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第4章 战斗机(3)

F-22的战斗损耗率在10年后仅为F-15的1/20,维护人员将减半,一个中队20年中的维持成本将比F-15少5亿美元。

F-22“猛禽”战斗机武器系统

F-22除执行空中优势任务外,也能使用联合直接攻击弹药之类的武器进行精确对地攻击。由于隐身和超音速巡航的需要,在隐身状态F-22的基本军械装置被安装在机内。不过它也有原设计用于挂副油箱和导弹的4个翼下挂点,用于在非隐身状态挂载副油箱和武器。

飞机上有一门内装机关炮M61A2和3个内部武器舱:两个武器舱沿进气道安排,另一个武器舱在机身的下部,可容纳4枚火箭AIM-120AAMR-AAM或安装在自动控制装置上的6枚AIM-120C导弹。在4个机翼下的悬挂装置吊架上可以安排4枚AIM-120A导弹、8枚AIM-120C导弹和副油箱。

F-22的航空电子系统采用“宝石柱”计划取行的系统构形研究成果和许多新技术。这种可重构的系统构形,用外场可更换模件取代了外场可更换部件。各模件分别承担整个航空电子系统的一部分工作,各模件承担的工作与飞机执行任务时的飞行阶段密切相关。而且当某个模件发生故障时,可使用其他政党模件来承担这一阶段最重要的功能,从而提高了系统工作的可靠性。

F-22战斗机AN/APG-77雷达是1个用于探测目标的有源相控阵系统。它通过集中式数据处理系统与其他传感器和航空电子设备一起工作。处理器控制天线发射和接收波束的图形,以及处理接收的雷达数据。APG-77雷达的技术基础是超可靠雷达计划和空军的有源相控阵雷达试验。超可靠雷达的独特的特点是得克萨斯仪表公司的固态相控阵天线。每个辐射元件的独立发射和接收是这种系统设计中的创新之处,并确保提高了灵活性、小的雷达反射截面积和宽的频带。

据称,F-22可选挂“响尾蛇”和AIM-120等先进的空对空导弹、450千克联合直接攻击炸弹。固定武器30年一成不变,仍是1门6管M61A2“火神”机炮。每次飞行,可在每个内部弹舱中挂1~2枚AIM-120或1~2枚“响尾蛇”导弹。如不考虑隐身问题,另可在翼下增设4个挂架,每个挂架可挂弹2300千克,它象征着一只6000加仑油箱或2枚导弹。

F-22可以在下个世纪进行“超视距作战”,美国空军对此充满信心并已接近成功。它甚至认为如果F-22早问世10年,那么海湾战争可能打不起来。

美国F-15E战斗机编队飞行F-117A“夜鹰”

F-117A是美国洛克希德公司研制的单座亚音速隐身战斗机,主要用于携带激光制导炸弹对地面目标实施精确攻击。1978年美国政府批准F-117A研制计划,1981年6月第一架原型机首次试飞。1983年10月生产型开始交付使用,美国空军共订购59架,于1990年交付完毕。F-117A的研制和生产均在着名的洛克希德公司“臭鼬”工厂内进行。

为了达到隐身目的,F-117A采用了独特的外形设计,机翼和全动蝶形尾翼均采用菱形翼剖面,飞机的外形由很多折面组成,这些折面与铅垂线的夹角大于30°,以便把雷达波上下偏转出去。F-117A机身表面和转折处的设计,使雷达反射波集中于水平面内的几个窄波束,这样就能使两个波束之间的“微弱信号”与背景噪声难以区别,这种波束很窄从而使敌方雷达不能得到足够的连续回波信号而确定该飞机是否是一个实在目标还仅是一种瞬变噪声。F-117A的发动机进气口和机身顶部边缘与机翼前缘平行,尾喷口边缘与机翼外侧后缘平行,机身边缘与发动机短舱边缘平行。这样可尽力避免波束直接向前反射。同时该机还采用了一些降低红外辐射和飞机噪音的措施。该机的研制、生产和使用曾一度处于严格保密之下,曾被外界猜测为F-19,直到1988年11月10日,美国军方才开始向外界公布该机的存在,该机共生产了59架,已于1990年交付完毕。

1989年12月21日,F-117A参加了美国对巴拿马的军事行动,这是该机首次参加实战。海湾战争中,42架F-117A出动了1300架次,轰炸了战略目标清单中40%的目标,无一损失,表现出色,深受美国空军的赞赏。但在1999年3月28日北约对南联盟空袭中首次被击落过。

动力装置

两台通用电气公司的F404-GE-FID2无加力式涡轮风扇发动机,单台最大推力48千牛。

主要机载设备

得克萨斯仪表公司的可收放得下视红外传感器和激光指示器以及双视场的前视红外传感器,IBM公司的AP-102任务计算机、GEC-马可尼公司的飞行控制计算机/导航接口和自动驾驶计算机系统,霍尼韦尔公司的SPN-GEANS惯性导航系统和雷达高度表,扩展的数据传输系统和高度/方向参考系统,以及GPS和数字式活动地图等。

