Falcon）的超音速、F-18大黄蜂（Hornet）的舰载操作、AV-8B鹞式（Harrier）战斗机的短距起降能力并有更远的航程及更佳的可靠性，现三种原型机皆已顺利出厂正进行全系统发展验证（System Development and Demonstration）最后嘚试飞阶段。

　　F-35共有三型分别为美国及盟国空军的常规起降型F-35A、美国海军陆战队及盟国海军的短距起飞和垂直降落型（Short Take-Off and Vertical Landing，STOVL）F-35B、以及美國海军的舰载型F-35CF-35A的外形很典型︰进气道在中机身两侧，发动机在后机身发动机净推力11340千克（25000磅级），加力推力18144千克（40000级）；F-35B的座舱较短座舱后方进气道之间为升力风扇（lift fan），由发动机经传动轴驱动；F-35C舰载型的机翼较大以降低在航母上的降落速度，同时减少诱导阻力（induced drag）并增加燃油空间所有航程也较远。

ExperimentalTFX）计划的失败，不同军种间的任务需求可否容纳于一种共通型战斗机内最初颇让人质疑。实驗型战术战斗机项目原构想以一共通型机身及发动机来满足海军舰队的防空需求及空军的远程战术轰炸机需求，以省下数十亿美元的开發经费但美国海军后来因飞机太重不适合舰载操作而放弃，继续留在项目内的美国空军得到的是一型以战斗机而言不够灵活以战术轰炸机而言又太小的F-111。

F-111B“海猪”战斗机给美国海军留下了恶劣的回忆

　　要开发一型超音速垂直起降战斗机是极大的挑战以前曾出现的VAK 191和XFV-12A技术验证机无法超音速飞行，也未正式服役；后来问世的STOVL机AV-8和雅克-38虽然正式成军但依旧无法超音速飞行。根本原因是只有庞大的发动机財能提供飞机所需的悬停推力同时机上还得携带大量的燃油供其消耗，故无法设计出纤细的超音速飞机外形

F-35闪电II战斗机研发史：垂直起降战斗机的发展历程

垂直起降战斗机的发展历程

　　最早开发的第一代垂直起降战斗机，是1950年代美国洛克希德公司（Lockheed）的尾坐式（tail-sitter）XFV-1、康维尔公司（Convair）的XFY-1、和瑞安公司（Ryan）的X-13当时战斗机的发动机推力已相当接近飞机重量，设计人员因而认为只要让推力再增加少许这种尾坐式战斗机就能以机头向上、机尾朝下的方式垂直起降。不过XFY-1试飞的结果显示飞机的操控性很差由垂直转换到水平飞行姿态并不容易，飞机悬停控制力也不佳要垂直起降非常困难，处于仰躺姿态的飞行员既无从得知地面的远近也不知道机身降落速率的快慢，要顺利降落是一大挑战并非每一个飞行员都有能力安全起降。

　　第二代的垂直起降战斗机如1960年代法国幻影IIIV除了传统的机尾发动机外，还在機上加装8台专门降落用的垂直发动机飞机仍然以传统的水平姿态起飞，飞行员也能藉由观察地面远近判断飞机的下降速率不过，加装嘚8台发动机占用机身太多空间在飞机巡航时毫无用处；而飞机起降时，原本的发动机不仅没有施展的余地反成为飞机上多余的重量，洇此这种战斗机的航程、挂载能力很不理想例如幻影IIIV就无法挂载任何武器。另外垂直发动机排出的废气不但会造成机身腐蚀如果窜入垂直发动机的进气道内，还会造成发动机失速而丧失推力对飞机的起降安全构成一大威胁。

　　1970年代第三代垂直起降战斗机的西德VJ-101使用傾转式发动机VJ-101的外形很像F-104，使用6台发动机2台并列位于驾驶舱后方，专用于产生垂直升力另外两翼尖各有一具内装2台发动机的旋转式發动机吊舱。垂直起降时发动机吊舱为垂直方向与驾驶舱后方的2台发动机共同提供垂直推力，巡航飞行时发动机吊舱旋转成水平方向提供水平推力。不过这种飞机要由巡航姿态变换到垂直起降姿态非常困难反之亦然，而且垂直起降所需的发动机推力大且体型大气动阻力自然大，航程、载重都不尽如人意

　　同时期西德的VAK 191和俄罗斯的雅克-38、雅克-141采结合偏转发动机推力和加装升力发动机（lift engine）的混合方式。VAK 191使用2台升力发动机1台在驾驶舱后方，1台在机翼后缘后方2台升力发动机中间为1台偏转式发动机，提供垂直及水平方向推力；雅克-38与雅克-141的推进及升力方式很类似都是在驾驶舱后方安装2台升力发动机，机尾的主发动机喷管为可旋转式垂直起降时，由2台升力发动机和鈳向下弯折90度的主发动机喷管负责所需的垂直推力起飞后主发动机喷管自动改成水平方向，提供飞机水平飞行的向前推力这种方式的升力发动机占用太多机身空间，也产生热废气回流机身造成腐蚀及发动机失速的问题

VAK 191足足安装了三台发动机

雅克-38的发动机布置

雅克-141的发動机布置

　　目前最成功的垂直起降战斗机，是采用偏转发动机推力来提供飞机悬停所需的升力现今唯一现役的AV-8B就是使用一具高旁通比發动机，机身两侧前后各有1个可向下偏转的喷管垂直起降时4个喷管一起旋转到垂直向下位置，提供飞机垂直悬停推力水平飞行时则向後偏转，以提供飞机向前的推力AV-8B的航程、载重能力都足以与一般的轻型战斗机相媲美，只是发动机直径太大飞机受外形限制无法超音速飞行。

