时间:2022-09-05 分类: 战史风云 查看: 159
F-15鹰式战斗机(F-15 Eagle),是全天候、高机动性的战术战斗机,针对获得与维持空优而设计的它,是美国空军现役的主力战机之一,F-15是由1962年展开的F-X(Fighter-Experimental)计划发展出来,1969年由麦道(McDonnell Douglas)公司得标,1972年7月首次试飞,1974年首架量产机交付美国空军使用,直到现在。
战争的态度有了极大转变。他们认为,未来的战争必将是一场核大战,因此所有的军事资源、军事理论都为此大幅度调整。在这场大变革中,战术空军司令部成为“重灾区”之一——在核战争中,战略空军是打击主力,战术空军也就沦入给人打下手的境地。
历史拉开了序幕。
设计:
视界
为了提供良好的视界,整体式风挡,座椅位置也安排得较高,飞行员几乎 1/3 个身子露在机身外,使得飞行员具有上半球 360 度环视视界,正前方下视角达到 15°,相当出色。
F-15 机身为全金属半硬壳式结构,分为三段。前段包括机头雷达罩、座舱和电子设备舱,主要结构材料为铝合金。中段与机翼相连,前三个框为铝合金结构,后三个为钛合金结构。后段为发动机舱,全钛合金结构。
进气道外侧有凸出的整流罩,从机翼根部前缘向前延伸,大迎角下可以产生涡流,推迟机翼失速和提高尾翼效率,相当于边条翼,但由于整流罩前缘半径较大,具有较大吸力,气流不易分离,其效果不如边条翼好。整流罩结构经过机翼向后延伸,形成尾部支撑桁架(尾撑)结构,除了提供尾翼安装空间外,大迎角下还能产生一定的低头力矩,改善飞机的大迎角性能。
单块式减速板位于机身背部,最大开度 35 度,可以在任何速度下打开,并不会改变飞机的俯仰姿态。
F-15 的机尾采用双发小间距布局,减小了飞机阻力。
F-15 采用切尖三角翼翼形的原因是三角翼在改善机翼结构、增大机内容积方面有较大优势,同时可以使飞机在跨音速区的阻力增加变得更加平缓,飞机跨音速时焦点移动量也较小,减小了配平阻力。
为了改善飞机亚音速性能,F-15 采用了前缘固定锥形扭转设计,而没有采用当时已经得到普遍应用的前缘机动襟翼——这种设计主要是从重量、制造工艺和系统复杂性方面考虑的。
机翼采用高达 3 的展弦比,配合较小的根梢比,有利于推迟翼尖分离,明显减小了机翼诱导阻力;同时较大的展弦比提高了机翼升力线斜率,改善了机翼升力特性。这和能量机动理论中减阻增升的要求是一致的。当然,展弦比增大,超音速零升阻力系数也增大,增大了跨/超音速的波阻。这个缺点,则利用强大的发动机推力和其它方面的设计来弥补。
机翼结构为多梁抗扭盒型破损安全结构,前梁为铝合金,后三梁为钛合金。内侧整体油箱的下蒙皮采用钛合金壁板,其余为铝合金机加工整体壁板。机翼前后缘、襟翼、副翼均为全铝蜂窝夹层结构。机翼的破损安全结构,配合承力蒙皮,只要有一根翼梁仍然完好,就可以支持飞机继续飞行,大大提高了飞机的生存能力。
尾翼
垂尾采用大展弦比、中等后掠角设计,前缘后掠角 37°,外倾 2°,高度较大,大迎角下可以明显改善飞机的航向稳定性,从而保证 F-15 可以有效的进行大迎角机动。
F-15 的平尾为大后掠全动式低平尾设计,前缘后掠角 50°,具有前缘锯齿和翼尖斜切设计。
F-15 垂直安定面和平尾都是全金属蜂窝夹层结构。两者的抗扭盒为钛合金结构,蒙皮则是全厚度铝夹芯和硼纤维层合板构成的蜂窝壁板,前后缘为全铝蜂窝结构。方向舵梁肋为碳纤维复合材料,蒙皮则由硼纤维层合板和铝夹芯构成。平尾和方向舵均可以左右互换。
航电设备
F-15 装备了大型脉冲多普勒(PD)雷达,以提供先敌发现的优势。战术电子战系统(TEWS)提供威胁告警信息。平显和双杆操纵系统(HOTAS)则大大减轻了飞行员搜索、跟踪、攻击目标时的操纵负担,并简化了操纵程序。
