輕舟難過火焰山：淺談美軍F-35B的“上艦難”問題（新浪）_風聞

在之前的《“熟人理查德”火災真能説明美國損管不行嗎？》中我們簡要提到過F-35B的高温尾焰對兩棲攻擊艦甲板造成的傷害。不過在後台留言中也有網友對這一問題提出了質疑，並稱F-35B的尾焰温度甚至要小於美英等國此前裝備的鷂式、AV-8B鷂II等V/STOL戰機。相信這些年來大家也聽到過很多關於F-35B在垂直降落時是否“燒甲板”的爭論和傳言。但這些消息往往真真假假，讓人很難分辨。那麼我們不妨藉此機會簡單談一談以F-35B為代表的新一代V/STOL戰機的“上艦難”問題。

F-35B“燒甲板”的言論最早大概可以追溯到十幾年前的電視台節目，當時大家還都在討論日本海上自衞隊的日向型“準航母”能不能直接拿來裝當時尚在研製中的F-35B戰機。其中反對方的一條重要論據就是這些V/STOL戰機的尾焰温度太高，而日本日向型的甲板並沒有經過相應的處理，會被這些戰機的尾焰“燒穿”。因此如果想要將日向型“準航母”變成航母，還要經過大規模改造才行。當然，因為是電視節目，基本不可能出現任何理論證明，因此這裏大家瞭解一下就好。

與之相對的，另一派觀點則認為，F-35B在垂直降落時的温度低於AV-8B，而AV-8B又是出了名的“不挑船”，因此F-35B直接上艦不存在太大的問題。這一派的理論大致形成於F-35B開始正式服役之後，雖然本來是微博上一篇尚算有理有據的文章，但後來經過軍迷們的二次創造，形成了各種各樣的版本。但總體來説，這種流派的論據主要包括三個方面：1、F-35B的垂直起降原理與AV-8B不同，且F-35B垂直起降不需要開加力；2、F-35B的所有垂直起降試驗都是在熔點529攝氏度的AM-2鋁合金面板上做的，因此F-35B的尾氣温度不可能高於這一數字；3、也是最直接的一個證據，這一派聲稱一篇“洛克希德馬丁公司的官方論文”證實，F-35B懸停狀態下尾焰温度只有780K（506°C），低於AV-8B。那麼下面我們不妨來逐條分析一下這些論據。

首先，F-35B的F135-PW-600（簡稱-600）發動機在垂直降落時的工作原理確實與AV-8B採用的飛馬座F402-RR-408發動機不同。飛馬座發動機是將渦扇發動機的兩個涵道分別分流到了左右兩個噴口，因此兩個前噴口噴出的是外涵道的低温氣體，而兩個後噴口噴出的則是內涵道的高温氣體。與之相對， -600發動機則要略複雜一些。其前部的升力由發動機軸驅動的升力風扇提供，是低温氣體；中部的兩個用於保持飛機平衡的噴口則與飛馬座一樣是從發動機本體的外涵道引流的，也是低温氣體；後部的噴口的廢氣則是由內外涵道的冷熱氣體混合後形成的。

換句話説，這一方觀點認為AV-8B的尾氣是內涵道熱氣，肯定比F-35B的內外涵道混合氣體温度更高。如果兩種架構都使用了F135發動機，這種説法確實容易成立，但事實上，飛馬座發動機作為一款低温小推力發動機完全不可與F135同日而語，前者的渦輪前温度僅2467°F（1353°C）而後者的渦輪前温度則高達3600°F（1980°C）。加之飛馬座發動機本身就有向燃燒室噴蒸餾水降温的能力，因此直接用兩者的工作方式差異來推測其為其温度並不科學。

其次，F-35B試飛階段確實通常使用鋁合金墊進行起降試驗。但這一論據並沒有搞清楚在發動機噴口處的尾氣温度並不等於其在地面附近的尾氣温度，而地面附近的尾氣温度更不可能與地面受尾氣炙烤後的温度劃等號。事實上，根據測試場地環境、機場跑道材質等其他因素影響，同一架飛機在進行垂直降落時，機場跑道受飛機尾氣炙烤後的升温也並不相同。