相比之下“鹞”的旋转喷管设计只用一台发动机就实现了STOVL

　　简单来说，垂直起降战斗机的发展过程可归纳如下︰先是竖立飞機接着是竖立发动机，然后是偏转发动机最后则是恍然大悟只需偏转推力即可。

F-35闪电II战斗机研发史：双模式发动机

　　美国海军在1980年針对未来的机队进行海基空中主宰研究（Sea Based Air Master Study）获得重要结论之一是以当时的技术水平，海军要拥有全部都是STOVL的机队比起传统舰载型机队偠贵很多。根据此结论美国国家宇航局（NASA）启动了先进STOVL（Advanced Short Take Off and Vertical Landing）项目，以开发出降低超音速STOVL飞机成本的技术由1980年到1987年间，美国国家宇航局提供经费由各大飞机公司进行取代AV-8B的超音速后续机种概念研究当时洛克希德的研究概念就取材自罗罗（Rolls Royce）公司的串列式（tandem）风扇发动机。

一种基于串列风扇发动机的STOVL战斗机设计

　　串列风扇发动机是把传统发动机加长第一级风扇往前移，在垂直起降阶段时打开一辅助進气口以增加进气量，废气由前机身的喷管喷出使此级风扇转变成一升力风扇，也就是在垂直起降模式时发动机将部分推力移往前方，以平衡悬停的机身但改变前级风扇的气流量，会削弱发动机的增压（supercharge）效应因此在垂直起降模式时虽然进气量增加，总推力反而较巡航推力小所以得加大发动机尺寸来满足悬停推力的需求，不过这会使发动机在巡航时显得过大而且增加耗油率，加上升力风扇提供嘚推力不足以平衡机尾发动机喷管的推力整台发动机得尽量靠近飞机重心，形成机翼、燃油、载荷、发动机全挤在重心附近很难设计絀流线的超音速飞机外形。

串列风扇发动机依靠第一级风扇提供前机身升力

　　1986年夏天各家飞机公司的研究成果经美国国防部审查后，認为各公司的设计概念在成本、性能上并没有显着的优势不过其中有些设计概念还不错，包括洛克希德的串列风扇发动机设计国防部洇此鼓励发展能提升这些设计性能的新技术，洛克希德也因而持续研究到1991年

　　在这段期间，美国国家宇航局也与洛克希德的臭鼬工厂（Shunk Works）合作研究把升力发动机安装于F-117上，以评估制造隐身STOVL打击战斗机（STOVL Strike Fighter）所需的技术1986年秋天，美国国防先进研究项目局
（Defense Advanced Research Projects AgencyDRAPA）扩充美国國家宇航局的研究范围，提供经费给臭鼬工厂进行为期九个月的研究为海军陆战队设计一款超音速隐身战斗机，此战斗机需能执行F/A-18的空優任务也能执行
AV-8的空中近距支持任务，此种结合超音速及垂直起降的性能需求表示发动机不但得提供足够的推力以完成短距起飞、垂矗降落，而且外形不能太大以免增加超音速风阻。要开发出此型新战斗机关键就在发动机。

　　理想的垂直起降战斗机推力重量比大約是1.2以提供充裕的垂直加速、操控推力。传统的F/A-18一般起飞重量大约16783千克（37000磅）发动机静推力9979千克（22000磅），推力重量比仅有0.6开启加力則可提升到0.95。F/A-18要垂直起降得有19958千克（44000磅，起飞重量的1.2倍）净推力机尾提供的现有推力明显不足，欠缺的22000磅得由前机身处提供才能使飛机重心平衡，因此开发垂直起降战斗机的问题就是如何使推力加倍而增加的推力还须落在前机身处。

　　洛克希德运用头脑风暴来寻求解答该公司以列表方式将如何由机尾发动机的高压热空气获取动力、如何将动力由机尾传输到机头、如何将动力转化为推力，列成一張三栏式清单然后由各栏中任意挑选一项相互组合，再构思如何让此组合成功工作臭鼬工厂的工程师由此方式想出了一些很有创意的觀念，例如有人就提出以机尾喷气的动力去驱动气体激光激光将能量送到前机身，点燃该处的脉冲喷气发动机（激光脉冲发动机用激咣能量加热发动机中的中性推进剂或气体介质，产生瞬态的高温高密度等离子体并迅速膨胀然后从发动机喷管中以很高的速度喷出产生嶊力）。

　　不过这些概念都不具可行性洛克希德最后想到以传动轴将发动机动力向前传输，以推动前机身的升力风扇机尾发动机喷管也可偏折向下，另外在两侧翼尖安排发动机旁通气流通道调整前、后机身的推力可控制机身的俯仰；调整翼尖的旁通气流可控制机身嘚偏转。

　　洛克希德并以一简图向DARPA介绍如何将此设计概念应用于F-117飞机上在原始草图中，升力风扇的轴线方向与机尾发动机轴线一致利用与AV-8飞机雷同的旋转式喷管使推力偏折向下。

安装串列风扇发动机的F-117 STOVL改型推进尾喷管沿机翼后缘布置

　　DARPA对这个构想很有兴趣，因此茬1989年1月提供经费让臭鼬工厂进行使用这种发动机的飞机概念设计，DARPA也请麦道（McDonnell Douglas）和通用动力（General Dynamics）各自进行先进STOVL战斗机的概念设计研究

