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超级“大黄蜂”F/A-18E/F  

2008-05-15 21:16:38|  分类: 航空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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超级“大黄蜂”F/A-18E/F

 

在美国海军航空兵中,不断改进和发展的F/A-18“大黄蜂”以它的多用途、高可靠性和先进的综合战斗性能成为美国海军的主力多用途战斗机。到2006年,美国海军的F-14就将全部退役,在海军型F-35没有批量服役之前的这段时间内,美国海军大型航空母舰的舰载航空打击力量全部将由各型F/A-18多用途战斗机组成。美国海军和海军陆战队作战部队曾经装备的的各种型号F-14、A-6、A-7、F-4、A-4都已经或者即将被F/A-18系列飞机所取代。F/A-18的各个型号将完成拦截、制空、攻击、电子战、空中加油和侦察等任务。其中F-18E/F超级“大黄蜂”将取代退役的F-14和A-6成为美国海军最重要的作战打击力量之一。作为航空母舰远程打击力量核心的F/A-18E/F是未来美国对外干涉的先锋,它的多用途和先进的战斗性能使F/A-18E/F即使在21世界也具有相当强大的综合战斗力。

 

历史

上世纪60年代,美国海、空军为代替作为当时主力装备的F-4“鬼怪”战斗机,都开始了新型飞机的研制,海、空军的研制计划中的替代飞机都是大型战斗机。空军F-X计划最终发展成F-15,而海军的VFX发展成F-14。海军研制的F-14战斗机是为对抗苏联远程轰炸机携带的大型超音速反舰导弹对航空母舰编队所进行的饱和攻击,以空战拦截为主要目的,担任航空母舰制空任务的体积庞大而复杂的高性能重型战斗机。F-14为提高飞机战斗性能采用了多种先进技术,仅仅就技术性能上来说,F-14在它所处的年代是无与伦比的,但是贪大求全的结果就是使F-14操纵复杂而且采购和维护价格十分的昂贵。即使在冷战全盛时期的美国海军也无法承受,因为受价格的限制,使F-14的采购数量无法满足美国海军的需要。美国海军迫切需要一种适当规格而且成本较低的新型飞机来代替大量的F-4“鬼怪”、A-4“天鹰”、A-7“海盗”型飞机,用来作为F-14战斗机的补充力量。

 

在1973年夏,美国国会要求海军采购一种低成本的飞机来补充昂贵的F-14,并要求海军的新型飞机要最大限度的利用空军为轻型战斗机开发的技术。经过海军飞行员的评估,YF-17以其拥有较大的内部空间用来安装雷达的电子设备,具有中距离拦射能力;双发动机带来的高可靠性的优势战胜了单发的YF-16,成为海军研制F/A-18的基础。

 

YF-17是美国空军为补充F-15所进行的空中格斗战斗机(ACF)开发计划的两种原型机之一(与著名的F-16竞争)。由诺斯罗普公司设计,YF-17采用常规半硬壳机体结构,气动外形采用了带边条的梯形翼,全动平尾和外倾的双垂尾布局。采用2台通用电器公司的YJ101-GE-100型涡轮风扇发动机。空重7.76T,正常起飞重量为11.15T,最大起飞重量为15.55T。经过对比竞争,YF-17在空军轻型战斗机选型中败给了YF-16,按照常规,在选型中失败的YF-17很快将和其他类似遭遇的飞机一样成为博物馆中的历史,但是海军的NACF(海军空中格斗战斗机)计划给YF-17带来了新的希望。

说句题外话,如果把YF-17换上个单垂尾,那么无论从规格、重量和其他各个方面看起来,和台湾的IDF到是十分的相似。

 

F/A-18

 

由于诺斯罗普公司没有为海军设计飞机的经验,所以YF-17的基础上为海军设计战斗机的工作就由诺斯罗普公司和具有丰富的舰载机设计经验的麦克唐纳·道格拉斯公司合作进行。麦克唐纳·道格拉斯公司生产的F/A-18原型机,保留了诺斯罗普公司的YF-17总体布局。为了作为舰载机使用,加强了飞机机体结构和起落架,增加了机翼折叠机构,为满足海军飞机对航程的要求,在机翼上增加了一个整体自密封油箱,使总载油量达到4926KG。

 

F/A-18机翼面积由YF-17的32.5平方米增加到37.16平方米。为提高低速性能,增加了机翼的翼展和弦长。在机翼上安装有全翼展的前缘襟翼和打开角度为45度的后缘襟翼。第一架YF/A-18战斗机在1978年11月18日进行了首次飞行,1980年4月12日,生产型F/A-18A开始交付美国海军,启动了F/A-18在美国海军中的历史。截止到上世纪90年代初,F/A-18先后发展了F/A-18A/B,F/A-18C/D、RF-18等型。已经成为美国海军航空母舰和陆战队装备的主力多用途战斗机,并出口加拿大、马来西亚等十几个国家。

 

 

F/A-18是目前美国海军服役数量最多的战斗机,在F-35服役前,美国航空母舰上的战斗/攻击机都将由各型F/A-18组成。而E/F(及其改进型)将是这一系列中最先进的型号(也可能是最后的型号)。 需要注意的是F/A-18E/F并不是美国海军计划中的21世纪先进战斗机,F/A-18E/F现在能够出现和蓬勃发展,更多的原因是因为经济上的限制。美国国防部在1991年1月7日因为A-12项目技术上存在的问题所导致的费用超支和研制时间过长等原因,撤消了为接替美国海军即将退役的A-6攻击机而设计的,具有纵深攻击能力的A-12隐形攻击机项目。在A-12项目取消后实施的A/F-X计划也因为费用过高而在1993年合并到JFS项目中。为了替代即将退役的A-6攻击机留下的任务空白,在1992年初麦克唐纳·道格拉斯公司(现在已经合并到波音公司)抓住这个机会向海军提出了一个强化攻击能力的F/A-18C/D的发展型计划,作为取代A-12和A/F-X的低成本替代计划。可见F/A-18E/F并不是美国海军的首选目标计划的产物,只是因为随着苏联的解体,大量先进航空技术项目因为失去了应用的迫切性而纷纷下马,为了弥补美国航空母舰舰载机新旧交替之间所形成的装备空缺而提出的。F/A-18E/F原计划中是作为一个低成本的替代方案提出和发展,F/A-18E/F仅在战斗性能上看,不但与停止研制的A-12和A/F-X有很大的差距,即使和即将退役的F-14D比较也有一定的差距,所以,F/A-18E/F的成功主要应该归功于其较好的性能价格比。

