缩水的五代——F-35技术性能解析
如果说在超视距空战中F-35还能凭借隐身占得便宜的话，当进入近距格斗后，这款五代机在四代机面前将丧失所有“超越一代”的优越感。
洛克希德-马丁公司的副总裁史蒂夫·奥布莱恩在任何时候都对F-35不吝誉美之词，堪称“闪电”II项目的“最佳官方发言人”。
也难怪，在187架F-22停产后，早就备受质疑且深陷泥潭的F-35项目几乎就是洛马最后的赌注——是成就一台全球空军装备史上最强悍的吸金机器，还是在一场战斗机世纪赌局中赔个精光？F-35的前途对于洛马或者奥布莱恩本人的重要性都不言而喻。
2014年5月22日，荷兰海牙，在庆祝F-35项目十周年，暨洛-马公司与荷兰代尔夫特理工大学及福克公司技术合作十周年大会上，史蒂夫·奥布莱恩（左）向代尔夫特理工大学董事局主席闻岱博（曾任荷兰驻华大使）颁奖
针对外界对该项目越来越尖锐的批评，副总裁先生再次强硬回击：“F-35满足所有性能要求，即便是最初的基本型号，战斗力也远强于任何经过重大升级的四代战斗机和攻击机——无论是F-15、F-16，还是F/A-18。”值得注意的是，奥布莱恩年轻时就是一位“大黄蜂”飞行员。他还进一步解释道：“第四代战斗机奔赴高威胁空域执行攻击任务时，需要各种配套支援：预警机、电子战机、加油机、侦察机……可能不下几十架才能组成功能完善的编队。同样的任务，如果让F-35来承担，一个四机编队足矣。”
奥布莱恩也许并非夸大其词，F-35本质上就是一款战斗轰炸机，很少有人怀疑其在执行对面突袭任务时的能力。然而，外界对“闪电”II质疑的重点却不在于此，由于F-22只生产了187架，当大批F-15和F/A-18退役，中俄两国的五代机技术越来越成熟时，F-35能否完全弥补美国海空军的空权缺口才是问题的关键。换言之，无论最初的项目定位如何，美国空中力量的现实要求F-35必须具备足够的空战能力。
当争论聚焦于空战能力，F-35却明显底气不足。与F-22相比，它的隐身性能大打折扣，无法超声速巡航，不具备超机动性。虽然奥布莱恩先生一再强调F-35是一款划时代产品，却难掩其并不满足4S标准的“缩水”五代机真相。
F-22五分之一的隐身水平
F-35与F-22均由洛马公司研制，其在隐身技术上自然有一定继承性。该机的外形隐身仍然通过大量的平行设计，使得雷达反射回波最强值集中到少数几个方向上：F-35的进气道上下唇口、主翼前缘、水平尾翼前缘、主翼后缘、水平尾翼后缘、起落架舱和武器舱各种口盖边缘都相互平行，这样就可以把散射雷达波集中到飞机正侧（和机翼前缘垂直的方向）和后侧（和机翼后缘垂直的方向）的八个主要方向上，保证了在这八个方向外的雷达回波非常微弱。即使敌方雷达入射波偶尔与这8个方向重合，也只能在极短时间内探测到该机，伴随着彼此位置的相对移动，信号会很快丢失，无法连续跟踪。
F-35的主翼前缘与水平尾翼前缘平行，主翼后缘与水平尾翼后缘平行，水平尾翼位于发动机尾喷口之后
在侧向隐身方面，F-35仍然继承了F-22的外倾双垂尾设计，避免了和平尾形成隐身设计中最为忌讳的“直角反射器”。同时，由于F-35没有安装类似F-22的低红外特征矩形尾喷口，其平尾被安装在发动机喷管之后，
F-35主要参数
垂尾也拥有较大后掠角，这四个尾翼几乎从侧上和侧下方遮挡住了整个尾喷口，对于F-35的红外隐身大有好处。
2014年8月7日，在位于佛罗里达州的埃格林空军基地内，地勤人员正在对隶属第96实验飞行联队的F-35进行训练前的最后检查，可见其快速检修口盖采用锯齿形设计