　　概念设计的飞机任务需求共有三项︰空中近距支持、战斗空中巡逻（Combat Air Patrol）、以及甲板起飞拦截（Deck Launched Intercept），对其它的速度、机动特性、雷达特征…等都没有特别规定唯一比较明显的规格是飞机的空重不能超过10886千克（24000磅），大约比F/A-18空重多5%和常规起降型战斗机改装为舰载型所增加的重量大约相同。

　　洛克希德原先构想的F-117垂直起降战斗机由于机翼后掠角度过大即使在一般迎角下，俯仰姿态也不甚稳定因此很赽就被束之高阁。洛克希德概念设计的先进STOVL打击战斗机采三角翼加鸭翼（canard）的构型，鸭翼在亚音速巡航及机动时就像个风向标，不会產生升力或阻力但当进行超音速飞行致重心后移，或是襟翼偏折时它就会产生调节力矩，让机头不致下掉机上的内部武器舱可携带2枚AIM-120先进中距空空导弹和2枚短距AIM-9响尾蛇导弹。这架飞机的模型需要完成风洞吹风及雷达截面积测量以验证分析预测的正确性。

洛克希德概念设计的先进STOVL打击战斗机

　　臭鼬工厂还以普惠（Pratt & Whitney）的发动机模拟软件检验升力风扇发动机的确可从主发动机获取足够的动力来推动升仂风扇，洛克希德也把升力风扇的轴线方向转为与机身垂直以获得最大的悬停推力。

　　艾力逊（Allison）发动机公司创新设计了由两个反向旋转风扇组成的升力风扇使用二组传动齿轮，每组齿轮只负责传送一半动力负载因此减半，大约与现今重型运输直升机齿轮箱的负荷差不多艾力逊公司也设计了连接升力风和传动轴的二级式离合器，采用多片磨擦式当要把升力风扇由静止加速到与发动机同转速时，先以打滑的方式来降低接合时的震动再以机械方式锁定，以传送短距起飞或垂直降落所需的全部动力

艾力逊（Allison）发动机公司设计的升仂风扇奠定了F-35B成功的基础

　　不过由于这种新发动机系统概念未经过实际验证，臭鼬工厂另外设计了一种气体推动的升力风扇做为备份方案在后者的设计里，发动机排出的气体经由发动机外围导向前机身推动一涡轮，再由涡轮推动升力风扇这种设计提供的垂直升力不呔够，需要很大的机内空间安排气流通道较传动轴式设计来得重，垂直起降性能也较差不过不需要修改发动机，因此成本比较便宜

麥道公司的先进STOVL战斗机方案就是用了气体推动的升力风扇设计

　　1989年秋天，DARPA安排洛克希德、麦道、通用动力三家公司在海军航空司令部（NAVAIR）简报各自的概念设计这三家公司随后也都与DARPA续约，改进各自的设计并评估采用隐身设计的可行性。后续研究在1990年底结束海军陆战隊在审查完全部的结果后，请洛克希德进一步强化概念设计的内容让陆战队可由传动轴升力风扇和气动升力风扇中择优二选一。

　　但茬1990年12月当时的国防部长切尼（Dick Cheney）二度要终结V-22计划。陆战队只是个小军种无力同时支持二种飞机的发展，因此把全部精力转向抢救V-22几個星期后的1991年1月，切尼终结了纷扰已久的海军A-12计划海军部长要求海军航空司令部把全部精力放在取代A-6的A/FX隐身战斗机计划上，洛克希德的研究重心也由先进STOVL打击战斗机转向此计划1993年5月，洛克希德取得传动轴升力风扇的美国专利

A/FX隐身战斗机想象图

F-35闪电II战斗机研发史：通用鈳负担战斗机（CALF）

通用可负担战斗机（CALF）

　　1991年中，DARPA与洛克希德不断向众院预算委员会及国防部官员简报以确保有足够的经费进行先进STOVL咑击战斗机技术成熟及风险降低的研究，这也使得当时主管研发及武器采购的助理部长肯恩（Gerry Cann）于1992年初交付海军咨询委员会（Naval Research Advisory Committee）一项新工莋︰评估发展先进STOVL打击战斗机的可行性及迫切性

　　1992年4月，当时的空军闪点作战在哪司令部副参谋长莫林将军（George Muellner）造访洛克希德的臭鼬笁厂视察该厂的最新发展。由于空军正开始构思所谓的多用途战斗机（MultiroleFighter）来取代F-16因此洛克希德向莫林简报一型隐身常规起降战斗机。洛克希德去掉了先进STOVL打击战斗机的升力风扇和矢量喷管代之以油箱和传统喷管，如此可将飞机的空重降低约15%既增加航程，也降低成本；油箱加上半箱燃油的重量大约与升力风扇的重量相同故原本的设计闪点作战在哪性能维持不变。

　　洛克希德建议空军与陆战队共同開发一通用型打击战斗机（Common Strike Fighter）让两军种能以实惠的价格获得所需的战斗机。由于美国海军、空军、陆战队曾有共同使用F-4鬼怪式(Phantom II）战斗机嘚历史洛克希德认为此建议相当可行。

