美國F-35閃電II聯合戰術打擊機

--by Toga
http://www.jsf.mil/downloads/documents/AFA%20Conf%20-%20JSF%20Program%20Brief%20-%2026%20Sept%2006.pdf

2006年9月份出爐的聯打閃電二世機最新發展動態文件，根據文件記載，在經過重新設計大減重計畫之後，各次型聯打機的最新空重／內載燃料籌載數據分別如下：

F-35A：13,170公斤／8,382公斤
F-35B：14,588公斤／6,352公斤
F-35C：14,548公斤／9,111公斤

基本性能諸元（F-35A CTOL空軍型）：
基本空重：13,170公斤級（比EF-2000重出約20%，比RAFALE重出約30至40%，比F-16C重出約48%）
內載燃料：8,382公斤以上（比EF-2000多出約68至86%，比RAFALE多出約78%，比F-16C多出約165%，燃油分率約38.9%）
外掛彈量：13,000磅級以上(約5,900公斤以上)
最大起飛重量：大於50,000磅級 (22,700公斤)
戰機全長：15.20公尺
戰機翼展：10.70公尺
主翼面積：42.70平方公尺
高空飛行極速：1.6馬赫以上
打擊半徑：大於600海浬／1,100公里（內載燃油與內掛2000磅級LGB OR JDAM與AIM-120各兩發）

在看完上述資料記載之後，個人心中出現一個疑惑：F-35的飛行阻力，是否不尋常的高～在內裝高達8,382公斤的燃油之下，其在標準內載武裝（AIM-120*2 + 2000Ib JDAM or LGB）時的打擊半徑居然只號稱大於1,100公里級。

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以Rafale戰機為例，依照法國佬過去說法記載，其打擊行動半徑為：

1. 低空穿透打擊：1100km（油箱3具，計4300L燃油，MICA AAM*4，500Ib炸彈*12）

2. 使用兩具1150L適型油箱（CFT）+ 三具總計5700L的副油箱，兩枚SCALP-EG陸攻巡航飛彈以及兩枚米卡空對空飛彈的構型下，打擊半徑據估計將可達1830公里左右。

在 第一個狀況下，疾風戰機的燃油攜行總量約為8,140公斤，比F-35A還略少一點（而且就在下所知，以副油箱所攜帶的燃油因為副油箱的飛行阻力之故，要 換算為有效內載燃油量的話還得先打個七五至八五折，所以此時疾風戰機的有效內載燃油量應該是7,300至7,650公斤左右）可是卻能在多出這麼多外掛酬 載重量與外掛酬載衍生阻力的狀況下，擁有與全部內掛，而且還是單發設計（理論上單發設計的戰機應該會較雙發設計者在飛行阻力和耗油上多些優勢才對）的F- 35A約略相當的打擊半徑！！

如果這不是老美蓄意隱瞞F-35真實能耐，或是老法對疾風戰機性能嚴重灌水的話，不知是否意味著F-35在作戰飛行包絡線中的機身阻力非同小可，進而造成其在飛行相同距離，但無論掛載量還是掛載阻力都明顯較少的狀況下反而有更高的油耗........

假 設上述狀況為真的話，那F-35的空戰飛行性能就更值得教人憂慮了，真正攸關戰機能量空戰飛行性能的關鍵指標：剩餘功率的優劣高低取決於戰機的重量，推 力，以及阻力，F-35已經在前兩項明顯輸人，而如果再考慮機身阻力的話，依照上述情形看來，似乎是會更加雪上加霜的拉大差距........

莫 非這就是為了匿蹤打擊所必備的犧牲？？要能它機所不能，把兩千多公斤的武裝酬載硬塞在中型戰機的肚內，只好以飛阻大增為代價，而在這樣的狀況下卻又要有匿 蹤長程打擊能力，只好再塞進非比尋常的大量內載燃油來在克服大飛阻所帶來的高油耗之餘，還能保有足夠腿長，但此舉又無寧是讓戰機的飛阻問題火上加 油..........

