10.23 美國海軍“大黃蜂”戰鬥攻擊機,從怠速到全加力狀態只需4秒

美國海軍“大黃蜂”戰鬥攻擊機,從怠速到全加力狀態只需4秒

美軍F/A-18戰鬥攻擊機

▲美國空軍F/A-18戰鬥攻擊機是由美國波音/Boeing公司研製,原型機在1974年6月9日首飛在1983年進入美國海軍服役,2006年7月28日F-14戰鬥機退役後,成為美國航空母艦上唯一的艦載戰鬥機。美軍F/A-18戰鬥攻擊機通稱“大黃蜂”戰鬥攻擊機,是美國海軍一款超音速多用途戰鬥機,主要特點是可靠性和維護性好,生存能力強,大仰角飛行性能好以及武器投射精度高。F/A-18的結構是按6000飛行小時的使用壽命設計的,其中包括2000次彈射起飛和攔阻著陸。航空電子設備的平均故障間隔為30飛行小時,雷達的平均故障間隔時間為100小時,電子設備和消耗器材中有98%有自檢能力。

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▲美軍F/A-18戰鬥攻擊機採用單座/串列雙座後掠翼氣動佈局,安裝兩臺渦扇發動機,是一型多用途艦載戰鬥機 ,是美國軍方第一種兼具戰鬥機與攻擊機身份的型號,具備優秀的對空、對地和對海攻擊能力。作為美國海軍最重要的艦載機,其用途廣泛,既可用於海上防空,也可進行對地攻擊。該戰鬥攻擊機機身採用半硬殼結構,主要採用輕合金,增壓座艙採用破損安全結構,後機身下部裝著艦用的攔阻鉤。檢查蓋採用石墨環氧樹脂材料。兩臺發動機間的隔火板採用鈦合金。尾翼也採用懸臂結構,平後和垂尾均有後掠角,平尾低於機翼,使飛機大迎角飛行時具有良好的縱向穩定性;略向外傾的雙立尾位於全動平尾和機冀之間的機身兩側。全動平尾是鋁合金蜂窩結構,石墨/環氧樹脂復蒙皮,可用於俯仰控制和滾轉控制,作為“尾副翼”增強滾轉性能。為了有效利用邊條拉出的渦流,F/A-18戰鬥機還使用了雙垂尾的設計。雙垂尾前移以填補機翼後緣到平尾之間的間隙,大大減小了跨音速阻力。垂尾前移還減少了尾噴管的干涉氣流,同時由於不需要在後機身佈置垂尾的支撐結構而減輕總重。

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▲該戰鬥攻擊機裝兩臺通用電氣公司研製的F404-GE-400低涵道比渦輪風扇發動機,單臺加力推力7200千克,發動機重量為983千克,推重比7.4,進氣道採用固定斜板設計,位於翼根下的機身兩側。飛機內部可帶4990千克燃油,還可掛三個副油箱,飛機總載油量可達7979千克。頭部右側上方還裝有可收藏的空中加油管。F404是低旁通比渦扇,旁通比0.34,該發動機具有三級鈦合金風扇,一排固定進氣導向葉片和一排可變導向葉片,七級壓氣機,前三級為可變葉片定子,最後是單級高低壓渦輪。F404發動機結構簡單,活動部件相對較少。該發動機在高迎角狀態下有很好的壓縮機失速特性,即使偶爾失速也能通過發動機和加力燃燒室再次點火迅速自行恢復。發動機響應迅速,從怠速到全加力狀態只需4秒。該戰鬥攻擊機進氣口布置在邊條下方根部,在大迎角下邊條將進氣理順了再進入進氣道,使F/A-18戰鬥機具有了大攻角性能。由於不要求速度達到2馬赫,所以就沒有使用複雜的可調斜板進氣道,而是採用了簡單的“D”形進氣口,並配有附面層隔離板,兩個進氣道可動的部件只有邊條頂部的放氣門。固定附面層隔板可將呆滯附面層氣流沿著坡道流向機腹和邊條放氣門釋放掉。垂尾間的後機背安裝有雙鉸鏈液壓控制的減速板,這樣在減速板展開時對飛機的俯仰操縱影響最小。