　　莫林准将要求洛克希德向位于兰利（Langley）空军基地的空军闪点作战在哪司令部参谋做进一步的簡报在进行后续简报前，洛克希德说服DARPA安排向空军参谋长麦克俾将军（Merrill McPeak）、海军闪点作战在哪长（Chief of Naval Operations）空战助理海军中将关立维（Richard Dunleavy）、国防部长办公室（Office of the Secretary of Defense）简报由他们向各军种部长表达此想法。到1992年夏天海军咨询委员会确定STOVL打击战斗机的确可行，并建议海、空军共同支歭开发一高度共通性可供空军及陆战队使用的多用途战斗机。

　　在国防部的全力支持下国会拨款给DARPA启动STOVL及常规起降打击战斗机联合計划。DARPA在1992年8月向业界发出方案邀请书（Request for Proposal）以进行传动轴升力风扇及气动升力风扇之技术演示，以及通用可负担轻型战斗机（Common Affordable Lightweight Fighter）的概念设計这是国防部首次向外界公开此计划，这一天也被订为联合打击战斗机（Joint Strike Fighter）计划的诞生日

　　1993年3月，洛克希德和麦道获得DARPA的合约分別负责完善传动轴升力风扇和气动升力风扇技术。当时通用电气（General Electric）公司提出的发动机报价较普惠便宜500万美元因此麦道选择通用电气为匼作伙伴；洛克希德则选择普惠，因为F-22就使用普惠的F119发动机也是当时唯一生产中的新发动机，洛克希德相信唯有普惠有能力提供演示机所需要的新发动机洛克希德也要求普惠只为洛克希德独家开发传动轴驱动的升力风扇发动机。

　　一年后的1994年3月国会另外提拨600万美元嘚经费，进行升力／巡航两用型发动机的设计研究由于此种发动机概念已用于AV-8战斗机上，一般认为风险较低波音此时表示愿意自行提供同额经费，因而也获得DARPA的发动机设计合约

　　DARPA要求洛克希德、麦道、波音三家公司设计出生产型及演示型飞机，并用全尺寸模型进行哋面动力测试以降低开发风险这些测试将证明升力风扇发动机概念的可行性、升力风扇喷出的热气不会损坏结构、并证明飞机由悬停转換为向前飞行的过程中有足够的操控能力。之所以要求使用全尺寸模型是因为DARPA担心如果使用小尺寸模型机将因尺寸关系无法呈现出升力氣流真正的温度及扰流效应。

　　洛克希德的全尺寸模型外形与原先的STOVL打击战斗机设计相同︰后掠式主翼、鸭翼、垂直式升力风扇发动机、内置式武器舱不过飞机的气动性能已凭借F-22的试飞数据进行了重新计算。

　　多用途战斗机的任务需求多了四项对地攻击任务设计重點也由具备打击战力的空优战斗机改为具备部分空对空自卫能力的打击机。由于隐身和远距空空导弹技术已改变空战的本质因此设计重點放在“先发现、先猎杀”（first look,first shot），降低了对近距离格斗的需求所以去掉了原本的2枚AIM-9响尾蛇短距空空导弹，机内武器舱除了原来的2枚AIM-120中距涳空导弹外还需容纳2枚907千克（2000磅）级的联合制导攻击炸弹（JDAM），使得飞机的前视面积和波阻（wave drag）都小幅增加空军构型还是采取之前的方式︰移除升力风扇和矢量推力喷管，代之以油箱和传统喷管

洛克希德常规起降型与STOVL型的对比

　　虽然分析及电脑模拟都显示F119发动机在悝论上可提供足够的动力来驱动升力风扇，但实际操作时是否如此仍是疑问洛克希德担心机身在悬停状态时，发动机喷管大角度偏转的嶊力损失；升力风扇推力和机尾喷管的推力能否快速调整并协调合作以控制飞机的俯仰姿态；还有升力风扇的传动轴、离合器、齿轮箱嘚重量及可靠性。

　　演示用发动机系统要能澄清上述疑虑并证明双模式发动机及驱动系统的可行性。为了节省花费演示发动机及升仂风扇的零件都取材自现货发动机，升力风扇取材自YF119发动机的第一级风扇及进气导片（inlet guide vane）传动配置与未来生产型升力风扇完全相同，因此齿轮箱的负荷也与生产型一致而发动机则采用了普惠低旁通比F100-PW-220发动机的风扇及核心部分，搭配高旁通比F100-PW-229发动机的涡轮段此涡轮的尺団较大，可以提供足够的动力来驱动升力风扇及发动机风扇；发动机外机匣左右侧各有一开口把旁通气流导出成为控制飞机滚转的喷射氣流；发动机风扇转子也经过修改以与离合器搭接；发动机尾端为一可变面积的矢量推力喷管。

　　1994年12月组装完成的升力风扇、齿轮箱、传动轴在艾力逊工厂进行验证，测量齿轮箱的动力传输损耗验证垂直姿态下的润滑及滑油系统工作情况，制定扇叶片的扭曲极限演礻进气导片调节风扇推力的能力。这一次的验证相当成功证明了在给定的动力要求下，制造出飞行用升力风扇及齿轮箱是可行的

　　此力风扇随后被送到佛罗里达州西棕榈滩（West Palm Beach）的普惠工厂，1995年2月连接到验证发动机上在巡航及STOVL模式下运转，演示发动机的涡轮可在提供巡航推力和驱动升力风扇间转换并演示巡航发动机与升力风扇间快速传输动力的能力，以及俯仰控制的能力

　　完成这些测试后，整套推进系统安装到一架由玻璃纤维及不锈钢制成的全尺寸模型机身上到NASA埃姆斯研究中心（Ames Research Center）的室外悬停测试设施上测试。测试表明地面效应所造成的诱导下沉力不到推力的3%而升力增进装置也有效地把起落架高度处的诱导下沉力限制在相当低的7%以内。当机身悬停在离地0.3米高度时在大范围的俯仰及侧倾角度内都没发现热废气回流到发动机进气道的现象。

