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“蝰蛇”的秘密(四 实验型)——洛克希德F-16“战隼”战斗机

发布时间:2013-05-02  原作者:Armstrong   点击数:

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F-16/101,衍生型战斗机发动机

衍生型战斗机发动机项目

  罗克韦尔的 B-1A“枪骑兵”远程战略轰炸机安装了 4 台 13,928 千克推力的 GE F101 涡扇发动机。1977 年吉米•卡特总统决定在生产出 4 架样机后终止 B-1A 项目。

B-1B 使用的 F101-GE-102 涡扇发动机结构图

  为了给 F101 寻找新的客户,GE 通过衍生型战斗机发动机(DFE)项目中把 F101 发展成战斗机发动机。DFE 是美国空军和海军联合进行的项目,旨在为 F-16 的 F100 和 F-14 的 TF30 寻求替代发动机。GE 的新发动机编号 F101X,使用了 F/A-18“大黄蜂”所用 F404 发动机的一些设计,包括按比例放大的风扇和尾喷管及加力燃烧室。

地面测试

  1979 年 12 月 30 日地面测试的头一天,第一台发动机就达到了满功率状态。在接下来的一个月 F101X 就达到了满功率持续运行 60 小时的成绩。到 1980 年秋 F101X 已经完成了 430 小时的加速任务试车,相当于在 F-16 上的 1,000 飞行小时。

F101X 发动机

  地面测试结束后,F101X 的最大推力下降不到 2%,加力油耗只高出 1%。随后发动机被拆解仔细维护,组装后进行模拟 F-14 1,000 小时的试车。

F-16/101 试飞

  首架 FSD F-16A(75-0745)被选中进行 F101X DFE 的改装,并于 1980 年 12 月 19 日进行了首飞。F101X DFE 的尾喷管轮廓较圆润,明显区别于 F100 的直线形尾喷管。在试飞中该机遇到了进气道的高频振荡以及燃料泄露问题,为此进行了细微改进。

F101X DFE 的尾喷管轮廓较圆润,明显区别于 F100 的直线形尾喷管

F-16/101 侧面图

  F-16/101 试飞进展顺利,到 1981 年 5 月 29 日就完成了所有测试目标,进行了 58 次试飞,飞行 75 小时——比计划的少 25 小时。12 名飞行员驾驶该机在一个试飞项目中进行了近距支援、对地攻击、空空作战的模拟。整个试飞期间只出了一次小事故,1981 年 1 月该机因燃料泄露进行了无动力滑翔降落。

  最终 F101 没被 F-16 采用,1981 年 7 月项目终止。但是 F101X 的改进型 F110 最后成功成为 F-16 的替换发动机,从 Block 30 开始被大量采用。

F-16/79,FX 外销型战斗机

FX 外销型战斗机项目

  1977 年 2 月美国吉米•卡特总统宣布新的武器销售政策,旨在遏制先进武器世界范围的扩撒。该政策规定美国军机制造商不允许向外国出售性能等同于美军自用型号的作战飞机。

  但凡事都会有例外,美国批准了北约 4 国和以色列的 F-16 采购,为了在波斯湾地区对抗苏联的扩张,还同意向伊朗出售 F-14 和 F-16。韩国刚开始提出购买 F-16 时,美国政府按照新政策拒绝了此要求,但为了弥补驻韩美军缩编后导致的军力下降,1981 年批准了军售案。不过约旦、台湾、委内瑞拉购买 F-16 的要求却被驳回。

  为了满足这些第二等的国家和地区需要,美国政府启动了 FX 外销型战斗机项目,该机需要满足以下条件:

  •性能、价格和作战能力要介于 F-5E 和 F-16A 之间。
•多用途设计,但要注意面向空空作战,限制攻击能力。
•载荷/航程性能要大大低于美国自用战斗机。
•易于部署和维护。

  最后还要求没有美国的帮助和认可,用户不能轻易升级该机。美国国防部并不会出资推进该项目,FX 外销型战斗机完全依靠美国军机制造商自行投资并承担商业风险。

F-16/79、F-16/101 与 F-16A

新的发动机和结构修改

  由于 FX 外销型战斗机项目的高风险,最后只有两个方案参与竞争:诺斯罗普的 F-5G/F-20,以及 GD 和 GE 合作研制“战隼”的低档出口型。1979 年 11 月 GD 宣布了 F-16 出口型研制计划,该机计划安装一台 GE 的 J79 涡喷发动机。

  尽管在 1979 年 J79 发动机在美国已经停产(共生产了 13,686 台),这种 GE 发动机是 F-104 和 F-4 的动力装置,广泛服役于各国空军,是低价格、易于维护的 FX 外销型战斗机的理想选择。

J79 规格

  •压缩机:17 级,6 级可变定子和可变进气口叶片。
•涡轮:3 级。
•燃烧室:环管燃烧室,10 个火焰筒。

  GE 修改了 J79 的设计,推出了适合 F-16 使用的 J79-GE-17X 单轴涡喷发动机。首先修改了发动机外形以适应 F-16 的发动机舱,还准备引入 Combat+ 加力(原定用来提升 F-4 的性能)功能。飞行员启动 Combat+ 后,发动机燃油流量立即增大,同时稍微收一下尾喷管,这样会使排气温度上升 56 度,从而产生额外的推力。

 

F100

J79

J79 Combat+

 

全加力

全加力

海平面全加力

2.0M/19668米全加力

推力(千克)

