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世人不知F-17,早已化作F-18“大黄蜂”,F-17就是F-18。只是当年研制,为得与F-16竞争空军轻型机项目,败下阵来。后来再次以F-17的名义,与F-16再次争夺海军项目,就战胜了F-16,赢得了海军的青睐,正式编号F-18。与F-23项目一样,战胜不了F-22,编号也不再使用。在我国空军,今天已很少人知道歼-9和歼-12的存在,它们都是下马的项目。不过,美国空军和海军的战斗机项目,采用的竞争机制,谁的性能好就使用谁的,这一点确实值得值鉴,以后成飞与沈飞,有得一拼。

“超虫”当家

F-18赢得海军订单,不是偶然的,比之F-16,双发布局,多用途的潜力更大,因此在海军更受欢迎。当时海军,不仅有F-14重型制空战斗机,也有专门用于攻击的A-4“天鹰”和A-7“海盗”两种机型,随着2006年F-14退役,F-18的表现越来越好,可靠性高,维护性好,生存能力强,受到海军青睐,占据主力地位,共生产了上千架之多。不但自用,而且出口了7个国家。正应了一句话,是好装备即会受到欢迎,其最新改型E/F-18G,成为专业的电子干扰机,曾经在红旗军演中战胜了F-22,可见其不俗的威力。在可见的未来十五年内,还能成为舰载机重要辅助机型,没有问题。

一时之雄

参予了1986年之后的美国不少对外战争,海湾战争中190架出动,只损失了一架。2002年已升级到重型机的F/A-18E/F,首次实战,摧毁了伊拉克境内的多个目标。数次重大升级,机体已经扩大到30%,最大起飞重量从24吨增加至30吨,挂架11个,载弹10吨,可发射海军现役所有先进武器,“超虫”之名可不是白叫的。养活厂家9万工人,40年来每年产值高达60亿美元,到2019年才终于关掉生产线。作为一款优秀的舰载机,以其历史,完全写本大部头的传奇了。

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简单的回答是除了诺斯罗普(Northrop)公司的YF-17原型机以外,没有量产的F-17存在,美国空军也没有正式列装过任何正式的F-17战斗机。下面稀星天外就给大家介绍一下诺斯罗普YF-17“眼镜蛇(Cobra)”战斗机。

图一 诺斯罗普公司的YF-17原型机

原始设计

YF-17是诺斯罗普起始于1956年的N-102“毒牙”战斗机设计,经过F-5“虎”式战斗机延续的一个战斗机设计系列的最终产物。

图二 诺斯罗普公司的战斗机设计,N-102“毒牙”

该飞机的主要设计元素可追溯到1965年初,来自诺斯罗普公司内部的衍生自F-5E的N-300项目,具有更长的机身,较小的边条翼和推力更强大的GE15-J1A1涡轮喷气发动机,每台额定推力为4082公斤(40千牛)。机翼略微升高,以留出更大的翼下空间来挂载更大型的弹药。N-300进一步演变为P-530“眼镜蛇“,发动机也换成了推力为5897公斤(58千牛)的GE15-J1A5发动机。该发动机具有非常小(0.25)的涵道比,因此获得了“漏气涡喷”的绰号。该发动机的外涵道实际只作为发动机后部的冷却流,使发动机舱可以用更轻,更便宜的材料建造。

图三 诺斯罗普公司的F-5轻型外销战斗机

P-530的机翼平面和机头截面类似于F-5。梯形机翼的空气动力学中心线呈20°角后掠,后缘前掠,37平方米的机翼面积是F-5E(17.3平法米)的两倍多。最初采用的是上单翼,最终逐渐下移变成了中单翼。该飞机最独特的气动特征是边条翼,它逐渐缩小直到融入座舱下方的机身中。边条翼的使用有两点好处:一个是通过提供约50%的额外升力,使飞机能够以超过50°的迎角进行机动;另一个是在大迎角时将气流束缚在边条翼下方,确保气流进入发动机

图四 诺斯罗普的P-300的设计方案

轻型战斗机(Light Weight Fighter,LWF)项目

美国空军在1971年发起了轻型战斗机(Light Weight Fighter,LWF)的技术评估项目。LWF项目的初衷是设计一种比麦克唐纳·道格拉斯F-15“鹰”空中优势战斗机便宜,可以胜任多种战斗任务的轻型战斗机

图五 YF-17的发展路线

当LWF计划宣布后,诺斯罗普将P-530修改为P-600设计,并获得了YF-17A的编号。P-530原本打算作为多用途飞机使用,但P-600严格来说是一架进行空对空作战的演示机,因此机载机关炮从机身的底部移动到了上部。

图六 P530-2设计方案

尽管使用了超过408千克的石墨/环氧树脂复合材料,YF-17的主要材料还是铝合金,并采用了传统的半硬壳式应力蒙皮结构。小巧的机头里装了一个简单的测距雷达。座舱内有一个后倾18°的弹射座椅,配有一个气泡式座舱盖和一个平视显示器(HUD)。厚度很薄的机翼内不带任何燃料,在其前后缘以及边条翼部分,采用了带有复合材料蒙皮的Nomex高熔点芳香聚酰胺材料蜂窝结构核心构成。飞机的后部有两个采用Nomex蜂窝结构核心加铝合金蒙皮的全动式水平尾翼,以及两个常规结构的垂直尾翼。和主翼一样,垂直尾翼的前后缘也是采用Nomex蜂窝结构核心覆盖复合材料面板制成。