F-35的其他隐身措施还包括：雷达罩使用特殊的“频率选择材料”制造，功能与F-22的雷达罩类似；采用弯度较大的S形进气道（防止雷达波照射到发动机叶片），各口盖和尾喷口叶片都被设计成锯齿形等等。
F-35采用无附面层隔道超声速进气道（DSI），进气口与机身整合，并设计有三维压缩面（鼓包），省去了传统进气道调节系统的附面层隔板、放气系统和旁通系统，减轻了整机重量，提高了高速状态下的进气效率，同时也大大减小了正向雷达散射截面积（RCS）
除了硬件方面的隐身外，F-35也十分注重“软隐身”。如同F-22一样，F-35也是正前方RCS（雷达反射截面积）值最小，正侧面最大。因此，两种飞机都专门设计了电子战和任务管理软件，用于探测、定位和识别敌方雷达，计算它们在任何照射角下能探测到本机的距离，这些信息将以“威胁环”的形式显示在战术显示器上，并随着飞机相对于雷达的位置变化而伸缩，机载计算机则根据上述信息自动规划最佳隐身飞行路径，从而避免本机RCS最大的正侧面暴露在敌方雷达面前。
F-35在不同波段雷达照射下的电磁波反射特性，RCS值由高到低分别以红色、黄色、绿色代表，雷达波长自VHF至X波段依次降低
F-35B海军陆战队型由于加装了升力风扇，在一定程度上破坏了F-35A的外形，并且增加了大量开口（升力风扇进气口，排气口和辅助进气口等），隐身性能有所降低；F-35C海军型由于机翼面积增大，其RCS必然会增加。因此，F-35A是三款F-35中隐身性能最好的。可即便如此，F-35A的无外挂正向RCS也比F-22大得多，约为0.5平方米，雷达隐身水平只有F-22的约五分之一，红外隐身水平则因未采用矩形尾喷口而与F-22差距更大。奥布赖恩也承认了这一点：“F-35经过按照西方保密测试标准的雷达横截面试验验证，其隐身性能仅次于F-22而优于其他任何战机。”
滑翔式超声速巡航
F-35战斗机的动力系统为一台普拉特-惠特尼公司的F-135涡轮风扇发动机，它是装备在F-22上的F-119发动机的改进型号，推力有所增加，从而成为目前世界上推力最大的战斗机用发动机。F-135的非加力军用推力就达128千牛，加力推力更是高达191千牛，推重比为10.5。
F-35B上的F-135发动机通过一根传动轴将动力传输给升力风扇，为其垂直起降提供升力
在可以垂直起降的F-35B上，F-135发动机通过一根传动轴将动力传输给升力风扇，为F-35的垂直起降提供升力。这台由罗罗公司研制的反向转动风扇可提供8.172吨升力。飞机机身上专门为该风扇开出了进气口和排气口，以提供垂直升力。除此之外，发动机尾部还有一个可旋转的喷管和两个滚转控制喷管来提供直接升力，这三个直接升力喷管共提供7.99吨升力，从而与机腹的升力风扇实现力矩配平效果。
在位于田纳西州的美空军阿诺德工程发展中心J-2车间内，一台F-135发动机正在进行耐久性试车，它已经连续工作了52小时
不过，这套先进且复杂的动力系统却没能给F-35带来五代机标准的飞行性能。F-35三款机型中最轻的F-35A空重约13吨，最大起飞重量足有31.8吨，已接近重型战斗机标准。尽管F-135动力充沛，可仅用一台发动机驱动这么一个超过30吨的大家伙就勉为其难了。结果就是，作为五代机的F-35最大飞行速度只有1.6马赫，且无法超声速巡航。奥布莱恩曾公开指出，该机只能维持1.2马赫速度冲刺241千米，这种冲刺需要先打开加力突破音障，然后再关闭加力“缓慢降速”。
