备胎上位记——详解FA-18EF超级大黄蜂的发展历程
发布时间:2024-01-18 作者: BB贝博艾弗森app下载
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F/A-18是美国在上世纪研制的一种中型舰载战斗机,起初的定位只是取代A-7海盗攻击机,并作为低档战斗机来搭配F-14使用。但是后来F/A-18E/F不单代替了A-7,还抢了A-6的饭碗,甚至连“带头大哥”F-14都被它淘汰,进化成了一种集攻击、防空、侦查、空中加油等多任务于一身的重型舰载战机。
F/A-18E/F的成功之路,犹如从配角到主角的华丽转身,它是怎么样才能做到的呢?下面小编就带大家来看看这个航母飞行甲板上备胎的上位之路。
1988年,美国海军和麦道公司联合提出大黄蜂2000方案,该方案针对当时服役的F/A-18性能缺陷,试图在其基础上发展一种能适应21世纪的改进机型。为此麦道公司提出了7种不同设计构型,其中第2种构型最终发展出了F/A-18C,第3种构型最终演变成了后来的F/A-18E。
后来美国海军中途退出了该计划,麦道公司就把这个计划拿去欧洲游说,希望得到新的订单。首先麦道向英国和德国推销,希望该机替代当时研制中的欧洲战斗机(EF2000),但没能成功。随后麦道又向法国推荐此方案作为戴高乐航母舰载机,最后也没能如愿。
大黄蜂2000计划最终因为没有订单而被迫取消,但是该方案所用的大量先进的技术,后来都运用到了F/A-18E/F上。
上世纪90年代,美国海军舰载机除了F/A-18比较新锐之外,A-6、A-7均服役于60年代,F-14价格昂贵并老化严重,为它们寻找下一代替代机型迫在眉睫。
但随着苏联的解体,美国海军新机型的研发相继遭受重创,1991年A-12舰载隐身攻击机项目被取消,同年F-14的后继型号“海军先进战术战斗机”(NATF)也被取消。与此同时,基于现有型号的改进A-6F/A-6G,F-117N舰载型等项目全部被否决,美国海军舰载战斗/攻击机即将面临后继无“机”的困境。
1991年的海湾战争中,美国海军航空兵所完成的任务量仅相当于空军的1/5,这也暴露出了海军航空兵作战能力的不足。因此美国海军提出要发展一种新型多用途舰载战斗攻击机A/F-X,以增强对地打击能力。
但是按照当时计划,新机型要到2010年后才能具备作战能力,因此就需要一种过渡机型,以填补老旧飞机大量退役造成的作战能力空白,而在现役的F-14和F/A-18基础上改进是最明智的选择。
此需求一出,未来随既能防空又能攻击的战斗机无疑将占据美国航母甲板的主要位置,F-14和F/A-18自然全力以赴展开了竞争。这两种飞机各有优缺点,F-14的优点是防空性能优异,但缺点也同样明显,就是攻击能力太弱。F/A-18的优点是研发时就兼顾了防空与攻击,但缺点也是一大堆,航程短、外挂武器载荷小、机动性差,难以胜任防空拦截任务。
最终决定胜出的还是钱,F/A-18对防空能力进行改进与F-14对攻击能力改进相比,研发、采购以及维护费用将远远低于后者,在相同经费下,采购F/A-18能够保证足够数量的飞机来维持作战能力。
1992年5月,F/A-18E/F方案最终获得了国会批准,失败的格鲁门公司于1993年关闭了F-14的生产线。
F/A-18E/F项目总承包商为波音公司。麦道公司为主承包商,负责前机身、机翼、尾翼的制造以及整个飞机的最后总装。动力承包商为通用电气,传感器系统承包商为雷神公司,通讯系统承包商为罗克韦尔柯林斯公司。格鲁门公司也分到了一杯羹,主要负责中机身和后机身(含垂尾)的制造,包括其中所有相关系统。整个项目涵盖了来自美国和加拿大的共1800多家供应商。
在研制过程中,美国海军吸取了此前A-12过分追求先进而导致失败的教训,将F/A-18E/F定位为一种低成本、低风险的飞机,要求尽可能利用现有F/A-18C/D的成熟技术,并充分借鉴大黄蜂2000的研究成果,控制研制成本和减少技术风险。
总的设计目标就是在买得起、低风险的前提下,在续航里程、有效载荷、返航载荷、有效性、生存能力等各方面均有重大改进,同时还应该有足够的升级空间,以便将来更换新型设备。
1995年9月18日,F/A-18E/F首架原型机出厂,时任美国海军作战部长的瑞米包尔达上将正式公开宣布将其命名为“超级大黄蜂”。到1996年年底,一共生产7架原型机,开始做各项测试。其中1号单座原型机用于扩展飞行包线号单座用于发动机试验,3号双座用于舰载适应性试验,4号单座用于载荷加载试验,5号单座用于大迎角飞行试验,6号单座和7号双座用于武器系统试验。