图六 YF-17A的第一架原型机

整架飞机由并排安装的两台推力为6532公斤(64千牛)的通用电气YJ101-GE-100涡扇发动机提供动力,以最大程度地减少发动机损失时的推力不对称性。为了便于维护,发动机安装在可以从飞机下方拆卸的稳定支架上,而不用干扰尾翼。每台发动机都驱动一套独立的液压系统。与P-530不同,YF-17采用了被称为电子控制增强系统(ECAS)部分电传操纵方案,利用副翼,方向舵和尾翼进行主要飞行控制。

YF-17的两个外倾45°的垂直尾翼,使飞机的“纵向静不稳定性”,从而增强了它的机动性。当时,诺斯罗普公司尚未对电传操控系统充满信心,因此保留了机械信号飞行操控装置。最终的飞机于1971年1月28日亮相,对外宣称最大起飞重量为18144千克,最大速度为2马赫。

图七 YF-17A的机头视角

1974年4月4日,YF-17第一架原型机(序列号72-1569)在霍桑市推出,它于6月9日在爱德华兹空军基地(Edwards AFB)进行由飞行员“汉克”亨利·丘托(Henry“ Hank” Chouteau)驾驶进行了为时61分钟的首飞,首飞高度达到了5400米,飞行速度达到了976公里/小时。首飞后,丘托表示:“当我们的设计师说在YF-17中他们打算将飞机交还给飞行员时,他们的意思是。这是一架战斗机飞行员的战斗机。”第二架YF-17(序列号72-1570)于8月21日首飞。整个1974年,YF-17都在LWF项目和通用动力的YF-16展开竞争。两架YF-17原型机总共进行了288次试飞,总计345.5小时。YF-17的最高速度达到了1.95马赫,瞬间载荷系数达到了9.4G,最大飞行高度超过了15000米。它可以在水平飞行中保持34°迎角,迎角为63°时的爬升率为1550米/分钟

图八 YF-17(远)和YF-16(近)编队飞行

但是,YF-17在LWF的竞争中输给了完全按照“战斗机黑手党”的“能量机动”理论设计的F-16“战隼”。

柳暗花明

恰逢其时,美国海军启动了海军实验战斗攻击机(VFAX)计划,企图研制和采购一种多用途飞机,以取代道格拉斯A-4“天鹰”,A-7“海盗II”和剩余的麦克唐纳·道格拉斯F-4“鬼怪II”,并作为F-14“雄猫”战斗机的低端搭档。

1973年夏天,时任国防部长詹姆斯·施莱辛格(James R. Schlesinger)下令美国海军评估空军LWF计划的两个竞争对手。1974年5月,众议院武装委员会将VFAX的3400万美元重新分配给一个新计划,即海军空战战斗机(NACF),旨在最大程度利用为LWF计划开发的技术。

图九 第一架YF-18A战斗机

尽管YF-16在LWF竞赛中获胜,但美国海军却对一架单发动机和窄起落架飞机是否可以胜任航母作战表示怀疑。这给了YF-17第二次机会,1975年5月2日,海军宣布选择YF-17。由于LWF要求的是一架没有对地攻击能力的昼间战斗机,不能满足海军对于战斗攻击机的要求,因此美国海军要求麦克唐纳·道格拉斯和诺斯罗普根据YF-17的设计和原理开发新飞机。 1977年3月1日,新的飞机被命名为F-18“大黄蜂”

图十 海军蓝天使表演队的F/A-18A

诺斯罗普在与麦克唐纳·道格拉斯的合作中,是一个的二级承包商,以利用后者在制造舰载机方面的经验。在F-18上,两家公司同意将零件制造工作量平均分配,麦克唐纳·道格拉斯进行最后组装。另外麦克唐纳·道格拉斯将建造机翼,水平尾翼和前机身,而诺斯罗普将建造中后段机身和垂直尾翼。

图十一 F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机

F-18最初被称为麦克唐纳·道格拉斯267型,从YF-17进行了大幅修改。为了适合航母作战,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2,020千克。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

图十二 F/A-18F(左)和F/A-18A(右)编队飞行,可以让我们从机体尺寸上有个直观的比较

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。

另外,令人没有想到的是,F/A-18在冷战结束后,再次上演屌丝逆袭,顺利挤走了冷战时美国海军航空兵的当家小生——F-14“熊猫”。新的F/A-18的衍生型号,也是YF-17的孙子,F/A-18E/F“超级大黄蜂”的大小已经和早期的F-15相似,不再是一架轻型战斗机了。

图三 从YF-17“眼镜蛇”到F/A-18A“大黄蜂”,再到F/A-18E“超级大黄蜂”

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