　　NASA的37米长风洞测试了模型机的动力转换特性根据襟翼大偏折角度下的风洞数据，显示此架飞机在甲板风速20节的情况下不需着舰钩或弹射器就能在直升机船坞登陆舰（Landing Helicopter Dock）上安然起降，并足以在一定的空间内由垂直悬停转换为向前飞行。测量数据也显示在转换过程中即便有20节的侧风，飞机对加速、减速、侧倾姿态都囿足够的控制力。

洛克希德全尺寸模型在NASA进行风洞测试

F-35闪电II战斗机研发史：联合先进打击技术（JAST）

联合先进打击技术（JAST）

　　1993年2月通用鈳负担轻型战斗机计划开始启动的同时，美国国防部针对三军现代化进行审查目的之一是评估当时进行中的五项战术型战斗机发展计划︰美国空军的F-22和多用途战斗机、美国海军的F/A-18E/F和A/FX、DARPA的通用可负担轻型战斗机。美国海、空军向审查委员做了一份联合简报建议以STOVL打击战斗機为基础，发展一高通用型多用途战斗机称为联合攻击战斗机（Joint

　　1993年9月出炉的审查结果终结了多用途战斗机和A/FX计划，但继续批准联合攻击机所需技术的研发以取代预定2010年开始除役的AV-8、F-16、F-18，并启动联合先进打击技术（Joint Advanced Strike Technology）计划但此计划最初并未包括海军陆战队要的STOVL机型。

　　1994年1月27日JAST计划办公室正式成立计划目的是定义及开发未来战斗机所需的机身、武器及感测器技术，计划办公室于5月时请波音、洛克唏德、麦道及普惠四家公司进行为期6个月概念探索（Concept Exploration）研究研究结论认为发展一通用型战斗机是满足三军种需求的最经济方式。经过后續多次的取舍讨论后计划决定此通用型战斗机为单座单发动机。海军一向偏好双发动机双座型战斗机因此要求未来的单座战斗机须可執行海军预期的全部任务。

　　1994年10月时美国国会指示DARPA把通用可负担轻型战斗机及陆战队的STOVL机型并入JAST计划内，成为三军种通用型战斗机开發计划海军对此战斗机的最主要需求，是在甲板风速20节的情况下能在91米内起降战斗机。洛克希德对如何满足需求考虑出三种方案。

　　方案一是让海军也使用为陆战队开发的STOVL构型这个方案最简单，但这种机型的航程、载荷能力都比传统舰载型来得差

　　方案二是紦STOVL构型中的升力风扇移除，让姿态调整喷射气流从襟翼上流过以增加机翼的升力降低飞机起降速度，并增加弹射器及拦阻钩不过海军鉯往使用的F-4鬼怪式战斗机也有类似的吹气襟翼设计，维护保养非常困难洛克希德认为海军对这个方案应该不会有兴趣。

　　洛克希德选擇采取的第三个方案是加大襟翼及前缘襟翼，翼尖向外稍微伸长以增加翼面积、降低起降速度并增加弹射器及拦阻钩。较大的机翼可降低诱导阻力并增加机翼内的油箱容量因此海军机型的航程较陆战队及空军机型都来得远。

洛克希德的三种JAST型号此时已经抛弃的鸭翼

　　拦阻钩会在起落架及机身上施加很大的负载，洛克希德因此重新设计了主起落架空军及陆战队机型的设计规范是降落时的机身最大丅降速率每秒3米，而海军型为每秒7.62米同样前起落架配合弹射器而重新设计，机身也因为较大的负载采用缓冲构件（cushion part）的设计在不改变基本结构安排的前提下，以较强的零件取代原本的零件例如承受主起落架负载的机身隔框，在空军及陆战队机型上使用1.27厘米厚的铝合金在海军机型上则是1.90厘米厚的钛合金。这种做法沿袭自F-16的生产线起初是为了满足不同国家对子系统件不同的要求，结果F-16在基本机身之下囿着许多不同的构型

　　由于传动轴升力风扇的观念颇为新颖，也被认为风险最高为了降低整体风险，原本的鸭翼改以传统的水平尾取代

常规布局明显受到了F-22影响

Corporation），针对STOVL推进系统及结构安排提供独立审查意见洛克希德将其它公司公开发表的通用可负担轻型战斗机設计资料，以及洛克希德自己的推进系统专利申请文件交雅克公司研究雅克公司根据自己的开发经验，估算出三型竞争STOVL机的性能及风险该公司的审查报告中对洛克希德的设计相当肯定，并提供垂直／短距起降飞机升力系统的设计性能资料给洛克希德参考为洛克希德打叻一剂强心针。

　　三家竞标公司在完成最后的风洞吹试后也陆续完成演示型及生产型飞机设计。洛克希德和麦道的设计相当雷同︰传統的机翼、机身、尾翼外形；波音则是无尾翼的三角翼机身洛克希德之前已测试过全尺寸模型机的悬停及姿态转换，波音只完成全尺寸模型机的升力测试；麦道在完成气体驱动升力风扇系统测试后向洛克希德要求与普惠公司共同开发传动轴驱动升力风扇系统，但遭到拒絕只好转而开发未曾做过全尺寸测试的升力发动机。此时三家公司比较之下洛克希德的设计反而变成风险最低了。

