美国F/A-18战斗攻击机服役接近40年为何还没退役?电子战表现如何?

森林狼6


简单的答案就是美国的很多武器基本上就是一个逐步发展升级的过程。拿F/A-18战斗攻击机来说,它基本上可以分为两个系列,A/B/C/D为第一代,E/F/G为第二代。虽然第二代和第一代同样使用了F/A-18的序号,并保持了很大程度上的零件通用性,但已经不啻为一架全新的飞机了。在第二代中,G型“咆哮者”电子战飞机是目前美军在EA-6B退役后唯一的电子战战机,具有非常强的电子战能力。

图1 F/A-18C战斗机

如果你还有时间和兴趣的话,就跟随稀星天外来详细了解一下F/A-18战斗机的历史、发展和未来。

F/A-18“大黄蜂”的诞生

上世纪60年代,美国海军启动了海军实验战斗攻击机(Naval Fighter-Attack, Experimental,VFAX)计划。最初,该计划期望开发一种低成本轻型战斗机作为F-111B的补充,来取代美国海军装备的麦克唐纳·道格拉斯F-4“鬼怪II”战斗机,来执行空中优势、护航、对地攻击任务。但是,该计划很快就让位给VFX,也就是后来的F-14“熊猫”战斗机项目。随着,F-14的成本问题越来越高,VFAX项目得以重获关注,美国海军希望通过采购一款多用途战机,来替换道格拉斯A-4“天鹰”攻击机,A-7“海盗II”攻击机和剩余的F-4“鬼怪II”,并作为F-14“雄猫”战斗机的低成本搭档。时任海军航空系统司令部司令肯特·李(Kent Lee)海军中将是VFAX的主要倡导者。但该项目遭到了许多海军军官的强烈反对,其中包括美国海军最高军阶的飞行员,负责空中作战的副作战部长威廉·D·豪尔(William·D·Houser)海军中将。

图2 美国空军轻型战斗机项目的竞争飞机:YF-16(前)和YF-17(后)

1973年8月,美国国会授权海军寻求F-14的低成本替代品。格鲁曼公司提出了一种简化的F-14,称为F-14X,而麦克唐纳·道格拉斯则提出了F-15的海军变体,但两者的价格都几乎与F-14一样。那个夏天,国防部长詹姆斯·施莱辛格(James R. Schlesinger)下令海军评估空军轻型战斗机(Light-Weight Fighter,LWF)计划的两个竞争机种——通用动力YF-16和诺斯洛普YF-17。LWF是美国空军用于开发F-15的低配搭档轻型战斗机项目,目标是一种没有对地攻击能力的昼间战斗机。1974年5月,众议院武装委员会将VFAX项目的3400万美元重新分配给了一个名为海军空战战斗机(Naval Air Combat Fighter,NACF)的新计划,旨在最大程度利用LWF项目的开发成果。

尽管YF-16在空军的LWF竞赛中获胜,但美国海军对于在航空母舰上使用一架单发动机和窄起落架飞机的可行性表示怀疑,并拒绝采用F-16变型机型。1975年5月2日,美国海军宣布YF-17为最后的获选者。由于LWF并没有涵盖VFAX的所有要求,因此美国海军要求麦克唐纳·道格拉斯和诺斯洛普两架公司根据YF-17的设计原理联合开发一种新飞机,并使用F-18的编号。1977年3月1日,时任海军部长格雷厄姆·克雷托尔(W. Graham Claytor)宣布将F-18命名为“大黄蜂”。

图3 诺斯洛普公司的YF-17原型机

关于YF-17的故事,请参见稀星天外对于问题“F-14,F-15,F-16,F-18,美国三代战斗机为何唯独缺了F-17?”的回答。

在F-18生产研发中,诺斯洛普是麦克唐纳·道格拉斯公司(下简称“麦道”公司)的一个二级承包商,以利用后者在舰载机制造方面的经验。两家公司同意将零件制造工作量平均分配,由麦道公司进行最后组装。另外麦道公司将建造机翼,水平尾翼和前机身,而诺斯洛普将建造中后段机身和垂直尾翼。

图4 第一架F-18A战斗机

为了适合航母作战,最初被称为麦道267型的F-18战斗机,在YF-17的基础上进行了大幅修改。机身、起落架和尾钩都得到了加强,还增加了折叠机翼和弹射器附件。为了满足海军对于航程和燃油储备的要求,麦克唐纳通过扩大机背并在每个机翼内增加了一个油箱,将燃油容量增加了2020千克。同时在机翼的前缘和水平尾翼上增加了一个“钩扣”,以防止在F-15中发现的气动弹性颤振。机翼和水平尾翼的面积都被扩大,后机身增加了102毫米,发动机在前部向外倾斜。这些更改使总重量增加了4540千克,达到了16800千克。YF-17上原有的飞行控制系统也被四冗余度的全数字飞控系统取代,这也是这种新技术在量产的战斗机系统中首次应用。