由于主要执行纵深打击任务，F-35的作战半径比F-22大一些，达到1080千米。遗憾的是，这一数据在第四代重型战斗机面前仍然无优势可言，苏-35的作战半径就超过1500千米。看来追求隐身的代价是高昂的。
值得注意的是，F-35没有采用类似F-22的矢量尾喷管。F-35A的推重比本来就只有0.87，比F-15还差，其气动设计又略显笨重，发动机不具备推力矢量性能，因此完全有理由推测该型机的过失速机动性能最多只能达到四代机水平。简单地说就是根本不具备超机动性。
航电与武器系统短板
由诺斯罗普-格鲁曼公司电子系统分部研制的AN/APG-81有源多功能相控阵雷达无疑是F-35综合航电系统的核心。AN/APG-81集成了一个多功能射频子系统，该雷达对照射波束的控制能力和敏捷性全面优于F-22上的AN/APG-77，其窄波束精确扫描能力尤其出色，并具有极高的截获率，从而使F-35具备“寂静杀伤”能力——AN/APG-81对敌方飞机进行窄波束精确扫描的时候，敌方飞机的雷达告警器不会有任何反应。(https://www.daowen.com)
然而，AN/APG-81虽然技术先进，天线尺寸却太小，功能又侧重于俯视探测与火控，因此对战斗机级别目标的最大探测距离只有180千米左右。也就是说，当F-35发现敌机时，很可能自己已经进入到对方远程空空导弹的拦截范围了。
AN/APG-81雷达的天线阵列
F一35B垂直起降系统
AN/APG-81雷达的搜索与跟踪模式
为了节约成本，F-35的综合航电系统是在F-22航电系统的基础上，换用大量民用标准零配件研制的，其设计思想来源于美国空军莱特实验室在20世纪80年代中期提出的“宝石柱”综合航电架构。与四代机的典型航电系统相比，F-35的最大优势是数据总线传输信息量大、速度快，且外挂终端多。目前四代机普遍采用的1553B数据总线传输速度仅为1兆位/秒，每条总线只能外挂32个终端；而F-35采用的光纤高速数据总线的传输速度至少为50兆位/秒，每条总线可外挂128个终端。这为F-35日后的技术升级提供了无比巨大的潜力。
武器系统方面，F-35可以挂载的空空导弹总数不少，不过机内弹舱的容量有限，且搭配不能按照任务随意调整。如果再外挂武器，不仅完全破坏了隐身性能，还将增加阻力，使本来就动力不足的F-35更加力不从心。相比之下，第四代战斗机不隐身，却可以根据任务需要满载弹药，并灵活改变挂载的武器组合，如F-15最多就可以一次挂载4枚AIM-9X近距空空导弹，F-35即便其他什么都不挂，也只能搭载2枚“超级响尾蛇”。
此外，只有F-35A装备了一门25毫米固定航炮，其他两款F-35都只能外挂航炮吊舱，这显然不现实，海军和陆战队在绝大部分情况下都不会为了一门航炮而牺牲隐身——虽然这门航炮有可能会在F-35射完区区6枚空空导弹后成为最后的救命稻草。
F-35A/C的典型武器挂载方案
与“猛禽”的超视距代差
和第四代战斗机相比，F-35在超视距空战中没有探测距离的优势，AIM-120主动雷达制导空空导弹也是第四代战斗机普遍装备的武器。F-35的优势主要体现在隐身性能上，但该机却又并非一款全向隐身战斗机，如果遭遇敌方同样具备隐身性能，而雷达探测能力又超过AN/APG-81的战斗机，F-35的隐身优势也将不复存在。
不仅仅是隐身，F-35在超视距空战中与F-22的差距还体现在速度上。F-22作战时可以全程超声速巡航，这不仅扩展了空空导弹的有效射程，也有助于维持自身能量，从而压缩与敌方空空导弹的能量差。现代空空导弹的最大速度可达4马赫以上，最大过载更是高达60至70G，但这只是发射时的最大能量状态，并不是在整个射程内的能量。在导弹燃料耗尽后的惯性滑翔阶段，能量是迅速递减的，追杀敌机的能力自然也随之递减。
