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独立擎天30年——德国空军F-4F战斗机

发布时间:2013-04-24  原作者:张洋   点击数:

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  1958 年 5 月 27 日,麦克唐纳飞机公司一架代号“98Q 型”(Mode 98Q)的新型飞机由该公司试飞员利特尔(Robert C.Little)驾驶在圣路易斯市机场成功进行了首飞。随后这架被美国海军称为 YF4H-1 的飞机飞到加州爱德华兹空军基地与沃特公司的 XF8U-3“十字军战士Ⅲ”展开竞争性对比试飞。1958 年 12 月海军宣布 F4H-1 获胜,麦克唐纳于次年 7 月 3 日在圣路易斯举行的公司成立 20 周年庆典上将该机正式命名为“鬼怪” Ⅱ。到 1981 年 5 月 20 日三菱重工向日本航空自卫队交付最后一架 F-4EJ 时,F-4 系列(注:1962年9月18日美国空军和海军航空兵、海军陆战队航空部队按五角大楼统一编号的规定对作战飞机进行了重新编号,海军的F4H-1F、F4H-1重编号为F-4A、F-4B,空军选择的F4H-1改型编号由F-110A改为F-4C。)总产量已达 5,195 架,在世界同技术等级飞机中仅次于苏联的米格-23 家族(到 1984 年停产时米格-23/-27 系列的生产数量超过 6,000 架),并早已从最初的海军防空战斗机转变成一种经典的多功能战斗机。

1959 年 12 月 6 日,F4H-1 原型机从爱德华兹空军基地起飞,创造了 30,040 米(98,557 英尺)的绝对飞行高度记录。注意机身右侧写着“Top Flight”

第 6 架 F4H-1F(145307)在 1961 年 8 月 28 日创造了贴地飞行速度记录

  45 年弹指一挥间,在 1990 年 12 月 28 日驻扎在北卡罗来纳州西摩•约翰逊空军基地的第 4 战术战斗机联队第 334 战术战斗机中队换装 F-15E 后,美国空中力量现役单位的 F-4 作战型除了少量的 F-4G“野鼬鼠”外已全部转入预备役或退役;英国的 F-4 也在 1992 年全部退役,由“狂风”ADV 型取代。其它国家的 F-4 仍在继续服役甚至改进,但这些国家大都也已经装备了第三代战斗机,如以色列空军装备了 F-15/-16、日本航空自卫队装备了 F-15 和 F-2、希腊和埃及空军都装备了 F-16 和“幻影”2000、伊朗空军装备了 F-14、土耳其和韩国空军装备了 F-16、西班牙和皇家澳大利亚空军装备了 F/A-18。而在德国,F-4F 自从 70 年代后期代替 F-104G 后便成为德国空军唯一的防空战斗机(1990 年 10 月 3 日两德统一后原东德的米格-29 被保留,不过数量只有 24 架),并且从 1983 年完成第一次升级改进后,直到 2002 年底一直是德国空军唯一具有超视距作战能力的战斗机。该机还将继续服役,直到被号称“三代半”的 EF2000“台风”完全取代。

F-4 展示挂载能力

选择 F-4F

  F-4F 是改进自美国空军 F-4E 的德国空军专用型。第一架生产型 F-4E(序号 66-0284)在 1967 年 6 月 30 日由亨特(R. D. Hunt)和韦恩•怀特(Wayne Wight)驾驶进行了首飞。它根据越南空战的教训在机头下方安装了一门 6 管 20 毫米 M61A1 加特林炮,是第一种安装固定机炮的 F-4。该机还装有带目标拦截计算机和连续波照射器的 APQ-120 雷达,故也是美国空军第一种装备火控雷达的 F-4,因为此前美国空军的 F-4C/D 都采用独立的火力控制组控制 AIM-7 “麻雀”拦射导弹,而 1966 年 5 月 27 日首飞的美国海军 F-4J 已经装有更先进的 AWG-10 脉冲多普勒火控系统。

地勤人员正在维护 F-4E 的 APQ-120 雷达

  1968 年,为了对抗苏联米格-21 的扩散,美国空军宣布了一项“国际战斗机”(IFA)计划,目的是发展一种以米格-21 为作战对象的低成本军援战斗机。由于 F-4E 过于昂贵,所以麦道公司(注:麦克唐纳公司在1967年与道格拉斯公司合并,称为麦克唐纳-道格拉斯公司,简称麦道公司。)在它的基础上提出了名为“98MZ 型”的单座简化方案参加竞标,并将它编号为 F-4E(F)。这种亚改型去掉了 F-4E 的后座舱、用前缘缝翼代替了前缘吹气襟翼、采用简化的机载设备,并且不具备使用“麻雀”导弹的能力。F-4E(F)的竞争对手是凌•特姆科•沃特公司(注:1963年沃特公司与凌•特姆科电子公司合并,改称凌•特姆科•沃特公司。)的 F-8“十字军战士”轻型化方案 V-1000、洛克希德公司在 F-104“星战士”基础上改进的 CL-1200“枪骑兵”和诺斯罗普公司在 F-5A“自由战士”基础上发展的 F-5A-21。最后 F-5A-21 获胜,并最终发展出 F-5E/F“虎” Ⅱ。这样 F-4E(F)方案就被暂时束之高阁了。