F-35闪电II战斗机研发史：联合打击战斗机计划（JSF）

联合打击战斗机计划（JSF）

　　1995年9月美国国防部进行了2010年战斗机数量不足的预测评估，并审查了为解决此问题洏启动的JAST计划后得到的重大结论是一款飞机如果能符合三军通用的要求，则可以节约高达三分之一的维修费用此外还因同一维修单位、共享后勤保修系统及增加军种互用性，从而可以大幅降低采购成本国防部因此要求此计划须开发出一通用型新战斗机，并在1996年2月通过聯合打击战斗机的开发计划JAST计划办公室在一个月后，向业界发出演示型飞机的设计及试飞报价邀请书提出报价的公司需一并制定出演礻机的试飞目的。洛克希德在六月送交报价书并说明该公司演示机试飞有三项主要目的︰一、证明要制造常规起降型、STOVL型、以及舰载型通用的联合打击战斗机是可行的；二、在同架次飞行中，演示前所未有的STOVL性能及超音速飞行；三、演示舰载型战斗机操控品质及航母适应性

X-35B的升力风扇结构

　　洛克希德的规划里将制造二架演示机，一架专责测试挑战性较高的STOVL；另一架则是先采用空军构型之后再更换襟翼及前缘襟翼改装成舰载型。为了降低演示机的制造花费与测试目标无关的部分子系统则采用现货件，例如︰前起落架取自F-15主轮则是將A-6的稍加修改，而这些现货件增加的重量以不安装任务航电及武器舱来抵销

Program）以反映计划实际包括的范围，并让国会了解这是一项战斗機开发计划1996年11月，波音和洛克希德获选制造概念演示机麦道的升力发动机概念取自俄罗斯的雅克-38及雅克-141，陆战队对此不甚赞同也不願在一架飞机上使用两种发动机。1997年麦道被波音并购之前与麦道合组团队参与竞标的英国航宇系统（BAE Systems）、诺格（Northrop Grumman）则加入洛克希德的阵嫆。

波音的X-32在设计上过多偏向STOVL牺牲了其他方面

　　洛克希德与波音的设计外形都相当传统，F-22证实了飞机外形即使不采多面体的方式也能降低雷达截面积，因此二家公司的决胜点就在STOVL的推进系统设计推力是气流量与速度的乘积，洛克希德为达到所需的大推力采用大量慢速气流的方式；波音则是使用少量而速度较快的气流。洛克希德升力风扇系统所喷出的气流量约比波音的升力系统多出2.5倍气流速度则鈈到波音的三分之一。

　　由于在NASA埃姆斯研究中心的STOVL风洞吹试非常成功洛克希德为了降低演示机的制造费用，把原订的演示机规划稍加修改一架专责来验证航母上的操控品质，另一架先做成空军构型之后再移除前机身油箱安装升力风扇，改装成STOVL构型空军构型的X-35A于2000年10朤24日首飞，从洛克希德位于加州的帕姆代尔（Palmdale）工厂飞往距离约30公里外的爱德华空军基地之后的一个月中，X-35A以每天平均一架次的飞行次數演示机动动作及超音速飞行等战斗机性能，完全满足预定的试飞目的

　　飞行测试之所以能如此顺利，在于X-35A能够进行空中加油一般新飞机通常得花上一年的试飞才能通过这项认证，相较之下波音公司在进行试飞时无法使用空中加油，这也显示出洛克希德的技术实仂

X-35能进行空中加油，让其占净优势

　　2000年底到2001年初间X-35A改装成STOVL型X-35B，安装了升力风扇和矢量推力喷管2001年上半年，这架飞机栓在一可降低哋面效应的平地钢网上进行测试检查及测量发动机、升力风扇、喷管、反作用控制系统。2001年6月23日英国航宇系统试飞员哈格维（Simon Hargreaves）首次加大油门，将飞机升离地面约6米高以测试此种情况下的控制系统反应。2001年7月间X-35B在爱德华空军基地完成38次试飞，也确认由垂直转为水平飛行的能力

　　2001年7月20日，海军陆战队的汤马斯（Art Tomassetti）少校驾驶这架X-35B完成史上首次的短距起飞、超音速飞行、悬停、垂直降落的完整飞行波音的X-32则无法演示如此的飞行能力。2001年8月6日该机最后一次飞行由洛克希德试飞员摩根费尔德（Tom Mongenfield）将它飞回帕姆代尔工厂。

　　第二架演礻机的构型是X-35C舰载型2001年12月16日首飞，在爱德华空军基地的33飞行小时测试中成功演示用侧杆操纵模拟航母降落。2002年2月这架X-35C由爱德华空军基地飞往马里兰州的帕塔克森河（Patuxent River）海军航空站（Navy AirStation），成为首架跨越美国大陆飞行的X系列试验机在帕塔克森河另外33飞行小时的测试中，X-35C唍成超音速飞行以及超过250次的模拟航母降落。

　　三型X-35的试飞证实洛克希德的联合打击战斗机机身及推进系统为成熟可行的技术。

　　2000年11月联合打击战斗机计划办公室要求波音、洛克希德二竞争团队提出22架系统发展验证飞机的制造及测试规划，其中8架为地面测试机14架为空中试飞机。2001年10月26日计划办公室宣布由洛克希德胜出做出此最后决定的美国国防部空军部长罗契（James Roche）表示︰“两个团队的规划都非瑺出色，但洛克希德团队在优缺点及风险上都胜上一筹在评选的每一道过程中，该团队能提供国防部最佳价值（best value）的证据越来越明显”一般国防分析师也认为洛克希德的演示机在发动机设计、性能和操作风险等多方面都优于波音，且波音也比较能承受落败所带来的损失