10,809

8,119

8,482

9,453

推力(相对百分比)

100%

75.1%

78.5%

87.5%

  但即使依靠 Combat+,J79 的性能也远远逊色于 F100,并且只能在满足操作条件时短时间开启:发动机全加力状态,压缩机入口温度不高于 -9 度。在低空高速情况下,因空气流量高,发动机内部压力过大,导致作用在壳体上的应力很高,此时是绝对不能使用 Combat+ 的。最终只有以色列的“幼狮”C.7 使用了 Combat+ 技术。

  加大推力的 J79-GE-17X 主要缺点就是军推耗油率远高于 F100,但这对 FX 外销型战斗机来说无关紧要,本来就要限制航程的。此外 J79 还要与 F-16 的机身机匣、驱动发电机和液压泵连接,为了解决这个问题,增加了一个传动机匣。

  GE 共制造了 3 台原型发动机,第一台被用于基础飞行等级测试(PFRT),在模拟的 2.0M 条件下运行 5 小时。另外两台移交给 GD,编号 J79-GE-119。其中一台以的编号安装在 F-16B 75-0752 上(1980 年 6 月 USA F提供,两架 FSD F-16B 之一)。

  由于 J79 所需的空气流量要小于 F100,所以需要修改进气口外形,加长了上唇口的附面层隔板。由于 F-16 的进气口是模块化设计,所以修改起来并不困难。由于 J79 比 F100 长了 45.72 厘米,后机身不得不向后延伸。

  为了最大限度的减少改装工作量,发动机前端的安装位置与 F100 一样,平尾转轴后的机身加长了 45.72 厘米。

  新进气口内部上方有固定的压缩面,并且由于 J79 发热量大大高于 F100,所以进气口内还有一个向发动机舱引入冷空气的旁路进气口。此外还在发动机外罩了一个几乎与发动机等长的重达 900 千克的钢制热屏蔽罩。

  该机被称为 F-16/79,预计仅比标准型 F-16A 便宜 100 万美元,按 1980 年币值计算该机的飞离成本是 800 万美元。GD 和 GE 分担整个项目的费用(研发、制造和试飞),总额估计为 1,800 万美元。

编队飞行的 F-16A、F-16/101 与 F-16/79

原型机和试飞

  GD 在改装 F-16/79 时非常注意只实施最低限度的改动,这样沃斯堡生产线就可以很容易地转产 F-16/79,而且无需进行新的疲劳和结构测试。改装工作进展迅速,1980 年 10 月 29 日 F-16/79 首飞,试飞员是 GD 的詹姆斯•A•麦金尼。

  F-16/79 最先被作为 F-16A/B 的替代方案被推荐给委内瑞拉,1981 年 2 月委内瑞拉派队试飞了 F-16/79。GD 预计多达 20 个国家和地区会采购该机,名单上有奥地利、约旦、马来西亚、尼日利亚、新加坡、台湾和泰国。

新进气口内部上方有固定的压缩面,改善了超音速性能,F-16/79 可以飞到 2.0M

  到 1982 年 6 月,F-16/79 已经飞行了 131 架次,122 小时,验证了该机合理的性能:最大速度 2.0M,高度 15,240 米,最大过载 9g。在 9 个月的试飞期间,有 28 名飞行员驾驶过该机。F-16/79 的前途看似一片光明,甚至在国防部副部长卡卢奇致信空军部长凡尔纳•奥尔和海军部长约翰•雷曼阐述国防部对 FX 外销型战斗机的正式政策时,F-16/79 项目的成功似乎已是唾手可得了:

  “有几个盟友正在,或者将要致力于各自战术空军的现代化进程。但只有少数负担得起一线战斗机,由于财政和其他方面的限制,美国提供的一线战斗机的替代型号对他们来非常重要的。(……)FX 外销型既可单独装备也适合高低搭配使用。显然美国的国家安全利益需要保证盟友的军事装备在 80 年代末到 90 年代期间保持战斗力。(……)出于这个原因,我们必须有选择地,但积极地鼓励外国采购 FX 外销型,不能仅依靠制造商自己来开拓市场。你部要尽可能并适当地鼓励外国政府代表和国防机构把 FX 外销型引入进他们的飞机现代化计划中去。”

  但多数客户都对 F-16/79 兴趣缺缺,他们认为该机动力不足,且热屏蔽罩的死重太大,性能远远落后于 F-16A/B。

F-16/79 重量接近 1 吨的发动机隔热罩是最让人诟病的地方

  F-16/79 只能吸引那些因政治和资金障碍无法购买 F-16A/B 的客户。1980 年卡特总统放宽了政策,允许向部分国家出口 F-16A/B。并且当年晚些时候里根总统当选后,多数客户都能使用现金购买到 F-16A/B 了,因此 GD 没有卖出去一架 F-16/79。

  那架 F-16/79 后来被改为 F-16A,用作近距支援和夜间/恶劣天气攻击系统的测试平台。该系统是 GD 自行投资研制的,包括了“隼眼”FLIR 传感器(传感器球安装在机鼻上方,随动于头部),和在进气口两侧挂在的马丁•玛丽埃塔 LANTIRN 导航和目标指示吊舱系统。该机还试飞了在 F-16C/D“夜隼”项目中和 LANTIRN 竞争的其他吊舱系统,例如 GEC-马可尼“大西洋”和马丁•玛丽埃塔“探路者”。

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