برنامه Joint Strike Fighter بر این ایده شکل گرفت که یک پلتفرم واحد از جنگنده پنهانکار بتواند به‌عنوان پایه‌ای برای جایگزینی چند هواگرد قدیمی مختلف استفاده شود. به همین دلیل، لاکهید مارتین سه نوع جنگنده با ویژگی‌ها و مأموریت‌های متفاوت را در قالب خانواده F-35 Lightning II توسعه داد.
F-35A برای جایگزینی F-16 و A-10 در نیروی هوایی آمریکا طراحی شد، F-35B قرار بود جای AV-8B Harrier را در تفنگداران دریایی بگیرد و F-35C نیز برای جایگزینی F/A-18 Hornet قدیمی در نیروی دریایی توسعه یافت. با وجود تفاوت‌های مهم در پیکربندی و توانایی‌های عملیاتی، هر سه نسخه شباهت‌های قابل‌توجهی با یکدیگر دارند.
لاکهید مارتین برای طراحی این سه مدل از روشی مهندسی با عنوان «قطعات خویشاوند» یا Cousin Components استفاده کرد. الزام به یکسان‌بودن ۱۰۰ درصدی قطعات میان هر سه نسخه می‌توانست عملکرد هر مدل را محدود کند. به همین دلیل، بسیاری از قطعات F-35 از نظر شکل هندسی مشابه‌اند، اما ضخامت، مواد سازنده و ویژگی‌های سازه‌ای آنها متناسب با فشارهای خاص هر نسخه تغییر می‌کند.
برای حل این چالش، لاکهید مارتین قطعات F-35 را به سه گروه تقسیم کرد: قطعات مشترک، قطعات اختصاصی و قطعات خویشاوند.
F-35A؛ نسخه پایه خانواده
F-35A که برای عملیات از پایگاه‌های زمینی طراحی شده، یک جنگنده با قابلیت برخاست و فرود متعارف است. این مدل سبک‌ترین، چابک‌ترین و اقتصادی‌ترین نسخه خانواده Joint Strike Fighter محسوب می‌شود.
طراحی F-35A فاقد تقویت‌های سازه‌ای سنگین و تجهیزات ویژه‌ای است که برای عملیات از روی ناوهای هواپیمابر موردنیاز هستند. همین موضوع به آن اجازه می‌دهد مانورهایی تا فشار ۹G انجام دهد؛ قابلیتی که از نظر چابکی آن را در سطح بسیاری از جنگنده‌های قدیمی برتری هوایی قرار می‌دهد.
اگرچه رویکرد «قطعات خویشاوند» میلیاردها دلار از هزینه اولیه تجهیزات و خطوط تولید را کاهش داد و امکان ساخت هر سه نسخه را روی یک خط تولید فراهم کرد، در نهایت میزان قطعات کاملاً یکسان میان سه نسخه به حدود ۲۰ درصد کاهش یافت؛ رقمی بسیار کمتر از اهداف اولیه پنتاگون برای اشتراک بالای قطعات.
موتور F135 ساخت Pratt & Whitney، چیدمان داخلی کابین، سامانه راداری، مجموعه تسلیحاتی و سازگاری پایه با سلاح‌ها در تمام نسخه‌ها مشترک هستند. در مقابل، برخی زیرسامانه‌ها کاملاً مختص یک نسخه‌اند. بهترین نمونه، سامانه پیشران LiftFan با محور محرک در F-35B است که بخش قابل‌توجهی از فضای مخازن سوخت را اشغال می‌کند.
نسخه F-35C که برای عملیات از روی ناو هواپیمابر طراحی شده، بیشترین تفاوت را با دو مدل دیگر دارد و حدود ۴۰ درصد قطعات آن کاملاً اختصاصی هستند.
مقایسه سه نسخه F-35
F-35A با حذف تجهیزات سنگین موردنیاز نسخه‌های دریایی، مانند ارابه فرود تقویت‌شده، سامانه فرود با کابل و تقویت‌های اضافی بدنه، می‌تواند ظرفیت سوخت داخلی و عملکرد آیرودینامیکی بهتری ارائه دهد.
