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Lockheed Martin F-35 Lightning II

Kampfflugzeug der 5. Generation mit Tarnkappen-Eigenschaften (Stealth-Technologie)

Die Lockheed Martin F-35 Lightning II ist ein Tarnkappen-Mehrzweckkampfflugzeug der fünften Generation, das aus dem Joint Strike Fighter-Programm (JSF) des US-Verteidigungsministeriums hervorgegangen ist. Das Kampfflugzeug wird in den 3 Varianten F-35A (konventioneller Start/Landung), F-35 (Senkrechtstart und -landung) und F-35C (trägergestützt) bereitgestellt. Entwickelt wurde die F-35 Lightning II vom amerikanischen Flugzeugbauer Lockheed Martin in den 2000er-Jahren als Ersatz für ältere Muster.

 

Im Vergleich zu älteren, konventionellen Kampfjets wie dem Tornado oder auch dem Eurofighter verfügt die F-35 über ausgeprägte Tarnkappeneigenschaften. Durch Formgebung und Materialwahl kann das Flugzeug daher durch gegnerische Radargeräte erst sehr spät erfasst werden. Die Lockheed Martin F-35 Lightning II ist also ein Kampfflugzeug mit Stealth-Technologie und moderner Avionik, dessen Tarkappenfähigkeiten gegenüber dem zweistrahligen Luftüberlegenheitsjäger Lockheed Martin F-22 Raptor zwar geringer ist, jedoch ist diese einstrahlige Maschine preisgünstiger. Die Lockheed Martin F-35 Lightning II fliegt längere Zeit Überschall ohne Nachbrenner. Sie soll auch die F-14 Tomcat , F-16 Fighting Falcon und F/A-18 Hornet im laufe der Zeit ablösen.

 

Die einsitzige und allwetterfähige Version F-35A wird von einem einzelnen Mantelstromtriebwerk des Typs Pratt & Whitney F-135-100 angetrieben. Es erzeugt ohne Nachbrenner einen maximalen Schub von rund 128 kN, mit Nachbrenner rund 191.000 kN. Die Höchstgeschwindigkeit der Maschine liegt bei 1.700. km/h.

 

Das Mehrzweckkampfflugzeug Lockheed Martin F-35A Lightning II kann eine Vielzahl an unterschiedlichen Waffen tragen: Neben einer fest eingebauten vierläufigen Gatling-Maschinenkanone im Kaliber 25 Millimeter verfügt das Flugzeug über 2 interne Waffenschächte mit jeweils 2 Laststationen. DIe Schächte werden nur kurz zum Abschuss der Waffen geöffnet und schnell wieder verschlossen, weil sonst ihre Streckenführung auf dem gegnerischen Radar sichtbar wird. An 6 Außenlastträgern können zusätzliche Waffen mitgeführt werden, dann allerdings mit negativem Einfluss auf die Radarsignatur und Geschwindigkeit der F-35 Lightning II. Zur möglichen Bewaffnung zählen neben einer Vielzahl an gelenkten und ungelenkten Raketen sowie Marschflugkörpern und Bomben auch freifallende Atomwaffen.

 

Die F-35 bietet einzigartiges Kooperationspotenzial mit Deutschlands NATO-Verbündeten und weiteren Partnern in Europa. Im Jahr 2022 beschloss die Bundeswehr ad hoc die Anschaffung von 35 Lockheed Martin F-35 Lightning II zum Stückpreis von 85 Mill. Dollar. Der Ukraine-Krieg machte die Schwächen der Landesverteidigung deutlich. F-35 Kampfjets werden in Zukunft die nukleare Teilhabe der Bundeswehr sicherstellen. Beim Eurofighter der Europäer war dies nicht möglich, wohl aber beim alten Tornado.

Das Kampflugzeug gibt es in 3 verschiedenen Varianten:

 

  • F-35A CTOL = konventionell startendes und landendes Flugzeug für die US Air Force und den Export. Der Erstflug der X-35A fand im Oktober 2000 in Palmdale (Kalifornien) statt, der erste Überschallflug im November des gleichen Jahres.

