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F-35设计引起超重问题带来的技术性影响(图)

NEWS.SOHU.COM  2004年03月03日11:28  中国西部网
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  中国西部网消息 F-35联合攻击机(JSF)代表着世界最先进的战斗机研发水平, 因此,为了满足其高性能要求,在重量要求上相当苛刻。自2002年以来,研究中就发现JSF可能比要求重量超出约5000磅(2270千克)。为减轻重量,由专家组成的小组对项目进行了评审,并确定了解决方案。但是去年3月份F-35飞机在为初始设计评审(PDR)所进行的系统检查中发现仍然存在重量增加的问题。通过计算机模型显示,表明重量增加的主要原因是F-35目前的设计不足以承受飞行中所受力的作用,因此,飞机上的一些区域需要采用比目前设计更厚的金属板。另外,去年3月初的系统检查还暴露出另一个潜在问题是飞机的机内武器舱空间有限,给装载武器带来困难。该武器舱将携带2000磅的JDAM(联合直接攻击弹药)和2枚空对空导弹。工程师正在寻求解决的办法,如重新设计武器舱为武器留出更多空间,但这也有可能增加飞机重量。

  洛克希德·马丁公司非常重视这一问题,立即组织JSF项目办公室打算于同年5月集中解决F-35短矩起飞和垂直降落型飞机的不确定的重量增加问题。但JSF项目负责人强调说,他们一直处于初始设计评审阶段,主要是由于作战需求没有最终确定下来。因此,在初始设计评审阶段对重量、内置容量及武器系统综合问题都留有不确定因素。初始设计评审是去年3月份开始的,这期间JSF内置的配线和管路设置的重量,以及某些武器系统集成问题被认为需要提交解决。最初,洛·马公司的执行副总裁及JSF项目总经理估计,短矩起飞和垂直降落型飞机(STOVL)超出初始设计评审要求的重量达655磅(297.37千克)。为此,洛·马公司已从飞机开发阶段寻找重量增加的原因。公司在初始设计评审阶段估计较乐观,认为重量将超出要求的2%,但仍能满足初始作战能力的要求。通过研究,公司认为与重量相关的主要问题是,JSF设计的不成熟性和结构效率差问题。为此,洛·马公司制订了提高结构效率的计划。同时,洛·马公司还改装欧洲导弹联盟(MBDA)生产的先进短程空空导弹(ASRAAM)。尽管这些工作影响了进度,但JSF负责人相信在2004年6月仍可进行关键设计评审并在2005年进行首飞。

  直至今年1月,以洛克希德·马丁公司为首的联合小组研制的JSF超重问题已引起广泛关注,但没有引起美国防部的高层官员重视。国防部长拉姆斯菲尔德在今年1月13日的讲话中称,JSF超重问题不同于主要武器系统问题,并不值得大惊小怪。他认为这一问题只是暂时的困难,他相信研制人员能很快解决这一问题。随着时间的推进,尽管JSF研制人员全力以赴减重,但F-35仍未达到将于今年4月进行的关键设计评审的重量标准。为此,国防部计划将部分F-35联合攻击机的采购时间向后推迟一段时间,以确保JSF项目组有充足的时间完全解决该机的超重问题。

  洛·马公司JSF项目副总裁在解释超重问题时说,有些情况下的重量上升是由于当初的预测太乐观,另外一些情况是由于设计创新造成的。例如,JSF飞机工程创新之一就是飞机的表面结构采用先进材料和设计。设计不同寻常的是增加了隔框的间距,使飞机蒙皮承载更多的应力。这项创新设计很有效,但是最后增加了飞机的重量。如果能够找到一种方法使那些隔框承载更多重量而使蒙皮承载少些载荷,那将对飞机的总重量有益。他还说,加大框距设计是为了适应JSF的内部系统结构,但是一直存在如何减少蒙皮载荷问题。也许通过改变隔框间距与蒙皮厚度之间的比率能降低飞机的总重量。又如,洛·马公司在解决武器舱狭小,人很难将武器装载进去问题时,经过重新设计以后增加了一个装载武器的系统,这是一个十分完美的解决方案,但是增加了飞机的重量。可以说它是一个折衷设计。也就是说,虽然重新设计增加了80磅(36.3千克)的重量,但是公司认为这是值得的。尽管设计上的创新解决了一些问题,但却增加了飞机重量,因而洛克希德·马丁公司仍不可避免地面临最终可能要减轻2000磅(908千克)重量问题,这是公司追求的目标。此外,为了降低机体结构重量,洛·马公司还在内部系统寻找降低重量的可能。总的来说,机体结构、线路和导管将减重1800磅(817千克),另外200磅(91千克)将从任务系统和运载系统中做文章。

  目前,JSF开发过程中维持重量是最大的一个问题。今年初,五角大楼宣布增加50亿美元的开发成本,并将项目延期一年,主要解决重量问题。现在三种型别均有超重问题,其中海军陆战队的短矩起飞垂直着陆型(STOVL)面临的问题最严重。空军的常规起落型和海军的舰载型虽然也超重,但还能满足性能需求。在五角大楼近期的一份简报中,海军采办官员说,STOVL型比初始作战能力要求大约超重3400磅(1544千克),STOVL型的目标航程是450海里(834千米),超重问题很可能危及到满足关键性能参数。

  由于JSF超重问题原订于4月份结束的初始作战评估计划,估计要到年底才能完成。新的首飞日期还没有设定,原订于2005年底进行首飞,估计延迟后的首飞日期会在2006年春天。(作者:中国航空工业发展研究中心技术所 任晓华)(洪山)

  

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