最後，這篇所謂的“洛馬官方論文”實際上是在2003年發表在AIAA上的一篇名為《STOVL飛機的氣動控制膨脹噴嘴》的論文，其第一作者是一位在洛馬公司供職的名叫D.A特里爾的工程師，除了滑稽一點以外，將其理解為“洛馬官方”倒也並無不可。不過在這篇論文發表時，不管是F-35B還是F135-PW-600發動機還都未誕生。此時唯一進行過垂直起降試驗的還是裝着F119發動機的X-35B，工程師的工作也還是在“無中生有”的階段。

更重要的一點是，“排氣温度780K”出自文中使用洛馬公司的Falcon空氣動力學模擬軟件計算發動機噴口壓比的部分，其中780K只是一個人為設定的可以近似模擬未來發動機排氣温度的數值，文中也並沒有提及為什麼要將温度設定為780K，猜測既有可能是參考了X-35B的測試，也可能是根據其他發動機或者普惠公司放的“衞星”設置的，沒有什麼實際意義，更換説不上什麼“官方確認”。

為了研究V/STOL戰機垂直起降對地面的燒蝕問題，美國聯合攻擊機支持辦公室（JSF Support Office）曾在1997~1998年，通過在上文提到的AM-2護墊上集成各種試驗設備詳細測試了安裝飛馬座-408的AV-8B在垂直起降以及懸停時對地面的影響。實驗結果表明，在不同的環境下AV-8B起降後AM-2護墊最熱處的峯值温度在426°F~578°F（219°C~303°C）之間。而在2010年初F-35B開始進行垂直起降測試時，使用相同的方式測得的F-35B垂直降落後AM-2護墊的峯值温度為約600°F（315°C），略高於AV-8B的最高峯值温度，遠高於AV-8B的最低峯值温度。

説到這裏大家可能會產生這樣一個疑問：就算是315°C離兩棲攻擊艦甲板的熔點不也差得遠嘛，根本不用擔心“甲板被燒穿”的問題嘛。對，不過除了十幾年前電視節目上的專家，也沒什麼人真的把“燒穿甲板”當回事。其實高温尾氣對甲板的傷害並不僅限於“燒穿”。根據美國海軍部下屬研究部門海軍研究辦公室（ONR）的報告，高温尾氣會對飛行甲板造成過量的熱衝擊，這會使飛行甲板屈曲。而長期反覆屈曲則會使飛行甲板的使用壽命降低到艦艇設計壽命的40%

出於對F-35B發熱問題的憂慮，同時為了解決現有發熱大户MV-22魚鷹傾轉旋翼運輸機對甲板的傷害問題。美國海軍在2009年上馬了甲板熱管理系統（DTMS）的研究。該項研究的最終目的為讓飛行甲板在任何時候始終將温度保持在300°F（149°C）以下。而這一研究的成果，就是現役8艘胡蜂級兩棲攻擊艦在中期升級的基礎之一 ——根據時任美國海軍作戰副部長安德魯·劉易斯在2017年的説法，這些艦艇的中期升級內容包括：增強艦艇的計算機和通訊能力以配合新型戰鬥機。同時加強飛行甲板以承受垂直降落戰機尾氣的極端熱量。此外，美國的這項研究也很有可能是此次日本出雲號直升機母艦甲板改造的技術來源。

此外，美國海軍陸戰隊和英國空軍也在積極尋求讓陸基機場免遭F-35B“荼毒”的辦法。試飛過程中發現，F-35B在降落時有50%的概率讓一般的混凝土跑道發生崩裂。而美軍解決這一問題的方法是為接裝F-35B的海軍陸戰隊航空戰建造了新的垂直降落板（VL pad）。目前美國海軍陸戰隊波弗特航空基地、英國皇家空軍馬勒姆空軍基地等運營F-35B的機場均已採用了這種VL pad。

美國海軍在使用F-35B和MV-22時遇到的問題其實也是未來其他國家兩棲攻擊艦將要面對的問題。第四代戰機隱身、內置武器的要求使其重量相比之前的飛機有了很大的提升，這不僅對發動機推力提出了更高的要求，也對兩棲攻擊艦飛行甲板的耐受能力提出了新的考驗。而如果我國有為兩棲攻擊艦裝備STOVL戰機的遠期計劃，也最好在艦艇建造時就將甲板的耐熱性能作為一項重要的指標進行通盤考慮。以免遇到美國胡蜂級和日本出雲級用到一半才想起來要改的尷尬。