自1947年以來，美國研製的每一架新型軍用飛機都要在佛羅裡達州埃格林空軍基地的麥金利氣候實驗室進行試驗,包括F-16戰鬥機,F-117、F-22和F-35隱身戰鬥機,B-1、B-2轟炸機和C-5M大型運輸機等。氣候試驗是美國軍機形成初始作戰能力（IOC）必須通過的一道關卡。美國海軍陸戰隊的F-35B在2015年形成IOC時，就在這裡通過了嚴格的氣候試驗。
試驗環境與試驗設施
麥金利氣候實驗室是美國空軍研製試驗中心（AFDTC）第96試驗聯隊的一個大型氣候實驗室,也是目前世界上最大的氣候實驗室。該實驗室佔地面積近30km2，工作區面積為5100m2,包括兩個主實驗艙和8個不同功能的實驗艙，可以對全球30多種氣候環境、氣象條件進行研究和模擬。主實驗艙寬77m、進深61m、高21m。淋雨實驗艙的暴雨量可達380mm/h，並能下雪和結冰。
在一系列的氣候試驗中，飛機會經受各種極端的天氣狀態，從49℃的熱試驗到-40℃的冷試驗，以及各種結冰狀態（凍雨和冰雲）。每一次氣候試驗與F-35的飛行一樣，駕駛員和地勤人員會圍繞飛機進行檢查，接著駕駛員爬上梯子進入座艙，起動發動機並在每一種天氣狀況下運行飛機上的各種系統。
為了容納F-35發動機旋轉噴管和升力系統，還特別設計了一個高5.2m與通風導管系統交接的「約束和支持」裝置。該裝置能保證F-35的安全，並允許常規起降的F-35A和短距起飛/垂直降落的F-35B飛機在實驗艙內大功率運行。
在實驗室裡，飛機發動機在一個封閉的環境下運行，在機庫內必須能夠引入空氣並且排出廢氣，而且為了保證試驗結果的準確性，引入空氣的溫度必須與實驗艙的溫度相同。
實驗室裡的大量空氣是從實驗室外巨型的儲存容器引入的，而且吸入實驗艙的空氣量與排出的空氣量應該相等。當容器的空氣完全排空時，需要花費24h來向儲氣罐加注調節過的空氣，特別是在極端氣象條件下需要的極熱或極冷的空氣。
試驗內容與試驗過程
2014年9月,來自美國馬裡蘭州帕塔森特河綜合試驗部隊的1架F-35B戰鬥機在麥金利氣候實驗室進行了為期6個月的嚴格氣候試驗。在試驗過程中，評估了F-35B飛機在極端的風、太陽輻射、霧、潮溼、雨水浸泡、凍雨、冰雲、結冰、渦旋結冰和下雪等環境下的性能。2015年3月，F-35B完成了一系列的氣候試驗，飛機恢復到飛行狀態，重新加入到馬裡蘭州帕森特河海軍航空站F-35試驗機隊。
冷試驗
進行冷試驗是F-35B形成初始作戰能力的一個關鍵步驟，因為當F-35B在加拿大和挪威使用時將會經受這種環境。利用麥金利氣候實驗室的致冷系統把超冷空氣引入實驗艙，使其溫度下降到-40℃。在這種寒冷的溫度下，飛機內的液體開始收縮而且機構反應變慢，測試工程師對飛機上的各種系統的工作狀態進行了測試。
圖1 F-35B進行冷試驗的情況。
圖1給出F-35B在麥金利氣候實驗室進行冷試驗的情況。在F-35B的前方有一個冰雲試驗校準裝置。該裝置用來測量承受冷凍氣流襲擊的F-35B是如何結冰和在哪些部位結冰。
當F-35B高速穿過雲層時，在飛機外表層可能快速結冰，這種大冰塊可能損壞飛機，漂浮的冰塊飛入發動機，也可能造成外來物損壞事故。因此，結冰是最危險的氣候試驗之一。下雪和結冰試驗可以測量F-35B防冰系統的效能和在冬天執行作戰任務的能力。圖2為F-35B進行結冰試驗時，機頭結冰的狀況。
圖2 F-35B進行結冰試驗時機頭結冰的狀況。
圖3為F-35B進行結冰評價試驗的配置圖。在F-35B戰鬥機的前方是1個由3個巨型圓筒堆疊成金字塔形狀的大型裝置，與地面平行擺放。在這3個圓筒內共裝有9個涵道風扇，像一個巨大的吹風機，通過前方的一個漏鬥吹出大量的空氣。在漏鬥的前面連接一個能夠產生「雲」（由各種大小水滴組成）的噴射棒。
圖3 F-35B在進行結冰評價試驗。
這些水滴噴向飛機並在接觸點處凝結。儘管該實驗室不能精確模擬飛機承受的風速，但是在實驗艙內的獨特裝置能夠產生高達193km/h的風速，所有水滴都會降落在F-35B飛機上。
熱試驗
在雪溶化並通過實驗艙底板的大型排洩管輸送到一個專用的蓄水池之後，開始進行F-35B熱試驗。這些試驗從27℃開始並且在飛機發動機運轉的情況下升高到41℃。隨後的一系列試驗使飛機承受41℃、74%的相對溼度和41℃、58%的相對溼度，以發現飛機內部出現凝結的部位。
圖4 F-35B正在進行熱試驗。
在F-35B的熱試驗過程中，為了再現F-35B在亞利桑那州尤馬海軍陸戰隊航空站基地駕駛員全天坐在機庫前的柏油場地的狀態，進行了12h的模擬試驗。實驗艙內的飛機發動機保持停車，在達到模擬的最高溫度後，接通飛機電源並起動發動機。
實際上,在一天內大氣溫度不會保持恆定,太陽升起後,大氣溫度一直在升高,到下午達到最高點。因此實驗艙模擬了1天24h的溫度變化。
圖4表示F-35B在一個巨型的太陽能電池組下進行熱試驗。在F-35B飛機上方的巨型太陽能電池組的強光照射下，飛機表面的溫度會快速升高。
為了在實驗艙內保持穩定的溫度,排氣通風是至關重要的。經調節的空氣不斷地抽入,以確保實驗室內的壓力總是比環繞發動機和飛機上其他通氣口的管道的壓力大。這種壓差是使噴氣流通過導管流出實驗艙的一個安全裝置。
淋雨試驗與風暴試驗
F-35B氣候試驗的最後一項試驗是淋雨試驗與風暴試驗。麥金利氣候實驗室裝備一個淋雨系統，以模擬F-35B戰鬥機在雨中的情景。
在淋雨試驗中，F-35B自始至終處在瓢潑大雨和大風中。在持續浸泡之後，在環繞飛機的各個位置裝上噴射棒。在噴射棒的後面，是一個大型工業風扇，它沿著噴射棒方向能夠產生71km/h風速的飽和風，模擬熱帶風暴的環境。
在麥金利氣候實驗室所進行的試驗都是為了確認F-35能在各種環境條件下安全地飛行。
（曾天翔，中國航空工業發展研究中心）
版權聲明：原文刊載於《國際航空》2017年第1期《F-35B戰鬥機的氣候試驗》。歡迎分享，請註明出處。