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戰鬥機主要是三部分:機體設計、發動機、航電裝置。機體定型後只能修修補補的改,比如加保型郵箱。航電裝置經過幾十年的發展差距非常大。發動機也可以換代更新。以F15和su27來說,機體設計上各有千秋,發動機su27也夠用,真正的戰鬥力差距在航電系統和與之對應的武器效能。su27和F35有代差沒得比,別看鐵血吹su57多麼牛頂多算4.5代。單純從研發經費投入上對比,只要腦子正常就知道f35吊打su57。
簡單的答案就是美國的很多武器基本上就是一個逐步發展升級的過程。拿F/A-18戰鬥攻擊機來說,它基本上可以分為兩個系列,A/B/C/D為第一代,E/F/G為第二代。雖然第二代和第一代同樣使用了F/A-18的序號,並保持了很大程度上的零件通用性,但已經不啻為一架全新的飛機了。在第二代中,G型“咆哮者”電子戰飛機是目前美軍在EA-6B退役後唯一的電子戰戰機,具有非常強的電子戰能力。
圖1 F/A-18C戰鬥機
F/A-18“大黃蜂”的誕生上世紀60年代,美國海軍啟動了海軍實驗戰鬥攻擊機(Naval Fighter-Attack, Experimental,VFAX)計劃。最初,該計劃期望開發一種低成本輕型戰鬥機作為F-111B的補充,來取代美國海軍裝備的麥克唐納·道格拉斯F-4“鬼怪II”戰鬥機,來執行空中優勢、護航、對地攻擊任務。但是,該計劃很快就讓位給VFX,也就是後來的F-14“熊貓”戰鬥機專案。隨著,F-14的成本問題越來越高,VFAX專案得以重獲關注,美國海軍希望透過採購一款多用途戰機,來替換道格拉斯A-4“天鷹”攻擊機,A-7“海盜II”攻擊機和剩餘的F-4“鬼怪II”,並作為F-14“雄貓”戰鬥機的低成本搭檔。時任海軍航空系統司令部司令肯特·李(Kent Lee)海軍中將是VFAX的主要倡導者。但該專案遭到了許多海軍軍官的強烈反對,其中包括美國海軍最高軍階的飛行員,負責空中作戰的副作戰部長威廉·D·豪爾(William·D·Houser)海軍中將。
圖2 美國空軍輕型戰鬥機專案的競爭飛機:YF-16(前)和YF-17(後)
1973年8月,美國國會授權海軍尋求F-14的低成本替代品。格魯曼公司提出了一種簡化的F-14,稱為F-14X,而麥克唐納·道格拉斯則提出了F-15的海軍變體,但兩者的價格都幾乎與F-14一樣。那個夏天,國防部長詹姆斯·施萊辛格(James R. Schlesinger)下令海軍評估空軍輕型戰鬥機(Light-Weight Fighter,LWF)計劃的兩個競爭機種——通用動力YF-16和諾斯洛普YF-17。LWF是美國空軍用於開發F-15的低配搭檔輕型戰鬥機專案,目標是一種沒有對地攻擊能力的晝間戰鬥機。1974年5月,眾議院武裝委員會將VFAX專案的3400萬美元重新分配給了一個名為海軍空戰戰鬥機(Naval Air Combat Fighter,NACF)的新計劃,旨在最大程度利用LWF專案的開發成果。
儘管YF-16在空軍的LWF競賽中獲勝,但美國海軍對於在航空母艦上使用一架單發動機和窄起落架飛機的可行性表示懷疑,並拒絕採用F-16變型機型。1975年5月2日,美國海軍宣佈YF-17為最後的獲選者。由於LWF並沒有涵蓋VFAX的所有要求,因此美國海軍要求麥克唐納·道格拉斯和諾斯洛普兩架公司根據YF-17的設計原理聯合開發一種新飛機,並使用F-18的編號。1977年3月1日,時任海軍部長格雷厄姆·克雷托爾(W. Graham Claytor)宣佈將F-18命名為“大黃蜂”。