如此一來對台灣而言，除了考慮F-35的空優飛行性能外，可能還有令一點值得介意：從帳面性能數字看來，F- 35A的腿是很長沒錯，但似乎這是以不成比例的大量內載燃油換來的，對於戰時燃料庫存很可能不足的國家空軍來說呢，其是否真得能夠腿長只怕就是未必未必 了........

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在EF-2000, RAFALE, 與F-35A各內載約4,500公斤燃油，F-16C內載3,160公斤燃油，且皆在四中二短的標準空戰構型下：

A. 戰機重量：
EF-2000：約16,500公斤
RAFALE C：約14,850公斤
F-35A：約18,700公斤
F-16C：約13,040公斤
F-16E：約14,150公斤

B. 空戰翼負荷：
EF-2000：約為330 kg/m2
RAFALE C：約為325 kg/m2
F-35A：約為438 kg/m2
F-16C：約為469 kg/m2
F-16E：約為509 kg/m2

C. 海平面飛行空戰推重比（最大後燃／最大軍推）：
EF2000約為1.11／0.74（使用EJ200引擎，承平時期）
EF2000約為1.17／0.85（使用EJ200引擎，戰爭時期）
EF2000約為1.22／0.85（使用EJ200引擎，小幅修改)
EF2000約為1.28／0.89（使用EJ230引擎，post-2012）
RAFALE約為1.04／0.69（使用M88-2引擎）
RAFALE約為1.19／0.79（使用M88-3引擎，post-2012）
F-35A約為0.97 ~ 1.04／0.70（使用F135引擎）
F-16C約為1.01／0.60（使用F100-PW-229引擎）
F-16E約為1.03／0.61（使用F110-GE-132引擎，承平時期）
F-16E約為1.09／0.61（使用F110-GE-132引擎，戰爭時期）

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劃時代的感測器單元與整合式電子／電戰系統：

http://www.aviationtoday.com/av/issue/cover/1067.html（2003英文原文版）

http://big5.huaxia.com/js/jswz/2006/00546571.html（2006中文翻譯版）

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Flight International 2006/06/27~2006/07/03

聯打機專題報導：

1. 日前出廠亮相的AA-1 CTOL原型機將會是空前絕後的一架～其是唯一一架在聯打機重新設計／減重計畫生效前生產的史前機。

2. 在軟體系統方面，AA-1 CTOL原型機將會擁有100萬lines of code，等到全面發展完成後，全功能量產型閃電二世戰機將會擁有600萬lines of code。


3. 目前參加計畫各國預定採購戰機數量（總計3,153架）：

老美三軍：
2,443架（根據目前計畫，2010年以前生產的聯打機，都是缺乏實際作戰能力的測試機）

大不列顛：
138架（F-35B構型，預定配屬在兩艘排水量65,000噸級的新一代CVF伊莉莎白女王級空母上，每艘空母之標準攜行量為36架）

義大利：131架
（109至111架F-35A + 20至22架配備於排水量27,000噸級之新一代加富爾號輕航艦上的F-35B）

土耳其：100架（F-35A，已確認訂購）

澳洲：100架（F-35A，已確認訂購）

荷蘭：85架（F-35A，已確認訂購）

加國：60架（F-35A）

挪威：48架（F-35A，正和EF-2000與Gripen競標中）

丹麥：48架（F-35A，正和EF-2000與Gripen競標中）


4. 光滑平整無Gap的體表，是匿蹤戰機的基本需求，聯打機在蒙皮鋪設的精度上要求誤差最高不得超過10 thou（0.25 mm），比F-22的要求還高（20 thou / 0.5 mm）。

5. 至於匿蹤塗層的塗裝精度要求之高更是不在話下，其完全得靠超高精度自動塗裝設施執行，無法靠人力執行（先前Billsweetman先生有一篇聯打機專文 也提到這是聯打機匿蹤科技在外銷時所會面臨的重大難題之一：老美幾無可能將此高精度自動塗裝設施科技外傳，因此盟邦所擁有的聯打機若不是無法使用這項科 技，便是得動不動就把戰機送回美國補妝，費時花力耗曼尼........）～聯打機所採用的匿蹤塗層之密度極高，塗裝時只要不小心多塗厚1 thou（0.025 mm），一整架飛機塗下來便足以增加400磅的呆重.........