最初,计划购买总共780架三种变体的飞机:单座F-18A战斗机和A-18A攻击机(仅航空电子设备有所不同)和保留了全部作战能力但机载燃油减少(少6%)的双座教练型TF-18A。随着航空电子设备和多功能显示器的改进以及外部挂架的重新设计,A-18A和F-18A可以由一种飞机完成。从1980年开始,该飞机开始被称为F/A-18A,并于1984年4月1日正式宣布这一名称。TF-18A被更名为F/A-18B。

图5 因为其出色的低速高迎角性能,F-18很快成为了美国海军“蓝天使”特技飞行队的表演飞机

“大黄蜂”分别于1983年1月7日进入美国海军陆战队第314战斗机中队(MCFA-314)和1984年7月1日进入海军第25攻击战斗机中队(VFA-25)服役,以取代他们各自的F-4和A-7E。1985年2月至1985年8月,装备F/A-18战斗机的美国海军VFA-25和VFA-113中队作为第14航母舰载机联队(CVW-14)的部分,在“星座”号航空母舰上进行了“大黄蜂”战机的首次作战部署。

1992年,“大黄蜂”最初装备的休斯公司AN/APG-65雷达被替换成了新的更快,功能更强大的AN/APG-73。这种装备AN/APG-73的A型“大黄蜂”被命名为F/A-18A+。

除了美国海军以外,澳大利亚、加拿大和西班牙空军也采购了F/A-18A/B战机作为其主力战斗机。

图6 西班牙空军的EF-18战斗机(详细情况可以阅读我的文章《空中硬汉苏-27硬抗北约EF-18M战斗机,漂亮驱逐后面的大漏洞》)

F/A-18C/D型飞机是1987年进行的批次升级结果,包括升级的雷达,航空电子设备,以及可以使用包括AIM-120先进中距空对空导弹和AGM- 65“小牛”对地攻击导弹和AGM-84“鱼叉”空对舰导弹等新导弹。其他升级包括使用了马丁-贝克公司新的“海军空勤人员通用弹出座椅(Naval Aircrew Common Ejection Seat,NACES)”和自卫干扰器。合成孔径地面测绘雷达使飞行员能够在能见度差的条件下定位目标。自1989年以来交付的C和D模型还提高了夜间攻击能力,包括休斯AN / AAR-50热成像导航吊舱,劳拉公司的AN/AAS-38 NITE“鹰”前视红外阵列目标瞄准吊舱,夜视镜,和两个全彩(以前为单色)多功能显示器和一个彩色移动地图。

图7 澳大利亚空军的F/A-18A战斗机

其中,F/A-18C是单座型,而F/A-18D是两座型。D型可以被用于训练或作为全天候攻击机使用。后者主要由美国海军陆战队用于夜间攻击和担任前进空中管制员的角色。其后座舱留给武器和传感器操作员,协助运用武器系统。

此外,有60架D型“大黄蜂”被配置为具有侦察能力的夜间攻击型F/A-18D(RC)。它们装备了ATARS光电传感器套件,包括传感器吊舱和安装在M61机炮位置的传感器设备。

图8 准备起飞的F/A-18D双座战斗机

从1992年开始,最大静态推力增加了10%的F404-GE-402性能增强发动机,成为了“大黄蜂”的标准发动机。1993年以后,AN/AAS-38A NITE“鹰”吊舱增添了激光指示/定位功能,可以对目标进行自我标记。后来的AN/AAS-38B又增加了为其他飞机提供激光照射导引的能力。

F/A-18C/D战斗机一直生产到2000年,除了美国海军和陆战队外,科威特、芬兰、马来西亚和瑞士也购买了F/A-18C/D战斗机。另外,加拿大空军也将其62架CF-18A和18架CF-18B战斗机进行了现代化增量改进。把传感器、防御套件、数据链路和通信系统从F/A-18A/B标准升级到F/A-18C/D标准。

图9 执行巡逻任务的F/A-18C

从“大黄蜂”到“超级大黄蜂”