圖3 諾斯洛普公司的YF-17原型機
圖4 第一架F-18A戰鬥機
為了適合航母作戰,最初被稱為麥道267型的F-18戰鬥機,在YF-17的基礎上進行了大幅修改。機身、起落架和尾鉤都得到了加強,還增加了摺疊機翼和彈射器附件。為了滿足海軍對於航程和燃油儲備的要求,麥克唐納透過擴大機背並在每個機翼內增加了一個油箱,將燃油容量增加了2020千克。同時在機翼的前緣和水平尾翼上增加了一個“鉤扣”,以防止在F-15中發現的氣動彈性顫振。機翼和水平尾翼的面積都被擴大,後機身增加了102毫米,發動機在前部向外傾斜。這些更改使總重量增加了4540千克,達到了16800千克。YF-17上原有的飛行控制系統也被四冗餘度的全數字飛控系統取代,這也是這種新技術在量產的戰鬥機系統中首次應用。
最初,計劃購買總共780架三種變體的飛機:單座F-18A戰鬥機和A-18A攻擊機(僅航空電子裝置有所不同)和保留了全部作戰能力但機載燃油減少(少6%)的雙座教練型TF-18A。隨著航空電子裝置和多功能顯示器的改進以及外部掛架的重新設計,A-18A和F-18A可以由一種飛機完成。從1980年開始,該飛機開始被稱為F/A-18A,並於1984年4月1日正式宣佈這一名稱。TF-18A被更名為F/A-18B。
圖5 因為其出色的低速高迎角效能,F-18很快成為了美國海軍“藍天使”特技飛行隊的表演飛機
“大黃蜂”分別於1983年1月7日進入美國海軍陸戰隊第314戰鬥機中隊(MCFA-314)和1984年7月1日進入海軍第25攻擊戰鬥機中隊(VFA-25)服役,以取代他們各自的F-4和A-7E。1985年2月至1985年8月,裝備F/A-18戰鬥機的美國海軍VFA-25和VFA-113中隊作為第14航母艦載機聯隊(CVW-14)的部分,在“星座”號航空母艦上進行了“大黃蜂”戰機的首次作戰部署。
1992年,“大黃蜂”最初裝備的休斯公司AN/APG-65雷達被替換成了新的更快,功能更強大的AN/APG-73。這種裝備AN/APG-73的A型“大黃蜂”被命名為F/A-18A+。
除了美國海軍以外,澳洲、加拿大和西班牙空軍也採購了F/A-18A/B戰機作為其主力戰鬥機。
圖6 西班牙空軍的EF-18戰鬥機(詳細情況可以閱讀我的文章《空中硬漢蘇-27硬抗北約EF-18M戰鬥機,漂亮驅逐後面的大漏洞》)
F/A-18C/D型飛機是1987年進行的批次升級結果,包括升級的雷達,航空電子裝置,以及可以使用包括AIM-120先進中距空對空導彈和AGM- 65“小牛”對地攻擊導彈和AGM-84“魚叉”空對艦導彈等新導彈。其他升級包括使用了馬丁-貝克公司新的“海軍空勤人員通用彈出座椅(Naval Aircrew Common Ejection Seat,NACES)”和自衛干擾器。合成孔徑地面測繪雷達使飛行員能夠在能見度差的條件下定位目標。自1989年以來交付的C和D模型還提高了夜間攻擊能力,包括休斯AN / AAR-50熱成像導航吊艙,勞拉公司的AN/AAS-38 NITE“鷹”前視紅外陣列目標瞄準吊艙,夜視鏡,和兩個全綵(以前為單色)多功能顯示器和一個彩色移動地圖。
圖7 澳洲空軍的F/A-18A戰鬥機