این نسخه همچنین تنها مدل خانواده F-35 است که یک توپ داخلی یکپارچه در داخل بدنه دارد و تنها نسخه‌ای است که از دریچه سوخت‌گیری هوایی روی بخش بالایی بدنه برای استفاده از سامانه Boom بهره می‌برد.
| ویژگی | F-35A | F-35B | F-35C |
| نوع عملیات | برخاست و فرود متعارف | برخاست کوتاه و فرود عمودی | عملیات از ناو هواپیمابر |
| روش اصلی برخاست | باند معمولی | برخاست کوتاه / فرود عمودی | پرتاب با منجنیق / فرود با کابل |
| سوخت‌گیری هوایی | دریچه Boom روی بدنه | Probe and Drogue جمع‌شونده | Probe and Drogue جمع‌شونده |
| توپ داخلی | 25mm GAU-22/A داخلی | ندارد؛ نیازمند غلاف خارجی | ندارد؛ نیازمند غلاف خارجی |
| محدودیت فشار سازه‌ای | ۹G | ۷G | ۷.۵G |
رویکرد Cousin Components باعث شد هر سه نسخه از بیرون تقریباً شبیه به یکدیگر به نظر برسند، اما در ساختار داخلی تفاوت‌های قابل‌توجهی داشته باشند تا نیازهای عملیاتی بسیار متفاوت هر مدل را تحمل کنند.
این قطعات خویشاوند از قالب خارجی یکسان یا Outer Mold Line استفاده می‌کنند، اما لایه‌های داخلی مواد کامپوزیتی و ضخامت آنها تغییر می‌کند. به این ترتیب، نسخه F-35A نیروی هوایی مجبور نیست وزن اضافی ناشی از تقویت‌های سنگین موردنیاز نسخه F-35C نیروی دریایی را حمل کند.
F-35B برای قابلیت LiftFan چه هزینه‌ای می‌پردازد؟
نسخه F-35B عملاً برای دستیابی به یک قابلیت عملیاتی خاص ساخته شده است: توانایی فرود عمودی روی عرشه‌های کوچک کشتی‌ها و باندهای عملیاتی پیشرو. برای تحقق این هدف، این جنگنده به یک LiftFan با محور محرک ساخت Rolls-Royce مجهز شده که درست پشت کابین خلبان قرار دارد. این سامانه با نازل خروجی چرخان ویژه‌ای در موتور اصلی F135 ترکیب می‌شود که می‌تواند تا زاویه ۹۰ درجه به سمت پایین بچرخد.
این سامانه پیشران ویژه به F-35B اجازه می‌دهد با بار کامل رزمی، از باندی به طول حدود ۱۸۳ متر برخیزد، اما بهای این قابلیت در شاخص‌های عملکردی کاملاً مشخص است. سامانه عظیم ایجاد نیروی بالابر وزن قابل‌توجهی به جنگنده اضافه می‌کند و بخشی از فضای داخلی بدنه را که در حالت عادی می‌توانست برای حمل چند هزار لیتر سوخت استفاده شود، به‌طور دائمی اشغال می‌کند.
در نتیجه، F-35B کمترین ظرفیت سوخت داخلی، کوتاه‌ترین برد بدون سوخت‌گیری مجدد و کمترین ظرفیت حمل سلاح را در میان سه نسخه F-35 دارد. برای آزادکردن فضای بیشتر جهت حمل مهمات، این نسخه توپ داخلی 25mm را به‌طور کامل حذف کرده و در مأموریت‌هایی که به توپ نیاز باشد، از یک غلاف خارجی ویژه با طراحی سازگار با ویژگی‌های پنهان‌کاری استفاده می‌کند.
کاربران بین‌المللی مانند بریتانیا، ایتالیا و ژاپن این کاهش قابل‌توجه عملکرد را یک هزینه ضروری می‌دانند، زیرا در مقابل به آنها اجازه می‌دهد یک جنگنده پنهانکار فراصوت را از روی کشتی‌های تهاجمی آبی‌خاکی کوچک و باندهای کوتاه و ابتدایی به پرواز درآورند؛ محیط‌هایی که جنگنده‌های متعارف عملاً قادر به فعالیت در آنها نیستند.
