F-35A, USAF
F-35 閃電II戰鬥機研發史 5
聯合先進打擊技術(JAST)
1993年2月,通用可負擔輕型戰鬥機計畫開始啟動的同時,美國國防部針對三軍現代化進行審查,目的之一是評估當時進行中的五項戰術型戰鬥機發展計畫︰美國空軍的F-22和多用途戰鬥機、美國海軍的F/A-18E/F和A/FX、DARPA的通用可負擔輕型戰鬥機。美國海、空軍向審查委員做了一份聯合簡報,建議以STOVL打擊戰鬥機為基礎,發展一高通用型多用途戰鬥機,稱為聯合攻擊戰鬥機(Joint Attack Fighter)。
1993年9月出爐的審查結果終結了多用途戰鬥機和A/FX計畫,但繼續批准聯合攻擊機所需技術的研發,以取代預定2010年開始除役的AV-8、F-16、F-18,並啟動聯合先進打擊技術(Joint Advanced Strike Technology)計畫,但此計畫最初並未包括海軍陸戰隊要的STOVL機型。
1994年1月27日JAST計畫辦公室正式成立,計畫目的是定義及開發未來戰鬥機所需的機身、武器及感測器技術,計畫辦公室于5月時請波音、洛克希德、麥道及普惠四家公司進行為期6個月概念探索(Concept Exploration)研究,研究結論認為發展一通用型戰鬥機是滿足三軍種需求的最經濟方式。經過後續多次的取捨討論後,計畫決定此通用型戰鬥機為單座單發動機。海軍一向偏好雙發動機雙座型戰鬥機,因此要求未來的單座戰鬥機須可執行海軍預期的全部任務。
1994年10月時,美國國會指示DARPA把通用可負擔輕型戰鬥機及陸戰隊的STOVL機型併入JAST計畫內,成為三軍種通用型戰鬥機開發計畫。海軍對此戰鬥機的最主要需求,是在甲板風速20節的情況下,能在91米內起降戰鬥機。洛克希德對如何滿足需求,考慮出三種方案。
方案一是讓海軍也使用為陸戰隊開發的STOVL構型。這個方案最簡單,但這種機型的航程、載荷能力都比傳統艦載型來得差。
方案二是把STOVL構型中的升力風扇移除,讓姿態調整噴射氣流從襟翼上流過以增加機翼的升力,降低飛機起降速度,並增加彈射器及攔阻鉤。不過海軍以往使用的F-4幽靈式戰鬥機也有類似的吹氣襟翼設計,維護保養非常困難,洛克希德認為海軍對這個方案應該不會有興趣。
洛克希德選擇採取的第三個方案,是加大襟翼及前緣襟翼,翼尖向外稍微伸長以增加翼面積、降低起降速度,並增加彈射器及攔阻鉤。較大的機翼可降低誘導阻力並增加機翼內的油箱容量,因此海軍機型的航程較陸戰隊及空軍機型都來得遠。
洛克希德的三種JAST型號,此時已經拋棄的鴨翼
攔阻鉤會在起落架及機身上施加很大的負載,洛克希德因此重新設計了主起落架。空軍及陸戰隊機型的設計規範是降落時的機身最大下降速率每秒3米,而海軍型為每秒7.62米。同樣前起落架配合彈射器而重新設計,機身也因為較大的負載採用緩衝構件(cushion part)的設計,在不改變基本結構安排的前提下,以較強的零件取代原本的零件,例如承受主起落架負載的機身隔框,在空軍及陸戰隊機型上使用1.27釐米厚的鋁合金,在海軍機型上則是1.90釐米厚的鈦合金。這種做法沿襲自F-16的生產線,起初是為了滿足不同國家對子系統件不同的要求,結果F-16在基本機身之下有著許多不同的構型。
由於傳動軸升力風扇的觀念頗為新穎,也被認為風險最高,為了降低整體風險,原本的鴨翼改以傳統的水準尾取代。
常規佈局明顯受到了F-22影響
1995年5月,洛克希德請開發雅克-38及雅克-141垂直/短距起降(Vertical/Short Take-Off and Landing)戰鬥機的俄羅斯雅克飛機公司(Yak Aircraft Corporation),針對STOVL推進系統及結構安排提供獨立審查意見。洛克希德將其它公司公開發表的通用可負擔輕型戰鬥機設計資料,以及洛克希德自己的推進系統專利申請檔交雅克公司研究,雅克公司根據自己的開發經驗,估算出三型競爭STOVL機的性能及風險。該公司的審查報告中對洛克希德的設計相當肯定,並提供垂直/短距起降飛機升力系統的設計性能資料給洛克希德參考,為洛克希德打了一劑強心針。
三家競標公司在完成最後的風洞吹試後,也陸續完成演示型及生產型飛機設計。洛克希德和麥道的設計相當雷同︰傳統的機翼、機身、尾翼外形;波音則是無尾翼的三角翼機身。洛克希德之前已測試過全尺寸模型機的懸停及姿態轉換,波音只完成全尺寸模型機的升力測試;麥道在完成氣體驅動升力風扇系統測試後,向洛克希德要求與普惠公司共同開發傳動軸驅動升力風扇系統,但遭到拒絕,只好轉而開發未曾做過全尺寸測試的升力發動機。此時三家公司比較之下,洛克希德的設計反而變成風險最低了。