F-18G
雙蛇記 九
然而,F-18從一開始就有兩個要命的毛病:一是航程不足,和F-16相比,F-18 的航程是短得多了,甚至没有滿足設計要求,這對航母從海到陸的遠程攻擊帶來很大的問題。第二個問題是着陸重量的限制,這是使起落架不至於過重的結果,但這樣一來,出擊中携帶的彈藥必須在着陸前抛掉,燃油也要洩放掉一些,以減輕着陸重量。這個做法在過去一直是常規,“鐵炸彈”没有幾個錢,無所謂。但對於大量使用昂貴的飛彈和精靈炸彈的今天,再這樣做連美國也吃不消了。麥道在80年代F-18服役後不久就建議採用加大機翼、尾翼、加長機身的大黄蜂2000方案,可以多載燃油,增加航程;可以加强機體,增加着陸重量。F-18A/B 剛服役,美國海軍不想費那個事。麥道向英國皇家空軍和德國空軍推銷作為“歐洲戰鬥機”的替代也無疾而終,向法國建議聯合開發也吃了閉門羹。但是第一次波灣戰爭結束後,美國開始大規模縮減軍事規模,很多冷戰期間的項目被砍掉。首當其衝的是嚴重超支、超重的A-12攻擊機。這是一架人稱“小B-2”的高度隱然的無尾飛翼,原本是用來取代A-6攻擊機的。取消了A-12,A-6的後繼型號就没了着落。在1991年裡,美國海軍先後提出A-6F、F-14的多用途型等計劃,都被否決,最後A-6的後繼型和海軍的先進技術戰鬥機(Naval Advanced Technology Fighter,NATF)合併,這就是海軍的F-22。但是到1991年底時,NATF 計劃也被否決了。在此期間,大黄蜂2000被作為NATF出現之前的臨時替代,定名為F-18E/F。在NATF被取消後,臨時工就變永久工,F-18E/F在無意之間,摇身一變,成為美國海軍未來30年裡高低搭配的高端,將繼續在世界的天空遨翔。
A-12的想像圖和全尺寸模型
可變後掠翼的F-22海軍型
格魯曼提議的“超級雄貓21”方案,注意艙蓋變成整體的了
美國海軍的計劃是保留F-18C/D的電子設備,但在機體和發動機上作大改,以提高航程和着陸重量。由於基本氣動佈局没有大變,通用電氣的新發動機F414也是在成熟的F404基礎上發展來的,機體和發動機的風險不大。由於保留了F-18C/D上90%的主要電子設備,在以後的升級中逐步實現新的功能,如全電掃相控陣雷達,這樣一來,現代戰鬥機研製中投資和風險最大的部分突然没有了風險。所以海軍將F-18E/F計劃列為“低風險”。事實上,F-18E的研製完全按時間、按預算,和F-22、RAH-66、F-35比起來,確實是波瀾不驚,按部就班。海軍是在1992年5月12日宣佈實施F-18E/F計劃的,最初準備取代全部的F-18A/B/C/D,後來計劃縮減,將和F-18C/D混編,直到F-35替代F-18C/D。
F-18E和F-18C之間大小的差别一目了然
F-18E/F說是F-18C/D的放大型,其實是貌合神離,和YF-17進化到F-18一樣,基本就是重新設計的。F-18E/F在氣動設計上有一些新意。一個是進氣道内的雷達屏障(Radar Blocker),其實就是塗覆吸波材料的整流片,使入射雷達波不能長驅直入到渦輪盤形成强反射,有效地抑制了正面的雷達截面積。這些整流片雖然產生一定的阻力,但同時“理順”了氣流,延緩了大迎角下發動機失速的產生。F-18E/F的另一個氣動設計上的新穎之處,是機翼折叠處(為艦上節約佔地)採用多孔零件,把機翼下表面的高壓氣流引入上表面,形成“虛擬翼刀”,既避免了翼刀的阻力,又解决了轟動一時的“Wing Drop”問題。F-18E/F的大邊條重新設計,比C/D 的更大、更豐滿,並且取消了大邊條上的小擾流片,和用於洩放邊界層的出氣口,矩形進氣口和機身、機翼之間有一定的空隙,可以洩放邊界層,不再需要在大邊條的上表面開口。由於大邊條是重新設計的,大邊條形成的漩渦在雙垂尾前方破裂的問題得到了根本解決,大邊條上的小擾流片也取消了。
F-18E/F採用具有一定隱形性能的斜切的矩形進氣口
F-18E的大邊條更為豐滿,同時取消了大邊條上表面的小擾流片
注意機翼折疊的地方有一條鼓包,那就是多孔結構,用於形成虛擬翼刀,制止wing drop問題
F-18A/B的過載設計為+7.5/-2.5g,這不是F-18的結構局限,而是海軍的要求使然。但海軍對空軍拿那個+9/-3g在面前晃來晃去終於看够了,一怒之下,把 C/D的過載要求提高到+9/-3g。但是在E/F上,又回到+7.5/-2.5g,原因是現代空對空飛彈使特别高的機動性失去意義,降低過載要求並不降低戰鬥效能,還能減輕重量和簡化結構。同樣道理,F-18E/F上也不打算用推力轉向。F-18E/F還是“適度隱形”的典範,把生存力和戰鬥效能的賭注放在電子系統上。這有點像海軍艦艇的發展趨勢,不再片面追求速度和轉彎性能,而是强調武器平台的綜合能力。可以看到,海軍對未來戰鬥機的設想和空軍的很不一樣,或許别的國家在研製新型戰鬥機的時候,不要光看着美國空軍的思路,對美國海軍的思路也應該研究一下。
