F-35闪电II----一场空中战斗的革命

F-35 Lightning II An Air Warfare Revolution

第十六章 摇摆、放钩和阻拦

美国海军将进行三次研发测试(DT),其中包括让F-35C登上尼米兹级超级航母,以证明和验证该型航母是否适合安全弹射和回收。第一阶段活动是DT I,计划于2014年底完成,目前正在进行的必要的先决条件测试。

摇摆测试

“在这一点上,我们必须完成对这架飞机的调查,也被称为‘摇摆、放钩和阻拦(shake, rattle and roll)’,”托尼.威尔逊(Tony Wilson)少校解释道,他是位于马里兰州帕塔克森特河海军航空站VX-23“咸狗”中队F-35C测试项目的负责人。“我们在现场利用Mk7拦阻索进行各种各样的机动飞行,该站点模拟了安装在航母上的相同的拦阻系统,以便探索飞行员在的最坏情况下降落到船上时的包线角落。” 摇摆测试包括弹射器和阻拦着陆。弹射器的纵向加速过载高达5.5G,包括飞机在弹射过程中故意偏离弹射器中线。阻拦着陆包括高下沉率,达到20英尺/秒(每分钟1200英尺或约5°的下滑角),最大减速点和自由飞行。

2014年1月9日,VX-23中队的F-35C CF-03在新泽西州树林湖基地进行着舰阻拦测试。

“在机场上,我们没有能力像船上那样拉起或重重地砸下,所以我们会将飞机的极限下沉速率飞出来,模拟非常硬的着陆。我们以不同的横摇和横摆姿态,以及两者的结合,来模拟甲板的俯仰和横摇。最后,我们会做所谓的‘max Nx’(最大触地速度)----真的让起落架承受很大的冲击,看飞机和起落架受到的影响,以及我们是否能在飞机降落前让尾钩钩住阻拦索。我们以一种非常有控制力的方式来进行,我们称之为自由飞行,以确保当飞行员试图从船上飞离并抓住缆绳的情况下,以确保拦阻索和飞机都能承受拉力。“飞机要么直线飞行,要么向上飞行”。

新尾钩

2011年10月20日,美国空军作战测试与评估中心(AFOTEC)的指挥官们,美国海军作战测试与评估部队(OPTEVFOR)和皇家空军空战中心(AWC)发布了他们OT-IIE阶段的作战评估(OA)报告,报告了F-35项目在初始作战测试和评估准备方面的进展。报告中重点介绍了F-35C舰载机变型的阻拦钩系统,其中列出了与基于航空母舰的Mk7拦阻装置的作战互通有关的原始设计的重大问题。在树林湖的海军空战中心飞机分部(NAWCAD),新泽西州进行的着舰阻拦试结果是8次尝试中没有一次成功钩住Mk7阻拦索。根本原因分析确定了阻拦钩系统设计的三个关键问题:

  • 1.飞机几何结构在飞机主起落架轮胎和尾钩点之间的距离相对较短(下降时)。
  • 2.尾钩点的设计被过分强调能切断阻拦索,而不是抓住位置较低的阻拦索。
  • 3.尾钩下压减震器的性能无法支持相对跑道/甲板表面的小反弹。

2011年7月19日,VX-23中队的F-35C CF-03在帕塔克森特河基地的TC-7弹射器上进行航母弹射起飞测试。

F-35C的主起落架到尾钩点的距离为7.1英尺(2.16米)。因此,当飞机的主起落架轮胎滚过阻拦索时,响应动力学使阻拦索几乎贴在甲板上。与其它目前使用的舰载机[30.2英尺/9.20米(C-2运输机)至14.6英寸/4.45米(T-45教练机)的相似几何结构进行比较,F-35C是一个异常值。最初的F-35C尾钩点设计是基于F/A-18E/F的,它有一个钝面,可以更好地提供阻拦索切断的保护,而不是拖拽。然而,F/A-18E/F的几何结构使其主起落架到尾钩的距离为18.2英尺/5.54米;比F-35C长得多。由于几何距离更大,当尾钩被放下来时,被压过的阻拦索有足够的时间做出反应,并向其初始设定位置弯曲。通过允许尾钩过度弹跳,并压紧减震器,有助于提高飞机的总体制动装置的性能。

2013年12月19日,VX-23中队的F-35C CF-03在马里兰州帕塔克森特河基地进行着舰阻拦测试。

为了解决这些问题,该方案对尾钩点和压紧减震器部件进行了修改。重新设计的尾钩点既减少了钝面几何形状,又减少了0.5英寸(68%)的最大反弹高度,使其位置低于阻拦索的中心线,以更好地实现钩抓性能。下压减振器的重新设计包括对尾钩减振器的修改,以减少孔板数量,从而调节尾钩的反弹动力。作为设计评审的引导工作,重新设计尾钩的部件经过了蒙特.卡罗概率分析。在没有采取纠正措施的情况下,尾钩被认为是一个具有重大影响的领域。由于着舰阻拦仅代表F-35C完整航母适用性演示的初始阶段,因此,在树林湖和帕克斯河开始测试之前,还无法证明重新设计的部件在标称和非标称方式下的实用能力。

帕克斯河 F-35综合测试部队于2013年10月首次收到新的尾钩,并从去年12月开始对其进行测试。威尔逊解释说:“这是非常有前途的。它与原始尾钩的不同之处在于,结构本身更坚固,能够承受应力,并且尾钩点具有不同的轮廓,使其能够比旧的尾钩更成功地钩住阻拦索。”

2011年8月19日,VX-23中队的F-35C CF-03在树林湖基地的TC-7弹射器上进行航母弹射起飞测试。