现在F-35A的性能进化到什么程度了? | 循迹晓讲
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从隐身性能谈起
我们假想这样一个场景:歼20多次飞抵台湾上空,未见任何新闻报道,直到被台湾地面记者偶然拍照才发现其存在,这说明什么?请先想好你的答案,再往下看。
|上面设想的场景其实正是F-35实际经历的事情,而且还外挂了响尾蛇,在号称装备了多种反隐身装备的黎巴嫩上空就像逛菜市场一样。
笔者曾经以这种“钓鱼”的问题问过很多人。几乎无一例外,他们的回答是“如果这是真的,那就太好了,说明歼20隐身牢不可破啊。”待给出下一张图,竟无语凝噎。此处BGM应有“最怕空气突然安静...”
至于外挂响尾蛇,肯定是影响隐身的,但是究竟会影响到什么程度呢?这个问题相当于问,响尾蛇自己的RCS究竟有多大呢?换句话说,雷达能否发现飞行中的响尾蛇导弹?那么不妨看一下各国战机预警来袭的格斗导弹,靠的是雷达预警么?
巡航速度
先说一句题外话,去年曾有新闻表示lot8批次前的F-35B/C战机超音速飞行时间受限制在50秒,但尚未有任何消息表明其他批次的F-35B/C战机被波及,更没有任何F-35A被波及。
如果网友能找到相反的证据,欢迎联系笔者。
相反的证据倒是有一堆,比如2006年,F-35A首次超音速飞行时,维持了8分钟超音速:
| F-35A首次超音速飞行维持了8分钟。
根据笔者多年的从业经验,战斗机试飞几乎不可能连续开8分钟加力,所以这段超音速飞行中极有可能一部分是以军用推力完成的。
再考虑到F-15E改装GE129的飞行测试报告中明确表示其也有超音速巡航(supercruise)能力,使用F135的F-35如果有这种能力并不会让人感到意外。
| F-15E装GE129发动机试飞结果表明其具备超音速巡航能力。
果然,在2018年6月24日发表的F-35性能测试中,其巡航速度已经达到1.3-1.4马赫。
| F-35A初步飞行测试结果,注意其中“cruise”(巡航)的测试点对应的马赫数。
关于机动飞行性能的对比标准
在后续内容中,笔者以米格-29作为机动性的对比对象,这是因为米格-29是中俄杂志一致认可的“高机动性”战斗机。只要能胜过米格-29,自然是大有面子的。
F-35A从AA到AF再从block1一路升级改进到block3F,由于增大了平尾面积,放宽了过载限制,优化了襟翼偏转等,机动性理论上得到了一定的提升,但是广大爱好者对其性能只能猜测,缺乏定量数据。
好在随着测试的进行,有一部分定量数据已经能够确认。再加上F-35A的航展操作规程中明确给出了很多机动动作的操作条件,从中也能得到不少有用的数据。
本文将这类定量数据汇总,以飨读者。
本文中,用于对比的米格-29的数据,来自其空气动力学手册和米格-29歼击机飞行员培训教材(中译本)。注意后者中也包含了一些西方飞机数据(F-15/16/Tornado),西方飞机的数据是苏联时期俄罗斯中央流体研究院(TsAGI)估计的,有比较明显的低估,详情请见《中央流体研究院(TsAGI)对F-16的性能低估》:https://zhuanlan.zhihu.com/p/266556849
所以大家关注米格29的性能即可。
本文中的米格-29是米格-29家族中机动性最优的米格-29A(只算量产型号,不算OVT等试验机),有关米格-29家族中几种型号的机动性对比请看这里:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/288073266
F-35A航展中的载油量是多少?