导弹追上敌机，归根到底是靠能量差。从能量机动的角度来说，只有导弹的单位剩余能量高于敌机，才有把握追上敌机，而单位剩余能量和推力与阻力之差成正比，和速度成正比，和重量成反比。显然，空空导弹的单位剩余能量是时变的，开始时随燃料的消耗而增加，发动机关机后随时间而降低。战斗机在这段时间里的燃料消耗相对于飞机总重来说变化不大，单位剩余能量大体不变。导弹和敌机之间的单位剩余能量差不仅取决于导弹，还取决于载机在发射时的能量状态。
F-35A航炮地面试射
这就是F-22和F-35不同的地方了。F-22是按照1.6马赫以上的超声速巡航设计的，而F-35的最大速度才是1.6马赫，巡航速度是高亚声速。就中距离对射而言，F-35的导弹发射能量不足，逃逸能量也不足，攻防两端一进一出，和F-22就没法比了。在最坏情况下，F-22可以依靠速度快速退出战斗，择机再战，而缺乏速度的F-35就很难从容选择。
F-22与F-35的主要性能对比
近距格斗无胜算
2008年8月，兰德公司在名为《空战的过去、现在与未来》报告中用历史数据指出，从海湾战争到科索沃战争，AIM-120在视距外的命中率为46%，这还是在对手技术手段低下且没有电子对抗的情况下取得的。如果考虑到常规战争中双方在尽可能远的距离上有准备地进入空战，加上机动规避和电子对抗因素，AIM-120的实战命中率预期在50%以下，而不是厂商宣传的75%以上。
AIM-120导弹的实战击队记录
换言之，F-35必须为近距格斗做好准备。而这款缩水五代机的格斗性能甚至比其超视距截击性能还让人担心。
机翼面积是一个矛盾性的参数，一方面为获得良好的盘旋能力，翼载（翼面单位面积上的负载）越低越好，即机翼面积越大越好，另一方面，为获得良好的高速性能，又需要较大的翼载，即机翼面积越小越好，因为飞机平飞速度的平方与翼载成正比。F-104高达514千克/平方米的翼载，是为了追求高空高速性能和轻量化，因为它的最初使命就是制空，然而，必须兼顾较强对地打击能力的F-35显然不需要过人的高速性能，而且事实证明它的高速性能也远不如F-104
战斗机的高机动性需要较低的翼载和较高的推重比。较低的翼载意味着有产生较大升力的空间，较大的推重比则意味着更多的剩余推力。高升力不仅可以加速爬升，还对水平机动至关重要。水平机动需要的侧向力主要不是靠扭转机头指向和改变发动机的推力轴线实现的，而是靠横滚中升力的水平分量。进一步增加转弯速率需要拉大迎角，最大限度增加升力，但阻力随迎角急剧增加，只有很大的推力才能保证飞机不至于失速，这就是推重比对水平机动的作用。而翼载和推重比对亟需升力的垂直机动的作用就更加不言而喻了。
F-35是按隐身战斗机设计的，采用机内武器舱，使得机体略显臃肿。为垂直起降系统预留的空间又进一步增大了F-35的机体。为了补偿不断攀升的飞机重量，美国人为F-35安装了全球推力最大的航空发动机。然而由于是单发结构，F-35家族中最轻巧的F-35A的推重比也只有0.87，远远低于F-15C的1.12和苏-27的1.07，仅和F-4“鬼怪”相当。F-35A的翼载高达526千克/平方米，远远高于F-15的357千克/平方米和苏-27的377千克/平方米，甚至高于以“人操火箭”著称的F-104的514千克/平方米。大得离谱的翼载与较低的推重比带来巨大的能量损失，F-35自然也就无法飞出苏-35或者F-22那样的过失速动作。实际数据也证明了这一点，F-35A的机体按照9g过载设计，F-35C就降低到7.5g，F-35B进一步降低到7g。