http://www.flightglobal.com/Assets/GetAsset.aspx?ItemID=13805

法茵堡航展軍機消息動態：
LM聲稱拜匿蹤科技之賜，聯打機在執行空戰任務時的效能將四倍於現役傳統戰機，至於在執行對地打擊任務時的效能更將高達現役傳統戰機的八倍，而操作與後勤支援費用則可望減少80%。

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美軍自用聯打閃電機計畫成本估算：

A. GAO 2006年9月報告：

http://www.gao.gov/new.items/d07360.pdf

1. 計畫總體費用：2,765億美金，預定研發與製造2,443架戰機（1,763架F-35A與680架F-35B and C）。

2. 單機平均造價（不含R&D）：8,210 萬美金。

3. R&D費用：約760億美金。

4. 後續服勤操作開支預估：3,470億美金

5. F-35聯打閃電機近未來預定初期低量生產計畫：

時間／累積產量／累積生產投資
2007年：2架，9億美金
2008年：14架，37億美金
2009年：30架，74億美金
2010年：60架，135億美金
2011年：103架，204億美金
2012年：185架，310億美金
2013年：275架，419億美金

根據目前（2007）最新修正計畫，老美到2013年結束前預定將投資419億美金並生產275架聯打閃電機（先前預定計畫是在2013年結束前預定將投資493億美金並生產424架聯打閃電機）。

6. 自2004年計畫重整以來，目前（2007）聯打閃電機的平均單位成本業已提高12%，總體預估生產成本則已經增加316億美金。

7. 根據美方先前計畫，自用聯打閃電機的生產作業將於2027年完成，在全量生產期間每年將投資約140億美金生產160架自用聯打閃電機～不過目前USAF正準備將自用聯打閃電機的生產作業延長至2034年，在全量生產期間每年生產115架自用機。


B. 五角大廈2007年4月09日公佈報告：
在 生產作業確定延長至2034年之後，聯打機計畫總體成本度從2006年6月底預估的2764億5,890萬美金，至2006年12月底時大幅提高為 2998億2,410多萬美金，僅半年間成本漲幅便高達8.5%，單機平均整體成本也因而提高為1億2,272萬7,800多美金．

http://www.defense-aerospace.com/cgi-bin/client/modele.pl?prod=81127&session=dae.25421970.1176205118.mEyWTX8AAAEAABE-jrwAAAAE&modele=release

- F-35 (Joint Strike Fighter)
Program costs increased by $23,365.2 million (+8.5 percent) from $276,458.9 million to $299,824.1 million, due primarily to a decrease in the annual procurement quantities and a stretch-out of the production buy schedule from fiscal year 2027 to fiscal year 2034 (+$11,207.8 million), revised estimate for airframe materials due to commodity market increases (+$5,472.8 million), increase due to revised assumptions based on contractor LRIP I proposals and methodology (+$8,307.1 million), and support increase due to aircraft configuration update, revised procurement profile, and methodology changes (+$6,423.2 million). These increases were partially offset by revised assumptions for prime and subcontractor labor rates (-$3,576.3 million) and revised assumptions for subcontractor costs (-$5,201.4 million).


C. CSBA 2007年6月20日公佈報告：

http://www.csbaonline.org/4Publications/PubLibrary/R.20070620.US_Fighter_Moderni/R.20070620.US_Fighter_Moderni.pdf

各種美製戰機的最新單位成本（FY 2008年幣值，且不含R&D成本）如下：
* F-35B/C：9,700萬美金
* F-35A：7,400萬美金
* F-117A：7,300萬美金
* F/A-18E：6,500萬美金
* F/A-18C：5,400萬美金
* F-16E：5,000萬美金
* AV-8B：4,200萬美金

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應該是）我空軍最憧憬的三代機選擇～F-35B之最新隱憂全集（個人意見）