F-35A在航展上经常做出复杂的垂直机动以彰显剩余推力。晨枫等网络写手曾经一口咬定,航展F-35最多只带了1/5~1/3油,以拔高推重比。
当时就有网友指出这种猜测完全不合理,比如余油不足以在紧急情况转场,然而晨枫及其信徒人多势众,拒绝学习和纠错。随着F-35A航展操作规程公布,这一数据终于明朗起来。
F-35A的标准节目单为满油8.3吨,高升限节目单不低于6.5吨,低升限节目单不低于5.5吨。
载油如此之多的原因是要考虑紧急情况飞往备降机场(divert requirements)。
那么整个航展过程中会消耗多少燃料呢?根据80年代巴黎航展公布的相关数据,F-15A的典型9分钟表演流程耗油不到2700千克,F-18A耗油不到1900千克,估计F-35A的耗油最多在2300千克左右。
所以降落时,即使以5.5吨的较低标准,剩余燃料也多于3吨;如果以8.3吨的通常航展标准,剩余油量高达6吨。
无论如何,其表演中的载油必然远大于米格-29一类战斗机的性能计算中的载油(约1.7吨,见下图的米格-29飞行员培训教材)。
F-35的pedal turn(脚蹬转弯)机动中的高度损失率大么?
说句题外话,笔者想先纠正一个译名。Pedal turn这个机动被很多航空爱好者翻译成落叶飘,其实英文中有一个描述飞行状态的单词falling leaf已经被翻译成落叶飘了,而falling leaf特指失控尾旋之类的飞行状态,这和pedal turn之类的可控机动显然不是一码事。
笔者推荐的译名是“脚蹬转弯”(不是蹬舵转弯,因为高攻角时F-35的脚蹬控制的是平尾而不是方向舵)。F/A-18有一个类似的机动被称作pirouette,直译过来是芭蕾舞的踮脚尖原地自转,笔者感觉更加形象。
F-35和F/A-18是非推力矢量战机中唯二能做这一动作的,相比其他非推力矢量战机优势巨大,无论转弯半径还是转弯角速度。F-35做这一动作时能维持28度/秒的转弯角速度(见后文图表)。
这一动作经常被某些爱好者诟病需要损失高度。但他们有所不知,其他战斗机如果想维持类似的转弯角速度,需要付出明显更大的高度损失率,拼盘旋是血亏的。这就是pedal turn机动能同时抢占角度优势和高度优势的根源。
笔者先说结论:
F-35A,载油大于3吨,每秒损失30米高度可维持28度/秒的转弯角速度。
米格-29A,载油1.7吨,每秒损失176米高度可维持23度/秒的转弯角速度。
证据如下:
| F-35的pedal turn转弯角速度和高度损失率相关数据。
|米格-29A转弯角速度和高度损失率相关数据。
可见号称高机动性制空战斗机的米格-29A如果和F-35A拼盘旋是血亏的。
F-35A的持续转弯能力?
F-35A的航展操作规程特意叮嘱飞行员:以380节入弯,拉到7.5G仍有可能加速,需要收油门控制速度。这是目前关于F-35A持续转弯能力的最明确的定量数据。
|为了防止大过载转弯中加速,专门提醒飞行员注意收油门。
从上一章节的图表中可以见到米格-29A在380节(704公里/时)拉到7G时已经有0.4G左右的减速度了。从插值来看持续过载大致在6~7G之间,所以总结下来就是:
F-35A,载油大于3吨,380节持续转弯过载大于等于7.5G。
米格-29A,载油1.7吨,380节持续转弯过载小于7G。
横滚率对比如何?