机动性不足使F-35在和第四代战斗机的视距内空战格斗中难以取胜，速度不足更使F-35在进入和退出战斗时缺乏主动权。不过F-35的推崇者们指出，F-35使用机内武器舱，空战状态没有外挂带来的额外阻力；第四代战斗机使用翼下挂架，带来较大阻力，两者之间的机动性并没有翼载和推重比那么简单。但他们忽略的是，如果都只带两枚近距空空导弹，第四代战斗机通常使用翼尖挂架，额外阻力小得几乎可以忽略。而F-35在实际的空战格斗中是否能保持机内武器舱的舱门紧闭，反倒是个很大的疑问。
F-35的左侧内置弹舱，图中，舱门内侧滑轨挂载了1枚AIM-120C，多用途主挂架挂载了4枚GBU-53/B SDBII（第二代小直径制导炸弹）
机载导弹发射有两种方式：一是导弹依靠自身动力从滑轨上发射出去；二是像炸弹一样抛下后再点火进入动力飞行。滑轨发射可以保证导弹在任何飞行姿态下都能可靠发射，不过万一发射失败，导弹可能就在滑轨上爆炸。投放发射比较安全，也不需要沉重的滑轨，但只能在较为平稳的飞行状态下发射，很难在复杂机动中发射。通常近程空空导弹是从滑轨上发射出去的，中程空空导弹则是投放发射的。
2012年10月22日，爱德华兹空军基地上空，编号AF-1的首架量产型F-35A正在试射AIM-120C，可见其由内置弹舱发射，采用投放发射形式，导弹出舱后主发动机尚未点火
F-35的机内武器舱里，两枚近程空空导弹挂载在舱门内侧的发射滑轨上，四枚中程空空导弹吊挂在和炸弹共用的多用途挂架上，舱门内侧滑轨可以改挂中程空空导弹，但炸弹挂架不能改挂近程空空导弹。舱门在需要发射的时候打开，近程空空导弹从滑轨直接发射，中程空空导弹则像炸弹一样投放出去后再点火。近距格斗中的F-35只有两枚AIM-9X导弹可用。第四代战斗机如果只用翼尖挂架的话，也是两枚近距空空导弹，两者旗鼓相当。问题是，第四代战斗机的翼尖导弹随时都处于待发状态，而F-35则必须打开武器舱门才能发射，这需要至少1秒的时间。而在激烈的空战中，这1秒的滞后可能就是致命的。
当然，飞行员也可以在进入格斗前就提前打开武器舱门，这不仅可以使导弹始终处于待发状态，也有利于滑轨上的导弹提前锁定目标后再发射。发射后锁定与发射前锁定对于中距导弹来说影响不大，但对于在电光火石间实施大离轴角猎杀的近距弹来说就完全不同了。如果是在发射后再锁定目标，从导弹离开挂架到成功锁定目标这段时间里，导弹可能已经做了很多无用功，浪费了宝贵的初始能量，还可能错失攻击占位窗口。如果导弹的红外导引头在发射前就已经锁定目标，就可以在发射后按照最佳攻击路径追杀目标，拦截成功率自然高出不少。
一架外挂AIM-9X的F-35正在进行飞行测试。目前，可供交付的Block 2B版本F-35A尚不具备发射AIM-9X的能力，并且无法由内置弹舱携带，“超级响尾蛇”成了十足的“摆设”。仍在测试中的Block 3I版本是否具备发射能力尚不得而知，确定具备发射能力的Block 3F版本预计到2017年8月才能完成开发，届时其内置弹舱能否挂载AIM-9X还是未知数
然而，F-35飞行员在近距空战中仍然必须面临是否提前打开武器舱门的痛苦抉择。原因也很简单，提前打开舱门将明显影响F-35的气动外形，不仅飞行阻力剧增，严重削弱F-35本来就不算优秀的机动性能，在做剧烈动作的时候，甚至还可能导致飞机失稳。值得注意的是，此问题并非仅存在于F-35，采用内置弹舱的几乎所有五代机同样都要面对。
战术轰炸机宿命