由于F/A-18E/F的电子设备90%与现役的F/A-18C/D通用,因此没有原型机专门用于机载电子设备试验,而是对一架现役的F/A-18D进行改装,用于该试验。
总体来说,F/A-18E/F的机体结构和气动布局与C/D型基本相同,整个飞机的外形在C/D的基础上增大约25%,但F/A-18E/F并不是C/D型的简单放大,绝大多数都是一种全新设计的飞机。
F/A-18E/F比C/D型相比增长了0.86米,加长的机身和加大的机翼油箱使燃油携带量达到了6563公斤,提高了33%。而整机的最大起飞重量也由C/D型的23.5吨增加到了29.9吨,已经接近F-15早期水平,属于是重型战斗机了。
与之相对应,最大着舰重量也提高了30%,返航负载也相应增加,可以携带未投掷的精确制导弹药着舰,而这也是此前C/D型存在的重大缺陷。另外由于机体内部容积增大,预留的系统升级赋予空间是C/D型的上百倍,这是C/D型无法直接进行改进的最主要原因。
F/A-18E/F在设计时还尽量减轻结构重量,例如取消了C/D型后机身上部的减速板,改用由方向舵和襟翼联动来达到增阻减速的目的。
F/A-18E/F机翼结构同C/D型基本相同,都是悬臂式中单翼,可翼展增加了1.31米,翼根厚度增加了2.5厘米,机翼上各操纵面的面积也相应加大,整个机翼面积增加了25%。
边条翼也进行了重新设计,横向尺寸被加大,长度被缩短,但是面积增大了35%。C/D型的边条翼一直延伸到飞行员座舱的前下方,而E/F型只延伸到座舱风挡框架处,这是分辨两者最重要的外观特征之一。
机翼的这些改进改善了飞机的最大升力特性,提高了大迎角飞行时的气动性能,同C/D型相比,机动飞行迎角增加了3~5度,达到了35度,在超过40度时仍有全面的机动能力。
这不但改善了机动性,还降低了进场速度,在着舰重量增加30%时,最小着舰速度反而降低了18公里/小时,由C/D型的243公里/小时降低到225公里/小时,提高了着舰安全性。此外水平尾翼和垂直尾翼面积也相应增加,但是与C/D型在外观上没有大的区别。
由于F/A-18E/F的空重和起飞重量都比C/D型增加了很多,因此C/D使用的F404涡扇发动机无法继续满足飞行性能要求,F/A-18E/F最终使用了两台推力更大、推重比更高的F414涡扇发动机。
F414作用了F-22上YF120发动机的许多成熟技术,单台加力推力达97.8kN,比F404增加了35%,推重比超过了9.0。
为了满足F414涡扇发动机的进气需要,F/A-18E/F增大了进气道唇口面积,采用了全新设计的凯尔特双斜面外压式楔形进气道,而不是C/D型上原有的二维固定单斜板外压式D型进气道,这是分辨两者的另一个重要外观特征。
凯尔特进气道结构相对比较简单,几何形状不需要调节,气动性能好,还具备较好的隐身性,是世界各国第四代战斗机进气道的设计方向之一。
F/A-18E/F采用了和C/D型类似的四余度数字式电传操纵系统,取消了原来C/D型上的机械备份控制管理系统,这样有助于减轻重量、降低复杂性和减少费用。考虑到电传系统已经经过长期检验,不需要再备份;再一个由于F/A-18E/F进一步放宽了纵向静稳定度,就算保留机械备份系统,飞行员也无法操纵。
F/A-18E/F除了机身内部油箱容积增加以外,还可以在腹部中央以及每侧机翼靠内的两个挂点上,外挂3~5个1250升或者1818升的副油箱,最大载油量可达17148升。同C/D型相比,作战距离增加了41%,续航能力增加了50%。
还有一个别具特色的是F/A-18E/F可以配备空中加油吊舱ARS,执行空中加油任务,弥补了美国海军因KA-6D/KA-6E空中加油机的退役,而暂时丧失的战术空中加油能力。F/A-18E/F执行空中加油任务时,通常携带4个1818升副油箱,机身下的ARS内也有1250升燃油,就算携带自卫导弹,总载油量也可达16587升。
在执行作战任务时,编队中有一架或多架F/A-18E/F承担空中加油任务,编队内其他负责作战的飞机就能增加武器携带量,或延长作战半径。这种“伙伴加油”有两点独特的优势:第一,同普通空中加油机相比,F/A-18E/F加油机与编队内接受加油的飞机具有同等飞行速度和机动性,有利于任务的执行。第二,加油机在挂载空中加油设备的同时,还能携带AIM-9近程空空导弹和AIN-120中程空空导弹至少各两枚,无需保护地跟随攻击机群深入敌方纵深区域。
