AAQ-37分布式孔径系统
洛克希德.马丁公司声称，与当今市场上其它战斗机相比，驾驶F-35闪电II的飞行员所具备的态势感知能力是无与伦比的。作为全球第二款五代机，F-35配备了一些非常先进的传感器，包括极为强大的APG-81有源相控阵雷达，根据其制造商诺斯罗普.格鲁曼公司的说法，该雷达具有32种工作模式，可提供令人难以置信的性能。
但F-35配备了同样由诺斯罗普格鲁曼公司制造的革命性AN/AAQ-37分布式孔径系统。该系统的先进功能包括对F-35进行导弹和飞机探测、跟踪、警告，此外还为飞行员提供360°球形昼夜视野，能够看穿飞机的飞行高度。由于分布式孔径系统是一个被动系统，飞行员不必将传感器指向目标的方向来获得跟踪。诺斯罗普.格鲁曼公司将分布式孔径系统划分为一个集成系统，而不是一个传感器或一系列传感器。六个孔每个都提供95°的视野，总共570°以确保飞机周围有足够的覆盖重叠。一个孔位于机身中线下方的天线罩两侧(左右两侧的孔)，一个在座舱盖前面(上前方)，一个在加油口前面(上后方)，两个在机身下(下前部和下部后部)，一个指向前方，一个指向后部，但不是笔直向下。
AN/AAQ-37分布式孔径系统的一个红外传感器。
六个孔的位置使飞机的任何部分都不能遮住视线。该系统接收来自各个方向的威胁信息，并将其结合在一起，形成一个同步的三维球面视图，并利用这些信息来保护飞机。考虑一下传统的雷达扫描不到200°扫描范围是如何显示在屏幕上的，然后你可能会想知道诺斯罗普.格鲁曼公司是如何让分布式孔径系统生成的整个360°视图显示出来的？分布式孔径系统的业务开发经理菲尔.爱德华兹(Phil Edwards)解释道：“球状物体提供威胁信息，并将这些信息提供给融合系统，后者将最相关的信息显示在头盔显示器中。根据飞行员所观察的方向，飞行员可以通过头盔显示器看到球体上的帧幅或视野。”
“虽然头盔显示器中提供给飞行员的图像是分布式孔径系统生成的最可感知的图像，也是人们印象最深刻的图像，但实际上，它能够同时看到各个方向的不同目标，向融合系统提供信息，并向飞行员提供警告，这是该系统的关键优势。”他补充道。但向头盔显示器提供图像并不是系统能力的限制。分布式孔径系统还可以跟踪空中目标，它能够探测到地面和空中发射的导弹，同时为飞机提供被动保护。它同时执行不同的功能，但不会按飞行员的要求或命令以不同的模式工作。六个孔径的传感器探测来自各个方向的红外光谱，运行先进的探测算法来增加范围，减少误报，将跟踪信息转化为可用的数据，输入到融合系统，并添加到飞行员显示的空中图像中。
六个孔中的每一个都与集成核心处理器相连，该理器运行软件算法，生成地理方面的威胁报告和图像。这些数据被输入到融合计算机，融合计算机使用的两个通道输出数据，一个给头盔显示器，一个给全景座舱显示器。在头盔显示器上，无论飞行员观察的方向是什么，它都会从支持其相应视野范围的传感器接收数据。有了全景座舱显示器，飞行员可以选择他想要呈现的内容，可以是来自一个传感器的永久反馈，也可以是任何一个传感器捕捉到地面上的特定位置。因为六个孔中的一些(不是全部)靠近飞机上的发热部件，所以它们使用内部低温冷却剂。维护分布式孔径系统很简单，因为传感器是激光焊接和永久密封的，只能在飞行线上拆卸和更换。对于任何类型的维修，传感器都要被送回仓库或诺斯罗普.格鲁曼公司。
F-35三种亚型号的原型机在爱德华兹基地一字排开。
分布式孔径系统设计用于在非常混乱的背景下检测低强度威胁，并具有探测弹道导弹等威胁的能力。2010年6月，诺斯罗普.格鲁曼公司从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射了一枚两级“猎鹰9”弹道导弹来收集数据，以确定该系统在探测、跟踪和潜在目标导弹方面的适用性。诺斯罗普.格鲁曼公司的BAC 1-11试验台于北卡罗来纳州海岸上空飞行时，用分布式孔径系统跟踪了这枚多级火箭超过808英里(1300千米)的飞行距离。诺斯罗普.格鲁曼公司的戴夫.鲍查德说，这种可用的处理能力使分布式孔径系统能够同时跟踪数千个目标，远远超过目前任何红外系统所能做到的。“分布式孔径系统是一种全方位红外系统，可以在各个方向同时探测和跟踪飞机与导弹，它对跟踪的目标数量没有实际限制。分布式孔径系统确实彻底改变了我们对态势感知的思考方式，”鲍查德说。
分布式孔径系统的主要功能有三个：导弹警告，使用红外搜索与跟踪功能提供360°态势感知，以及导航，后者显示在头盔显示系统遮阳板中。分布式孔径系统自2011年起一直在进行飞行测试，2013年起投入到空军、海军和海军陆战队机群参与试飞。2014年1月发布的2013财年使用测试和评估年度报告里列出了在飞行试验期间发现的光电瞄准系统缺陷。第一个是内置测试(BIT：Built In Test)报告中的错误报警率。这是一个不成熟的问题。它得到了令人满意的修复，误报率已降至预期水平。第二个问题是分布式孔径系统无法区分红外干扰弹和威胁导弹。洛克希德.马丁公司F-35光电头盔系统的总监凯西.康蒂尼说：“最重要的是，系统识别出它周围的东西和哪些接触是友好的，但信息没有得到准确的提供。”
第三个问题是惯性导航系统(INS)与地球母亲数字地形图之间的通信故障，导致分布式孔径系统接收到错误信息。康蒂尼解释说：“我们想知道下面是什么，前面是什么，所以定期、无误地获取信息至关重要。纠正这个问题很重要。2013财年使用测试和评估年度报告还提到了获取分布式孔径系统检测到的信息给飞行员用于导航时的延迟。“联合项目办公室有一个担忧。它认为延迟测量范围应该小于洛克希德.马丁公司提供的规格样本。我们去展开飞行试验，收集更多的数据进行验证。一旦数据拿到手，只要每个人都同意书面要求就足够了。”康蒂尼说，“分布式孔径系统目前状态良好，洛克希德.马丁公司正在等待剩余的飞行试验，但目前预计不会有太多结果。”