F-35闪电II战斗机研发史：闪电II

　　发展型飞机与演示型飞机非常相似，外形不变发动机、升力风扇、喷管的安排也依旧相同，演示型上的現货子系统件改以全新设计件取代以减轻重量；冲压空气冷却系统改以类似F-22所用的液体冷却系统F-35A/B的翼展增加少许以改善动作及航程性能；方向舵及水平尾也变得比较大以增加控制力量。STOVL型的机内武器舱门在飞机垂直降落时会打开以包住升力气流，减轻地面效应对机身产苼的下吸现象

　　发展型的座舱比演示型先进许多，X-35B的飞控设施与鹞式战斗机很类似有着飞控手柄、油门以及一个独立的喷管控制杆。而发展型机尾的喷管由手柄自动控制而较不重要的功能，如无线电频率控制可使用语音控制系统X-35的座舱仪表包括一个HUD和一个借自C-130的2蔀小型彩色显示器；F-35的座舱则使用投影于飞行员头盔透明面罩上的虚拟显示器，以及一个可由飞行员自行划分成多个小屏幕的大型仪表显礻器

　　在强化飞机性能的要求下，如︰飞机的动作G值限制由7.5提高到9个G、机翼增加可携带外挂载的挂架结构、减少机翼接合点以简化组裝程序、机身结构重新设计以容纳子系统件及进出空间…等发展型的重量也不断攀升，到2004年1月为止飞机增重超过1360千克。为抵消这多出嘚重量洛克希德于2004年4月提出奖励措施，任何减重建议有100美元的奖金减重1磅可得500美元奖金。到当年底为止洛克希德共收到超过2000项建议，飞机减重超过1225千克付出奖金约135万美元。

F-35B的机内武器舱门在飞机垂直降落时会打开以包住升力气流，减轻地面效应对机身产生的下吸現象

F-35B的升力风扇结构

F-35B升力风扇的离合器

升力风扇内部也做了修形

　　2006年2月19日第一架美国空军的F-35A于洛克希德的德州沃斯堡（Fort Worth）出厂，经过┅系列的地面检测后2006年7月7日正式向外界公开，美国空军将它命名为闪电II（Lightning II）希望能延续P-38及英国闪电战斗机留下的光辉战迹，2006年12月15日完荿首飞第一架STOVL的F-35B在一年后的2007年12月18日问世，2008年6月11日完成首飞当年年底完成多架次的常规起降试飞后，在2010年3月18日完成首次的短距起飞、悬停、垂直降落；6月10日完成首次超音速飞行2009年7月28日，第一架美国海军型F-35C出厂2010年6月6日完成首飞。

　　联合打击战斗机计划在2010年初的进度已落后13个月三军种原订完成初始闪点作战在哪能力（Initial Operational Capability）的时间也因此有所改变。计划的落后对美国海军造成的冲击较大因为随着海军现役的F-18A/B/C/D大黄蜂号将于2012年开始陆续退役，延后部署会导致战斗机数量无法满足战备需求海军预期2017年会到达最高峰的不足177架，即便采取延长F-18服役寿命的应急措施战斗机数量不足数仍将近100架。

　　美国政府审计局（Government Accountability Office）对进度落后也提出警告︰预计在完成闪点作战在哪测试评估前联合打击战斗机将出厂360架，一旦测试过程中发现有任何缺失修改生产线就得花上一大笔钱，已出厂飞机返厂修改也所费不赀对未来嘚飞机价格一定会有不利的影响。

F-35闪电II战斗机研发史：

　　联合打击战斗机最初的诉求是以一通用型飞机来取代空军的F-16、海军及陆战队的F/A-18、以及陆战队的AV-8将能省下不少的生产及寿期成本，但实际的情况则让共同参与开发的国家大失所望2001年10月美国国防部宣布项目进入系统發展验证阶段时，预计单机价格为3730万美元；2006月5月洛马表示常规起降型F-35A的单机价格以当年币值为准预计为5,000万美元；到2010年初时，计划预算已超支原本预估的一倍半达到3820亿美元，单机预计价格也涨到1亿1200万美元不但项目参与国大表不满，美国国会在纳恩–麦克柯迪（Nunn-McCurdy）军购法案要求下更进行强制性调查只是2010年4月提出的调查报告中表示没有更便宜的F-35备用方案，但会重新设立一个新的可行性成本和进度目标美國国防部也打算实行固定价格合约，由洛克希德自行承担未来生产过程中的成本上涨风险为遏止价格的上升趋势，洛马将以精益（lean）生產来降低生产机的价格

　　联合打击战斗机的全球总需求量估计高达近5000架，生产线未来到达生产最高峰时每年必须生产240架三种型别的聯合打击战斗机，扣除周末及节假日后几乎得每天一架，与民航机生产线所差无几三型JSF虽然是配合不同军种的特性需求，但彼此仍很楿同最初的机体设计方式也要求它们的差异不能影响生产及组装。例如舰载型F-35C在降落时的下降速度较快因此侧面隔框必须较强壮，但彡型飞机的侧面隔框都由相同的锻模锻造再以相同的机械铣除赘料，唯一的差异是F-35C隔框机械加工时铣除的赘料较少所以会较大、较强。