为 F-15A 设计的是 AN/APG-63 全天候多模式雷达系统。APG-63 雷达工作在 X 波段,探测距离远,具有下视下射能力。探测信息自动送往中央计算机,并和计算结果一起实时反馈给飞行员(通过平显和下显)。 APG-63 具有多种对空工作模式,可以根据不同的搜索方式或选择的交战模式来选择不同的脉冲重复频率(PRF):远程搜索,使用中/高 PRF,根据飞行员选择的搜索距离(18.5~296 公里)确定 PRF,以期获得较好的迎头和尾追搜索效果;速度搜索,使用高 PRF,专用于迎头高速接近的目标;近距搜索,使用中 PRF,用于格斗时为响尾蛇导弹和航炮提供数据,具有 16、32、64 公里三种探测范围,可以跟踪多个目标。作为以上三种模式的备份,APG-63 还有一种非 PD 模式,使用低 PRF,只能提供上视能力——因为非PD模式无法过滤地面杂波。
此外,APG-63 还有多种提供特殊功能的模式,包括:信标模式,用于向空中飞机的敌我识别系统(IFF)发射询问信号;手动跟踪模式,作为自动跟踪模式的备份;被动模式,用于监测外部雷达辐射信号,同时自身只发送微弱脉冲,以尽可能减小自我暴露的可能性;地图测绘模式。
1973 年,APG-63 雷达投入使用。1979 年,该雷达装备了可编程信号处理器(PSP),这是 PSP 首次在机载雷达上应用。这使得系统通过软件编程就可以适应新的战术、使用模式以及武器系统,而无需进行大规模硬件改进。1986 年,APG-63 停产,共生产大约 1,000 台,装备所有 F-15A/B 型和早期 F-15C/D 型。但是 APG-63 并不完善。其平均维修间隔时间(MTBM)不到 15 小时。对该系统的航线可更换件(LRU)的技术支持日益困难。原因之一是很多部件采购困难,而采用新技术部件则往往要求重新设计系统而被迫放弃。另一方面,持续恶化的可靠性影响了飞机的部署。如果航空站没有二级维修能力,就无法对雷达故障提供技术支援。此外,由于设计时的局限,APG-63 事实上没有多余的处理能力和存储能力来升级软件,应付日益增大的威胁。为此,从 F-15C/D 后期型开始换装 APG-70 雷达。
APG-63(V)1 则是针对 APG-63 缺点所做的重大改型,在可靠性和可维护性方面有了明显提高,以满足用户要求。作为美国空军雷达换装计划的一部分,APG-63(V)1 将取代 APG-63 装备 F-15C/D,以保证美国空军雷达方面的优势。(V)1 系统更换了发射机、接收机、数据处理器、低压电源和信号数据转换器。在系统能力增强的同时,可靠性提高了近 10 倍,MTBM 达到 120 小时。
M61A1是在美国第三代战斗机上广泛使用的一种航炮,F-15所有改型上均有装备,主要用于距离600米以内的空战,弥补格斗导弹的发射死区。其安装位置在右翼根整流罩内,备弹940发(A~D)/500发(E)。航炮射速有4000发/分和6000发/分两种,飞行员可以自行设置。
AIM-9L导弹
AIM-9L 是美国吸取越南战争的教训,于70年代初期开始研制的具有全向攻击能力的第三代“响尾蛇”空对空导弹,曾被誉为“超级响尾蛇”。该弹的外形与AIM-9B相似,舱段布局与AZM-相同,而弹翼和陀螺舵则与AIM-9H一样。它与AIM-9B外形的最大区别是,弹头较尖、前舵面由三角形改为双三角形。其导引头采用氩制冷的锑化钢探测器,探测灵敏度较高,导弹能从前半球攻击目标,攻击角大于90度。AIM-9L 的弹长为2.87米,弹径为0.137米, 翼展0.63米,发射重量约为86千克,射程增大至18.5千米。最大速度增至M数2.5。
M61A1航炮
“麻雀”ⅠAIM-7A分为3个舱段,弹头为引信/战斗部舱,弹体中部为制导控制舱,弹体中后部为固体火箭发动机舱,3个舱段用螺钉连接。由于采用雷达波束制导,其制导控制舱内装的是陀螺仪、加速度计、天线和接收机、计算装置、伺服机构、电瓶和高压能源。导弹发射后1s,由陀螺仪和加速度计组成的自动驾驶仪控制飞行,导弹进入机载雷达AN/APG-51B的制导波束后,自动驾驶仪与伺服机构断开,天线和接收机接收制导波束信号,计算装置据此计算出导弹相对于制导波束等强信号区的偏移量,通过伺服机构使全动式弹翼偏转,使导弹返回等强信号区,制导波束随动于机载光学瞄准具视线,从而引导导弹飞行所瞄准攻击的空中目标,制导飞行时间20s