武器

所有的武器都挂在内置的武器舱内,可以携带美国空军战术战斗机的全部武器,基本配置是:2枚908千克重的炸弹;BLU-109B低空激光制导炸弹或GBU-10/GBU-27激光制导炸弹,还可装AGM-65“幼畜”空地导弹和AGM-88反辐射导弹,也可以携带AIM-9“响尾蛇”空空导弹。

尺寸数据

机长20.08米,机高3.78米,翼展13.20米,机翼面积84.8平方米,机翼前缘后掠角66°,展弦比2.05。

重量数据

空重13381千克,内部武器载荷2268千克,最大起飞重量23814千克。

性能数据

最大平飞速度1040千米/小时,最大正常使用速度M0.9,作战半径0.56千米,限制过载+6g。

F7U“弯刀”舰载机

美国钱斯沃特飞机公司的F7U“弯刀”恐怕是美国海军舰载机史上最极端的一种战斗机设计了。在它诞生的揭幕式上,自认为有一定心里准备的新闻界记者们见到它的“芳容”后大吃一惊,他们立刻给它起了“蝙蝠侠”、“大标枪”之类的绰号。这种外形不那么美的战斗机却在美国创造了4个第一:第一种投产的无平尾后掠翼战斗机;第一种实现超音速飞行的海军飞机;第一种可在高亚音速状态时投弹,载弹量超过2.2吨的飞机;第一种同时采用带加力燃烧室的发动机,动力自动控制系统,飞机自动稳定系统等新技术的喷气战机。

但这样的“宝刀”为什么从1945年设计到1957年退役,没来得及“出鞘”就匆匆消失了呢?也许,正因为F7U是那个技术并不成熟时代的前卫者,所以注定了它不成功的命运。

大胆创新

“弯刀”于1945年6月开始设计。当时,美军的P-47和F4U在速度达到M数0.75左右时经常进入一种不稳定状态,有时出现空气压缩现象。科研人员认为高速飞行时作用于平尾上的负升力会使飞机进入不平衡状态,此时作用于操纵杆上的力会变得很大,飞行员往往难以控制。与此同时,前往欧洲搜罗德国军事技术的美国科研代表团归国,带回了一种大胆的设计思想--取消飞机的水平尾翼。着名的德国无尾机设计师利比施随后也投奔了美国。

一些航空史研究者据此认为F7U的无平尾布局直接借鉴了德国阿拉多P.NJ-1。但沃特公司实际上并没有接收过德国工程师,该公司的人也从没有涉足过德国三角翼及无尾布局技术的研究。P.NJ-1与F7U的相似不过是一种巧合,这体现了它们的设计者追求超音速飞行的共同目标。

美国海军1945年招标研制一种升限12200米、最大平飞速度965千米/小时的战斗机。美国各大飞机制造公司纷纷踊跃参加投标。到1946年4月招标结束时,共有6家公司的12种方案应征。设计过二战中最优秀舰载战机F4U“海盗”的沃特公司击败了麦克唐纳、北美、马丁、寇蒂斯4家公司,以它的V-346A、B、C3种方案同道格拉斯的565方案一同杀进了复选,两家公司都采用了无平尾设计。1946年6月25日,实难取舍的美国海军宣布两个公司的飞机他们都要。此时,美国军机的生产随二战的结束而减慢,新战机的发展也不那么争分夺秒了,各飞机制造公司大胆在新机上应用先进但不成熟的技术,期望借此确立喷气时代的优势地位。随后,565被命名为XF4D-1“天光”,V-346A被命名为XF7U-1“弯刀”。沃特公司获准生产3架用于试飞的F7U-1原型机。

试验受挫

F7U-1计划装2台24C型涡喷发动机,一个增压座舱,一副35°的小展弦比主翼。1947年12月10日,沃特公司完成了最终设计。1948年9月29日,首架XF7U-l在马里兰州的海军试验中心冲上蓝天。这架“弯刀”实际装了2台J34-WE-32发动机。这次和随后一次试飞的成功,加上朝鲜战争的需求,使美国海军迅速征订了首批14架F7U-1生产型并着手进行飞行员的训练。当时,仅有的3架试验机曾计划被驳船拉到沃特的工厂加装发动机加力燃烧室。

然而,在计划实现前的1949年2月18日,死神开始向“弯刀”招手。之前,试飞员威廉·米勒驾驶122473号完成试验任务返航时,发现起落架被卡死于半收放状态,主起落架轮仅露出舱门15厘米。“弯刀”是世界上少有的几种将主起落架收起于垂尾结构中的飞机,起落架舱是垂尾的延伸,能起腹鳍安定面的作用。米勒实施了机腹迫降,机首部分受损。经过13天的紧张修复,473号重上蓝天。就在这阳光明媚的周日早上,壮士一去不复返。473号带着米勒诡异地消失在试验区上空2100米高度的云层中,人们到今天始终没能找到473号的残骸和米勒的尸体,这次事故成为美国海军航空兵史上永远的谜。

