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第2章 战斗机(1)

20世纪70年代以来,战斗机开发的行话是“机动性”。即快速机动占领有利空域,以便发射空空导弹或航炮,这种敏捷的回旋性能被视为战斗机最重要性能之一。

自战斗机诞生以来,一直被视为最重要性能的最大飞行速度,反而被摒弃于主要评价指标之外。事实上,现役先进的战斗机,从方案论证开始就摒弃了片面追求最大飞行速度。这种倾向,粗看好象又回归到二次大战重视战斗机的格斗性能,是否可视作轻型战斗机的复活呢?

引发重视战斗机机动性的直接原因,是越南战争与第3次中东战争的教训。原以为进入超音速、导弹时代后不会再发生空中格斗,实际情况是,在超音速战斗机之间空中格斗时有发生,超音速飞行速度对空战作战效能远低于期望值。而高性能的机载武器系统,特别是机载雷达和空空导弹的性能,在实战中却产生了极为显着的效果。

为使战斗机具有高机动性,就得使机体轻型化,并配置强有力的发动机。

具体来讲,一是翼面负荷要低,即飞机重量与机翼面积的比,比值越小,则格斗性能越强。现举一些代表性机型的翼面负荷为例:F-86F为279.9公斤/米2,F-4J为433.3公斤/米2,F-104J为595.6公斤/米2,F-15A为336.5公斤/米2,由此可见,F-86F、F-15A的机动性最优,F-104J的比值比F-86F大1倍,不适合执行空中格斗。二是推重比要高,即发动机推力与飞机重量的比要高,如比值在1以上,即使没有机翼的升力,光靠发动机的推力也能垂直上升。

因此,推重比越大,飞机就越有升力,格斗性能也越好。以上面机型的推重比为例:F-86F为0.37,F-4J为0.76,F-104J为0.66,F-15A为1.14。由此可见,F-15A的升力最为出类拔萃。这些都是测算战斗机机动性的指标。

美国现役先进的战斗机大都是20世纪70年代投入使用的:空军的F-15“鹰”式战斗机,1972年试飞,1975年开始装备部队;F-16“战隼”式多用途战斗机,1976年试飞,1978年开始装备部队;海军的F-14“雄猫”式舰载战斗机,1970年试飞,1972年开始装备部队;F/A-18“大黄蜂”式战斗/攻击机,1978年试飞,1983年开始装备部队。

这些战斗机,只是其作战使命任务不同而各具特性,但均广泛应用了许多新技术、新材料,其共同的特征是重视战斗机的高机动性。这些战斗机,不仅成为美国空、海军的主力机种,也销售给许多国家和地区。

再看看西欧各国的战斗机。英国、德国与意大利3国共同开发的“狂风”多用途战斗机,1974年试飞,1982年服役,具有高机动性,超低空高速突防能力强。法国“幻影”F-1战斗机,1966年试飞,1973年开始服役,经不断开发改进,“幻影”2000战斗机,1983年服役,结构重量轻,机动性能好,除法国空军装备外,还出口不少国家和地区。

这些战斗机都是各国空军的现役主力机种,目前仍维持一定的产量,仍在不断改进。战斗机的使用寿命,一般是20至25年。

战后第一代战斗机

二次大战后至60年代初是第一代战斗机的时代,其主要技术特征是亚音速,最大飞行马赫数为0.9~13左右,开始采用后拉机翼和涡喷发动机,武器配备以机关炮和火箭弹为主,并开始装备第一代空空导弹、光学瞄器器和第一代雷达。第一代战斗机的代表型有美国的F-80、F-89、F-86、F-100,苏联的米格-15、米格-19。目前第一代战斗机已全部退役。

战后第二代战斗机

20世纪60年代初至80年代初,第二代战斗机开始大量装备部队,主要技术特征是超音速,最大飞行马赫数为2.0~2.5,采用小展弦比机翼和可变后掠翼。武器配备开始装备第二代空空导弹、具有拦射能力的火控系统和第二代雷达。

第二代战斗机的代表型有美国的F-4、F-104、F-111,苏联的米格-21、米格-23和法国的“幻影”Ⅲ、“幻影”F-1等。目前第二代战斗机仍在大量服役。

第三代战斗机

20世纪80年代初,第三代战斗机开始大量装备使用,虽然机动性、最大速度仍保持在第二代水平,但采用了翼身融台、隐身等高技术,开始采用第三代中距拦截导弹、近距格斗导弹,并装备了全向、全高度、全天候火力控制系统。其代表型有美国的F-14、F-15、F-16、F-18、F-117A,苏联的米格-29、米格-31、苏-27,法国的“幻影”2000和欧洲诸国合研的“狂风”等。