  60 年代德国空军装备的主力防空战斗机是洛克希德的 F-104G,近距支援攻击机则是意大利菲亚特的 G.91。60 年代末德国和英国、意大利联合开展了“多任务战斗机”(MRCA)的研制,并计划用其截击型和对地攻击型分别替换 F-104G、G.91。但不久德国空军就意识到 MRCA 截击型难以在预定的 1975 年开始服役,于是从 1971 年开始寻求一种过渡机种以填补该机服役前的空白。

  麦道公司见有机可乘,立刻向德国政府抛出了 F-4E(F)方案。这次它的竞争对手是多国联军,除了 V-1000 和 CL-1200 外,还有诺斯罗普公司的 P-530“眼镜蛇”(F/A-18 的前身)、瑞典萨伯公司的萨伯-37“雷”和法国达索公司的“幻影”-F1。精打细算的日耳曼人总喜欢首先从成本考虑问题,经过比较分析,他们认为 F-4E(F)可以和 1969 年订购的 RF-4E(F-4E 的侦察型)通用大多数零部件,降低维护和使用成本,并且其空战格斗性能也比较好,所以决定选择该机。但在麦道开始制造第一架 F-4E(F)之前,德国空军又改变了主意,选择直接让 F-4E 保留双座并进行低成本简化改进,改进后的飞机编号为 F-4F,麦道公司称为“98NQ 型”。

F-4F  与 EF2000,新老两代德国战机

生产、装备情况

  F-4F 的主要部件由德国 MBB 公司和 VFW-福克股份有限公司授权生产,所装的通用电气 J79-GE-17A 发动机也授权慕尼黑发动机和涡轮联合股份有限公司(即 MTU 公司)生产,编号也改称 J79-MTU-17A。第一架飞机在 1973 年 5 月 18 日首飞,同年 9 月 5 日交付德国空军,1976 年 4 月全部 175 架交付完毕。其中有 12 架在美国用来训练德国空军飞行员期间曾被非正式命名为 TF-4F。这 175 架 F-4F 在 F-4 序列中的生产批次、生产序号和在德国空军中的编号情况见下表:

  首先换装 F-4F 的是著名的 “李希特霍芬”(Richthofen)战斗机联队(第 71 战斗机联队,JG71),随后该机又装备了 JG74“莫尔德斯”(Molders)战斗机联队、JBG36“威斯特法伦”(Westfalen)和 JBG35 战斗轰炸机联队。其中 JG71/74、JBG36 联队换装 F-4F 前都装备 F-104G,JBG35 联队的前身是 LKG42 攻击机联队,装备 G.91R 攻击机,1975 年 4 月开始换装 F-4F 后改制成 JBG35 战斗轰炸机联队。

JG71 联队的 F-4F ICE 庆祝联队成立 40 周年的涂装

特点与改进

  F-4F 突出了格斗空战能力,它的主要特点是:

  (1)取消了平尾的前缘缝翼:F-4E 从第二架生产型(序号 66-0285)开始在平尾前缘增加了缝翼,因为在机头增加固定机炮(包括机炮、装有 639 发炮弹的弹鼓等)后重量增大,采用缝翼可以保证平尾的操纵效率。

  (2)主翼采用前缘缝翼:这是美国空军 1971 年才签订生产合同的 F-4E 最新生产批次——第 48 批刚开始采用的技术,第一架采用前缘缝翼的 F-4E(序号 71-0238)在 1972 年 2 月 11 日才首飞(注:实际上首先采用前缘缝翼的是第48批次F-4E的第14架,序号71-0237。但71-0238提前进行了首飞。)。前缘缝翼取代了 F-4E 原来的前缘吹气襟翼,明显提高了飞机的机动性——它使 F-4F 的失速速度由早期型 F-4E 的 295 千米/小时降低到 233 千米/小时,扩大了飞机的飞行包线,提高了飞行的稳定性和操纵性。前缘缝翼的采用和飞机减重带来的推重比提高,使 F-4F 在 9,000 米高度以下的空战机动性有了明显改善:如完成 180° 盘旋,早期型 F-4E 需要 19 秒、转弯半径是 1,190 米,过载 3.3g;而 F-4F 只需要 14.2 秒、转弯半径 890 米,过载 4.5g。

