2014-03-21 松尾芳郎
—Defense Industry Daily紙(3月12日)はF-35 JSFの現況を取りまとめて公表した。主にこれを参考にしてF-35の近況を解説する−
図：(Lockheed Martin)米海軍の第101攻撃戦闘飛行隊(VFA-101)が受け取ったF-35C 初号機。VFA-101は「グリム・リーパーズ」(Grim Reapers)と呼ばれ、F-35C受領専門の部隊として、エグリン空軍基地(Eglin, Florida)に本拠を置く。部隊名を示すイラストは“骸骨(死神)”。
F-35総合攻撃戦闘機(JSF=Joint Strike Fighter)は、総額4,000億㌦計画と云われ世界史上最大の軍事プロジェクトである。F-35 は国際共同開発の機体で、ステルス性を備え用途に応じ3機種で構成される多目的攻撃戦闘機である。すなわち、F-35Aは米空軍や我が空自が使う通常離着陸型、F-35Bは短距離離陸垂直着陸(STOVL)型で米海兵隊、英海軍などが使用、そしてF-35Cは米海軍、海兵隊の空母艦載機型である。
3機種の比較表を見ると多くの違いがある。
図：F-35の3機種の要目比較表、ロッキードマーチンおよびプラット&ホイットニー社の公表データを基に作成した。3機種間の違いはサイズのみならず重量、性能、兵装、給油方式など多岐にわたる。ブロック3ソフト完成の暁には、内装、外装併せて兵装搭載能力が8㌧にもなる攻撃能力を備える。
F-35A: CTOL(通常離発着型)
図：(Lockheed Martin)弾倉を開いて飛行するF-35A原型機、弾倉は左右両側にあり、かなり大きく大型爆弾も収納できる。米空軍だけで1,763機の導入が予定されている。日本を含む同盟諸国の購入を併せると生産機数は数千機に達する見込み。
米空軍が使用する機種で、輸出向けは日本を含め大半がこの型である。2012年米空軍が購入した価格は150万㌦であったが、2017年には108.3万㌦になる見込みで、3機種中最も安い。
他の2機種と最も違う点は、空戦時の旋回飛行でF-16が記録した”9G”まで耐えられること。しかし、カナードの付いたユーロファイターや推力偏向装置付きのF-22A、Mig-35、Su-35などには運動能力で劣る。だが、F-35は兵装を胴体内に収納できるなどステルス性に勝れ、さらに電子装備は最新で優位にある。
F-35Aが他の2機種と異なる2つ目は、胴体側面に25mm機関砲を内蔵している点。同盟諸国は、ユーロファイターなどと同じくドイツ製のマウザーMouser) BK-27 27mm機関砲の採用を希望したが、米側は弾薬の共通性からジェネラルダイナミックス製の4銃身型ガトリング・ガン(gatling gun) GAU-22/A 25mm機関砲を選んだ。携行弾数は180発で3回の連射ができる。F-35BおよびF-35Cには内蔵型を装備しないので、同型をポッドに納めて外装型として使う予定だ。
3つ目の相違点は、給油受油装置で胴体背中にタンカーからの給油ブームを受け止める受油孔を持つ。米海軍、海兵隊および大半の同盟諸国は、給油ブームではなくプローブ＆ドローグ(probe & drogue)方式を使っている。
F-35Aは系列機中で最初に2009年に初飛行し、2016年末までに12~24機から成る飛行隊を編成、初期運用能力(IOC=Initial Operational Capability)を持たせる予定である。しかし、当初の搭載ソフトはブロック2Bで兵装使用能力は限定される。予定される兵装全てを使えるブロック3Fソフトの完成は2018年まで待たなくてはならない。
我が空自のF-35Aは、2018年から受取りが始まるので、当初はブロック2Bソフト搭載となり限定的な兵装となる。後日ブロック3に改造されて初めて予定の交戦能力を備えることになる。
2014年1月末に米空軍司令官マイク・ホステージ(Mike Hostage)大将は次ぎのように言明した。「F-16とF-15は2025年頃までに退役するので、その交替としてF-35Aを1,763機導入する、これでF-35計画に対する米国の意思を示すことになり、同盟諸国からの信頼を揺るぎないものにできる。」
F-35B: STOVL(短距離離陸、垂直着陸型)