 

我们在分析F/A-18E/F的时候必须首先清楚,美国海军选择F/A-18E/F并不是因为它的性能比其他的型号好,而是随着苏联的解体,美国海军已经不再具有足以对其构成威胁的力量,在这个情况下,经济上的因素已经超过技术因素而成为了装备发展的重点,正是这个原因造成了A-12和A/F-X项目的先后取消,也是性能先进但是维护和使用费用却十分昂贵F-14D提前开始退役的直接原因。F/A-18E/F与这些型号比较起来的优势并不是性能方面,而是在性能价格比上的优势。正是因为E/F在性能上足以应付在新一代航空兵器完成前海军所面对的威胁,而在价格和时间上又十分具有诱惑力,所以F/A-18E/F才会成为美国海军新一代航空兵器。如果苏联没有解体,那F/A-18E/F是否会存在就很难说了。弄清楚这一点,那么就可以对E/F在美国海军中的地位有个更加清楚的认识。

 

发展

 

美国海军对要求的过渡型号提出了很高的航程和负载性能要求,对技术上反而没有过高的要求(反正在当时美国海军的想法中,这个型号不过是个过渡而已)。即使如此,要想在保持F/A-18C/D的基本结构不变的情况下,达到美国海军提出的技术要求也是完全不可能的。由于F/A-18C/D已经经过了多次的改装,在原设计机体结构的限制下,F/A-18C/D型在内部空间和设备的安排上已经出现饱和的趋势,在航程方面更加无法满足作为A-12和A-6的替代机对航程的要求。所以F/A-18E/F型就只能通过在F/A-18C/D的基础上按照比例放大机体,扩大内部空间以安装新型电子设备和加大燃油载荷量来改善F/A-18C/D型航程较短的弱点。这个改进的计划最终产生了现在的F/A-18E/F。

 

麦克唐纳·道格拉斯公司(现在已经并入波音公司)提出的F/A-18E/F的发展计划,是一个基于成熟可靠的F/A-18型多用途战斗机的强化能力的改进项目。麦克唐纳·道格拉斯公司对F/A-18进行大规模改进的计划很早就已经开始,在1987年麦克唐纳·道格拉斯公司就提出了“大黄蜂”2000方案。原有的“大黄蜂”2000分为4个改进方案;方案Ⅰ是保持F/A-18的外形,主要改进内部设备,把发动机推力增加10%,这个方案只是个小改的计划,性能提高有限。方案Ⅱ的内容是加强机翼结构强度,在飞机背部增加的一个隆起部分内加装燃料1215公斤,但是改进后的飞机会因为重量和阻力的增加,使飞机机动性、起降性能和超音速性能下降很多。方案Ⅲ改进内容较大,飞机的机翼面积增加25%,加长机身,进气道面积加大10%,换装F404增推II型发动机。改进方案Ⅳ是这几个方案中外形变化最大的。飞机的机身加长,采用鸭式布局,重新设计的垂尾和双后掠机翼,这个方案是麦克唐纳·道格拉斯公司为竞争日本FS-X计划的方案的改进型。当初麦克唐纳·道格拉斯公司提出“大黄蜂”2000方案的目的就是作为欧洲EFA和“阵风”战斗机一旦下马后的替代方案和作为美国海军2000年后的多用途战斗机来准备的。这样在美国海军提出改进F/A-18C/D的要求后,麦克唐纳·道格拉斯公司很快就在“大黄蜂”2000方案III的原设计基础上,采用增大飞机的尺寸规格的办法来增加额外空间以携带更多的燃料、电子对抗系统和相应的系统和设备。由于有大量的前期预先研制基础,F/A-18E/F型才得以在很短的时间内按照海军提出的技术和资金要求完成基础设计工作。由此可以看出美国在航空技术上具有十分系统完善和科学的基础研究体系,雄厚的技术储备完全可以支持型号研制中所需要的改进项目。

 

 

由于对新机的要求主要是航程、有效载重、生存性和发展潜力,所以需要对F/A-18C/D进行有针对性的改进。F/A-18E/F虽然说是在F/A-18C/D型的基础上改进的,而且初期型号采用的电子设备中90%与F/A-18C/D型相同。但是从飞机结构上看,F/A-18E/F型基本上可以称为是一种新型飞机。与F/A-18C/D型比较,F/A-18E/F的气动外形变化不大,但是几何尺寸变化非常明显。F/A-18E/F与F/A-18C/D型比较,机身加长了0.83米,机翼面积增加了25%,水平尾翼面积增加36%,垂直安定面面积增加15%,方向舵面积增加了54%。机内载油量从F/A-18C/D型的4930公斤增加到6530公斤,增加了32.5%。最大起飞重量由F/A-18C/D型的23.5吨增加到30吨。从规格上看,F/A-18C/D型与MIG-29和我国的J-8II相当,而改进后的F/A-18E/F从起飞重量上看已经相当于F-15一类的重型战斗机。虽然F/A-18E/F相对F/A-18C/D看起来只是个简单的放大,但是在结构、材料和空气动力等方面几乎和全新研制没有什么区别。即使作为美国海军的一个低成本项目,在研究阶段先后投入的项目直接应用资金接近58亿美圆。仅仅在研制F/A-18E/F这样一个改进型号所投资的这个数字就远远的超过了我国建国到现在所投入的全部航空科研费用的总和。

 

机身

 

美国海军对F/A-18E/F提出的最大的技术要求就是航程要足够远,要在根本上解决F/A-18C/D型“腿短”的毛病。为了满足美国海军对作战半径的要求,F/A-18E/F型的机身与F/A-18C/D相比,加长了0.86M。通过这段加长的机身和加大的机翼油箱,机体内部载油量提高了32.5%。载油系数增加到了0.3。机体结构主要由铝合金和钛合金组成的半硬壳结构,原F/A-18C/D型后机身的铝合金蒙皮改为碳纤维-环氧复合材料蒙皮。为简化飞机结构,通过采用钛合金整体框架等原为4代先进战斗机而开发的先进技术,大大的减少了零部件的数量。F/A-18E/F取消了F/A-18C/D型在后机身垂尾之间的减速板,原减速板的作用由方向舵和副翼连动取代,以两个方向舵进行反向偏转和副翼来作为主要的减速措施,在减速过程中飞机姿态不会出现明显的扰动,也不影响飞机机动飞行性能。