早期的F/A-18E/F选用了同C/D型后期相同的AN/APG-73脉冲多普勒雷达,该雷达是由C/D型早期使用的APG-65型雷达基础上发展而来的。
F/A-18E/F从第二批次开始,装备了新型AN/APG-79有源相控阵雷达,这种雷达是由F-22使用的AN/APG-77雷达发展而来。与AN/APG-73相比,对空探测距离提高了两倍,多目标跟踪和高分辨率合成孔径地形测绘能力也得到了增强,在合成孔径方式下分辨率达15~40厘米,可以在远距离上探测到低空杂波环境中的巡航导弹。电扫描比传统机械扫描速率也更快,可同时跟踪20个以上目标(AN/APG-73为10个)。
F/A-18E/F的固定武器为机头上方的一门M61A2型6管20毫米航炮,备弹570发。可以再一次进行选择4000发/分或6000发/分两种射速,F-22上使用的也是这种航炮。
1、翼尖挂点(1、11号)最大负荷227公斤,可挂AIM-9系列空空导弹或电子战吊舱。
2、机翼靠机身内侧4个挂点(3、4、8、9号)最大负荷1078公斤,可挂各种武器或副油箱。
3、同C/D相比新增的机翼靠外侧两个挂点(2、10号),最大负荷520公斤,可以挂各种武器。
4、机身两侧进气道侧面两个挂点(5、7号)最大负荷227公斤,可以挂中程空空导弹或电子吊舱。
5、机身下部6号挂点最大载核1484公斤,可挂对地武器、电子吊舱、副油箱或空中加油吊舱。
F/A-18E/F能够正常的使用目前美国海军武库中所有对空、对地(海)武器,其外挂武器共有29种以上组合方式,能够准确的通过任务不同而选不一样的外挂组合方案。此外还保留了与C/D型相同的核武器携载能力。
例如执行战场遮断任务时,携带2枚s SLAM-ER增程型防区外空对地导弹、2枚AIM-120中程空空导弹、2枚AIM-9近程空空导弹、3个1817升副油箱,作战半径为1750公里。
执行空中护航任务时,携带4枚AIM-120、2枚AIM-9、3个1817升副油箱,作战半径为1472公里。
采用与空中护航相同挂载,执行距离航母278公里的空中巡逻任务时,滞空时间为2.25小时。
我们平时所说的F/A-18E/F,实际是是两种不同的飞机,分别是F/A-18E单座型和F/A-18F双座型。其中双座型用于执行空中控制、攻击协调与侦察、电子战等较复杂的作战任务。
1992年,美国海军预计整个F/A-18E/F计划将耗资630.9亿美元,其中57.83亿用于研发,573.1亿用于采购1000架飞机。包括820架E型和大多数都用在训练的180架F型,具体是海军660架,海军陆战队340架。
但是后来美国海军陆战队退出了采购,同时海军也希望增加F型的数量,除了训练外增加作战比重。因此在1997年,采购总量削减到了548架,包括260架E型和288架F型。到了2003年,为了省钱又进一步将采购量压缩到了460架。
按照1996年的估算,如果总产量能达到1000架的话,那么出厂单价能维持在4360万美元水平。可到2000年时,报价已达到了4800万美元,随后价格一路飙升,到2005年评估时,采购全部460架的总预算已经增加到了440亿美元。
2000年,VFA-115战斗/攻击机中队首次用F/A-18E来换装F/A-18C,到2001年6月,该中队换装完毕,并在2002年7月首次部署在林肯号航母上。随后美国海军舰载航空兵便进入了超级大黄蜂时代,此前的备胎成功上位占据了航母甲板,成为绝对的战力担当。
2003年初的伊拉克战争中,参战的3个F/A-18E/F中队表现出了超强的适应能力,当战区内出现强沙尘暴,能见度差导致其他飞机无法正常执行任务时,F/A-18E/F还能对纵深目标发动空中打击,这种过渡性的机型可以说是相当地“凑合”。
美国海军最初计划用F/A-18E/F取代全部的C/D型,但后来出于经济性考虑,转变成了和C/D型混编,取代C/D型的重任交给了未来的F-35C,届时F/A-18E/F也将会沦为配角。
但是F-35C项目进程的拖后,原本用作过渡的F/A-18E/F怕是还要继续挑大梁一段时间,随着美国空军重新采购F-15,三代机大有迎来“第二春”之势,F/A-18E/F未来会不会继续“进化”呢?大家拭目以待吧。