اما درحالی‌که F-35B برای فعالیت در فضاهای کوچک‌تر طراحی شده، نسخه ناونشین مسیر کاملاً متفاوتی را طی کرده و بدنه بزرگ‌تری دارد تا بتواند فشارهای شدید عملیات دریایی را تحمل کند.
چرا F-35C متفاوت به نظر می‌رسد؟
نسخه F-35C که برای عملیات از روی ناو هواپیمابر طراحی شده، تنها عضو خانواده است که تفاوت‌های ظاهری آن بلافاصله قابل تشخیص است. این مدل دارای دهانه بالی حدود ۱۳.۱ متر و مساحت بالی حدود ۶۲ متر مربع بوده که به‌طور محسوسی از دو نسخه دیگر بزرگ‌تر است.
این افزایش سطح از طریق بزرگ‌ترشدن فلپ‌های لبه حمله و مساحت بال به دست آمده تا کنترل جنگنده در زاویه حمله بالا و سرعت‌های پایین بهتر شود. بااین‌حال، بخش‌های انتهایی بال قابلیت جمع‌شدن دارند تا F-35C همچنان بتواند فضای کمتری روی عرشه و داخل آشیانه ناو اشغال کند.
سطوح کنترلی بزرگ‌تر روی بال‌ها و دم نیز برای حفظ کنترل دقیق در هنگام نزدیک‌شدن به عرشه ناو طراحی شده‌اند.
| مشخصه | F-35A | F-35B | F-35C |
| وزن خالی | ۱۳٬۱۵۴ کیلوگرم | ۱۴٬۶۹۶ کیلوگرم | ۱۵٬۷۸۵ کیلوگرم |
| ظرفیت سوخت داخلی | ۸٬۲۷۸ کیلوگرم | ۶٬۵۷۷ کیلوگرم | ۸٬۷۰۸ کیلوگرم |
| حداکثر ظرفیت حمل سلاح | ۸٬۱۶۵ کیلوگرم | ۶٬۸۰۴ کیلوگرم | ۸٬۱۶۵ کیلوگرم |
| حداکثر وزن برخاست | ۳۱٬۷۵۱ کیلوگرم | ۲۷٬۲۱۶ کیلوگرم | ۳۱٬۷۵۱ کیلوگرم |
| شعاع رزمی بدون سوخت‌گیری | ۱,۱۰۰ تا ۱,۴۰۰ کیلومتر | ۹۳۵ تا ۹۴۵ کیلومتر | ۱,۱۱۰ تا ۱,۲۴۰ کیلومتر |
برای تحمل ضربه شدید فرود روی عرشه و متوقف‌شدن با کابل، ساختار داخلی بدنه F-35C نیز به‌طور گسترده تقویت شده است. قلاب فرود و ارابه فرود سنگین این نسخه دامنه حرکتی بیشتری دارند تا ضربات شدید هنگام فرود روی عرشه را جذب کنند.
ارابه فرود دماغه نیز به سیستم دوچرخ ارتقا یافته تا فشار شدید ناشی از اتصال به منجنیق پرتاب ناو را تحمل کند؛ فشاری که می‌توانست ارابه فرود تک‌چرخ سبک‌تر نسخه زمینی را به‌سرعت تخریب کند.
نخستین جنگنده پنهانکار تاریخ برای عملیات از ناو هواپیمابر
ساختار بزرگ‌تر بال در F-35C فضای بیشتری برای سوخت داخلی فراهم کرده است. این نسخه حدود ۸٬۹۵۸ کیلوگرم سوخت داخلی حمل می‌کند؛ یعنی حدود ۶۸۰ کیلوگرم بیشتر از نسخه استاندارد. البته تمام این تقویت‌های سازه‌ای باعث شده F-35C با وزن خالی حدود ۱۵٬۶۴۹ کیلوگرم، سنگین‌ترین عضو خانواده باشد.
سوخت بیشتر، مداومت پروازی لازم برای عملیات ایمن در دریا را فراهم می‌کند، اما محدودیت مانور سازه‌ای آن را به ۷.۵G کاهش داده و نسبت رانش به وزن آن نیز از دو نسخه دیگر پایین‌تر است.