“超级大黄蜂”是F/A-18“大黄蜂”的改进设计。“大黄蜂”进入服役之后,被证明是一种非常有效的战斗机,唯一的槽点是其有限的战斗半径。放大型的“大黄蜂”概念最早是在上世纪80年代提出的,麦克唐纳·道格拉斯当时将其命名为“大黄蜂2000”。它涉及一架具有更大的机翼和更长的机身的先进F/A-18战斗机,可以携带更多的燃料和更强大的引擎。

美苏冷战的结束导致一段时期的军事预算削减和大量重组。美国海军航空兵的很多项目收到了影响。1991年,由麦道公司开发旨在取代A-6“入侵者”和A-7“海盗II”攻击机的A-12“复仇者II”隐形舰载攻击机项目因为遇到严重问题和项目进度推迟,而被取消。美国海军开始考虑升级一个现有设计,而不是一架全新的飞机来作为A-12的替代品。为此,麦道公司提出了对F/A-18型号进行改进的“超级大黄蜂”概念,来替代A-6“入侵者”。事实证明,下一代“大黄蜂”的设计比格鲁曼公司对F-14“雄猫”进行有限升级的“快速打击(Quick Strike)”概念更具吸引力。

图10 2005年一架F-14(前)和一架F/A-18E编队飞行,后者取代了前者成为航母上的空中优势战斗机

当时,格鲁曼F-14“雄猫”是美国海军的主要空中优势战斗机和舰队防御拦截机。时任国防部长迪克·切尼(Dick Cheney)将F-14描述为1960年代的技术,并于1989年大幅度削减了F-14D的采购,然后在1991年完全停止了生产,以支持已被命名为F/A-18E/F的“超级大黄蜂”计划。用全“大黄蜂”航母舰载机联队来取代“雄猫”战斗机的决定很快引起了争议。越南战争王牌和国会议员杜克·坎宁安批评“超级大黄蜂”是一个未经验证的设计,将削弱美国海军的空中优势。1992年,美国海军又取消了海军先进战术战斗机(Naval Advanced Tactic Fighter,NATF)计划,这是海军对应于空军F-22“猛禽”的五代机项目。作为NATF的更便宜的替代品,格鲁曼公司提议对F-14进行大幅度改进。但是美国国会因为费用太高拒绝了它的建议,并重申了对廉价的F/A-18E/F的承诺。

最初,“超级大黄蜂”和“大黄蜂”共享很多东西,包括航空电子设备,弹射座椅,雷达,武器,任务计算机软件以及维护/操作程序。除此之外,“超级大黄蜂”基本上是一架新飞机,体积上比原来的“大黄蜂”大20%,空重增加了3200千克,最大重量增加了6800千克。与“大黄蜂”相比,“超级大黄蜂”的内部燃料携带量增加了33%,作战半径增加了41%,续航力提高50%。“超级大黄蜂”的空重比F-14“雄猫”的空重少约5000千克,有效载荷能力和航程确已经接近F-14的水平。由于“超级大黄蜂”比“大黄蜂”要重得多,因此弹射器和制动系统的设置做了改进。为了帮助安全飞行并防止无线电通话中的混乱,“超级大黄蜂”被非正式地称为“犀牛”,以区别于早期的“黄蜂”。

图11 一架F/A-18F(左)和一架F/A-18A(右)编队飞行,可以看出前者比后者大很多

与“大黄蜂”不同,“超级大黄蜂”配备了空中伙伴加油系统(ARS)来为其他飞机加油,填补了海军在KA-6D和洛克希德的S-3B“维京人”加油机退役后,空中战术加油机的空缺。ARS飞机包括一个位于机身中线带软式加油管的1200升油箱,再加上四个外部1800升油箱和内部油箱,总油量达到了13吨。在典型任务中,舰载机联队的五分之一被用于加油任务。和其他任务相比,它会更快地消耗飞机的使用寿命。

图12 “超级大黄蜂”具有伙伴加油能力

“超级大黄蜂”的机身被拉长了86厘米,机翼面积增加了25%,为燃料和未来的航空电子设备升级腾出了空间。另一方面,“超级大黄蜂”的零件数量却比原始“大黄蜂”的设计少了42%。相对于之前的F404发动机,新升级的通用电气F414发动机在飞机的大多数飞行包线内具有35%的推力增加。“超级大黄蜂”可以携带更多的未使用燃料和弹药返回航母。对于“超级大黄蜂”来说,这种“带回”能力超过了4100千克。