図：(Lockheed Martin)垂直着陸中のF-35B STOVL試作機。コクピット背後で開く大型ドアはリフトファン吸気口、その後で左右に開くドアはエンジン吸気口、水平尾翼の間にはエンジン排気ノズルが下向きになっている。米海兵隊が340機を導入する。他に英海軍が約50機、イタリア空軍が22機購入すると云われる。
図：(Lockheed Martin)F-35B STOVL機の見取図。コクピット後にはリフトファンが描かれている。エンジン排気ノズルはスイーベル型で後方にせり出して下方に曲がり、同時にノズルを拡げて高温ガスを拡散、甲板への熱影響を和らげる。
F-35Bは3機種の中で最も高価で、2017年の価格で135万㌦になる。米海兵隊を始め英海軍、その他の国々でスキージャンプ式空母や小型空母／揚陸艦などに搭載し使われる。STOVL機能をだすために、F-35Bはコクピットの後に大型のファン、両翼下面にロールポストと呼ぶ制御用ノズル、それからエンジンノズルは推力方向を水平から垂直に向きを変える。給油受油装置は米海軍標準の“プローブ&ドローグ”方式になっている。
F-35Aはこのように複雑な機構のため、2005年には3,000lbsの重量超過が予想されるようになった。このため、設計が見直されて航続距離を多少諦め、搭載兵装を少なくし、構造の最大荷重7Gに減らし、25mm機関砲の内装を断念した。
こうして2006年10月に最終設計審査(Critical Design Review)を通過し、F-35の試作2号機として完成した。飛行試験は2009年から始まったが、技術的問題の処理に手間取り2013年になってやっと海兵隊ユマ(Yuma, AZ)基地に配備された。IOC(初期運用能力)を備えた10~16機配備の飛行隊の編成が完了するのは2015年末の予定である。そして、中国の軍事圧力増大に対処して、2017年から海外では初めてとなる岩国基地への配備が始まる予定だ。
しかし、最近でも構造にクラックが見つかるなど、ブロック2Bソフト搭載でも予定通りIOC水準に達するか、不安視する向きもある。
米海兵隊ではF-35B STOVL機を340機導入する計画である。この他に英国空軍および海軍が約50機、イタリア海軍が22機をそれぞれ導入する予定。
F35C CV (空母艦載機)
図：(Lockheed Martin)飛行中の米海軍、海兵隊用のF-35C CV、両者併せて340機の調達が見込まれている。3機種中最も大型。
F-35Cは他の2機種に比べ主翼面積が30%大きく、従って尾翼も舵面も大型になっている。空母への着艦進入時には微妙な操作が必要だが、このために取られた措置である。結果として燃料を余分に搭載でき航続距離が多少伸びた。
構造はカタパルト射出、着艦時の衝撃、に耐えられるよう強化されており、“プローブ&ドローグ”受油孔や着艦用アレステイングフックが付いている。
2017年での納入価格は125.9万㌦となっている。
米海軍は、内装機関砲の装備は諦め、戦闘時の荷重制限は7.5Gとした。このG値は現在のF/A-18Eスーパーホーネットの7.6Gより僅かに劣るが、フランスの艦載戦闘攻撃機ダッソー・ラファエル(Rafale)-Mの制限値9Gとはかなり開きがある。
F-35Cは最終設計審査(Critical Design Review)を2007年6月に終わったが、初号機の完成は2009年7月になり初飛行は2010年7月に遅れた。従ってIOC(初期運用能力)を備えた10機編成の飛行隊の完成は2019年2月になる見込み。F-35Cは米海軍が260機購入予定だが、米海兵隊も5個飛行隊分として80機を購入する。
F-35シリーズの兵装
図：(Lockheed Martin) 現在はブロック2Bの段階、ブロック3は2018年完成の予定で、この中には英国が要求する兵装2つが含まれる模様。ブロック３では、表記以外にも多くの対地／対艦攻撃用兵装を含むことが検討されている。
F-35の胴体内弾倉には大型の誘導爆弾やミサイルを収納できるが、空対空ミサイルの搭載は2発に止まる。F-22Aの場合は弾倉内に空対空ミサイルを最大8発収納できる。
上の図は、F-35の運用可能な兵装と関連ソフトの関係を示しているが、ブロック3ソフトの完成までは搭載兵装にかなりの制限がある。ブロック3になるとF-22Aと同水準の兵装が可能となる。これに加えて各国から独自の要求がありソフト開発を一層複雑にしている。