米格-29A的横滚率在其操作手册中有介绍。在最优速度和最优高度下,横滚率峰值在160度/秒左右。注意这里给的是直线飞行中的横滚率,而非机动中的横滚率。通常后者远低于前者。
|米格-29A操作手册中的横滚率
目前关于F-35A的横滚率没有确切说法。F-35A的测试结果是“在机动中经常飞到每秒200度”,但是没有给出F-35A直线飞行中的横滚率峰值:
https://www.codeonemagazine.com/f35_article.html?item_id=117
|经飞行测试,机动中的横滚率经常达到200度/秒,直线飞行横滚率峰值未知。
换句话说,F-35A机动中的横滚率已经明显超过米格-29A直线飞行中的横滚率峰值,所以显然是F-35A占优的。但是我们依然对F-35A直线飞行中的峰值横滚率很感兴趣。
2011年巴黎航展期间,F-35虽然没有参加飞行表演,但是雷声公司给出了一段厂商系统介绍的视频,其中无意间包含了两段F-35横滚机动的视频。横滚率极高,有爱好者估计超过300度每秒。LM公司在F-35飞行1000架次时也放出了两段视频,横滚率也非常高,见以下视频的第48秒:(如果读者有兴趣,请观看完整视频)
|点击上方即可收看视频
本文不采用目测估计数据,但是已有的实测数据已经足够证实F-35A的横滚性能显著占优了:F-35A机动中的横滚率已经明显超过米格-29A直线飞行中的横滚率峰值,这堪称一种羞辱。
对手的评价
在日本下一代战斗机选型中,F-35A在机动性上的得分超过了性能强劲的EF2000“台风”:
|日本下一代战斗机选型中的性能评价。
当然,性能占优不代表一定能打胜仗。在2019年底的模拟机炮格斗演练中,根据德国飞行员的说法,台风对F-35取得了一些平局和胜局。台风飞行员盛赞F-35有极好的机动性,但台风炮战仍然获胜。
|台风飞行员表示F-35有极好的机动性(funky manoeuvers),但他仍然获胜了。
|“取得了一些胜利和平局,之前驾驶米格29的经验为我带来了优势”
另外一个重要原因,根据台风飞行员的说法,台风演练了“攻势”(初始时位于对方尾后)和“中立态势”(初始时头对头),但没有演练过“守势”(初始时对方位于自己尾后)。所以整体上是偏向于让台风获利的。台风飞行员承认格斗过程很艰苦(详见下方图文)。
|“我们演练了中立态势(neutral)和攻势(offensive),格斗过程很艰苦,我们也不是每次都能赢,但我们占优”
所以可以看出,机动性上的优势也很难抵消初始态势的劣势。整体来看台风飞行员对F-35A的评价也较高。
但是如果我们横向对比一下台风飞行员对其他对手的评价,就会发现一些有趣的事情。
根据2012年4月Eurofighter World杂志对台风飞行员的专访,格斗中的米格-29和苏-30MKM都是鱼腩之辈,可轻松战而胜之,唯一比较麻烦的对手是新加坡的F-15SG(装GE129的F-15改进型,能量怪兽)。
除了这次,类似言论在台风飞行员访谈中多次出现:
所以对比下来,F-35在近距离格斗中的表现明显强于米格-29和苏-30MKM/MKI等,给台风造成了更大的麻烦,也确实从台风飞行员口中获得了更高的评价。
其他
我们都知道,在F-35A之前,无推力矢量战机的瞬时盘旋角速度峰值最多也就30度/秒左右。然而2019年4月F-35A飞行员Andrew Olson接受Aviation Week访谈表示“转弯非常剧烈,只需3秒就能完成135度转弯”(注意不要用3秒的平均值当峰值,峰值当然是高于平均值的)。
这对其他机型简直构成了降维打击:
|点击上方即可收看视频
如果大家一直关注官八股,可能注意到2018年前我们还是很喜欢宣传“F-35机动性是软肋,可以近战取胜”。2018年后官八股的这类说法却销声匿迹,只剩下自媒体还在坚持。
|比如这种文章,列举的三条所谓缺陷都已经被无情打脸
其中F-35公布了航展操作规程是原因之一。其展示出的诸多数据,正如上文所分析的,完全是一种顶级高机动性战斗机的表现。当年我们的杂志每每谈及米格-29等必冠以“双发高机动性制空战斗机”的名号,对表现更优的飞机自然也不能刻意贬低。
当然,美国飞机早就被人贬低习惯了。从F-15/16那个年代的四代机再到F-22/35代表的五代机,哪个都出现过关键数据被中俄等国低估超过30%的情况。
几点总结
F-35A坐实了如下性能:
●外挂响尾蛇时依然有不错的隐身性能,在装备有S300/400等号称有反隐身能力的防空武器的黎巴嫩防空网中来去从容。要不是被记者拍照,至今大家仍蒙在鼓里;
●巡航速度让人惊掉下巴;
●瞬时转弯性能对很多以此吃饭的飞机(尤其是一众三角神鸭)构成降维打击。
和典型高机动性战斗机米格-29相比:
●载油明显更多更吃亏的F-35能用更低的高度损失取得更高的转弯角速度;
●载油明显更多更吃亏的F-35能在更大过载的转弯机动中加速而米格-29会减速;
●载油明显更多更吃亏的F-35机动中的横滚率甚至比米格-29直线飞行的横滚率峰值还高;
●在格斗演练中的表现明显超过了米格-29,苏-30MKI/MKM等对手。
(END)
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