其中,F/A-18C是單座型,而F/A-18D是兩座型。D型可以被用於訓練或作為全天候攻擊機使用。後者主要由美國海軍陸戰隊用於夜間攻擊和擔任前進空中管制員的角色。其後座艙留給武器和感測器操作員,協助運用武器系統。
此外,有60架D型“大黃蜂”被配置為具有偵察能力的夜間攻擊型F/A-18D(RC)。它們裝備了ATARS光電感測器套件,包括感測器吊艙和安裝在M61機炮位置的感測器裝置。
圖8 準備起飛的F/A-18D雙座戰鬥機
從1992年開始,最大靜態推力增加了10%的F404-GE-402效能增強發動機,成為了“大黃蜂”的標準發動機。1993年以後,AN/AAS-38A NITE“鷹”吊艙增添了鐳射指示/定位功能,可以對目標進行自我標記。後來的AN/AAS-38B又增加了為其他飛機提供鐳射照射導引的能力。
F/A-18C/D戰鬥機一直生產到2000年,除了美國海軍和陸戰隊外,科威特、芬蘭、馬來西亞和瑞士也購買了F/A-18C/D戰鬥機。另外,加拿大空軍也將其62架CF-18A和18架CF-18B戰鬥機進行了現代化增量改進。把感測器、防禦套件、資料鏈路和通訊系統從F/A-18A/B標準升級到F/A-18C/D標準。
圖9 執行巡邏任務的F/A-18C
從“大黃蜂”到“超級大黃蜂”“超級大黃蜂”是F/A-18“大黃蜂”的改進設計。“大黃蜂”進入服役之後,被證明是一種非常有效的戰鬥機,唯一的槽點是其有限的戰鬥半徑。放大型的“大黃蜂”概念最早是在上世紀80年代提出的,麥克唐納·道格拉斯當時將其命名為“大黃蜂2000”。它涉及一架具有更大的機翼和更長的機身的先進F/A-18戰鬥機,可以攜帶更多的燃料和更強大的引擎。
美蘇冷戰的結束導致一段時期的軍事預算削減和大量重組。美國海軍航空兵的很多專案收到了影響。1991年,由麥道公司開發旨在取代A-6“入侵者”和A-7“海盜II”攻擊機的A-12“復仇者II”隱形艦載攻擊機專案因為遇到嚴重問題和專案進度推遲,而被取消。美國海軍開始考慮升級一個現有設計,而不是一架全新的飛機來作為A-12的替代品。為此,麥道公司提出了對F/A-18型號進行改進的“超級大黃蜂”概念,來替代A-6“入侵者”。事實證明,下一代“大黃蜂”的設計比格魯曼公司對F-14“雄貓”進行有限升級的“快速打擊(Quick Strike)”概念更具吸引力。
圖10 2005年一架F-14(前)和一架F/A-18E編隊飛行,後者取代了前者成為航母上的空中優勢戰鬥機
當時,格魯曼F-14“雄貓”是美國海軍的主要空中優勢戰鬥機和艦隊防禦攔截機。時任國防部長迪克·切尼(Dick Cheney)將F-14描述為1960年代的技術,並於1989年大幅度削減了F-14D的採購,然後在1991年完全停止了生產,以支援已被命名為F/A-18E/F的“超級大黃蜂”計劃。用全“大黃蜂”航母艦載機聯隊來取代“雄貓”戰鬥機的決定很快引起了爭議。越南戰爭王牌和國會議員杜克·坎寧安批評“超級大黃蜂”是一個未經驗證的設計,將削弱美國海軍的空中優勢。1992年,美國海軍又取消了海軍先進戰術戰鬥機(Naval Advanced Tactic Fighter,NATF)計劃,這是海軍對應於空軍F-22“猛禽”的五代機專案。作為NATF的更便宜的替代品,格魯曼公司提議對F-14進行大幅度改進。但是美國國會因為費用太高拒絕了它的建議,並重申了對廉價的F/A-18E/F的承諾。
