穷国之鹰

——诺斯罗普 F-5 系列发展史

方方

曾刊登于《国际展望》杂志

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第二节 设计特点

  有了 F-5A/B 这个良好的平台作为基础,加上为数众多的用户的使用经验,诺斯罗普在研制 F-5E/F 时相对难度要小得多。其主要改进措施说穿了就八个字:增推减阻,航电升级。结合其它方面的改进,虽然性能远不能和已经渐露头角的第三代战斗机相比,但均衡的性能加上低廉的价格(通过军援计划获得的 F-5E/F 价格更低),使得该机成为采用美制飞机的穷国空军比较理想的机型。

机翼设计

  机翼是诺斯罗普改进的重点之一。F-5E 的机翼翼展加大,面积增大到 17.3㎡(不含边条),展弦比也进一步增大到 3.82。为了改善飞机大迎角性能,边条翼进行了优化设计,面积增大到 0.76㎡,占机翼面积的 4.4%,这样可以提供更高的涡升力,推迟机翼失速。

  为了提高机动性,F-5E 加装了机动襟翼——该系统实际上是在挪威空军的 NF-5 所装的机动襟翼基础上改进而来。F-5E 放弃了 F-5A 原来的后缘单缝襟翼设计,而选择了简单后缘襟翼设计,虽然起降时增升效率降低,但可以在机动时配合前缘机动襟翼偏转,提高机翼升力。利用 HOTAS 上的控制电门,可以选择将机动襟翼置于 4 个位置之一:全收回位置,机翼翼型恢复为对称翼型,以便降低超音速飞行的阻力;巡航位置,前缘襟翼保持收回状态,后缘襟翼下偏 8°;空战位置,前缘襟翼下偏 12°,后缘襟翼下偏 8°,在速度 965㎞/h 以下的空战状态使用;起飞/着陆位置,前缘襟翼下偏 24°,后缘襟翼下偏 20°,用于起降状态,以改善起降性能,缩短滑跑距离。机动襟翼和边条翼相结合,使得 F-5E 具有更好的大迎角性能,或者在同等阻力下拉到更大的迎角(产生更大升力),或者在同等迎角下阻力更小。

F-5E 前后襟翼处于下偏状态

  和 F-5A 相比,F-5E 的海平面爬升率提高了 23%,稳定盘旋角速度提高了 17%,瞬时盘旋角速度提高了 7%——由此来看,机翼和边条的改进,使得 F-5E 机动时诱导阻力下降明显,因此稳定盘旋角速度提高幅度较大,而由于机翼基本设计限制,其最大可用升力系数提高不多。此外,虽然 F-5E 并不特别注重最大速度,但由于发动机推力明显增大,其最大速度也由 F-5A 的 M1.4 提高到 M1.6(翼尖挂“响尾蛇”导弹时为 M1.5)。

F-5E 翼尖响尾蛇挂架

  尽管进行了重大改进,但 F-5E 机翼的基本设计仍然是照搬 F-5A 的,翼型仍为经过修形的 NACA05A-004.8,相对厚度 4.8%。1/4 弦线后掠角 24°,只是根梢比增大到 5.26。前缘襟翼面积仍保持 1.14㎡,后缘襟翼略增大为 1.95㎡,副翼面积保持 0.43㎡。平尾和垂尾则没有进行任何设计上的改动,各项参数均与 F-5A 相同。唯一的差别是平尾的偏转范围增大,为+5°~-20°。这是诺斯罗普针对机翼升力提高,从配平角度所作的改进。但后来的事实证明,这点改进并不足以产生明显的效果。从 F-5A 到 F-5E,纵向俯仰率始终不能令人满意。这个缺陷也成为后来 F-20 的改进重点之一。

F-5A F-5E

F-5A 与 F-5E 俯视对比

机头设计

  在侦察型 RF-5E 进行早期风洞试验的时候,诺斯罗普就提出出一种扁平的雷达罩设计。当时已经发现,当前机身横截面为横椭圆时,可以在大迎角下得到较高的方向稳定性。在后来的 F-16 上我们也可以看到这种设计。不过,这种设计在其它方面有一些不利影响,比如在大迎角下会产生较大的上仰力矩——这个问题对于仍然采用传统静稳定设计的 F-5E 来说影响不是太大,但对于后来采用放宽静稳定度设计的 F-16 以及 LAVI 来说配平问题就相当严重了,特别是 LAVI,始终未能解决配平问题。

F-5E 标准雷达罩

  部分 F-5E 采用了这种新型雷达罩,包括巴林、墨西哥的全部 F-5E,马来西亚和韩国的一部分,新加坡、瑞士、台湾、泰国的后期型,以及美国海军假想敌中队的 F-5E。

F-5E 扁雷达罩

  此外,在巴西、智利、肯尼亚、墨西哥、摩洛哥、苏丹和突尼斯订购的 F-5E 上,加装了背鳍,以改善其方向稳定性。

巴西的 F-5E 具有明显的背鳍

发动机和燃油系统

  F-5E 装上了推力更大的 J85-GE-21A 发动机,加力推力达到 2,268㎏。但是发动机空气流量增大,为了满足低速状态进气要求,F-5E 加大了进气道,并采用了 YF-5B-21 的百叶窗式辅助进气门设计。由于压气机直径加大,该机还加宽了机身。和 F-5A 相比,该机的机身加长了 0.38 米,宽度增大 0.41 米。

  由于机身扩大,F-5E 机内载油量由 F-5A 的 2,214 升增加到 2,540 升。和 F-5A 相比,F-5E 不能携带翼尖副油箱,机翼内没有设计任何油箱和相关管线,是完全的“干翼”结构。机身中线挂点可以挂载 1 个 1,003 升副油箱。此外,该机还可以选装空中受油管。

F-5E 的空中加油管安装方式

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