F-18E的座艙,注意仍然採用中桿操縱
F-16本來也有一個“第二春”的機會。1980年,通用動力和NASA在“超音速巡航和機動研究”(Supersonic Cruise and Maneuverability Program,SCAMP)合作,研究超音速飛機用的低阻機翼,為超音速客机作預研。1981年,美國空軍宣佈“增强戰術戰鬥機計劃”(Enhanced Tactical Fighter,ETF),尋找一個替代F-111的飛機。通用動力用F-16XL競標,麥道用F-15E 競標,最後F-15E獲勝。F-16XL的機翼是箭形三角翼(cranked delta),翼面積比常規F-16要增加120%,取消了平尾和腹鰭,機身也加長了1.4米。F-16XL的静穩定性比常規的F-16 要好,所以取消腹鰭對穩定性和操控没有太大的影響。F-16XL的超音速升阻比提高了25%,次音速升阻比也提高11%,大大減小了巡航阻力,改善了低空高速飛行時的平穩性和抗陣風性能。這大概不是偶然的,無尾三角翼飛機大多具有良好的低空平穩性和抗陣風性能。增大的機翼和加長的機身使燃油容量增加了82%,和常規F-16相比,F-16XL可以在載彈增加一倍的情況下,同時增加航程40%。和F-15E相比,F-16XL的成本較低,載彈更多,航程更遠,可以作超音速巡航。但F-16XL也不是没有問題的,其翼下掛架的空間很擁擠,真正要按容許的重量掛載武器,實際上不可能,要同時掛載副油箱時,掛載武器更受限制。空軍对無尾三角翼佈局的飛機不信任,對單發戰鬥機擔任遠程攻擊任務不放心,在政治上也想保持F-15的生產線,所以F-16XL的落選就不奇怪了。
F-16XL
美國空軍已經接收了最後一架F-16,未來的F-16都是為出口生產的。相比之下,F-18E/F才開始服役,起碼要服役30年甚至更多,或許要到F-16都退役了還在飛。為F-16機隊提供的新升級方案,於2012年新加坡航展上首次揭露,2015年10月16日完成處女航。F-16V的原型機為中華民國空軍擁有,常駐美國愛德華空軍基地作為研發及測試用的F-16戰機(中華民國空軍序號6601,美軍序號AF93-702),洛克希德馬丁業務發展部門副總裁史坦李吉表示,F-16V的作戰能力相當於阿拉伯聯合大公國的F-16E(F-16批次60),將成為各國正式取得第五代戰機前的最佳過渡機種。其後新加坡、南韓、巴林、希臘及美國等國皆有升級或採購。看來F-16或F-18是誰笑到了最後尚未知曉。
清泉崗,台中, September 2020
F-14正在交班,F-18E是美國海軍的未來,注意這彩色的塗裝,美國海軍的傳統是只有中隊長或聯隊長的座機才採用彩色塗裝。這是曾參加珊瑚海戰鬥的VFA-2 Bounty Hunters,紅白藍三色彩條代表美國第一艘航空母艦“蘭利”號(USS Langley,CV-1/AV-3)。一直覺得F-18 的雙座型更好看一點,座艙蓋的線條和比例更勻稱一點
F-16和F-18的故事是一個老故事,一個為人們所熟悉的故事,但或許其中還是有一些不為人們所注意但仍然重要的啟示:
1、美國空軍並不是“永遠正確”的,在預測未來戰場時,不時出差錯。我們在“追蹤世界先進水準”的同時,既不能盲目否定,也不能照單全收,一定要頭腦清醒,弄清楚為什麼。當年誰要是尾隨最初的F-X,豈不冤枉?米格23是所有米格中最肉的,就是仿傚F-111的結果。
2、即使在財大氣粗的美國空軍,一個優秀概念的實現,也要非凡的遠見、毅力和時機,才能變為現實。如果不是尼克森時代因為財政拮據而實行的國防採購改革,F-16和F-18也許不會出現。
3、對外國戰鬥機進行針對性設計的時候,絕不能只盯着紙面的幾個孤立的技術參數,必需弄清楚其背後的設計思想,這樣才能理解其真實性能。别人倒不一定是故意要唬弄你,但要“概括性”地描述飛機的性能,只能用幾個數據。要以此為針對性設計的依據,這就真是管中窺豹了。
4、一個先進的設計,絕不能僅僅在技術參數的“更”上做文章,一定要有先進的理念。F-15、F-16、F-18 的設計理念是能量機動,F-22的設計理念是均衡的隱形和機動性。
5、理論結合實際永遠不過時,Boyd的能量機動理論就是理論結合實際的最好的例子。我們需要我們自己的Boyd,既有作戰經驗,又有工程知識,只有這樣,才能產生出真正有效的新理念。
F-18G來張模型客頭痛的塗裝
--全文完--