  (3)去掉了后机身的 7 号油箱和空中受油装置:F-4E 为了平衡机头固定机炮的重量,在后机身增加了一个容量约 357 升的 7 号油箱,使全机最大内部燃油容量增加到约 7,548 升。不过这是第 41 批次 F-4E 之前的数据,从 1968 签订生产合同的第 41 批开始由于自封闭油箱的采用,容量减小到约 7,022 升,所以 F-4F 机内最大燃油容量大约是 6,665 升左右。如果需要更大的航程,F-4F 可以像 F-4E 一样在机腹中心挂 1 个约 2,271 升的副油箱,左右机翼下外侧挂架各挂 1 个约 1,400 升的副油箱,这样最大载油量可达 11,736 升,对于德国空军来说已经足够了。

  (4)尽量简化机载设备:F-4F 首先拆除了后座舱的操纵装置,飞机只能由前舱飞行员操纵。火控和传感器设备方面,取消了 F-4E 的 AJB-7 姿态参考/轰炸计算系统等攻击性设备以及 ASN-63 惯性导航装置,雷达也改用 APQ-120 的简化型 APQ-94,这样既减轻了重量,又节省了费用。不过 AJB-7 系统的取消使 F-4F 投射炸弹时只能依靠目视瞄准和轰炸双向定时器,轰炸精度比较差;而 APQ-94 取消了连续波照射器(Constant Wave Illuminator,CWI),使 F-4F 成为唯一不能使用“麻雀”的 F-4 系列作战型。

  结构上的改进和机载设备的简化使 F-4F 全机重量比 F-4E 降低了约 1,500 千克,提高了飞机的推重比,也有利于提高空战格斗性能。

  F-4F 在德国空军服役期间进行了 3 次比较大的改进,按时间顺序依次是“和平莱茵河”(Peace Rhine)计划、“结构寿命延长计划”(SLEP)和“提高战斗效能”(ICE)计划。

“和平莱茵河”计划

  从 1980 年 11 月到 1983 年底,德国空军和美国联合对 F-4F 执行了这项改进。改进内容包括增加空中加油装置、把 APQ-94 升级到 APQ-120 的水平并采用 AYK-14 数字计算机、配备 1978 年服役的 AIM-9L“响尾蛇”格斗导弹、增加使用 AGM-65“小牛”空地导弹和 AVQ-23“宝石长钉”激光标定吊舱的能力和加强电子战能力等。

  APQ-120 雷达采用了许多晶体管器件,这主要是为了减小体积和重量,适应 F-4E 机头下方布置固定机炮的需要,同时也提高了可靠性。该雷达采用 AYK-14 计算机后也被称为 AWG-14 火控系统(原编号 AWG-10A,因为 AYK-14 是 F-4J 上 AWG-10 火控系统计算机的改型)。该计算机比 APQ-120 以前使用的目标拦截计算机能提供更有效的武器发射方程解算,尤其是在使用“麻雀”导弹时计算方程能考虑目标的机动情况,使“麻雀”从拦射导弹转变成现代意义上的超视距空空导弹,而以前的目标拦截计算机只能较好地计算“直线碰撞”的情况。在“和平莱茵河”完成约半年后的 1984 年 6 月 12 日,我国的歼-8Ⅱ战斗机也首飞成功。根据公开的信息,歼-8Ⅱ早期的雷达虽然综合了连续波照射装置,但火控系统也只能解算“直线碰撞”问题,配用的拦射弹是“霹雳”-4 甲(最大拦射距离 18 千米,接近 AIM-7D,但 1985 年因性能不满足使用要求而下马)。直到 1995 年的改型歼-8ⅡB 才真正具备了超视距作战能力(同时也具有了较强的对地攻击能力),这比 F-4F 晚了 12 年。

F-4J 火控系统的改进型 AWG-14

  AVQ-23 吊舱由西屋公司生产,带有激光测距/标定装置和与激光光学装置共瞄准线的热成像跟踪器,能在昼夜和一定的不利气象条件下由控制员手动操纵跟踪目标。激光标定时激光的脉冲重复频率编码由武器控制员在飞行中选择,可以引导本机或友机投射的激光制导武器,还能为投射本机携带的非制导对地攻击武器提供数据。

F-4F 机翼下的 AGM-65B 训练弹

  经过“和平莱茵河”计划改进的 F-4F 成为一种具有超视距空战和精确对地攻击能力的多功能战斗机,其作战能力与美国空军后期生产批次的 F-4E 相当。这次改进计划也表明德国空军决定放弃装备“狂风”的截击型(MRCA 在 1974 年 9 月命名为“狂风”),使 F-4F 从一种过渡型战斗机一跃成为德国空军直到 21 世纪初的主力制空战斗机。

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