例えばノルウエイ用として、Kongsberg製のステルス対艦ミサイルを弾倉内に搭載するブロック4ソフトの開発が提案されている。デンマークは、各種センサーを内蔵する“多機能ポッド”内にTerma社が開発中の25mm機関砲を搭載するよう要求している。英国は、欧州の国際防衛企業MBDAが開発する短距離ミサイルSPEAR-3をF-35Bの弾倉内に携行できるよう要求している。イスラエルは、同国が購入するF-35iに自国開発のパイソン-5空対空ミサイルと、電子戦対抗システムの搭載を進めている。
わが国も国産のAAM-4B「99式空対空誘導弾（B）」の搭載を望んでいるのは、「航空自衛隊、装備近代化へ大きく前進」2004-02-27で述べた通り。
図：(MBDA)英国が搭載を要している中距離用ミサイルSPEAR-3、全長2m、直径18cm、重量100kg、の小型。
これ等諸国の兵装に関する要求を受入れるのに問題点が二つある。
一つ目は、使われているソフト、いわゆる“ソースコード”の公開を米国が拒んでいる点である。ソフトの開発はロッキードが担当しているが、ロッキードが諸外国の要求に基づいて個別にソフトを改良するか、あるいは兵装に関する新しい汎用性のあるソフトを開発しない限り無理がある。米政府内やロッキードマーチン社では、「これ等要求は全て断り、兵装は米国製に限定しよう」とする動きが出ていると云う。
2つ目は、兵装を含むF-35のテストの問題である。F-35の開発スケジュールは予定より大幅に遅延しており、IOC(初期運用能力)を備えた飛行隊の整備は機種によって5~6年も遅れている。このため、各国が要求する兵装テストは2018~2019年頃までは実施できそうもない。
F-35シリーズの特徴
ステルス性：F-35はF-22ラプターに比べて“手頃なステルス性”を持つよう設計されている。F-22は、ほぼ完全なステルス性を備え、厳重に防御されている敵目標を開戦と同時に攻撃するのが主な任務。しかし対空戦闘や敵の防空網に対する攻撃、いわゆるSEAD (Suppression of Enemy Air Defenses)や「野生のイタチ」”Wild Weasel”と呼ばれる攻撃、は二次的な役割とされている。
F-22はF119エンジン双発機で推力偏向装置付きで超音速巡航(マッハ1以上)ができるが、F-35は単発でアフトバーナ無しでは超音速飛行は難しい。
F-22はどの方向からもステルス性を有するが、F-35は横方向と後方からのステルス性で劣る。とは云っても現在のF/A-18E/Fスーパーホーネット、ユーロファイター、ラファエル、JAS-39グリペンなどの第４＋世代の戦闘機に比べると格段に勝れている。
エンジン：これまでF-16やF-15がGEまたはPW製いずれかのエンジンを顧客が選んで装備できた。しかしF-35では、GEがRRと組んでF136エンジンの採用を提案し議会を巻き込んで数年間にわたる論争を繰り広げたが、不成功に終わった。2013年に国防総省はPW製F135エンジンのみを搭載すると決定したからである。すなわち、F-35A／F-35CにはF135-PW-100／F135-PW-400を、F-35Bにはロールスロイス製リフトファン付きのF135-PW-600が使われることになった。
図：(P&W) F135-PW-100エンジンは中間推力27,000lbs、アフトバーナ推力43,000lbsで、F-22ラプター搭載のF119-PW-100アフトバーナ推力35,000lbsを基本にして改良した型式である。長さ5.56m、インレット直径1.09m、バイパス比0.57、全体圧力比28、ファン/低圧コンプレッサー3段、高圧コンプレッサー6段、高圧タービン1段、低圧タービン2段の構成、推力–重量比：11.467。
2013年12月に地上耐久試験中のエンジンFX648で、1段目のファン破損事故が起きた。これは要求寿命の77%に達した最高齢のエンジンで、すでに9年間2,200時間の試験を続けていたエンジンで生じた故障。このエンジンは現在飛行試験中のF-35装備エンジンの最も古いものの4倍の時間を運転していた。このファンは中空製、デイスク組込み型(hollow integrated-blade rotor=IBR)構造の一体型だったが、これでPWではファンブレードを“中空”から“ソリッド”に設計変更した。