F/A-18E/F机体内部中央部分主要都是整体密封油箱,油箱内充填有泡沫材料,通过扩大的机体和机翼把内部燃料量由4710公斤增加到6675公斤(双座机为6250公斤,以下非特别指明的数据均为单座机)。F/A-18E/F增加的内部容积为电子设备提供了0.5立方米的富余空间,以方便未来增加的新的设备和辅助系统,极大的改善了原来F/A-18C/D型已经开始出现的内部设备过于密集带来的问题。

 

机翼

 

F/A-18E/F的翼展(括号内为折叠后的尺寸)由F/A-18C/D的11.43米(8.4米)增加到12.74米(9.9米)。机翼面积为46.5平方米,比F/A-18C/D的37.16平方米机翼面积,增加了25%。展弦比也由F/A-18C/D的3.52提高到F/A-18E/F的4。机翼面积虽然提高很多,但是由于飞机各种条件下的起飞重量的增加更加明显,F/A-18E/F在正常起飞重量下的翼载也由F/A-18C/D的452.1公斤增加到464.5公斤。由此也可以看出F/A-18E/F并没有对机动飞行性能有过高的要求。

 

F/A-18E/F简化了机翼的结构,在F/A-18C/D的机翼结构的基础上减少了一根翼梁,翼肋的数量也有所减少,机翼用6个接点与机身联接。襟翼采用碳纤维材料,机翼的蒙皮也采用了碳纤维-环氧复合材料。在机翼全翼展前缘的机动襟翼最大偏转角30°,单缝后缘襟翼最大偏角45°,副翼亦可与襟翼同角度下偏,起到全翼展襟副翼的作用,保证了飞机在增加重量后还具有良好的滚转性能。前、后襟翼偏转都由计算机进行控制,可变弯度的机翼改善了飞机的低速可控性,使F/A-18E/E与F/A-18C/D型相比,不但并没有因为重量的增加而使着舰速度提高,反而降低了18公里。副翼和襟翼也可以差动偏转,形成滚转操纵力矩。原来的F/A-18前缘机动襟翼上的锯齿因为出现的颤震问题而在F/A-18C/D型上被取消,F/A-18E/F型把机翼翼根加厚了2.5厘米,提高了机翼的结构强度,从而在F/A-18E/F的机翼前缘机动襟翼上重新安装了锯齿,增加的锯齿拉出的涡流可以改善机翼气动流场,提高副翼效率,改善了机翼的气动性能和滚转操纵性能。

 

 

为了提高大迎角俯仰性能,保证E/F的机动性保持在F/A-18C/D的标准,F/A-18E/F的LEX(机翼翼跟前缘边条)的面积增加了34%,由5.2平方米增加到了7平方米,提高了飞机的大迎角机动性能,从而改善了飞机的最大升力系数,提高了飞机的机动性能,可以提高飞机机动性能和着舰的安全性。扩大的LEX使F/A-18E/F的机动飞行迎角增加了3~5度,达到了35度,增加的LEX面积和对边条钝度的修改,还对进气道起到了一定的遮蔽作用, LEX可以降低飞行中进气道对迎角和侧滑角的敏感性,下表面对空气进行的预压缩也改善了飞机机动飞行中进气道空气动态畸变带来的不利影响。每侧LEX上都带有1块可调节的扰流片,可以减少飞行阻力和控制边条涡流。在飞机左侧LEX下方有可折叠收藏的登机梯。每侧LEX上表面都有一个附面层放气口,这个放气口可根据速度的变化自动控制,排出溢流的空气。

 

在早期F/A-18上,LEX形成的涡流直接冲击到垂尾,造成垂尾根部出现疲劳裂纹。为了解决这个问题,在F/A-18C/D两侧的的LEX上各加装了1个边条导流片以对LEX的涡流进行调整。通过对F/A-18E/F垂尾结构的加强,原F/A-18C/D型上的边条导流片已经取消,这样就可以让LEX的涡流流经垂尾,提高了方向舵在大迎角状态下的工作效率。

 

在F/A-18E/F早期进行的高亚音速机动飞行试验中,曾经出现过飞机在0.7~0.9M速度,迎角为7~12度的时候滚转角急剧变化,机翼产生不可控的振颤和下垂现象,这个现象被称为“掉翼尖”。后期经过飞行测试和风洞试验发现出现这个情况的原因是因为气流流过机翼折叠机构的铰链整流罩时产生的不对称失速,通过在F/A-18E/F的机翼折叠机构铰链上安装新设计的变气孔的整流罩,基本上解决了这个问题。

 

F/A-18E/F通过对机翼和平尾的改进,提高了F/A-18E/F的低速稳定性和可控性,使F/A-18E/F在重量增加30%的情况下,最小着舰速度却比F/A-18C/D还要低18公里。这一成就表现出了很高的航空设计水平。

 

 

座舱

 

F/A-18E/F的座舱和F/A-18C/D相比变化不大,座舱盖是由前方的整体圆弧固定风档和可向上开启的蚌壳状整体座舱盖组成,前方的整体圆弧风档在地面维护时可向前上方打开,单座和双座型的座舱盖都向后上方打开。透光件材料为丙烯酸树脂,经层压后整体拉伸成型,结构坚固,透光性能好,光学畸变小。为加强对雷达波和激光束的反射能力,在座舱的光学元件上都镀有一层铟锡氧化物,虽然F/A-18E/F加大了LEX的面积,但是由于座舱盖面积的增加,F/A-18E/F对前、侧方的视界还是超过了F/A-18C/D。

 