图13 进一步比较一下“大黄蜂”和“超级大黄蜂”的外观区别

其他差异包括发动机的进气口的形状变化和新增的两个翼下挂点,加上机身底部中心线、翼尖和两个翼身融合处所保留的挂点,总挂点数增加到了11个。最大的空气动力学变化是加大了前缘边条翼,它可以在高攻角机动中提供改善的涡流增升,减小飞机的静态稳定性裕度以增强俯仰特性。这导致“超级大黄蜂”的俯仰速度超过每秒40度,并且保持最大程度的受控飞行能力。

生存能力也是“超级大黄蜂”设计的重要特征。美国海军通过采取“平衡的方法”来提高其生存能力。这意味着它不完全依赖于雷达隐身技术,而是结合了雷达信号抑制,先进的电子战能力,使用防区外武器以及新的战术,从而以较低的成本来提高战斗机和机组人员的安全。

图14 “超级大黄蜂”的进气道部分遮挡了发动机风扇叶片

F/A-18E/F的雷达横截面在某些方向(主要是前后)大大减少了。发动机进气口的设计减小了飞机的正面雷达横截面。发动机进气口前缘的角度设计会将前方来的无线信号转向侧面。进气道中固定的扇形反射结构也会防止雷达波到达发动机风扇的旋转叶片。

F/A-18A/B/C/D上使用格栅覆盖各种辅助排气和进气口的地方,在F/A-18E/F上换成了穿孔的面板,防止雷达波穿透这些面板。“超级大黄蜂”还尽量把面板的边界和飞机的几何边缘对齐,同时非常注意去除或填充不必要的表面连接间隙和谐振腔,以将雷达波以均匀的狭窄角度从飞机反射回去。

图15 F/A-18F的外表比“大黄蜂”更干净

据2004年的相关报道,除了F-22和F-35战斗机以外,与同时代的其他战斗机相比,“超级大黄蜂”采用了最广泛的减少雷达截面积的措施。因此,尽管F/A-18E/F不是像F-22那样的隐形战斗机,它的正面雷达截面仍将比上一代战斗机小一个数量级。

除了美国海军,澳大利亚空军目前是唯一的F/A-18E/F的海外客户,虽然波音公司正在全球范围内推广其F/A-18E/F战机。

图16 澳大利亚空军的“超级大黄蜂”和它替换的F-111战斗机

2005年开始交付的Block II超级大黄蜂结合了改进的有源相控阵雷达APG-79,更大的显示器,头盔显示系统以及其他几种航空电子设备的替代品。在Block II超级大黄蜂上使用了很多为波音X-32版本开发的航空电子设备和武器系统。2008年1月,美国海军还决定了将对135架早期生产型“超级大黄蜂”飞机进行有源相控阵雷达改装。

今年,美国海军根据其对2020财年的最新预算要求,计划在2020年至2024年财政年度之间购买84架F/A-18E/F Block III战斗机。这是美军在上一财政年度获得资金购买24架“超级虫”之后,又一个F/A-18E/F的大批量采购计划。

图17 “超级大黄蜂”Block II战斗机

Block III配置的“超级大黄蜂”相对于之前的Block II机型有五个重大升级,其中包括:保形油箱(Conformal Fuel Tanks,CFT),更新和增加隐形涂层以减少其雷达特征,一套新的任务计算机和数据链路,以及为每个飞行员座舱(包括双座F/A-18F机型的后排武器官)配置一个可轻松定制的宽屏多功能显示器。

此外,两个先前计划对Block II“超级大黄蜂”进行的升级也被包括进了Block III项目。他们是能够携带装有联网的红外搜索和跟踪(Infrared Search and Track,IRST)传感器的改进型机身中心线副油箱能力和改进的卫星通信(Satellite Communication,SATCOM)系统。

图18 “超级大黄蜂”Block III的五大升级

Block III之后,“超级大黄蜂”还能走多远现在还无从可知。现在可以看到的进一步的发展包括:

  • F414增强型性能引擎(Enhanced Performance Engine,EPE)在保持现有接口和尺寸的基础上,通过先进风扇、压缩机和高压涡轮,将推力增加20%,油耗降低1%。

  • 改进的自卫电子战套件

  • 有人无人战机联合作战

“咆哮者”电子战战机

波音EA-18G“咆哮者”是一种基于双座F/A-18F“超级大黄蜂”的专门舰载电子战飞机。它取代了诺斯洛普·格鲁曼的EA-6B“徘徊者”电子战机。EA-18G于2007年开始生产,并于2009年底开始在美国海军服役。除了美国之外,澳大利亚是EA-18G的唯一海外客户。