1. 空重：根據老美空軍一份去年9月26日出版的文件（http://www.jsf.mil/downloads/documents/AFA%20Conf%20-%20JSF%20Program%20Brief%20-%2026%20Sept%2006.pdf） 說法顯示，在經過＂卓然有成＂的重新設計減重計畫後，如今F-35B的預期空重是32,161磅（14,588公斤）級（由此可證，Toga的體重從減肥 前的85 kg變成減肥後的92 kg，同樣可用＂成果輝煌＂來形容其成效..........XDDD），使F-35B似乎將成為一款空重比F-15E更肥，海平面最大靜推力卻比超級蟲 少上1,000至4,000磅，標準空戰翼負荷比F-16C/D Block52還高，正常結構安全操作Ｇ限又為了減輕材料厚度與重量而下修至7Ｇ的絕世肥雞～對於想用它來做空防主力的國家AF而言，這可似乎不是什麼好 消息，特別是當其正式成軍服役時，那些所謂＂落伍的＂各國三代半至四代戰機對手同儕（EF-2000, Rafale, JAS-39, F-15E+, F/A-18E, Su-35, MIG-35等等）的引擎推力多有較目前再提升20%至35%以上的可能與潛力時。


2. 腿長：上述文件表示F-35B的內載燃料約將是14,003磅（6,350公斤），比F/A-18E還稍稍低些，因此除非F-135發動機的SFC能比 F414大有精進（目前似乎無此證據），否則F-35B在輕裝下只靠內載燃料的腿長恐怕只是和超級蟲差不多差不多，重裝外掛打擊時則又不像超級蟲般能力扛 五大Tamks，因此只怕更是有所不如，而高旁通比（約0.6）的引擎設計似乎也不利於高速飛行時的油耗與航程表現。


3. 武裝掛載：截至目前，F-35B預定能內掛的武裝就是兩枚AIM-120C與兩枚千磅級AG Weapons（註），除此之外更多的AAMs，短程AAM（除非屆時我方有本事買到英國的ASRAAM or 以色列的Python V，或是AIM-9X之增添戰機飛彈資料鏈與射後鎖定模式的AIM-9X BLOCK2改良版同意售台....），乃至機砲通通都得外掛，因此當F-35B在以四至六中，二至四短，機砲一挺的標準空防構型執行任務時，其所面臨的 狀況是有四至八枚AAM與一具機砲莢艙得外掛在兩翼與機腹之下，此時不只其還能維持多少匿蹤性能值得懷疑，眾多外掛武裝所造成的阻力（例如在同樣空戰掛載 下，和歐洲雙風相比，F-35B可能會多出額外兩枚飛彈掛於翼下以及一具機砲艙莢掛於機腹下的多餘阻力）恐怕也會對其原已不甚出色的飛行性能表現造成雪上 加霜的影響。

註：不過根據一名洛馬集團代表在2007年下半季受訪時表示：”洛馬集團已經有在針對聯打閃電機空對空武裝內掛攜行量不足的 問題謀求改善之道，並預期若改良之道能順利獲得經費加以落實完成的話，屆時至少F-35A與F-35C將可望能夠內掛六枚AIM-120（F-35B是否 也能如此改善則尚不確定）......”然而該名洛馬集團代表亦私下表示，由於USAF始終希望的是增購更多猛禽戰機，因此其截至目前對於此一匿蹤空優強 化型聯打閃電機構想一直採取極力排斥打壓與封鎖消息的態度。


4. 造價：近年來聯打機計劃的預算通膨一直是以每年7至8%的速率高速成長（而在2006年6月底至2006年12月底之間，拜美方延長聯打機生產時程的決定 之賜，聯打機計劃的整體成本更在這短短半年間便創下高達8.5%漲幅的驚人紀錄），根據澳大利亞方面目前的預計，即使是引進構型最簡單的F-35A，引進 100架F-35A的所需整體成本費用也得要160億美金，而根據之前美方的說法，F-35B的成本可能又要比F-35A高上20至33%～因此若 ROCAF準備引進200至300架F-35B作為次世代主力，所需準備的預算規模有可能是目前三大軍購案總和規模的四五倍以上起跳。