第四代和第五代战斗机

三代半战斗机是20世纪90年代以后装备部队的新一代战斗机,其典型型号有俄罗斯的苏-37法国的“阵风”和EF2000、瑞典的JAS39等。采用几十种新技术,主要有目标定位和攻击技术、隐身技术、短距起落技术、防核生化袭击等,同时将具有超音速巡航能力和高机动飞行能力,并具有较大的航程,起飞滑跑距离可缩短至425-600米。第四代战斗机已完成设计的有F-22和F-42两种。

未来第五代战斗机将采用X翼、斜翼、前掠翼及组台式机翼等新概念,并向全隐身方向发展;将采用陶瓷、金属粘结剂等复合材料。此外,还将广泛采用短距起落技术,进一步改进飞机的机动性能,大量改进电子设备,提高自动控制能力。

F-14“雄猫”舰式战斗机

F-14“雄猫”是美国诺斯罗普·格鲁门公司为取代美海军的F-4战斗机而研制的双座超音速舰载多用途重型战斗机,主要任务是护航、舰队防空以及遮断和近距空中支援。该机于1967年底开始研制,1970年12月21日原型机首飞,1972年5月交付使用。该机采用NASA在60年代后期提出的双发双垂尾变后掠中单翼气动布局,机翼的后掠角可以在20°~68°范围内自动调节,具有很强的低速和高速性能,半金属半硬壳式机身,采用先进的结构形式,广泛采用钛合金,部分采用硼复合材料。在结构材料中,铝合金占39.4%,钛合金占24.4%,钢占39.4%,其余为复合材料,装有复杂的电子设备,单机价格昂贵。该机于80年代初换装了通用电气公司的F110-GE-400涡轮风扇发动机,称为F-14A+原形机,也就是后来的F-14B,并于1981年7月试飞,1987年11月加入现役。

还有一种改进型F-14D,它除换装了发动机外,还对机上60%的电子设备进行了更新,包括一台APG-71雷达、红外/电视引导器、先进的自卫干扰系统AN/ALR-67警告和识别系统、联合战术信息分配系统等,大大增强了空战能力。此外,还有RF-14A等多种改型,截止1991年底,格鲁门公司已向美国海军交付了618各型的F-14,并且还为伊朗生产了80架F-14A。

动力装置

该机装配两台普惠公司TF30-P412涡扇发动机,加力推力2×93千牛B、D型采用通用电气公司的F110-GE-400涡轮风扇发动机,加力推力2×124.5千牛。

主要机载设备

休斯公司的AN/AWG-9脉冲多普勒雷达,可截获120~315千米内的空中目标,可以同时跟踪24个目标和攻击其中的6个目标。AN/AWG-15火控系统,AN/ASW-27B数据传输系统,CP-1050/A中央大气数据计算机等先进的现代电子设备。F-14D上,大约60%的模拟式设备换成了数字式的,并安装了新型的AN/APG-71雷达,具有单脉冲角度跟踪、数字式扫描控制、目标识别和空战效果评价能力。

武器

1门M61A1“火神”20毫米六管机炮,外部挂架可以挂4枚AIM-7E/F“麻雀”导弹加4枚AIM-9G/H“响尾蛇”空空导弹,或者同时挂6枚AIM-54A“不死鸟”远距空空导弹加2枚“响尾蛇”导弹,除此之外还可以携带AIM-120先进中距空空导弹、AGM-88高速反辐射导弹、Mk82炸弹以及其他武器,最大载弹量6577千克。

美国F-14“雄猫”重型战斗机尺寸数据

翼展19.54米,11.65米,10.15米,机长19.10米,机高4.88米,机翼面积52.46平方米,展弦比7.28,主轮距5.0米,前主轮距7.02米。

重量数据

空重18191千克,无外挂起飞重量26632千克,最大起飞重量33724千克,设计着陆重量23510千克,可用燃油重量7348千克,1638千克。

性能数据

最大速度M2.34/2485公里/小时,M1.2/1470公里/小时,最大巡航速度740~930公里/小时,海平面最大爬升率150米/秒,实用升限15240米,作战半径720公里,最大航程3220公里,起飞距离427米,着陆距离884米。

F-15“鹰”战斗机

F-15战斗机

F-15“鹰”战斗机是全天候重型制空战斗机。设计工程师认为,为了在空战中保持优势,它在加速度、航程、武器装备和电子设备等方面的设计上,特别是在机动性能上,都做过周密的考虑。它的性能超过了当时其他国家现有的战斗机,可以穿越敌人的防空系统,完成作战任务。不过,今天的美国空军认为,俄罗斯、英国和法国最先进的,“幻影”2000-5,“阵风”和EF2000欧洲战斗机在加速度、机动性、发动机功率、爬高、电子设备、雷达和航程等方面,都超过F-15C。与米格-29,苏-27,苏-35/37,“阵风”和EF2000欧洲战斗机相比,F-15C在许多方面不占优势,最多也是相当而已。