1949年末,472和474号“弯刀”原型机装上了发动机加力燃烧室,在德州卡斯韦尔战略空军基地进行了8个月的试车,随后进行飞行试验。在那里,科研人员针对发现的问题提出了十几项改进意见,其中包括燃料系统方面的改进。改进后的472和474号机内有8个油箱,机翼下还可挂两个可抛弃的1137升副油箱。正当沃特公司的试飞员塞勒准备试飞改进后的472号时,意外但可笑的事故发生了。科研人员用两个实体模型代替外挂油箱,可试飞时竟然只装了一个!472号起飞不久即在低空发生横滚,近乎“四脚朝天”拍回了跑道。神奇的是塞勒并没有受重伤,他接受了简单的包扎后自己向塔台走去。

XF7U-1三兄弟至此只剩下474号了,塞勒雄心壮志的再一次驾驶它升空并在1950年7月7日赶回NATC参加一场飞行表演。474号机针对普遍存在的几个缺点作了改进,安装了号称更可靠的发动机。但当474号得意洋洋地以1110千米/小时的速度低空通场,顺利完成S形机动,进入一个垂直滚翻的时候,一台发动机中的涡轮导流管阀门脱落,导致发动机起火爆炸。塞勒拼命想使飞机回到正常位置,但所有努力都未奏效。在地面塔台的多次要求下,塞勒在低高度冒险弹射并取得了成功。

“弯刀”的原型机至此全部“殉职”。它们的生命是这样的短暂,甚至没能踏上本应属于它们的天地--航母。

随后,14架生产型中的首批F7U-1终于在1950年6月24日至1951年8月14日间进行了上舰试验,于1951年7月在“中途岛”号航母上顺利弹射升空。试验过程中证实了F7U-1的能力:净重8.67吨的它加速至220千米/小时即可升空,最大起飞重量时可在甲板风速为13.33米/秒的情况下起飞。

像所有50年代的早期海军喷气飞机一样,F7U-1动力系统存在很大问题。西屋电气公司生产的几款喷气发动机动力不足,可靠性差,害苦了当时不少美国海军飞机,相当长时间内直接影响了美国海军舰载喷气战斗机的战斗力。海军在下大力气发展新式喷气发动机的同时,重新重用了本该退役的几款二战末期优秀的螺旋桨战斗机。

F7U-1为了克服这个先天的缺点,大胆采用了一种新颖的起飞方式:机首起落架装上强有力的液压作动筒,能在飞机即将离舰升空的瞬间伸长,从而让飞机的仰角骤升,较大程度上改善了起飞性能。鉴于F7U-1在海试中暴露了许多问题,海军放弃了让这14架F7U-1上舰服役的念头。1950年7月6日,124416号因机械故障坠毁,沃特公司试飞员史密斯殉职。9月28日,124417号因发动机缺氧导致停车,坠毁于试验基地附近一高山湖泊中。124426和124427号于1952年被着名的美国海军“蓝天使”飞行表演队采用,剩下的“弯刀”过着“凄惨”的生活,没日没夜地被用来进行飞行试验,直至其机件老化。它们不能上天后,还要被送回海军航空技术训练中心,担任学员发动机维护保养训练的教材。

信任危机

沃特公司针对F7U-1的不足之处,于1948年11月1日向略有失望的海军部门分别提交了F7U-2和F7U-3两种改进型方案。海军先是看上了F7U-2,于1949年9月23日签发了88架的订单,赋予125322~125411的生产编号。但海军不久便将目光投向了尺寸更大、速度更快、用途更广的F7U-3,F7U-2方案随即胎死腹中。1950年8月21日,美国海军签发了生产合同。1951年12月12日,F7U-3在达拉斯试飞成功。

F7U-1着陆进场时机首仰角过大,飞行员极难看清跑道。这是因为飞机没有水平尾翼且主翼偏后,从而导致全机重心靠后。飞行员为了使作用于主翼后端升降副翼上的空气压力大到足够进行调姿,只好尽量让飞机的仰角加大。“协和”客机和苏联TU-144也存在类似问题,但它们的机体都很庞大,可以通过折动机首来改善飞行员视野。针对该问题,工程师们在首批16架F7U-3上首次采用了水滴型座舱盖,加高了弹射座椅,在后来的几批生产型上又进一步加高了座椅,采用了更小巧的雷达整流罩。新鲜出炉的“弯刀”外形更怪异,远看活象一只长着金鱼眼睛的蝙蝠。

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