 

  • F-35B STOVL = Senkrechtstarts (STOVL) und traditionelle Starts und Landungen. Vorgesehen ist die Maschine für das US Marine Corps, die Royal Air Force, die Royal Navy und den Export. Erreicht wird die Schwebefähigkeit durch einen Liftfan hinter dem Cockpit, der mit dem einzigen Triebwerk im Heck verbunden ist, sowie dem hinteren Abgasstrahl, der durch ein „3-Bearing-Swivel-Modul“ um 90° nach unten geschwenkt werden kann. Die Steuerung des Flugzeugs erfolgt durch vom Triebwerk gespeiste Düsen in den Tragflächen. Der erste Schwebeflug der X-35B erfolgte 2001. Ebenso der erste Übergang vom Schweben zum Horizontalflug und die Senkrechtlandung.

 

  • F-35C CV = trägergestützte Variante für die US Navy mit größeren Tragflächen, beiklappbaren Tragflächenenden, verstärktem Fahrwerk sowie Fanghaken. Der Erstflug der X-35C fand am 16. Dezember 2000 statt.

 Technische Daten:

.F-35A CTOLF-35B STOVLF-35C CV
(konventionell)(Senkrechtstarter)(Flugzeugträger)
Länge15,67 m15,61 m15,67 m
Spannweite10,67 m10,67 m13,11 m
Höhe4,57 m4,57 m4,72 m
Flügelfläche42,7 m²42,7 m²57,6 m²
Leergewicht13.170 kg14.588 kg14.547 kg
Max. Startgewichtca. 27.215 kgca. 27.215 kgca. 27.215 kg
interne Tankkapazität8.382 kg6351 kg9110 kg
Höchstgeschwindigkeitca. Mach 1,6 (1.700 km/h)ca. Mach 1,6 (1.700 km/h)ca. Mach 1,6 (1.700 km/h)
Dienstgipfelhöhe15.240 m15.240 m15.240 m
Einsatzradius1.090 km833 km1.111 km
Flugreichweiteca. 2.225 kmca. 1.665 kmca. 2.590 km
maximale Waffenlast6.804 kg6.804 kg6.804 kg
Triebwerk1 x Pratt & Whitney1 x Pratt & Whitney1 x Pratt & Whitney
TypF135 PW-100 CTOLF135 PW-600 STOVLF135 PW-400 CV
ArtTurbofan, MantelstromtriebwerkTurbofan, MantelstromtriebwerkTurbofan, Mantelstromtriebwerk
..1 x Rolls-Royce Hubfan.
Schubleistung128 kN ohne Nachbrenner, 191 kN mit Nachbrenner172 kN im Schwebeflugca. 170 kN max.
..     Triebwerk 80 kN hinten.
..     STOVL-Modus: Fan 80 kN mitte.
..     Steuerdüsen 12 kN Tragflächen.
Triebwerkslänge5,59 m9,37 m incl. Fan5,59 m
Triebwerksdurchmesser1,16 m bis 1,29 m1,16 m bis 1,29 m1,16 m bis 1,29 m
Fan-Durchmesser.1,29 m.
g-Limits-3/+9g-3/+9g-3/+9g

Beschreibung:

 

2004 begann der Produktionsstart für die X-Testflugzeuge. Alle 3 X-Varianten (Testflugzeuge) haben die Überschallfähigkeit nachgewiesen. Alle drei Typen verfügen über Tarnkappenfähigkeiten, solange keine Waffen an Außenpositionen mitgeführt werden. Aufgrund der großen Änderungen am Versuchsflugzeug gehen alle X-35 an Museen.

 

Der Beginn der Serienfertigung der Endversionen begann 2007. Die ersten Flugzeuge wurden im Jahr 2012 in Dienst gestellt.

 

Im Juli 2006 verkündete der Generalstabschef der US-Luftwaffe, dass der ursprüngliche Namen der F-35 “Joint Strike Fighter” in F-35 Lightning II umbenannt wird. Das Flugzeug steht damit in der Tradition der ebenfalls von Lockheed gebauten P-38 Lightning, einem Jagdflugzeug des Zweiten Weltkriegs und der English Electric Lightning, einem britischen Abfangjäger der 1960er Jahre.

Entwicklungsteam, Beteiligungen und Partnerschaften:

 

Lockheed´s Firmenpartner im JSF-Programm sind Northrop Grumman, BAE Systems, GE Rolls Royce Fighter Engine Team und Pratt & Whitney, die an der Entwicklung beteiligt sind.