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▲美軍F/A-18起落架為前三點起落架,前起落架上有供彈射起飛用的牽引杆。座艙採用氣密、空調座艙,內裝馬丁-貝克公司的彈射座椅,風擋和座艙蓋分別向前、後開啟。為了增加在航母甲板滑行時的穩定性,F/A-18的主輪距增加到3.11米,粗壯的跪式起落架可以承受著艦時7.32米/秒的下降率。主起落架向後並旋轉90度收入進氣道下方的機腹中,雙輪前起落架向前收入前機身。在機身結構中大範圍採用了先進複合材料。鋁合金佔了結構重量的50%,合金鋼佔了16.7%,鈦合金佔了12.9%。機翼、垂尾和平尾結構中大量使用了鈦合金,機翼摺疊接頭也是鈦合金的。機身約40%的表面是石墨/環氧樹脂複合材料蒙皮,這種材料佔結構總重的9.9%,剩餘10.9%的重量是其他各種材料。該戰鬥攻擊機引入了“玻璃”座艙概念,淘汰了許多表盤儀表,並將原先錶盤儀表的信息顯示在陰極射線顯示器上。同時安裝了抬頭顯示器(HUD)儀表面板上安裝了兩個多功能陰極射線顯示器和一個水平陰極射線顯示器。座艙內安裝了手不離杆(HOTAS)油門杆和操縱桿,作戰中需要使用到的控制開關都集成在了油門杆和操縱桿上。飛行員無需從目標上移開尋找座艙中的開關。座艙內安裝了馬丁·貝克 US10S、零-零火箭助推彈射座椅。

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▲美軍F/A-18戰鬥攻擊機安裝了4餘度數字線傳飛控系統,是首個安裝這種系統的生產型飛機。飛控計算機根據操縱桿和腳蹬輸入的數據來控制各個操縱面的偏轉量,不允許飛行員飛出超出限制的動作。線傳系統採用投票制運行,如果其中一個通道與其他三個通道輸出不同,那麼該通道就會被判定為失效,並被自動關閉。4餘度線傳系統在即使兩個通道都失效時,只要剩餘兩個通道輸出一致,仍可以繼續控制飛機,即使所有通道都失效,仍可通過電動備份系統操縱各翼面。該型的平尾甚至還保留了一路機械操縱備份,在最為極端的情況下,飛行員可繼續進行俯仰操縱。

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▲在武器系統方面F/A-18戰鬥攻擊機外部能攜帶13700磅彈藥,共有9個外掛架,兩個翼尖掛架各可掛1枚AIM-9L空空導彈;兩個外翼掛架可帶空對地或空對空武器,包括AIM-7“麻雀”空空導彈、AIM-9空空導彈、AIM-120空空導彈、AGM-84反艦導彈,AGM-65空地導彈和AGM-88A導彈;兩個內翼掛架可帶副油箱或空對地武器;位於發動機短艙下的兩個掛架可帶“麻雀”導彈或馬丁·馬麗埃塔公司的AN/ASQ-173激光跟蹤器、攻擊效果照相機和AN/AAS-38前視紅外探測系統吊艙等;位於機身中心線的掛架可技副油箱或武器。還可以攜帶8枚空地武器包括GBU-10(10枚)、GBU-12、GBU-24激光制導炸彈、MK82普通炸彈、CBU-58集速炸彈和聯合直接攻擊彈藥。另外可攜帶B-57、B-61核彈。此外還可以攜帶AGM-65小牛(Maverick)空對地導彈、AGM-84H增程型距外陸攻導彈、AGM-154聯合距外武器、AGM-84魚叉反艦導彈、聯合直接攻擊彈藥、Mk20石眼II集束炸彈等。