座舱内部仪表板正上方是平视显示器(HUD),与F/A-18C/D型装备的HUD不同的是,原有的HUD按键式控制板由一块可以完成控制通信、识别和导航任务,面积为100毫米×130毫米(显示屏规格为76毫米×127毫米)的单色多功能接触式液晶显示器(LCD)取代。这个接触式液晶显示器并不需要飞行员的手指接触到LCD表面,只要飞行员的手指截断LCD表面的红外光束就可以对HUD进行控制,这个LCD显示器也可以显示其他3个多功能显示器的信息。在接触式液晶显示器两侧各有一个面积为127毫米×127毫米的单色阴级射线管显示器(CRT),后期型上的单色CRT将由彩色LCD显示器取代。在接触式液晶显示器下方,有一块面积为160毫米×160毫米的彩色LCD显示器,LCD显示器比原有的CRT显示器有更好的可靠性和更高的亮度。3个多功能显示器由四周的20个按键控制,并可互为备份。在座舱左下方有全新设计的发动机/燃料图像式显示器,可以通过图像的形式显示发动机喷管面积和燃料状态。F/A-18F的后座舱没有安装HUD,而由一块大型的多功能战术显示器取代,与早期的F/A-18B/D不同,F/A-18F的后座舱虽然具有大部分的飞机操纵功能,但是F/A-18F不承担训练飞行员的任务,后舱飞行员是战术控制和武器系统操纵人员。飞行员的弹射座椅是具有0-0能力的马丁-贝克公司的NACES(海军乘务人员通用弹射座椅),可以在飞机停在航空母舰甲板的静态条件下保证人员安全救生。

 

F/A-18E/F实现了双杆操纵(HOTAS),飞机上采用了力反馈操纵杆和与发动机没有直接机械连接系统,由计算机控制操纵信号的发动机油门控制杆。F/A-18E/F的力反馈操纵杆通过一个G指令系统进行控制,每个G需要提供1.66公斤的操纵力,要产生设计的7.5G过载需要施加10公斤的的力。操纵杆上端排列有俯仰配平按钮,可控制显示光标移动的4位探测器控制开关,对地攻击武器投放按钮,在下方从上到下依次排列有机炮/导弹发射按钮、武器选择开关、指点标断开/前起落架转向开关和自动驾驶仪/前起落架转向断开开关。在油门杆侧面有干扰弹投放、无线电通讯、瞄准锁定、减速控制开关,在正面有指点标控制器,自动油门、敌我识别器、航行灯和雷达角度选择控制开关。

 

 

进气道

 

为消除F/A-18E/F飞机起飞重量提高的影响,保证飞机的机动性能不降低,增加F/A-18E/F的发动机推力,用F414发动机代替了F/A-18C/D型上的F404发动机。为保证F414发动机的进气需要,F/A-18E/F增加了进气道唇口面积,空气流量由F/A-18C/D型的69公斤/s提高到82公斤/s。

 

F/A-18E/F的空重和起飞重量比F/A-18C/D型增加了很多。为了保证F/A-18E/F的飞行性能和机动能力,必须提高飞机的动力性能,F/A-18E/F在F/A-18C/D型的基础上对发动机和进气道都进行了很大的改进。为满足增加推力的F414发动机的需要,F/A-18E/F用CARET进气道代替了F/A-18C/D上原有的二维固定单斜板外压式D形进气道。F/A-18E/F最为革命性的改进就是采用了应用在F-22上的新概念的CARET进气道。CARET进气道是新一代的先进航空技术的产物,也是整个F/A-18E/F项目中技术风险最大的改进项目。CARET进气道具有良好的气动性能和隐身能力,该进气道是一个具有10度双斜面的外压式楔形进气道。

 

CARET进气道是在高速乘波机理论的启发下而提出的,利用了超音速激波增压的原理。在飞机大M数飞行时,激波贴附在进气口边缘,波后突然增压的气流进入进气道, CARET进气道通过气流经过激波后使气流减速,而经过激波减速后的气流是均匀的,这部分气流可以有效的提高进气道内部的气流性能,适合发动机的进气需要,不需要安装复杂的进气调节控制系统。在进气道内部有多排附面层吸收孔,在进气道侧面有1个固定排气开口,可排出附面层空气。

 

F/A-18E/F的进气道结构比较复杂,双斜面外压式楔形进气道的压缩角呈10度楔形,在飞机水平方向后掠29.4度,并在垂直方向呈45度后掠角。整个进气道向飞机内侧倾斜10度,进气道正面投影呈平行四边形。采用这个结构的进气道可以抑制进气道唇口的气流分离,利用激波的导流作用,提高进气效率,并使进气道压力恢复系数对迎角和侧滑角的敏感度降低。F/A-18E/F的双斜面外压式楔形进气道的几何形状不需要进行调节,在进气道内部还采用一块斜板来遮蔽发动机压气机风扇,并具有一定的隐身能力。

 

进气道位置在重新设计的边条下方,经过修形并放大后的边条(LEX)可以对气流进行预压缩。LEX在亚音速飞行中可以起到遮蔽作用,在超音速飞行中又可对气流进行压缩,在进气道工作范围内提高进气道的总压恢复系数。通过试验的数据可以看出F/A-18E/F的进气道总压恢复系数超过了F/A-18C/D二维固定单斜板外压式,在速度不超过1.8M的情况下也优于SU-27采用的可调四波系外压式进气道。F/A-18E/F的进气道在M数为0.8、1.5、1.8时的总压恢复系数为0.985、0.960、0.910,而F/A-18C/D的相应系数为0.972、0.920、0.860,SU-27的相应数据为0.970、0.942、0.910。F/A-18E/F的总压恢复系数与SU-27和F/A-18C/D相比较,在飞机大部分飞行速度范围内都具有优势。F/A-18E/F采用的双斜面外压式楔形进气道具有很高的总压恢复系数,并且对飞机的姿态变化反应不明显。多角度后掠的进气道唇口使飞机在亚、跨音速机动飞行时,在飞机机动飞行中绝大部分大迎角和大侧滑角动作过程中都可以捕获接近正面的气流,改善了进气道的机动角特性,提高了飞机的机动飞行能力和进气道抗畸变能力。

 

发动机

 

为满足F/A-18E/F对增加航程和有效负载的要求,F/A-18E/F的最大起飞重量29960公斤比F/A-18C/D的23563公斤增加了27%。正常起飞重量增加了4800公斤,最大起飞重量增加了6397公斤。为保证F/A-18E/F的飞行性能不降低,F/A-18E/F换装了大推力的F414发动机。

 