最初,“超級大黃蜂”和“大黃蜂”共享很多東西,包括航空電子裝置,彈射座椅,雷達,武器,任務計算機軟體以及維護/操作程式。除此之外,“超級大黃蜂”基本上是一架新飛機,體積上比原來的“大黃蜂”大20%,空重增加了3200千克,最大重量增加了6800千克。與“大黃蜂”相比,“超級大黃蜂”的內部燃料攜帶量增加了33%,作戰半徑增加了41%,續航力提高50%。“超級大黃蜂”的空重比F-14“雄貓”的空重少約5000千克,有效載荷能力和航程確已經接近F-14的水平。由於“超級大黃蜂”比“大黃蜂”要重得多,因此彈射器和制動系統的設定做了改進。為了幫助安全飛行並防止無線電通話中的混亂,“超級大黃蜂”被非正式地稱為“犀牛”,以區別於早期的“黃蜂”。
圖11 一架F/A-18F(左)和一架F/A-18A(右)編隊飛行,可以看出前者比後者大很多
與“大黃蜂”不同,“超級大黃蜂”配備了空中夥伴加油系統(ARS)來為其他飛機加油,填補了海軍在KA-6D和洛克希德的S-3B“維京人”加油機退役後,空中戰術加油機的空缺。ARS飛機包括一個位於機身中線帶軟式加油管的1200升油箱,再加上四個外部1800升油箱和內部油箱,總油量達到了13噸。在典型任務中,艦載機聯隊的五分之一被用於加油任務。和其他任務相比,它會更快地消耗飛機的使用壽命。
圖12 “超級大黃蜂”具有夥伴加油能力
“超級大黃蜂”的機身被拉長了86釐米,機翼面積增加了25%,為燃料和未來的航空電子裝置升級騰出了空間。另一方面,“超級大黃蜂”的零件數量卻比原始“大黃蜂”的設計少了42%。相對於之前的F404發動機,新升級的通用電氣F414發動機在飛機的大多數飛行包線內具有35%的推力增加。“超級大黃蜂”可以攜帶更多的未使用燃料和彈藥返回航母。對於“超級大黃蜂”來說,這種“帶回”能力超過了4100千克。
圖13 進一步比較一下“大黃蜂”和“超級大黃蜂”的外觀區別
其他差異包括髮動機的進氣口的形狀變化和新增的兩個翼下掛點,加上機身底部中心線、翼尖和兩個翼身融合處所保留的掛點,總掛點數增加到了11個。最大的空氣動力學變化是加大了前緣邊條翼,它可以在高攻角機動中提供改善的渦流增升,減小飛機的靜態穩定性裕度以增強俯仰特性。這導致“超級大黃蜂”的俯仰速度超過每秒40度,並且保持最大程度的受控飛行能力。
生存能力也是“超級大黃蜂”設計的重要特徵。美國海軍透過採取“平衡的方法”來提高其生存能力。這意味著它不完全依賴於雷達隱身技術,而是結合了雷達訊號抑制,先進的電子戰能力,使用防區外武器以及新的戰術,從而以較低的成本來提高戰鬥機和機組人員的安全。
圖14 “超級大黃蜂”的進氣道部分遮擋了發動機風扇葉片
F/A-18E/F的雷達橫截面在某些方向(主要是前後)大大減少了。發動機進氣口的設計減小了飛機的正面雷達橫截面。發動機進氣口前緣的角度設計會將前方來的無線訊號轉向側面。進氣道中固定的扇形反射結構也會防止雷達波到達發動機風扇的旋轉葉片。
F/A-18A/B/C/D上使用格柵覆蓋各種輔助排氣和進氣口的地方,在F/A-18E/F上換成了穿孔的面板,防止雷達波穿透這些面板。“超級大黃蜂”還儘量把面板的邊界和飛機的幾何邊緣對齊,同時非常注意去除或填充不必要的表面連線間隙和諧振腔,以將雷達波以均勻的狹窄角度從飛機反射回去。
圖15 F/A-18F的外表比“大黃蜂”更乾淨