エンジンに関連して騒音問題がある。F135は大きさに比べ強力なエンジンだが、エグリン空軍基地(Florida)での使用実績によると騒音は双発のF-15戦闘機の2倍、また単発のF-16戦闘機の3.5倍以上にもなる。これが配備に伴う新たなコスト要因として浮上するかも知れない。
センサー類：センサーの中心はAPG-81 AESAレーダー、これはF-22のAPG-77v1レーダーより小型で出力も弱いが、それでもAESAの特長である卓越した対空、対地探査能力を持ち、良好な整備性を備えている。これに機首下部にある電子光学目標追跡システム(EOTS)が加わる。
図：(Lockheed Martin)機首下部にある電子光学目標追跡システム(EOTS)。直ぐ後ろには兵装用弾倉がドアを開いた状態になっている。モックアップに取付けた状態を示す。
そして主翼や尾部の先端10ヶ所に埋め込まれたアンテナで機体全周の状況を監視するAN/ASQ-239バラクーダ・システム。さらに機体6ヶ所に赤外線センサーを配置し、ミサイル来襲を受感、発射源を探知するAN/AAQ-37電子光学分散開口システム(DAS)を備えている。F-35は、これ等センサーからの情報を統合してパイロットに伝える。
通信、航法、(目標)識別(CNI=communications, navigation and identification)の情報は“多機能型先進データリンク”(MADL=multifunction advanced data link)として統合化され、常時友軍機と共有される仕組みを持つ。
これらでF-35は充分な偵察能力を持ち、最新の電子戦偵察機EA-18Gグロウラーに迫る電子戦能力を有している。
これ等の情報は、パイロット前面の20㌅サイズの大型液晶パネルに全て表示され、パイロットはボタンを押したりスイッチを操作せずに6Gの飛行中でも機体全周の状況を把握できる。これ等の情報は同時にエルビット(Elbit)/ロックウエル(Rockwell)開発のJHMDSヘルメット内バイザーに表示され、パイロットは床下を透して下の状況を知ることもできる。
図：(Lockheed Martin)F-35のコクピット、計器盤には20㌅x 8㌅ サイズの大型液晶パネルを装備、操縦桿は右側のサイドステイック。
整備性：F-22などは複合材表面にステルス用コーテイングを含浸焼結してステルス性を維持している。この塗装はひびが入りやすいので、ミッション終了毎に表面にステルステープを貼り修正する必要がある。これに対しF-35の表面には、強度のある“ファイバーマット”(structural fiber mat)を使い、アクセスパネルやリベットにはコーテイングをしないため、ステルス性維持の整備作業が少なくて済む。
また構造上も、脱出座席の交換はキャノピイを外さなくて作業ができるし、油圧システムではなく電動油圧アクチュエータ(electro-hydrostatic actuator) を使っているので整備作業が簡単に済む。
F-35は“自動戦術情報システム”[ALIS=Automatic Logistic Information System]を搭載している。ALISは飛行中に、運航、整備、不具合の前兆、などの情報を、設定されたネットワークを通じて必要箇所に送るシステム。これを利用することで整備費を少なくでき、稼働率の向上が期待できる。
共同開発国：F-35のシステム設計、開発(SDD=System Design & Development)段階で参加した国々を、拠出金額に応じて4段階(tier)に分けてある。
Tier 1: 米国（大半の資金を負担、3機種全てを購入中）、英国
Tier 2: イタリア、オランダ、
Tier 3: オーストラリア、カナダ、デンマーク、ノルウエイ、トルコ
秘密保持協力国：イスラエル(20機契約)、シンガポール
購入国：日本(42機契約)、韓国
その他の契約；–
イタリアは欧州諸国発注分の”最終組立て、検査[FACO= Final Assembly & Check Out] 施設”を設置する。
英国は同様の[FACO]施設の設置を検討する。
オランダはF135エンジンの重整備施設を設置する。
