一般而言，军事大国研发武器，都有极大的升级空间，比如美国尼米兹航母的最后一艘乔治·布什号，相对于几十年前建造的尼米兹号，基本是换代的差距。
还有就是在之前武器的基础上，完全换代，比如美国正在研发的黑鸟2（SR-72）侦察机，其速度可能达到黑鸟（SR-771）的2到3倍-速度可能达到10倍左右音速；比如海狼2攻击性核潜艇，也是类似情况。
还有比如标准三防空导弹，目前升级到 block 2A，射高超过500公里、射距达到1200公里；再比如标准六，升级到block1B，射高达到180公里、射距500公里，速度则可能超过8马赫。
F-35即将获得一系列重大更新升级，这些更新被称为Block 4.x增量升级，洛马公司目前规划中的F-35 Block 4增量升级包含4.1/4.2/4.3/4.4共四个版本，细节如下：
Block 4.1
● 主要针对F-35A型和C型
● 改进版的内部挂架，允许携带6枚AMRAAM
● 基于EOTS系统的新一代ROVER NG数据链
● 整合B-61核弹挂载能力
● 全新功能：基于软件实现的多基地组网雷达。
目前五代机(如F-22)的隐形设计主要通过外形实现，使入射雷达波偏转到特定的几个方向，传统雷达的发射/接收器件都位于同一个位置（如F-15的雷达位于机头），发射出去的信号都被隐形飞机偏转，雷达接收不到回波，自然难以探测到隐形飞机。
但F-35在Block 4.1增量升级后，多架处于不同位置的F-35，其机载射频传感器将被软件整合成一部虚拟的「一体化雷达」，信号的发射/接受可以由处于不同位置的F-35分别进行，一台F-35雷达发射的信号被偏转接收不到回波，但位于另外方位的F-35，其雷达却很有可能捕捉到被敌机偏转的回波信号。
站在整个战场的角度来看，几架F-35虽然处于不同方位，互相之间有一定距离，但通过数据链，它们之间整个雷达后端的数据处理是一体化的，，可以视为一台雷达，一台由软件虚拟组成的多基地雷达。在这个网络内的每一架F-35所搭载的射频传感器，都是这台虚拟雷达的一组收发节点。在这种全新的组网多基地雷达功能面前，传统的隐形设计将面临失效的风险。
战斗机本身是高速飞行的运动物体，多架战机的射频组件通过软件组网实现多基地雷达，难度相当之高，最关键是所有的收发单元都必须在一个同步时域上工作，否则只是传统的数据交换，谈不上多址/分布式收发，多基地雷达反隐形的具体原理论述可以参考网上论文。
● 按洛马公司的时间表，Block 4.1增量升级将于2023年实装
Block 4.2
Block 4.2增量更新的部分技术最开始是为F-22B项目研发的，现在也继续发展，用于F-35的更新，它的改进建立在Block 4.1之上，将为F-35引入更多先进功能，包括：
● 全新的AN/APG-81V2 MIMO雷达，全面引入氮化镓（GaN）MMIC，大大提高系统的功率和分辨率，为雷达提供更宽的虚拟孔径，同时大大提升多基地雷达的性能。另外，雷达的元器件的数量也从4800个减少到3900个。
● 全新一代的EOTS-XR光学传感器，新的传感器在红外、可见光、近紫外线波段的性能都有全面提升，分辨率升级到4K，这将大大增强F-35被动探测远距离目标的效果，特别是当目标被障碍物遮挡时。另外，由于后端处理系统的升级，整个光学系统合成孔径功能也将显著增强。
● 利用主动传感器阵列实现的MADL-L宽带数据链功能，将完全兼容Link-16以及卫星链路（原文「MADL-L will add Link-16 support as well as satellite downlink」，应该是通过软件实现的向下功能兼容
● 全新一代的HMDSv2头盔显示器，提供更好的光学性能，视场宽度将超过飞行员颈部的运动范围，同时重量减轻到普通HMD头盔瞄准具的水平
● Block 4.2升级将于2026年开始实装
Block 4.3
Block 4.3增量升级最重要的改进是引入普惠F135-PW-200发动机，该发动机采用了为F119-PW-200发展的技术，首次引入了3D打印的涡轮盘，同时引入了美国空军研究实验室自适应通用发动机技术（ADVENT）项目的变循环技术，发动机的涵道比可在飞行时改变，燃油效率提升25%以上，航程增加35%（注：原文如此），同时推力也比基准型号的F-135提高15%。发动机的发电模块也得到改进，最高能提供2MW（两百万瓦）的发电能力，为未来的航电和武器系统升级做好准备。
Block 4.3和Block 4.2是平行关系，两者都基于Block 4.1的基础之上进行的进一步增量升级，两者可以在一架飞机上同时列装。Block 4.3增量升级最快在2025年开始实装。
Block 4.4
Block 4.4是F-35迈入科幻领域的第一步。通用原子公司（General Atomics）将为这一阶段的F-35提供两种类型的机载激光武器可供选择，一种专门用于F-35A型和F-35C型，一种可以适应所有F-35型号。两种机载激光武器都基于通用原子公司开发的可扩展激光架构（SLA），整个项目的前期基础研究开始于美国国防部高级研究计划局（DARPA）的高能液体激光区域防御系统计划（HELLADS）。
第一种机载激光武器名为全功率激光器（FPL），其功率约为1MW（一百万瓦），仅能用于F-35A和F-35C。激光系统直接从F-135发动机同轴的发电模块上获取电力（上文提到的Block 4.3增量改进，其中一项重要内容就是F-135-PW-220发动机，其发电系统最高能提供最高2MW的发电能力）。
FPL的一个重要优势是提供了360度全向覆盖的发射能力，改装后的F-35在机腹和机背各有一个光学窗口。
FPL也不是没有缺点，它的安装需要额外的空间，将占据F-35A和F-35C内部一个油箱的位置，飞机的航程缩短了约150英里，重量会增加多少还不得而知。另外，F-35B无法安装FPL，因为内部空间有限，除非拆除机身中部的升力风扇，但这样就不能叫F-35B了。
第二种机载激光武器名为模块化轻量激光器（MLL）。MLL的体积要小得多，不会占据额外的油箱空间，它可以直接安装到F-35的航炮位置作为替代。不过，MLL的功率只有250KW，射程、威力都比较有限。MLL也同样使用位于F-35机腹和机背的光学窗口来发射光束。
作战使用上，FPL和MLL都拥有三种模式：
1. 近距离反导自卫模式：与Block 4.2增量升级中的强化版EOTS和EODAS光学传感器结合使用，360度无死角的识别、消灭来袭的导弹。
2. 反弹道导弹模式：充分吸取了美国空军之前失败的ABL计划的教训，F-35的机载激光武器虽然功率要比ABL小得多，但F-35的前沿生存能力远远超过笨重的波音747F，因此可以更接近敌方弹道导弹的发射地域，实现最离线的助推段拦截。FPL有能力击落约50海里距离上的弹道导弹，MLL弱一些，只能对付10海里外的弹道导弹。反弹道导弹模式可能需要利用F-35的雷达而不是EOTS来提供瞄准数据。
3. 防空模式：用激光束直接摧毁敌机，代替机炮和格斗导弹。
Block 4.4增量升级预计在2028年发布，需要Block 4.2和Block 4.3的支持才能运行。
Block 4.x增量升级的成本如下：
2028年、F35战斗机将完成4个规划机型，成为科幻战机。目前只有意大利、美国和F-35亚太地区的合作伙伴参与了Block4增量升级项目。
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