ارزیابی‌های مستقل درباره شعاع رزمی واقعی این جنگنده متفاوت هستند. برخی تحلیلگران معتقدند حجم بالای سوخت می‌تواند شعاع رزمی بدون سوخت‌گیری را به بیش از ۱,۲۹۶ کیلومتر برساند، درحالی‌که برخی دیگر استدلال می‌کنند وزن سازه‌ای اضافی باعث می‌شود برتری واقعی آن نسبت به نسخه زمینی چندان زیاد نباشد.
برنامه فعلی شامل خرید ۲۷۳ فروند F-35C برای نیروی دریایی آمریکا و ۶۷ فروند برای تفنگداران دریایی است. از آنجا که آمریکا تنها کاربر نسخه پرتاب‌شونده با منجنیق F-35 محسوب می‌شود، F-35C کمترین تیراژ تولید را در میان سه نسخه این خانواده دارد.
عملکرد نسخه‌های مختلف F-35 در خدمت عملیاتی
دفتر برنامه مشترک F-35 تنها به‌تازگی و پس از سال‌ها پنهان نگه‌داشتن قیمت هر نسخه به‌عنوان اطلاعات کنترل‌شده، داده‌های عمومی مربوط به هزینه این جنگنده‌ها را منتشر کرده است. متوسط هزینه Flyaway در سری‌های تولیدی Lot 18 و Lot 19 برای F-35A حدود ۹۲ میلیون دلار، برای F-35B حدود ۱۲۱.۴ میلیون دلار و برای F-35C حدود ۱۱۰.۸ میلیون دلار اعلام شده است.
پیچیدگی مهندسی هر یک از این نسخه‌ها مستقیماً در قیمت آنها منعکس می‌شود. متوسط ارزش قرارداد پایه تنها برای بدنه هواپیماها به ۸۲.۴ میلیون دلار برای هر فروند رسیده است. در همین حال، جدیدترین برآورد پنتاگون از کل هزینه خرید این برنامه با بیش از ۱۰ درصد افزایش به ۵۳۶.۲ میلیارد دلار رسیده است.
این ارقام نشان‌دهنده افزایش قیمت ناشی از تورم نسبت به سری‌های تولیدی قبلی هستند. قیمت F-35A از ۸۲.۵ میلیون دلار حدود ۱۱.۵ درصد افزایش یافته است. F-35B نیز از ۱۰۹ میلیون دلار با رشد ۱۱.۴ درصدی مواجه شده و قیمت F-35C از ۱۰۲.۱ میلیون دلار حدود ۸.۵ درصد افزایش یافته است.
F-35B به‌دلیل نازل خروجی چرخان پیچیده و تجهیزات موردنیاز برای معلق‌ماندن و فرود عمودی، حدود ۲۹ میلیون دلار از مدل پایه گران‌تر است. F-35C نیز به‌دلیل بدنه بزرگ‌تر و تقویت‌شده و مکانیزم‌های جمع‌شدن بال، از نظر قیمت بین دو نسخه دیگر قرار می‌گیرد.
در خدمت عملیاتی، ناوگان F-35 به‌طور مداوم برای رسیدن به اهداف تعیین‌شده آمادگی عملیاتی با مشکل مواجه بوده است. نرخ دسترس‌پذیری کل ناوگان در محدوده ۵۰ تا ۶۰ درصد متوقف شده که به‌طور محسوسی کمتر از هدف ۶۵ درصدی نیروهای مسلح آمریکاست.
میزان آمادگی برای انجام تمام انواع مأموریت‌ها در F-35A زمینی نیز به‌شکل محسوسی بیشتر از نسخه‌های F-35B و F-35C است که برای عملیات دریایی طراحی شده‌اند.
بااین‌حال، مدل‌های قدیمی‌تر F-35A حتی نرخ دسترس‌پذیری مشابه F-16 Fighting Falconهای قدیمی با حدود ۳۶ سال سن دارند. گزارش‌های نهادهای نظارتی دولت آمریکا تأیید می‌کنند که هیچ‌کدام از سه نسخه F-35 به اهداف رسمی آمادگی عملیاتی خود نرسیده‌اند.
این در شرایطی است که نیروی هوایی آمریکا سالانه حدود ۶.۶ میلیون دلار به‌ازای هر فروند F-35A فقط برای عملیات، نگهداری و پشتیبانی این جنگنده هزینه می‌کند.