 

Insgesamt sind weitere neun Staaten an der Entwicklung beteiligt. Ausgehend von den USA als Hauptentwickler sind die anderen Staaten in so genannte Partnerlevel unterteilt. Dies gibt unter anderem an, welchen Einfluss ein Land auf die Entwicklung und Einblicke in die Technologie des Flugzeuges hat. Die USA haben daran allerdings den weitaus größen Anteil mit über 85 Prozent.

Die Avionik-Komponenten im Einzelnen:

 

Die Avionik der F-35 dient der Entlastung des Piloten, um die Arbeitsbelastung so gering wie möglich zu halten, so dass sich dieser auf seine Kampftaktik konzentrieren kann, anstatt auf die Bedienung verschiedener Avioniksysteme.

 

Dies wird im wesentlichen durch Sensorfusion erreicht, dass heißt, dass ein zentraler Computer alle Sensordaten (z. B. Radar-, RWR- oder EO-Sensoren) auswertet und zu einem einzigen Lagebild zusammensetzt. Dadurch ist es dem Piloten möglich mit einem Blick die gesamte taktische Situation zu erfassen.

 

Dargestellt wird dieses Bild bei der F-35 auf einem großen Touchscreen-Monitor mit 50cm x 20cm und dem Helmvisier. Eine Sprachsteuerung ist ebenfalls integriert.

 

  • Bordradar AN/APG-81 von Northrop Grumman:

 

Es basiert auf der AESA-Technologie. Die Ausrichtung sowie Bündelung des Radarstrahls erfolgt beim AESA, wie bei passiven Phased-Array-Radar (PESA) Systemen, durch die Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Modulen auf der Antennenfläche, wobei hier jedoch jedes Modul einen eigenen HF-Generator hat.

 

Das Radar verfügt über eine Vielzahl von Betriebsmodi, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Boden-Luft Betriebsmodi (SAR) gelegt wurde. Die Reichweite für ein Ziel mit einem Radarquerschnitt von 1 m² beträgt ca. 150 km. Ein Synthetic Aperture Radar (Abkürzung: SAR) gehört zur Klasse der abbildenden Radare. Es wird aus Flugzeugen oder Satelliten eingesetzt und liefert eine 2-dimensionale Darstellung eines Geländeausschnitts durch Abtastung der Erdoberfläche mit elektromagnetischen Wellen. Die von einem SAR erzeugten Abbildungen sind aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit fotografischen Aufnahmen verhältnismäßig leicht interpretierbar und werden für Erderkundungs-, Kartierungs- und Aufklärungszwecke verwendet. Ein SAR ist im Gegensatz zu optischen Sensoren bei nahezu allen Witterungsbedingungen einsatzfähig.

  • elektro-optisches Zielsystem EOTS der F-35 Lightning IIelektro-optisches Zielsystem EOTS von Lockheed Martin:

Das EOTS (Electro-Optical Targeting System) ist ein elektro-optisches Zielsystem. Das System verfügt über einen Entfernungs-/Zielbeleuchtungslaser, eine Videokamera und einen hochauflösenden FLIR-Sensor. Es befindet sich unter der Nase des Flugzeugs.

FLIR (von engl. forward looking infrared, etwa „vorwärts schauendes Infrarotgerät“) beschreibt in der Luftfahrt ein bildgebendes Verfahren, mit dem Infrarotstrahlung in Richtung der Flugkörperachse wahrgenommen, ausgewertet und gegebenenfalls für die Besatzung aufbereitet werden kann. FLIR wird häufig zusammen mit Waffensystemen bei Tiefangriffsflugzeugen eingesetzt, um unter allen Sichtbedingungen einsatzfähig zu sein sowie Wärmequellen zu entdecken. EOTS kann als Boden-Luft und Luft-Luft Sensor genutzt werden.

  • Sensorsystem DAS mit 6 IR-Kameras von Northrop Grumman:

 

Bei dem DAS (Distributed Aperture System) handelt es sich um ein Infrarotgestütztes Sensorsystem (Wärmebild). Es besteht aus 6 IR-Kameras, welche so angeordnet sind, dass der gesamte Luftraum überwacht werden kann. Es dient als IRST-System (Infrared Search & Track), Raketenwarner und Zielerfassungssystem für Luft-Luft-Raketen.Des Weiteren kann das System den Einsatz von Gegenmaßnahmen, wie Flares (Auswurf von Täuschkörper), Chaff (Radartäuschung) und EloGM (Elektronische Gegenmaßnahmen durch Stören der Sensoren des Gegners) zielgerichtet koordinieren.