F-15的电子设备和武器装备不论在自己、友方或者敌方控制的区域,都能很好地发现、跟踪和攻击敌方的飞机。它的操纵和武器控制系统的设计指导思想是,只需一个飞行员就能安全和有效地驾驶飞机,投入战斗。

F-15较好的机动性能和加速度,在于它有较高的推量比,以及较小的翼载。这两个因素决定了飞机能够快速地转弯。F-15装备有前方显示器、先进的雷达、惯性导航系统、飞行装置、超高频通信设备、战术导航系统和自动着陆系统、战术电子战系统、敌我鉴别系统、电子对抗系统和一台中央数字计算机。这些多种用途的电子设备也是它优于其他战斗机的地方。

F-15A战斗机于1972年7月27日问世。当时都一致认为是空军发展史上最成功的战斗机之一。美国军方声称,F-15战斗机是绝对的空战飞机,没有半磅的份量是用以对地面目标攻击的。经过一系列的飞行试验以后,第一架F-15A于1974年11月14日交付美国空军使用。到1978年开始制造F-15C为止,F-15A一共生产了365架,服役大约20年以后,F-15A逐渐被新型飞机代替。现已全部交美国国民自卫队使用。

F-15B原先是为了训练飞行员而设计的。第1架双座F-15B教练机于1973年7月问世。后舱专为飞行教官设计,里面也装有一整套飞行控制系统,包括起飞和降落操纵系统。在增加后舱的同时,F-15B保持着F-15A一样的驾驶和作战系统。所以,没有后座飞行员,F-15B也可以和F-15A一样投入战斗。

F-15C是单座F-15A的改进型,除了飞机的载油量增加900千克,起飞总重量提高到30600千克以外,电子设备方面也有了新的改进。从外表上看,F-15C和F-15A几乎一模一样。只有从它们的编号上能够准确地区分。所有F-15A的编号尾数都是从73xxx~77xxx,而所有F-15C的编号尾数都是从78xxx~86xxx。单座的F-15C和双座的F-15D“鹰”战斗机1979年开始提交美国空军。首先使用的是美国驻日本冲绳岛的卡迪纳空军基地,第1架F-15C到达卡迪纳空军基地的时间是1979年9月。

F-15D是F-15C的双座型,使用目的和F-15B一样,也是用来训练飞行员,后座坐的是飞行教官。

F-15E“攻击鹰”是F-15的攻击型战斗机,尽管F-15战斗机在最初设计的时候,就声称“没有半磅的分量是用以对地面目标攻击的”。然而军事专家普遍认为,它有很大的对地作战的潜力。1987年,F-15E“攻击鹰”问世,它对地面目标投掷炸弹的本领和空战一样出色。F-15E专门为攻击敌人后方纵深目标而设计。为了达到这个目的,它在驾驶员的后方增加一个武器系统操纵手的座舱,增加了一些高性能的空对地作战电子设备。它的速度达到2.5马赫,是全天候对空和对地作战飞机。特别适合于攻击敌人后方的战略目标,也适合对空防御和攻击性防空,还可以执行近距离空中支援和护航。

F-15E装有夜间低空导航与红外瞄准系统,以提高夜间发射精确制导武器的能力。它的复式弹射挂架每个装载6枚Mk-82炸弹或者“蛇眼”减速炸弹;也可以装载6枚Mk-20用于攻击坦克、装甲车辆和人员的自由落体集束炸弹,4枚CBU-52B,CBU-58B或者CBU-71B集束炸弹,1枚重907千克的Mk-84炸弹。F-15E还可以携带CBU-10,CBU-12,CBU-15激光制导炸弹,电光制导炸弹和红外制导炸弹。

日本、以色列和沙特阿拉伯也从美国购进了F-15“鹰”战斗机。日本还获得了生产空对空F-15的许可,代号为F-15J。以色列购买的是F-15A,F-15B和F-15D型,最近又购买了F-15I空对地型。沙特阿拉伯购买的是F-15C和F-15D。

1991年,F-15的C,D,E型战斗机参与海湾战争,取得了击落对方飞机26架,自己无一损失的战绩。

如果没有外国订户,F-15“鹰”战斗机应于1999年停止生产,现有的F-15C/D行将在2030年之前逐渐被F-22代替。

F-15“鹰”

F-15“鹰”是美国麦道公司作为代替F-4而研制的新一代空中优势战斗机。其主要作用是夺取制空权,也可以对地攻击,是一种极为优秀的多用途战斗机。

F-15“鹰”的设计主要突出空战格斗性能,通过采用低翼载以及两台大推重比的涡扇发动机来提高飞机的跨音速机动性,具有很强的爬升能力。该机使用了大量的钛合金材料,约占总重的25%,与F-4相比重量减轻10%,而发动机推力几乎是F-4的3倍。F-15“鹰”第一架原形机于1972年7月首次试飞,1974年交付部队使用。

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