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▲該戰鬥攻擊機在頭部安裝有1門M6120毫米六管機炮,備彈570發。彈鼓就安裝在APG-65雷達單元后方,機炮口就在機鼻雷達上方。機炮射擊時的振動並不會損壞雷達,夜間射擊時,風擋前的機炮口火光也不會傷害飛行員的肉眼。飛行員可選擇4000或6000發/分的發射速率。兩側邊條將機炮口爆炸氣團和煙霧分隔至機身上方,阻止其被吸入發動機。在進氣道兩側的“麻雀”掛點上可掛載福特航宇的 AN/AAS-38前視紅外(FLIR)吊艙和馬丁-瑪麗埃塔AN/ASQ-173激光光斑跟蹤器/攻擊攝像機(LST/SCAM)吊艙。FLIR 吊艙可增強F/A-18的夜間攻擊能力,可在座艙的一個CRT上顯示實時紅外影像。FLIR與F/A-18的其他航電充分整合,其提供的數據可用於武器投放的計算。LST/SCAM用於惡劣天氣的精確轟炸,其跟蹤裝置可鎖定目標上反射的激光束,為任務計算機和座艙顯示器提供目標位置的信息。LST/SCAM吊艙的早期型號並沒有內置激光發射器,所以F/A-18可以根據其他飛機提供目標激光照射來進行激光制導武器的投放。後期的吊艙增加了激光發射器,使F/A-18可自主投放激光制導武器。

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▲美軍F/A-18安裝了Itek公司的AN/ALR-67雷達告警接收裝置,可對各種電子威脅進行探測、分析、分類並採取對抗措施。飛行員可在座艙顯示器上看到這些威脅的信息和方位,然後採用諸如投放箔條和紅外誘餌彈這類的主動對抗措施。機背上有兩個刀片天線,前一個是柯林斯AN/ARN-118塔康天線,後一個是UHF通訊天線。此外還安裝有兩臺AYK-14數字計算機以及利頓公司的慣性導航系統,兩臺凱撒公司的多功能顯示器和費倫第/本迪克斯公司的中心屏幕顯示與乎視顯示器等。雷達有幾種不同的模式可供飛行員切換,其中在空對空模式下,非機炮指示模式時,雷達的作戰模式有效範圍從152米至9千米,在任何一種模式中,雷達自動鎖定第一個截獲到的目標,並在座艙CRT顯示器和HUD上顯示目標的鎖定框。當然飛行員也可越過系統否決被鎖定的目標,直到系統截獲到他最想要的目標,另外飛行員也可以通過光標來指定目標。

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▲曾經在2014年9月12日當地時間下午5時40分,美國海軍的兩架F/A-18C在韋克島以西約466千米處墜入西太平洋,這兩架“大黃蜂”屬於駐加利福尼亞州聖華金河谷的海軍勒莫爾航空站第17艦載機聯隊,該聯隊派駐“卡爾·文森”號航母,撞機發生在兩架戰鬥機著艦時,一名飛行員立即彈射出來,大約45分鐘後被從水中救起。這名飛行員屬於第113戰鬥攻擊機中隊。在2016年12月7日駐日美軍海軍陸戰隊第3遠征軍第一飛行聯隊的一架F/A-18戰鬥機在四國高知縣近海進行雙機編隊例行訓練時墜毀,飛行員跳傘。7日下午6時45分左右,駐日美軍通報稱一架F/A-18戰鬥機在高知縣土佐清水市足摺岬東南約100千米的海上失事,飛行員成功跳傘。墜毀後,日本自衛隊及海保廳派出飛機和船隻展開搜救。