F414发动机由通用电器公司研制。在1983年通用电器公司就开始F404的基础上进行的改进计划,开始的名称是F404增推II型,准备应用到“大黄蜂”2000型上。为F404增推II开发了新的风扇和燃烧室。这些技术首先采用到为A-12隐形攻击机所研制的F412不加力风扇发动机。在A-12项目取消后,采用经过多年发展的F412发动机的技术并结合了为第4代先进战斗机研制的YF120发动机的先进压气机等先进技术。为F/A-18E/F设计出了全新的F414发动机。F414发动机长3.95M,进气口直径0.77M,重量1109公斤,发动机静推力97.8千牛(加力推力)60千牛(军用推力)。比F404增加了25%。保证了F/A-18E/F达到了与F/A-18C/D同样的M1.8的最大速度。

 

F414发动机由1991年开始研制,1993年首次试车。采用了增压比提高了15%的Ti17整体涡轮盘,与F404使用的组合式涡轮盘比较,在提高效率的同时也减轻了结构重量,F414采用空气冷却的复合材料环形燃烧室,尾喷管为收敛-扩张式,由计算机自动控制喷口面积。发动机控制系统采用了双通道全权限数字式电子控制系统(FADEC),可依据发动机转数和增压比的变化自动调节发动机工作状态。发动机转数等技术数据和喷口面积在驾驶舱内的发动机/燃料图像式显示器显示,飞行员可以通过这个显示器直接读取数据。

 

 

垂尾和平尾

 

F/A-18E/F的垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成。垂尾和平尾结构都由碳-环氧复合材料制造,内部为铝合金蜂窝结构,这种复合材料和蜂窝组成的结构重量轻,强度高。垂尾外偏20度,前缘位置超过机翼后缘控制面,与机翼本体后缘位置相同。即使飞机处在大迎角状态下,前置的垂尾仍然处于稳定的气流中,提高了飞机在大迎角状态下的方向控制能力。在垂直安定面上布置有信号灯、电子设备的天线和飞机放油口。复合材料制造的平尾在进行俯仰控制时平尾可同向偏转,进行滚转控制时平尾差动偏转。方向舵和直轴平尾都由飞机电传系统通过液压系统的做动筒进行控制。因为E/F整体尺寸的增加,垂尾和平尾的面积在F/A-18C/D的基础上也相应的成比例放大,垂尾安定面的面积增加了15%,提高了飞机的纵向安定性能,方向舵的面积增加了54%,而平尾的面积增加了36%,增加的方向舵和平尾面积给E/F带来了更大的控制力矩,保证了飞行性能并没有因为飞机重量的提高而恶化。E/F加大面积的方向舵气动控制能力较高,即使在单发停车的情况下也可以保持飞机航向的精度达到在航空母舰上降落的要求(需要可工作发动机开全加力,同时飞机需要通过放油等手段把机重降低到允许重量下),一架规格这么大的飞机能够在有这样灵活的机动性能的情况下又有这样的飞行安全性是十分难得的。

 

燃料系统

 

F/A-18E/F使用的燃料为JP5,内部油箱外覆结构采用了先进的聚胺脂材料制造,与F/A-18C/D型采用的硝基橡胶材料比较,在寿命提高的同时,油箱结构材料重量有所降低,聚胺脂材料在生产和安装过程中也比硝基橡胶材料具有优势。通过增加的内部空间,F/A-18E/F的机内燃料量提高到6580公斤(8062升),并且可以在飞机机身中央和每个机翼内侧的2个挂点上外挂5个大型副油箱,每个油箱可载燃料1478公斤(1818升),还可以使用2270升的大型副油箱。F/A-18E/F还可在机身中线挂装伙伴加油吊舱,可对美国海军的其他飞机进行空中加油。和F/A-18其他型号一样,F/A-18E/F在机头右侧安装有可收放的空中加油管(美国海军的软式加、受油系统和美国空军的硬式系统不通用)。在垂直安定面后上方还有放油口,在紧急情况下可以排出多余的燃料以保证着陆重量限制。

 

 

系统

F/Z-18E/F采用了和F/A-18C/D型类似的数字式四余度电传控制系统,通过对原有控制软件的改进使电传控制系统可以适应E/F型增加的重量和尺寸规格带来的影响。F/A-18C/D的液压系统的压力为207巴,F/A-18E/F这这个基础上增加了一套压力提高到345巴的液压系统,缩小了液压系统中液压做动筒和管路的体积和重量。在F/A-18E/F型投入使用时,机上的电力和冷却系统都为未来的发展留下了很大的余地,电力系统和空气冷却系统只使用了总量的70~75%,液体冷却系统使用了总供应量的20%,较大的液体冷却余度有利于E/F改装AN/APG-79型主动电扫描多功能火力控制雷达。飞机的辅助动力系统由联信公司生产,可以保证机上设备供电的需要,为发动机启动和液压与空气系统提供动力,在机身上的背脊内有空气调节和环境控制系统。机是还装有火警监控和自动灭火系统。

 

机载设备

F/A-18E/F初期生产型的内部设备中,传感器、任务计算机、外挂管理系统和电子战装备有90%与原来F/A-18C/D型相同,控制和显示软件有80%相同,飞行控制软件有67%相同。减少了技术风险和研制费用,由于大量采用成熟技术,F/A-18E/F电子设备的研制费用只有F/A-18C/D型的15%,在电子设备的研制费用在飞机总研制费用中所占比例越来越大的情况下,采用已经完成的成熟技术不失一个稳妥的方法,不过需要注意的是采用成熟的技术并不是要采用落后的技术。F/A-18E/F电子系统的核心是和F/A-18C/D型相同的AN/APG-73多功能火力控制雷达。增强的电子对抗系统加强了飞机在现代作战环境下的生存性。改进的显示控制系统通过更加人性化的座舱设计,提高了飞行员的状态感知能力。

 