唯一的差异是F-35C隔框机械加工时铣除的赘料较少所以会较大、较强

Line）制造，移动速度为每小时1.72米生产线使用很简单的活动式机械。由於设计欧洲战斗机（Eurofighter）组装线的英国航宇系统也是JSF的生产伙伴因此JSF主要组合件在最后组装时，与台风战斗机一样以激光追踪仪定位JSF的組合设计只有简单的接合点，需要的铆钉很少整个生产系统以单一的飞机数字模型为基准，没有传统的纸面蓝图

　　F-35的单片式机翼上蒙皮，是有史以来最大的复合材料战斗机蒙皮洛克希德以购自瑞士的机械，将此蒙皮的尺寸容差控制在发丝般大小的范围内F-35借助于复匼材料本身的特性以及仅百万分之四十二英寸的容差，方能具有隐身的特性洛克希德最初制造机翼上蒙皮时，使用多结晶钻石刨削机（polycrystalline diamond router）要完成一件成品需动用到24部，而且还经常造成上蒙皮严重脱层（delamination）必须进行大范围的修补，对制造成本及时程都有极不利的影响洛克希德因而向位于宾州的国家国防制造机械中心（National Center for Defense Manufacturing and Machining）求助，自该中心引入南加州阿马哥工具公司（AMAMCO Tool）的镀钻（diamond-coated）刨削机一举将刨削机數量由24部遽降到只需2部，单具刨削机的刨削长度也由2.74米大幅提升到17.37米。

F-35的单片式机翼上蒙皮是有史以来最大的复合材料战斗机蒙皮

　　F-35的机体蒙皮上覆盖了一层由洛克希德和3M公司共同研制开发的涂料，这种新涂层与传统飞机上所漆的涂料有很大差异严格来说这并不是┅种涂料，而是一种用聚合材料制造的薄层可直接粘贴覆盖于蒙皮上，所以就不需要在蒙皮进行喷漆这样做最大的好处就是可以节省經费，而且还可以减轻飞机因喷漆而附加的重量这项措施至少可以使飞机在全寿命周期内节省300公斤涂料。新式聚合物薄层已在F-16上通过可荇性测试当飞行速度到达1.8马赫时，此薄层依然完好如初不过根据现在的消息，F-35仍采用传统的喷涂技术据韩五记说，F-35所用的隐身涂料具有更好的耐用性也更便于维护。而且有一定的冗余设计即涂层损伤在一定范围内，隐身效果仍然好于军方要求F-35的涂层由喷涂机器囚完成，具有相当高的平整度据称这一技术非常先进，为了防止技术扩散美国甚至在考虑让海外组装的F-35飞回美国进行最后的喷涂工作。美国空军在考虑为F-22换用F-35的隐身涂料据称仅需要适量的修改，F-35的涂料就可以满足F-22高空、高速飞行下的要求且不降低其隐身性能。

　　F-35嘚复合材料外蒙皮以固定件（fastener）与机身结构相接合洛克希德采用全自动化数值控制（numerically controlled）堆迭钻孔（stack drilling）的施工手法，把外蒙皮暂时固定于機身结构上再用钻头同时在外蒙皮及机身结构上钻出固定件孔，让两者结构上的固定件孔位几乎没有容差；要安装固定件时洛克希德鉯激光投影系统（Laser Projection System）在外蒙皮上投射出固定件的件号，让施工人员不需去阅读复杂的蓝图

专门在复合材料上钻孔的AMAMCO金刚石涂层钻头

　　洏洛克希德经过20年研发，最近终于发展成熟的激光超声波技术（Laser Ultrasonic Technology）则是该公司检查复合材料结构的最新利器。此技术以400赫兹频率的激光超声波探测复合材料结构内的空穴、裂缝、脱层或其它缺点可扫描检查任意形状的复合材料结构，速度达每分钟0.55平方米是以往传统仪器的10倍以上。以传统仪器执行F-22猛禽（Raptor）中机身结构纤维迭层间杂质、气泡、裂缝的非破坏性检验得花上24小时，激光超声波技术只需不到1個小时

　　F-35联合打击战斗机是以对地攻击为主的多用途战斗机，具有全天时、全天候攻击陆海空任何目标的能力在未来的空中战场上，F-35将与F-22战斗机联手形成类似F-15与F-16的高低搭配。当F-22清除了敌方战斗机以及地空导弹的威胁后F-35将携载导弹对分散的地面目标实施全天候精确咑击。

　　F-35战斗机与现役战斗机相比有三大明显优势：一、单发所产生的推力超过双发推动的欧洲战斗机和F-18E/F超级大黄蜂（Super Hornet）；二、隐身性能强不易被敌方雷达发现，可像F-117战斗机那样隐身突破敌方空防；三、导弹武器不必挂载在双翼下使F-35战斗机可以更机动灵活地与敌机进荇空中格斗。此外F-35战斗机可以在视距外进行精确打击，配合飞机隐身能力将能先发现敌机目标，先发射攻敌武器掌握战场主动权，夶大增强了F-35战斗机的闪点作战在哪性能

　　由于具备如此优异的性能，项目因此估计三型联合打击战斗机预计将取代全球至少11个国家、13種机型、近5,000架的战斗机三型JSF采用相同的机体、发动机、航电以及子系统，开发及支持成本将由数量庞大的机队来分担每一型都会较便宜，因此F-35有机会成为历史上最具成本效益的战斗机但目前的情况却是单机价格节节上涨，快要可以与F-22看齐了完全悖离当初联合开发可降低成本的诉求。