據2004年的相關報道,除了F-22和F-35戰鬥機以外,與同時代的其他戰鬥機相比,“超級大黃蜂”採用了最廣泛的減少雷達截面積的措施。因此,儘管F/A-18E/F不是像F-22那樣的隱形戰鬥機,它的正面雷達截面仍將比上一代戰鬥機小一個數量級。
除了美國海軍,澳洲空軍目前是唯一的F/A-18E/F的海外客戶,雖然波音公司正在全球範圍內推廣其F/A-18E/F戰機。
圖16 澳洲空軍的“超級大黃蜂”和它替換的F-111戰鬥機
2005年開始交付的Block II超級大黃蜂結合了改進的有源相控陣雷達APG-79,更大的顯示器,頭盔顯示系統以及其他幾種航空電子裝置的替代品。在Block II超級大黃蜂上使用了很多為波音X-32版本開發的航空電子裝置和武器系統。2008年1月,美國海軍還決定了將對135架早期生產型“超級大黃蜂”飛機進行有源相控陣雷達改裝。
今年,美國海軍根據其對2020財年的最新預算要求,計劃在2020年至2024年財政年度之間購買84架F/A-18E/F Block III戰鬥機。這是美軍在上一財政年度獲得資金購買24架“超級蟲”之後,又一個F/A-18E/F的大批次採購計劃。
圖17 “超級大黃蜂”Block II戰鬥機
Block III配置的“超級大黃蜂”相對於之前的Block II機型有五個重大升級,其中包括:保形油箱(Conformal Fuel Tanks,CFT),更新和增加隱形塗層以減少其雷達特徵,一套新的任務計算機和資料鏈路,以及為每個飛行員座艙(包括雙座F/A-18F機型的後排武器官)配置一個可輕鬆定製的寬屏多功能顯示器。
此外,兩個先前計劃對Block II“超級大黃蜂”進行的升級也被包括進了Block III專案。他們是能夠攜帶裝有聯網的紅外搜尋和跟蹤(Infrared Search and Track,IRST)感測器的改進型機身中心線副油箱能力和改進的衛星通訊(Satellite Communication,SATCOM)系統。
圖18 “超級大黃蜂”Block III的五大升級
Block III之後,“超級大黃蜂”還能走多遠現在還無從可知。現在可以看到的進一步的發展包括:
F414增強型效能引擎(Enhanced Performance Engine,EPE)在保持現有介面和尺寸的基礎上,透過先進風扇、壓縮機和高壓渦輪,將推力增加20%,油耗降低1%。
改進的自衛電子戰套件
有人無人戰機聯合作戰
“咆哮者”電子戰戰機波音EA-18G“咆哮者”是一種基於雙座F/A-18F“超級大黃蜂”的專門艦載電子戰飛機。它取代了諾斯洛普·格魯曼的EA-6B“徘徊者”電子戰機。EA-18G於2007年開始生產,並於2009年底開始在美國海軍服役。除了美國之外,澳洲是EA-18G的唯一海外客戶。
“咆哮者”的飛行效能與F/A-18E/F非常相似。這讓它在執行傳統的防區外電子干擾和欺騙任務之外,還能夠執行護航干擾,即在攻擊任務的所有階段都陪伴F/A-18戰鬥機。為了使“咆哮者”執行電子戰任務能夠飛得更穩定,波音公司修改了飛機的機翼前緣和機翼摺疊鉸鏈的整流罩,同時增加了機翼中部的翼刀和副翼鉸鏈前的斜邊條。
圖19 EA-18G“咆哮者”電子戰機,注意機翼上的翼刀