 

  • zentrales Computersystem CNI von Northrop Grumman:

 

Das CNI (Communication, Navigation & Identification) ist ein zentrales Computersystem zur Navigation, Kommunikation und Zielidentifizierung. Es ist mit nahezu allen militärischen Kommunikationsprotokollen kompatibel, wie u.a. Link 16 (Kommunikationsstandard der NATO) und UHF/VHF). Des Weiteren sind folgende Merkmale integriert: GPS, TACAN (militärisches Flugnavigationsverfahren), IFF (Freund-Feind-Erkennung) und Lande-System (JPALS).

F-35B STOVL = Senkrechtstarter

Die Entstehungsgeschichte des Projekts:

 

Lockheed Martin erhielt den größten Rüstungsauftrag aller Zeiten:

 

Die F-35, die dank einer neuartigen Triebwerkskonfiguration – je nach Version – besondere Kurzstarteigenschaften besitzt und in der Version F-35B STOVL sogar senkrecht starten und landen kann, zählt zu den größten Rüstungsprogrammen der USA aller Zeiten.

 

Im Oktober 2001 vergab das US-Verteidigungsministerium den Auftrag zum Bau des künftigen Kampfflugzeuges, das zunächst f-35 Joint Strike Fighter (JSF) hieß, an Lockheed Martin. Den Wettbewerb hatten Lockheed Martin mit der X-35 und Boeing mit der X-32 bestritten. Nach den Vergleichtests hatten beide Maschinen die geforderten Leistungen sog. überschritten. Die X-35 von Lockheed war wohl doch etwas besser, so dass sie den Zuschlag bekam. Die Testflüge der Prototypen X-35 sind inzwischen abgeschlossen.

 

Der Gesamtumfang des Auftrages beläuft sich auf etwa 200 Mrd. Dollar. Ursprünglich sollte die U.S. Air Force ca. 1.700 F-35A erhalten, die U.S. Navy 480 F-35B und das U.S. Marine Corps 600 F-35C. Grossbritannien plante, die Beschaffung von 150 solchen Flugzeugen für die RAF und die Royal Navy. Weltweit wurde mit vielen Exporten der F-35 gerechnet.

 

Das Programm wurde aber nach aktuellen Meldungen von 2007 stark reduziert, was sich natürlich negativ auf die sog. Stückkosten auswirkt. Nach neuesten Schätzungen beläuft sich der Preis pro Maschine dann auf über 120 Mill. US-Dollar. Damit dürften auch die Exportchancen sinken.

 

Entwicklungs- und Kontrollprogramme von IBM und Dassault Systemes:

 

Der amerikanische Flugzeughersteller Lockheed Martin brachte sein Projekt F-35 mit Hilfe von Dassault Systèmes und IBM in die Luft. Für die Entwicklung und Produktion des neuen Flugzeugs setzte das Luftfahrt-Unternehmen die vorhandenen PLM-Lösungen (Product Lifecycle Management) CATIA und DELMIA ein. Innerhalb dieser Software-Entwicklungsumgebung konnte die Anwendungen neben verkürzten Entwicklungs- und Produktionszeiten auch die späteren Produktionskosten senken sowie den späteren Wartungsaufwand für die Jets minimieren. Die Hardware für die Entwicklerarbeitsplätze liefert ebenfalls IBM u.a.

 

Erstmals wurde im Rahmen dieses Auftrags des Verteidigungsministeriums der USA ein Flugzeug vollständig virtuell am Computer entwickelt werden. Dazu setzte Lockheed Martin auf eine Entwicklungsumgebung, deren Herzstück das Konstruktionsprogramm CAD-CAM-CAE-System “CATIA” aus dem Hause Dassault Systèmes und IBM ist. Ergänzt wurde die Lösung durch das Softwarepaket “DELMIA”, mit dem sich komplette Fertigungsprozesse noch vor dem Erstflug simulieren ließen. So konnten die Ingenieure einzelne Teile schon anhand von Entwürfen optimieren, noch bevor diese gefertigt waren. Auch die späteren Fertigungskosten lließen sich damit durch Optimierung der Produktionsabläufe erheblich senken. Der normalerweise bei solchen Neuentwicklungen anfallende Ausschuß konnte minimiert werden.