日本はイタリアと同様の[FACO]施設と、エンジンの重整備施設を設置する。
開発の歩み：F-35A試作初号機AA-1が完成したのは2006年7月。以来23機が試験用に作られ、諸々の試験に使われている。予定では2013年末に試験は完了する筈であったが、実際には2018年まで続けられる。
並行して2007年より少量初期生産(LRIP)として製造が始まり、昨年末までに100機が生産された。現在生産中のロットはLRIP-6、-7で2013年契約の分、機数は両ロットを合わせてF-35A/47機、F-35B/13機、F-35C/11機、合計71機である。続いて今年(2014)契約予定のLRIP-8では、F-35Aが19機作られ、この中に我が空自向けの機体が含まれる。量産になると年産240機の規模になる予定。
主な参加企業と担当分野：
以下に示すように、F-35の生産はロッキードマーチンが主導し、それにBAEシステムズとノースロップグラマンが重要な役割を演じている。英国が[Tier 1]として開発に参加していることから、BAEシステムズはかなりの部分を担当することとなった。
機体各部はそれぞれの協力企業で製作されそれが集められて、最終組立てはロッキードマーチンのフォートウオース(Fort Worth, TX)工場で行なわれている。
ステルス機の場合、組立ての接合部に僅かでもミスマッチがあるとレーダー反射が増えるので、部品加工には細心の注意が必要。このため加工機械の中には月の重力変化の補正をして使っている例もあると云う。
さらに部品製造の細部までダッソウ(Dassault Systems)製のCATIA CADを適用し、例えば自動ドリル加工の一つ一つについても詳しい情報を記録するようにしている。このようないわゆる“デジタル管理”方式は生産性向上にも役立ち、これまで組立てに27~30ヶ月要していたのが12ヶ月に短縮できる見通しが得られている。
- ロッキードマーチン(LMCO=Lockheed Martin)
主契約企業で最終組立てを担当。電子光学式目標追跡システム(EOTS)を担当。各種兵装間の境界領域を担当。自動戦術情報システム(ALIS)経由でフリート整備システム構築を担当。統合訓練システム構築を担当。
- BAEシステムズ
後部胴体、垂直／水平尾翼の製造を担当。乗員脱出システム、燃料システム、生命維持支援システムを含む電子戦用装備一式を担当。機体各システムの故障予防診断システムを担当。
- ノースロップグラマン(Northrop Grumman (NGC)
中央胴体の製造を担当。APG-81 AESAレーダーの開発、製造を担当。360°全周を監視する電子光学分散開口システム(DAS)センサー、航法装置、および識別電子装置とそのソフトを担当。ミッション・システムとその計画ソフトを担当。乗員、整備員の訓練システム開発担当。
- ゼネラルダイナミクス(General Dynamics)
F-35A用のGAU-22A 25mm 4銃身機関砲を担当。F-35BおよびCに装備する25mm機関砲ポッドを担当。
- L-3コムニケーションズ
コクピットに装備する20㌅ x 8㌅液晶デイスプレイの担当。
- マーチンベイカー(Martin Baker)
Mk16E脱出座席の担当。
- ロールスロイス(Rolls Royce)
F-35B STOVL機に装備するF135-PW-600エンジンのリフトファン部分を担当。
- ストーク–フォッカー(Stork-Fokker)
機体全体のワイヤリングを担当。
- プラット&ホイットニー(Pratt & Whitney)
F135-PW-100、同-400、同-600エンジンの開発、製造を担当。
10. VSI (Rockwell + Elbit合弁企業)
ヘッドアップデイスプレイ(HUD)を廃し、替わりにヘルメット・マウンテッド・デイスプレイ(HMDS)の開発、製造を担当。
–以上−
本稿作成には下記の記事を参照した。
Defense Industry Daily Mar. 12, 2014, “Lightning Rod: F-35 Fighter Family Capabilities and Controversies” by staff
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