“咆哮者”與標準的“超級大黃蜂”有90%的通用性。它們共用機身,雷神公司的AN / APG-79主動相控陣雷達和武器系統,例如AN/AYK-22外掛管理系統。大多數專用的機載電子攻擊裝置都安裝在用於機載20毫米機炮的空間(因此“咆哮者”沒有機載機炮)和翼尖上。九個掛點仍然可以懸掛額外的武器或干擾吊艙。附加的電子裝置包括翼尖上的諾斯洛普·格魯曼公司AN/ALQ-218寬頻接收器以及L3哈里斯公司ALQ-99高頻段/低頻戰術干擾吊艙(ALQ-99可以被設定為高頻或者低頻吊艙)。ALQ-218與ALQ-99結合在一起,形成了一個全譜電子戰套件,能夠對已知的地對空威脅提供檢測和干擾。
圖20 AN/ALQ-99高低頻干擾吊艙,高頻(右上)/低頻(右下)
EA-18G最多可以安裝五個ALQ-99干擾艙,通常還會增加兩枚AIM-120先進中距空對空導彈和AGM-88“哈姆”反輻射導彈。EA-18G還使用了INCANS干擾消除系統,以確保它在干擾敵方通訊時仍然可以和己方進行語音通訊,這是EA-6B所不具備的功能。除雷達預警和干擾裝置外,“咆哮者”還擁有通訊接收/干擾系統,可對敵方通訊系統進行抑制和攻擊。
圖21 EA-18G的作戰能力
儘管經過多次升級,基於上世紀60年代技術的ALQ-99吊艙已經不足以抵抗新出現的威脅。另外,ALQ-99干擾器吊艙的可靠性很差,內建測試(BIT)系統經常出問題。這導致機組人員可能帶著出問題的吊艙執行飛行任務,還一無所知。另外,ALQ-99還會干擾飛機的雷達。
為此美軍正在研發下一代干擾器(Next Generation Jammer,NGJ)來替換ALQ-99吊艙。最近,雷聲公司向美國海軍交付了第一批下一代中頻干擾器(NGJ-MB)的工程樣機進行測試。新的干擾器的功率將大大增加。這導致他需要使用內建的渦輪機代替之前的翼尖螺旋槳驅動發電機為干擾裝置提供更高的電力。有報道說,這將增加飛機的阻力從而降低航程和速度。下一代高頻和低頻干擾器仍在招標中,可能會使用同樣的外殼。
圖22 雷聲公司的下一代中頻干擾器
三架“咆哮者”同時工作時,可以用三角測量法生成敵方無線電訊號源的實時定位軌跡。利用更快的資料鏈接,“咆哮者”可以使用其電子戰吊艙精確地定位訊號源。當擁有三架飛機時,第一架飛機檢測到來自諸如手機之類的訊號源的訊號後,其他兩架飛機也可以截獲相同的訊號。根據訊號到達所有三架飛機的時延,就能夠對目標進行三角法定位。2015年初,美國海軍使用配備了羅克韋爾·柯林斯公司的戰術瞄準網路技術(TTNT)的EA-18G和ALQ-218接收器演示了這一概念,在不使用自身雷達的情況下,獲取目標船隻的無線電訊號,並從遠距離瞄準目標。波音公司於2015年12月1日宣佈,他們將使用TTNT資料鏈路升級海軍的EA-18G。
圖23 EA-18G的作戰能力,此處帶了一個低頻干擾吊艙,兩個高頻干擾吊艙,兩枚“哈姆”反輻射導彈,兩枚AIM-120空對空導彈
澳洲皇家空軍決定在其訂購的12架“咆哮者”飛機中增加雷聲公司的ATFLIR(前視紅外)吊艙。當EA-18G的雷達和雷達探測器定位到可能的目標時,他們可以透過資料鏈路將目標資訊傳遞給其他攻擊戰鬥機。但是,“咆哮者”本身缺乏在視覺上確認其探測到的目標能力,因此新增FLIR吊艙會使其具有視覺探知能力,以看到目標並縮短殺傷鏈。目前尚不清楚美國海軍是否也會增加FLIR吊艙。另外,澳洲的EA-18G也將裝備AIM-9X響尾蛇導彈。
圖24 澳洲空軍的EA-18G電子戰飛機
總體而言,EA-18G“咆哮者”電子戰飛機的戰鬥力還是很強的。它是最早一種在演習中取得F-22“猛禽”擊墜記錄的四代機。