F/A-18E/F的AN/APG-73多功能火力控制雷达性能先进,可靠性好。在F/A-18C/D型使用的AN/APG-73的基础上着重提高了对地面目标的探测能力。AN/APG-73是一种具有高、中、低脉冲重复频率(PRF)的全波形多普勒火力控制雷达,雷达的工作频率采用I波段,采用PD(脉冲多普勒)+MP(单脉冲)+DBS(多普勒波束锐化)体制,雷达天线为直径71CM的正圆形平板缝隙式。雷达体积(不含天线)为0.126立方米,雷达本体重量154公斤。AN/APG-73雷达在检修时可以通过安装支架上的滑轨向前方拉出,方便雷达系统的检修和维护。F/A-18E/F的雷达在保持了F/A-18C/D型的AN/APG-73的全部对空作用模式外,着重提高了对地面目标的探测能力,F/A-18E/F为了提高合成孔径的精度,把惯性基准系统与雷达系统集成安装,消除了机体变形带来的影响。AN/APG-73在采用合成孔径地形探测模式时具有3个不同的放大级别,可根据作战要求把地面图形放大以提高对地面目标的分别率。在多功能显示器上,采用活动地图的模式来增强合成孔径地形探测的显示图形。在对地面目标的探测、识别和跟踪过程中,飞行员只需要观察目标在多功能显示器的活动地图中的位置变化,通过光标压住选择区域,使用多功能显示器上的按键来放大选择的区域,就可以通过雷达的扫描形成清晰的目标图形以完成跟踪目标或者为机载武器提供发射参数。

 

AN/APG-73的工作方式:

空空:速度搜索(HPRF),边测距边搜索(HPRF/MPRF),边跟边扫(保持10个目标,显示8个目标),近程自动截获,垂直搜索截获,瞄准线截获,宽角截获,单目标跟踪,火炮引导,全方位目标检测,上视/下视清晰视野,远程搜索与跟踪,自动截获,多目标跟踪。

 

空地:真实波束地图测绘,雷达导航地图测绘,多普勒波束锐化扇区,多普勒波束锐化贴片,中分辨力SAR(3种放大标准),固定目标跟踪,空/地测距,地形回避,精确速度修正,反距离角,高分辨地图测绘(导航用),武器投放,传感器提示。

 

空海:海面搜索(带有杂波抑制)。

 

侦察:条状地形测绘,聚速照射地形测绘。

 

 

为了进一步提高F/A-18E/F的电子系统的性能,美国海军将使用AN/APG-79电子扫描相控阵雷达、新的显示系统和头盔显示器来对F/A-18E/F的电子设备进行改进,改进后的F/A-18E/F在航空电子设备方面可以达到世界上三代半战斗机的技术水平。

 

电子战能力

 

没有电子对抗系统的飞机在现代战场上是无法生存的。美国海军和空军对电子战的作用在二战时期就开始有所认识,比较早的开始了对电子战技术和设备的开发,通过在越南十几年的空地对抗和中东多次的战争,美国军方对电子战更加的重视,美军的电子作战规模和技术实力目前处在世界的最高端,在技术上已经把其他国家远远的抛开。美军军用飞机的电子对抗能力全面,作为美国海军跨世纪主力战斗机的F/A-18E/F在这方面有着相对更为突出的发展。

机载电子对抗系统是作战飞机装备的电子战系统,通常由雷达告警接收机、有源干扰设备和无源干扰设备组成。用于对敌方威胁辐射源进行截获、识别和处理,向飞行员提出告警信号并使用干扰系统实施电子压制和欺骗,以保证载机的安全。电子对抗系统目前已经成为了系统化的综合对抗系统。F/A-18E/F的电子对抗系统主要包括AN/ALR-67(V)3数字式可编程雷达告警机、AN/ALQ-126B内装式主动电子干扰机、AN/ALE-47干扰弹发射器、AN/ALE-50、55拖曳诱饵。最新生产的E/F也安装有新一代的AN/ALQ-214综合电子对抗系统。还可以外挂AN/ALQ-165电子干扰吊舱,形成了一个复杂而完善的电子对抗系统。

 

AN/ALR-67(V)3数字式可编程雷达告警机频率覆盖范围为0.5~20GHz,可以在360度范围内进行全方位的探测,对作用范围内的辐射源的探测概率为100%。可以在现代战争中高密度电子脉冲的环境中检出威胁信号,对采用跳频技术的多普勒和单脉冲雷达进行自动探测,可以同时显示14个威胁辐射源并且自动控制干扰设备。AN/ALQ-126B内装式主动电子干扰机是早期F/A-18E/F安装的内装式电子对抗系统,主要通过欺骗和杂波的方式干扰雷达信号,可以对大多数火力控制和目标指示雷达起作用。

 

AN/ALE-47干扰弹发射器是美国海军装备的标准型先进干扰投放设备,具备较强的威胁自适应能力,可以对付空中和地面的威胁。AN/ALE-47可以根据飞机的高度、速度和威胁的类型自动选择最佳的方式使用箔条弹、红外弹和有源诱饵,在10毫秒的时间内,自动确定最佳的投放时间、投放数量、投放间隔和投放干扰弹的种类。在F/A-18E/F的进气道下表面安装有4组AN/ALE-47干扰弹发射器(每侧进气道前下方并排2组),共备有120枚干扰弹。

 

AN/ALE-50、55拖曳诱饵是根据目前火控和制导雷达抗干扰能力的提高而设计的先进电子欺骗设备,通过和飞机有一定距离的拖曳诱饵发射的模拟信号把来袭导弹从飞机引导到诱饵上,可以对抗带PD雷达末制导头的先进导弹系统。在对南联盟的空袭中,拖曳诱饵成功的挽救了多架美国战斗机。在现代空中作战环境中,拖曳诱饵已经成为电子对抗系统的主要构成之一。

 

新一代的AN/ALQ-214综合电子对抗系统(IDECM)是美国设计的先进电子对抗系统,是个集成了雷达和红外告警装置、主动干扰机和被动干扰弹投放器与AN/ALE55拖曳诱饵的综合化电子对抗系统。AN/ALQ-214综合电子对抗系统是把原有的电子对抗系统进行技术综合和改进后的先进技术型号,可以通过噪声和欺骗等多种方式影响威胁辐射源。

 

AN/ALQ-214综合电子对抗系统包括一个技术产生器(TG)、一个独立的宽频转发器(I-WBR),以及AN/ALE-55光纤拖曳诱饵(FOTD)。技术产生器(TG)和宽频转发器(I-WBR)通过光纤和AN/ALE-55光纤拖曳诱饵(FOTD)连接,电子对抗信号在技术产生器中合成并转换,传输到AN/ALE-55拖曳诱饵中形成射频信号,宽频转发器把从告警机接收到的辐射源信号传输给拖曳诱饵,作为可选择的干扰源数据使用。这套由Sanders公司、ITT公司和Ortel公司合作研制的先进干扰系统,其中的技术产生器和宽频转发器的功能还可以根据接收机、调制器、处理机和FOTD性能的提高而增加。可更换的接收机、调制器、处理机和FOTD组件的系统机内部分体积(不含FOTD)为0.03立方米,系统总重(含单FOTD)49公斤。