5. 匿蹤與電子：如果ROCAF能購得擁有完整（或是近似完整）原廠匿蹤與電子科技的F-35B，則上述質疑與缺憾或可得到充分彌補，然而這悲願能達成的機會 似乎是微乎其微；老美在1920年訂下的法令便明文規定外銷戰機的水準規格不可與自用者等同，而日前在Code One上刊載的聯打機電子科技專文中，也很露骨的暗示道＂不是所有量產型聯打閃電機都將擁有完整全套的感測系統與電子裝備的＂。至於在完整匿蹤科技外傳方 面，除非老美現行政策發生根本上的修改，否則這事實現的可能性恐怕就像萌禽外銷般，不過旁人一頭熱的空中樓閣與紙上談兵而已，特別是對像台灣這等又非老美 最親密信賴兼重要的盟邦而言。

而若未來我方能買到的只是匿蹤與電子功能不全版本的聯打機，則彼長（後續性能昇級）我消（縮水降級外銷版） 之下，其屆時是否能比其他同期四代戰機（如F/A-18E/F Block2，EF-2000 Tranch III，Rafale Block 4等等）更具成本效益與戰略戰術優勢？？亦或只是徒負五代機虛名？？恐怕是十分值得商催的一件事。


6. STOVL功能：此一能力是ROCAF獨鍾F-35B的主要原因，然而要發揮其能持續在猛烈敵火狂轟濫炸下繼續短降垂降，持續抗戰的理想功能，並非戰機本 身可以STOVL即可，其地面上維修保養與油彈補給相關裝備和人員編組同樣也得化整為零與多重備份，方能為臨時起降的STOVL戰機提供＂隨叫隨到＂的高 機動高效率補保，否則跑得了和尚跑不了廟，負責補保維修的地勤單位編制被炸光殆盡，戰機縱有STOVL能力也是枉然。

然而以F-35B如此不樂觀的價格預期，屆時空軍在花鉅資引進後是否還有餘錢餘力去建立上述化整為零與多重備份的高機動後勤支援體系？？恐怕很有疑問。


7. 成軍時間：聯打機能正式開始外銷的時間是2014年以後，而根據第一個F-35B國外客戶英國皇家海軍目前的預定時程表，則F-35B能開始外銷的時間又要比F-35A晚個兩三年以上～而這還是建立在其往後發展得就此一帆風順，再無其他嚴重波折的理想假設上。

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2006年11月號／2007年1月號／2007年3月號IDRs, Billsweetman有關聯打機計畫的相關報導截錄：

1. F-35A：內掛兩枚2,000磅級JDAM與AIM-120C/D，只靠內載燃料時的打擊半徑（1,100公里）約是同樣只用內載燃料時的F-16戰隼 之兩倍半，也比使用1,400公升副油箱加上同樣籌載的戰隼長，但比使用2,270公升級副油箱與CFTS的F-16E/I短腿。

2. F-35B：內掛兩枚1,000磅級JDAM與AIM-120C/D，只靠內載燃料時的打擊半徑（830公里）約是同樣只用內載燃料時的AV-8B之1.8倍，約和使用1,400公升副油箱的戰隼差不多，但是對地武裝籌載只有其1/2重，且無機炮配備。

3. F-35C：內掛兩枚2,000磅級JDAM與AIM-120C/D，只靠內載燃料時的打擊半徑（1,300公里）約是同樣只用內載燃料時的F/A-18C/D的兩倍以上，美國海航預計其作戰打擊效能將比超級蟲提高35%以上。

4. 目前F-135發動機的最大後推約為190千牛頓／43,000磅級，為當今世上推力最強的戰機發動機，不過為了配合世上最肥的單發戰機不斷地”減重有 成”，普惠集團仍訂定下了兩階段推力升級計畫，預定將在2014-2015（推力預計提升至45,000至45,500磅級間）與2021-2022（推 力預計提升至47,000至47,500磅級間）年間執行。

5. MBDA正在研究將流星BVRAAM整合於聯打機內載彈艙之內，並極力鼓吹英國皇家海航將其納入英規F-35B的Block 4階段武裝配備選單中；根據目前計畫，聯打機專用流星彈將具有可折疊尾翼，並且能掛載於聯打機彈艙的炸彈派龍上，使F-35最多能內掛四枚流星 BVRAAM。