 

Für den Aufbau dieser Umgebung nutzt Lockheed Martin die dazugehörigen Implementierungs-, Schulungs- und Integrationsdienstleistungen von IBM. Die Umrüstung auf die virtuelle Entwicklungsumgebung war der bisher umfassendste Auftrag in der langjährigen strategischen Zusammenarbeit von Lockheed Martin mit IBM und Dassault Systemes. Dadurch versuchte sich die Firma einen unschlagbaren Vorteil gegenüber anderen Wettbewerbern zu verschaffen.

Kritik und Probleme:

 

  • Kritiker des Programms geben zu bedenken, dass die F-35 zu wenig internen Treibstoff und Waffen mitführe und daher kein Ersatz für Bodenangriffs-Flugzeuge sein könne.

 

  • Um das Angriffspotential zu erweitern, müssen zusätzliche Außenlasten an den Tragflächen angebracht werden, wodurch die Tarneigenschaften und somit das ganze Konzept ab absurdum geführt wird. Dies bedeute wiederum, dass die zeitliche Lücke zwischen den jetzt in Dienst stehenden Flugzeugen und dem JSF durch andere Typen ausgefüllt werden müsse.

 

  • Ferner wird kritisiert, dass seine Unfähigkeit zu langen Überschallflügen ihn als Luftverteidigungsplattform weniger brauchbar macht.

 

  • Auch die geringe Höchstgeschwindigkeit (Mach 1,6) schränkt die Einsatzpalette erheblich ein.

 

  • Des Weiteren wird von manchen Seiten bemängelt, dass der JSF nur ein Triebwerk hat. Die meisten anderen modernen Flugzeuge, wie der Eurofighter, verfügen über zwei Triebwerke und können somit auch nach einem Ausfall eines Triebwerks sicher landen.

 

  • Kritisiert wird zudem, dass die Stealth-Eigenschaften des Entwurfs auf X-Band-Radars optimiert sind, die jedoch von modernen Flugabwehrsystemen immer seltener benutzt werden. In anderen Frequenzbereichen ist die Erfassbarkeit durch Radar deutlich weniger reduziert.

 

  • Ausserdem würden die reduzierten Produktionszahlen seinen Kostenrahmen sprengen.

 

Trotz dieser Bedenken haben inzwischen mehrere Länder großes Vertrauen in das JSF-Design und wurden zu Minderheits-Partnern im JSF-Herstellerkonsortium.

 

Die Fürsprecher des Programms sehen den JSF als Möglichkeit, aus dem Jahrzehnte alten Muster der US-Flugzeugbeschaffung auszubrechen. Anstatt traditionell drei Flugzeuge zu entwickeln, ist der JSF ein Gemeinschaftsprojekt von der amerikanischen Luftwaffe, Marine und Marine Corps. Dies erlaubt, dass die verschiedenen JSF-Varianten zu 80 % identisch sind, und somit die Herstellungs- und Wartungskosten senkt. Man folgt dabei zum Teil der Philosophie der Europäer, deren Panavia Tornado von Anfang an als „Multi-Role Combat Aircraft“ (MRCA) für alle Waffengattungen geplant wurde und sehr erfolgreich war.

 

Für das Jahr 2007 sind dem US-Verteidigungsministerium nur Mittel für zwei F-35A genehmigt worden, anstatt wie geplant für fünf Maschinen. Für das Finanzjahr 2008 sind 6,1 Mrd. Dollar eingeplant. Ursprünglich war die US Air Force von einer Fertigungsrate von 110 Maschinen pro Jahr für die F-35 ausgegangen. Nunmehr war nur noch eine jährliche Produktionsrate von 48 Maschinen ab dem Jahr 2012 geplant. Dadurch steigt der Preis pro Maschine deutlich an.

 

Anläßlich des Ukraine-Krieges in 2022 beschloss die Deutsche Luftwaffe die Anschaffung von 35 Lockheed Martin F-35 Lightning II als Ersatz für den als veraltet geltenden Tornado.

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