 

AN/ALQ-165电子干扰吊舱是美军电子干扰吊舱的代表型号。作用频率为0.7~18GHz,采用脉冲的方式功率为4KW,采用连续波的方式功率为200W,吊舱重量138公斤。AN/ALQ-165电子干扰吊舱由计算机进行全面控制和管理,电磁威胁告警和干扰都由计算机自动控制,可以对威胁辐射源进行快速反应,具有脉冲、连续波、噪声、转发和应答干扰方式,可以覆盖全波段并利用噪声(瞄准、阻塞)和欺骗(拖距、拖速)的形式同时干扰16~32个威胁辐射源信号。AN/ALQ-165电子干扰吊舱采用模块式结构,可以重新编程来适应新出现的电磁威胁,具有体积小和通用性强的特点。F/A-18E/F电子对抗系统全面先进,并且具有很大的升级和改进潜力,完全可以适应现代战争中的电子战环境。

 

F/A-18E/F的其他机载设备还包括AN/ARN-118塔康战术导航系统,AN/ARA-63微波着陆系统,AN/ARN-138着陆接收机,ARN-514伏尔/仪表着陆系统,LN-100全球定位/惯性组合导航系统(GPS/INS)等。全面而且先进的机载设备使F/A-18E/F具有精确导航和在全天候条件下的昼夜飞行和作战能力。

 

结构重量和制造技术

 

F/A-18E/F机体体积和重量比F/A-18C/D有很大的增加,虽然在外形上F/A-18E/F和F/A-18C/D基本相同,但是F/A-18E/F的规格已经远超过F/A-18C/D,其最大起飞重量比F/A-18C/D提高了18%,达到了29.9吨,已经接近了早期F-15的水平,而最大着舰重量也比F/A-18C/D提高了30%。E/F由于体积的增加过大,虽然采用了很多新结构和新材料,但是空重也增加了很多,F/A-18C/D的空重10810公斤,F/A-18E/F到目前为止并没有一个特别准确的空重数据,不过在美国海军提出计划时给出的结构重量上限为13850公斤,制造原型机时的设计空重为13390公斤,这个重量为工程发展中增重留出了余地,计划在制造阶段增加200公斤重量,在试飞阶段可以再增加270公斤。根据目前的资料显示,最后完成E基本型的重量在比原型机增加450公斤后还比最高限制重量轻了90公斤(相比较YF-17的原型机的结构重量比设计目标超出了接近1吨)。在设计一种飞机的过程中可以保持结构重量不超过计划标准是十分不容易的,著名的SU-27就曾经被超重问题困扰了多年,最后减重减到需要打补丁。而F/A-18E/F在设计和制造中完全保持在计划重量标准之内,在进行多结构设计的设计组在进行最后的整机组合的过程中也没有出现明显的协调技术问题,除了表现出美国航空设计和材料技术的发达外,也充分的让我们看到美国飞机制造企业在工程设计中具有的强大的实力和先进的管理体系。

 

E/F是作为一个“买得起”的项目而提出的,为了达到这个目标,F/A-18E/F在制造工艺上有了很大的改进,对设计上的改进和对制造与装配技术的革新,最大限度上的降低了E/F的研制周期和采购成本。在E/F的设计中,麦克唐纳·道格拉斯公司(在设计F/A-18E/F时还没有并入波音)建立了被证明对加速研制和发展,减少制造问题有很大作用的综合生产开发组(IPD),在E/F计划中建立了407个IPD小组,这些IPD小组按照等级以武器系统、推进系统、机身、机翼和内翼等由高到低排列划分为多级,每个组都有确定的重量、费用和零件数量指标。IPD小组之间由计算机辅助设计数据库相互联系,互相协调。这些IPD组织从设计开始就全盘考虑每一部件的设计、制造、组织和维护保障之间的关系,对这些环节进行优化。由IPD对飞机上与它们所对应的部件的研制周期和成本计划进行指标负责,严格的控制组件的制造和装配的质量要求。这个比较先进的组织形式加深了各设计部门间的联系,使协调问题在设计和部件制造阶段就被发现和排除,使F/A-18E/F原型机的制造与装配工时与F/A-18C/D这样的成熟机型相比相差不大。

 

采用的DFA(面向制造的设计、Design for Manufacturing)技术,很大程度上的减少了F/A-18E/F的零件数量,F/A-18E/F虽然比F/A-18C/D在外形上扩大了25%,但是零件的数量却惊人的减少了33%!PDA技术要求设计人员首先确定所设计的零件是否具有相对运动的关系,是否需要不同的材料和拆换,然后把不需要相互运动和进行拆换的多个零件设计成一个部件,这就在很大程度上减少了结构零件的数量,F/A-18C/D型的中、后机身原来由5500个零件组成,同样的中、后机身部分F/A-18E/F型只有3494个零件,减少了57%。在制造工程中降低了不重复使用的工装的使用率,通过用一个独立的多用途型架代替F/A-18C/D装配上使用的多个小型型架,比如F/A-18E/F前机身装配只需要使用1个型架,而F/A-18C/D则需要10个不同的小装配型架,在装配上进行的改进降低了F/A-18E/F的生产工时费用,直接降低了采购成本。而且使飞机小批量生产的价格不会比冷战时期的大规模生产有明显的增加,保证了F/A-18E/F在月生产4架的情况下可以保持美国军方对费用的控制标准。

 

航程和有效载荷

 

F/A-18E/F作为代替A-6担任远程攻击任务的机型,对航程和有效载荷提出了很高的要求,E/F的改进设计中很大部分都是为了达到这两个要求而进行的。

在航程方面,通过增加的内部燃料和外挂副油箱,F/A-18E/F的航程在F/A-18C/D的基础上有了很大的提高。在距离航空母舰370公里的距离上的作战巡逻时间由F/A-18C/D的1小时提高到1.8小时,在距离航空母舰740公里的距离上可以巡逻1.2小时,而F-14D只能巡逻1小时。执行护航作战的距离由560公里增加到780公里,进行空中遮断的距离由510公里增加到880公里,如果与另外一架F/A-18E/F伙伴加油机进行1次空中加油,还可以把这个数值提高到1550公里。而曾经计划中A/F-X的航程要求也不过是1300公里。