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▲在20世紀70年代初,“雄貓”項目遭遇研發困難,成本不斷超支,於是美國海軍啟動了VFAX艦載戰鬥攻擊機項目。VFAX被設想成一種能取代F-4“鬼怪”、A-4“天鷹”、A-7“海盜II”的多用途戰鬥機,格魯曼也提交了“雄貓”的簡化型(F-14X)參與競標,但1974年5月10日眾議院軍事委員會宣佈不會採購任何“雄貓”的簡化型,VFAX 必須要是一種全新的飛機。在1974年8月,美國國會考慮到當時的預算無法再擔負另一個重大的研發項目,通知美國海軍VFAX 項目將被取消。美國國會將原本用於VFAX 的資金轉移到一個新項目NACF海軍空戰戰鬥機,並指示海軍密切關注美國空軍當時正在進行的LWF/ACF空戰戰鬥機項目的競爭結果,並將參加競標的兩種飛機定為NACF的候選型號。ACF當時有兩種原型機參與競爭,分別是YF-16和YF-17,按照原計劃NACF將會是YF-16的艦載型,但當時多數的美國海軍軍官認為F-14能滿足所有需求,因此既不需要VFAX也不需要NACF 。在1974年9月,在重重阻力下,美國海軍仍持續推進NACF項目,並頒佈了需求書。在正式需求書發佈的同時,美國海軍也宣佈將選擇單一承包商來研製NACF。諾斯羅普認為YF-17會是NACF的有力競爭者,因為美國海軍在傳統上傾向雙發構型以增加安全性,並且YF-17有更大的潛力發展成為裝備雷達的多用途戰鬥機。但是諾斯羅普沒有研製艦載機的經驗,所以他們接受了麥道公司的提議,合作為NACF項目研發YF-17的艦載型。兩家公司簽訂了協議,條款規定麥道公司承接美國海軍的合同的話,諾斯羅普將是最大的分包商,並且諾斯羅普擁有陸基型的全部出口權利。通用動力同樣想憑藉F-16的艦載型參與競爭,通用動力也沒有艦載機的研製經驗,於是與總部同樣在達拉斯沃斯堡的LTV公司組成團隊,共同研製YF-16的艦載型參加競爭。YF-16海軍型具有美國空軍不做要求的超視距雷達,兩家公司達成協議,如果美國空軍和海軍都選擇了YF-16,通用動力將成為空軍的主承包商,LTV則是海軍的主承包商。

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▲在1975年5月2日,美國海軍宣佈諾斯羅普/麥道團隊獲勝,美國海軍認為YF-17雙發佈局更適宜海上飛行,另外其多用途發展潛力更大,經過重新設計後的YF-17被更名為F-18。根據最初的計劃,諾斯羅普/麥道將研發三種相近的型號,單座的F-18接替F-4“鬼怪”的空戰任務,單座的A-18接替A-7“海盜II”的攻擊任務,另外還有雙座TF-18同型教練機。F-18和A-18使用相同的機身和發動機,但航電和掛架不同,雙座TF-18A保留了F-18A的全部作戰能力和武器,但減少了內部載油量。最終經過論證F-18和A-18最終統一成一種型號,在當時國防部的新聞稿中被稱為F/A-18A,綽號“大黃蜂”。雙座教練型的編號隨之改為TF/A-18A,後來又變成F-18B。儘管沒有任何訂單,諾斯羅普仍繼續研發F/A-18L陸基型,由於不需要上艦,該型比艦載型輕得多,性能更好。

美國海軍“大黃蜂”戰鬥攻擊機,從怠速到全加力狀態只需4秒

▲總體評價是美軍F/A-18戰鬥攻擊機是一款超音速多用途戰鬥機,主要特點是可靠性和維護性好,生存能力強,大仰角飛行性能好以及武器投射精度高。F/A-18的結構是按6000飛行小時的使用壽命設計的,其中包括2000次彈射起飛和攔阻著陸。航空電子設備的平均故障間隔為30飛行小時,雷達的平均故障間隔時間為100小時,電子設備和消耗器材中有98%有自檢能力,該戰鬥攻擊機具備優秀的對空、對地和對海攻擊能力。作為美國海軍最重要的艦載機,其用途廣泛,既可用於海上防空,也可進行對地攻擊,在F-14戰鬥機退役後,成為美國航空母艦上唯一的艦載戰鬥機。


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