提升到126kn。不过由于转向降落状态时要负荷升力风扇造成转速下降，推力会降低到100kn左右。

f35的样机实际上的在这个时候的推力很小大约只有136kn，接近14吨的推力，只能够让飞机以不到1.25吨的重量悬停，降落，这样看来，至少在样机阶段，垂直型号的发动机是没有经过增推的，而升力风扇也没有达到宣称的80kn的推力，根据f35垂直型号的机翼和两个推力口的位置推断飞机的重心和前后推力比率，最大不加力推力的f119在这个时候推力下降了约80%，最多只能提供90kn，而升力风扇则远不到80kn之巨，只有50kn上下，而整个动力系统重量超过2800kg。

Jsf样机都计划在10吨左右的空机重量，这和事后的资料分析相符合，垂直型号超重达到2吨以上，在实验垂直起飞悬停降落，以及转换的时候，飞机不仅拆下了一切可以拆卸的重量，飞机所载的油料重量基本上就是不到15分钟实验所需，也就是说，样机表演的飞机，仅仅只是一架可以飞起来的展示机而以。

这和后来传闻jsf垂直型号超重2800kg基本吻合，也就是说即便飞机能达到指定的推力，现在的超重也恰好将原来的要求其带2吨载荷降落的余度占满，f35还只是一个光胴胴才能玩得转的飞机。


实际上从现有的对转桨扇发动机的推重比来看，超过5以上的非常少，就算依托f119这种超过10的发动机核心，这样的推重比能达到6.5与否都还是个问题，从眼下来看，这个方案的升力效率低下的还不如鹞，这也同样证明jsf测试中在垂直项目上所有人都看好f32的原因。

本贴由 木刀 于2004-12-29 09:10:13发表。该贴仅代表 木刀 个人观点。

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