6. 至於在老美方面，AIM-120D仍將繼續沿用AIM-120C5/C7所使用的火箭發動機，至於新一代增程BVRAAM計畫無論是AIM-120脈衝火 箭 or 衝壓推進衍生型也好，研議中的JDRADM多用途彈也罷，都似乎不是在至少2020年之前可以落實之事（奮起吧！！中科衝壓天劍！！！）。

7. 老美仍未對外銷版F-35能否和美軍自用F-35具備同級匿蹤性能有任何保證，而從最近澳大利亞所爭取到的一項承諾顯示，包括英國在內的所有外銷版聯打機 可能都無法擁有與美軍自用者同級的匿蹤性能～美方對澳方作出如下保證：”貴方所將獲得F-35構型在匿蹤性能上，將會和”英國版”聯打機完全相 同..........”

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Aviationweek網站專文，Billsweetman談F-35B：

首 架F-35B量產機於2007年12月18日正式出廠亮相，一名老美軍方長官在出廠典禮致辭時標榜F-35B：＂結合了F/A-18的速度與機動性，AV -8B的前進部署能力，F-22A的匿蹤性能，以及無與倫比的現代先進航電科技，可說是截至目前為止，人類在軍事航空科技領域上的最高成 就........＂

然而Billsweetman先生卻有些不同的意見觀點：＂偉大的航空工藝奇蹟，誠然如此；但是有這個必要性與價值嗎？？？＂

http://www.aviationweek.com/aw/blogs/defense/index.jsp?plckController=Blog&plckBlogPage=BlogViewPost&newspaperUserId=27ec4a53-dcc8-42d0-bd3a-01329aef79a7&plckPostId=Blog%3a27ec4a53-dcc8-42d0-bd3a-01329aef79a7Post%3a3460ee22-8582-4dab-8eda-8a4c183dbd40&plckScript=blogScript&plckElementId=blogDest

Today's roll-out of the first Lockheed Martin F-35B is a milestone in the development of a runway-free supersonic fighter. But it does raise a huge question: "what is it for?"

20 to 25 years ago, STOVL advocates (I was one) had some clear answers. In Central Europe, STOVL was a way to provide airpower whatever the Soviets tossed at NATO's airfields. Jets could deploy off-base completely, or to sites on the periphery, taking off from taxiways and roads. At sea, STOVL fighters could operate from smaller ships, and would potentially be easier to operate than conventional Navy jets.

But the world has changed and so has the STOVL fighter - because nobody, back then, expected that it would be the size of an F-4. Also, some realism has entered the calculations.

Going off-base with an F-35B is probably not too practical: it takes at least one CH-47 to deliver enough fuel for one sortie, and I would really question whether the jet would be stealthy after one landing on anything except clean, FOD-free concrete. Anti-access threats are different today: in expeditionary warfare, the attack's more likely to be aimed at troops and accommodation than at the runway.

The USAF flirted with the idea of a STOL or STOVL F-35B a few years ago, but is no longer interested. It may have occurred to them that the day when an F-35B can perform a vertical landing in Kabul (5900 feet) with a useful payload is a few engine upgrades away.

STOVL aircraft are easier to land than conventional carrier jets - something which would have a huge effect on operating costs, because carrier air forces spend lots of time and money, and wear out airplanes, practicing landings. In this respect, the F-35B is apparently excellent: its controls and handling are completely unlike the snaky Harrier.

But that argument, too, may soon be obsolete. If the Navy's UCAV project demonstrates reliable, safe automatic landing to the Navy's standards, that technology will read across instantly to the rest of the fleet.

And STOVL is expensive. The F-35B costs more to build than the land-based F-35A (about $30 million more in average then-year dollars); it is more complicated and will cost more to maintain; compared to either the A model or the carrier-based F-35C, it has 150-200 miles less combat radius; it has smaller weapon bays and a smaller payload.

The UK is facing another challenge: providing airborne radar cover for its carriers. If the French build their second carrier to the same basic design, they have no problems: just buy more E-2s. But the UK carriers will have to use helicopter-based AEW, which simply can't fly as high, or see as far, as the Hawkeye. A serious weakness, particularly against threats like the 3M54 Klub (page 21) missile.

So, after all the time we've spent catching the horse, is he going to be any damn use? It's a good question.