“咆哮者”的飞行性能与F/A-18E/F非常相似。这让它在执行传统的防区外电子干扰和欺骗任务之外,还能够执行护航干扰,即在攻击任务的所有阶段都陪伴F/A-18战斗机。为了使“咆哮者”执行电子战任务能够飞得更稳定,波音公司修改了飞机的机翼前缘和机翼折叠铰链的整流罩,同时增加了机翼中部的翼刀和副翼铰链前的斜边条。

图19 EA-18G“咆哮者”电子战机,注意机翼上的翼刀

“咆哮者”与标准的“超级大黄蜂”有90%的通用性。它们共用机身,雷神公司的AN / APG-79主动相控阵雷达和武器系统,例如AN/AYK-22外挂管理系统。大多数专用的机载电子攻击设备都安装在用于机载20毫米机炮的空间(因此“咆哮者”没有机载机炮)和翼尖上。九个挂点仍然可以悬挂额外的武器或干扰吊舱。附加的电子设备包括翼尖上的诺斯洛普·格鲁曼公司AN/ALQ-218宽频接收器以及L3哈里斯公司ALQ-99高频段/低频战术干扰吊舱(ALQ-99可以被设定为高频或者低频吊舱)。ALQ-218与ALQ-99结合在一起,形成了一个全谱电子战套件,能够对已知的地对空威胁提供检测和干扰。

图20 AN/ALQ-99高低频干扰吊舱,高频(右上)/低频(右下)

EA-18G最多可以安装五个ALQ-99干扰舱,通常还会增加两枚AIM-120先进中距空对空导弹和AGM-88“哈姆”反辐射导弹。EA-18G还使用了INCANS干扰消除系统,以确保它在干扰敌方通信时仍然可以和己方进行语音通信,这是EA-6B所不具备的功能。除雷达预警和干扰设备外,“咆哮者”还拥有通信接收/干扰系统,可对敌方通信系统进行抑制和攻击。

图21 EA-18G的作战能力

尽管经过多次升级,基于上世纪60年代技术的ALQ-99吊舱已经不足以抵抗新出现的威胁。另外,ALQ-99干扰器吊舱的可靠性很差,内置测试(BIT)系统经常出问题。这导致机组人员可能带着出问题的吊舱执行飞行任务,还一无所知。另外,ALQ-99还会干扰飞机的雷达。

为此美军正在研发下一代干扰器(Next Generation Jammer,NGJ)来替换ALQ-99吊舱。最近,雷声公司向美国海军交付了第一批下一代中频干扰器(NGJ-MB)的工程样机进行测试。新的干扰器的功率将大大增加。这导致他需要使用内置的涡轮机代替之前的翼尖螺旋桨驱动发电机为干扰设备提供更高的电力。有报道说,这将增加飞机的阻力从而降低航程和速度。下一代高频和低频干扰器仍在招标中,可能会使用同样的外壳。

图22 雷声公司的下一代中频干扰器

三架“咆哮者”同时工作时,可以用三角测量法生成敌方无线电信号源的实时定位轨迹。利用更快的数据链接,“咆哮者”可以使用其电子战吊舱精确地定位信号源。当拥有三架飞机时,第一架飞机检测到来自诸如手机之类的信号源的信号后,其他两架飞机也可以截获相同的信号。根据信号到达所有三架飞机的时延,就能够对目标进行三角法定位。2015年初,美国海军使用配备了罗克韦尔·柯林斯公司的战术瞄准网络技术(TTNT)的EA-18G和ALQ-218接收器演示了这一概念,在不使用自身雷达的情况下,获取目标船只的无线电信号,并从远距离瞄准目标。波音公司于2015年12月1日宣布,他们将使用TTNT数据链路升级海军的EA-18G。

图23 EA-18G的作战能力,此处带了一个低频干扰吊舱,两个高频干扰吊舱,两枚“哈姆”反辐射导弹,两枚AIM-120空对空导弹

澳大利亚皇家空军决定在其订购的12架“咆哮者”飞机中增加雷声公司的ATFLIR(前视红外)吊舱。当EA-18G的雷达和雷达探测器定位到可能的目标时,他们可以通过数据链路将目标信息传递给其他攻击战斗机。但是,“咆哮者”本身缺乏在视觉上确认其探测到的目标能力,因此添加FLIR吊舱会使其具有视觉探知能力,以看到目标并缩短杀伤链。目前尚不清楚美国海军是否也会增加FLIR吊舱。另外,澳大利亚的EA-18G也将装备AIM-9X响尾蛇导弹。

图24 澳大利亚空军的EA-18G电子战飞机

总体而言,EA-18G“咆哮者”电子战飞机的战斗力还是很强的。它是最早一种在演习中取得F-22“猛禽”击坠记录的四代机。


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