我们在评估F-35的空战性能时，应该尽可能避免用F-35的机载武器或者电子系统的优越性作为与上代机型比较的基础，它们不是F-35独有的技术，美国的第四代或者四代半战斗也可能通过技术升级拥有这些技术。抛开这些，至少在空战领域，F-35相较于第四代战斗机的优势就只剩下了隐身一项，飞行速度，机动能力等方面甚至还略处下风。如果说在超视距空战中F-35还能凭借隐身占得一些便宜的话，当空战进入近距格斗后，这款五代机在四代机面前无疑将丧失所有“超越一代”的优越感。
我们还应该看到，F-35在未来将面临其他国家五代机的挑战。后者显然在各方面都更接近4S标准。没有了隐身优势，仅凭借现在的性能，F-35几乎肯定将退出制空权争夺阵营，从而沦为一款彻头彻尾的战术轰炸机。到那时，美国空军再重启F-22的生产线恐怕就是不得已，但又不得不做的选择了。
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黑幕背后的洛克希德-马丁
洛克希德-马丁公司的徽标
洛克希德-马丁公司的前身是洛克希德公司，它创建于1912年，擅长军用航空航天器制造的洛克希德在1995年与擅长陆军作战系统研制的马丁-玛丽埃塔公司合并，合并后的企业改名为洛克希德-马丁，总部位于马里兰州蒙哥马利县的贝塞斯达，全球雇员总数超过14万人。洛马是世界上最大的国防系统承包商之一，与波音不同，洛马尽管也研制过L-1011“三星”客机等民品，却仍然算得上是一家比较纯粹的军工企业，其每年90%以上的营业额来自美国与其他国家的军方订货，2007年的营业额达到418.62亿美元。在100多年的历史中，由该公司研制的明星产品主要包括第二次世界大战时的“双身魔鬼”P-38“闪电”战斗机、美国空军目前运载能力最强的C-5“银河”战略运输机、U-2和SR-71战略侦察机、F-117隐身战术轰炸机、“擎天神”系列运载火箭，以及F-22和F-35两款第五代战斗机等。
凯利·约翰逊本名克拉伦斯·伦纳德·约翰逊，1943年，时任洛克希德公司总工程师的他，在董事会主席罗伯特·格罗斯的大力支持下，成立了划时代的“高级开发项目部”，即大名鼎鼎的“臭鼬工厂”（SkunkWorks）。如今，“臭鼬”精神已经成为洛马创新发展的灵魂，而以“凯利十四条”为核心的一系列企业管理规则，更成为后人争相学习与效仿的金科玉律
本来，洛克希德的总体实力和历史根基都无法与波音这样的航空业巨头相比。冷战时期，该公司依靠凯利·约翰逊这样的怪才，从旗下“臭鼬工厂”的U-2、SR-71、F-117等另类机型入手，如今竟成为包揽美国所有五代机研制的军用航空超级巨头，这与其从一开始就注重政府高层公关不无关系。
奥巴马总统的首席科技顾问、哈佛大学教授约翰·霍尔德伦从20世纪60年代开始就长期为洛克希德公司提供“咨询”服务。作为一名出色的物理学家和公共政策领域知名学者，霍尔德伦与多任总统私交甚笃。洛克希德在20世纪70年代为向日本推销其新型宽体客机时，就曾通过代理商丸红公司和秘密代理人，向日本政财两界行贿高达30亿日元，牵涉该案的不仅包括日本政要，还包括基辛格等美国政商巨头。然而，该公司却在这桩震惊世界的腐败丑闻曝光后全身而退，可见其与高层关系之密切。实际上，曾担任洛克希德-马丁公司公关部经理的菲利普·佩里就是前国防部长切尼的大女婿，佩里之前曾是小布什总统竞选班子的核心成员，在小布什当政时期，他曾担任国土安全部首席大律师、司法部代理部长助理、白宫行政管理和预算办公室首席大律师等职。而他的夫人、切尼的女儿伊丽莎白也曾担任副助理国务卿。