 

F/A-18E/F主要提高了对地攻击的能力,为了增加外挂载荷,共安装有11个外挂点,其中机身下中央有一个挂点,进气到两侧各1个挂点,每侧机翼下各3个挂点,在每侧机翼翼尖有1个挂点,外挂负荷可以达到8吨以上,增强了飞机对地攻击能力和外挂的灵活性。

 

作为舰载机,着舰重量要受到了一定的限制,F/A-18C/D在着舰时的有效负荷(燃料和弹药)只有2490公斤,因为需要保证最低燃料量以进行着舰失败后可能的复飞工作,飞机必须保证拥有足够的燃料,这就对着舰时外挂弹药的重量有所限制,而且随着技术改进而增加的内部设备使F/A-18C/D型的重量不断的在增加,造成这个问题的进一步恶化。根据估计,如果F/A-18C/D型按照计划的发展速度,到2005年的时候,着舰可带回的弹药的重量只有680公斤(1500磅)。在这个情况下,为保证着舰重量,很多时候就需要把执行任务中没有使用的弹药在着舰前丢弃。因为现代战争中大量应用了高价格的精确制导弹药,让高价格的制导弹药被白白的扔进大海,即使财大气粗的美国海军也是无法负担的,海湾战争中那些扔到海里的弹药在让生产商高兴的同时却让海军十分的难以承受。所以在设计F/A-18E/F时就对着舰的有效负荷提出了很高的要求。现在的F/A-18E/F的着陆重量增加了30%,这就可以把着舰时带回的有效负荷提高到4100公斤,这就可以在保证基本燃料的前提下带回接近3吨的弹药。给美国海军节约了很大一笔经费支出。

 

隐身和生存能力

 

F/A-18E/F并不是一种隐身飞机,但是在设计上却对减少飞机RCS(雷达截面积)值做了很多的努力。E/F采用了一种在飞机性能和隐身性能上进行折“折衷”的设计方法,通过采用技术手段去减少飞机的信号特征而不是追求完全的隐身性能。在工程设计上的成就使体积庞大的F/A-18E/F在RCS标准上与比其小的多的F-16基本相当。

 

F/A-18E/F使用的减少飞机信号特征的技术措施使飞机付出了394公斤的重量代价。其中包括在飞机部分表面使用RAM(雷达吸波涂层)、减少检查用口盖和改变部件平面形状,通过提高飞机装配精度来减少飞机表面外形不连续带来的RCS增加的问题。

在E/F的进气道、雷达罩和机翼等结构的边缘采用了RAM材料,使用的RAM材料不是早期的F/A-18C/D采用的铁氧体吸波涂层,而是重量更轻的介电质材料,低密度的RAM主要集中在前机身,在后机身着陆拦阻钩组件上也使用了一部分RAM材料。由于雷达和驱动系统是个很大的反射源,为了消除雷达天线和驱动系统形成的强反射面,在雷达罩内部的这些部分也使用了RAM材料进行处理,在为F/A-18E/F更换了AN/APG-79电扫描相控阵天线后,这个问题就将在根本上得到解决。

发动机进气道和内部的涡轮叶片是个十分重要的雷达反射源,为了减少这部分的RCS,减少发动机的直视性,F/A-18E/F的进气道内安装了一块档板,用来遮挡发动机涡轮叶片对雷达波的反射,使进气道成S形,避免了雷达波直接照射到发动机叶片上。这个方法虽然对函道压力造成了一定的影响,但是并没有影响发动机的性能。采用的双斜面CARET进气道设计也对消减雷达尖峰信号强度有很大的作用。

利用把飞机的检察口盖、进气道唇口、舱门的外缘和机翼前缘设计成相互平行的形式,可以把高能雷达回波调整到与机翼前缘平行的反射方位上,减少雷达照射到飞机上产生的尖峰信号的数量。同时形成的尖峰信号越少,飞机的隐身性能也越好(F-22就是把雷达信号调整到4个主要反射方向)。采用这个方法,雷达尖峰信号经过重叠后能量水平虽然增加很多,但是保留少的高强度信号给隐身带来的好处远比大量的一般强度的尖峰信号好的多。F/A-18E/F的起落架舱门和机身上的开口边缘也大都设计成锯齿型,以减少对入射方向的雷达信号强度。

F/A-18E/F的生存性能也经过了严格和细致的设计,减少了易损系统在飞机上的面积。在飞行控制系统的设计中进行了生存性保持设计,在作战中部分操纵面受损的情况下,可以通过飞行控制系统的“重构”功能,利用完好的舵面来代替受损操纵面的控制功能。

 

在F/A-18E/F机内安装有新型的干舱自动灭火系统,该系统拥有14个光传感器和7个灭火头,能够主动探测到非正常热变化并控制灭火头按照顺序释放惰性气体灭火,灭火系统安装在机身下表面的管道内,与环控系统、飞行控制系统和液压系统安装在一起。采用灭火系统可以控制损害的范围,使损害不会波及到其他重要的系统,对降低易损性起到很大的作用。

 

 

采用减少RCS的措施能够降低F/A-18E/F在战斗中暴露在敌方防空系统中的时间,使E/F在被对方发现前更加接近目标。通过综合电子对抗系统的使用来干扰对方的探测和攻击行动,可以减少防空兵器的作战范围和命中率,抗打击能力的提高也增加E/F的生存能力战场,再通过使用远射程的对地精确制导武器系统进行防区外的打击,这些措施的综合使用使F/A-18E/F的战场生存性与F/A-18C/D相比较有了很大的提高。

 

 

 

飞行性能和作战能力

 

机动性能、起降和控制性能

 

F/A-18E/F不但扩大了机翼和边条面积,扩大的机翼也增加了机翼的展弦比,这些改进除了提高着舰有效负荷外,在起降性能上也有了一定的提高。F/A-18E/F在机内半油无外挂的条件下,在13秒的时间内就可以以时速225公里的速度起飞,需要的跑道只有365米,这就是说在理论上,航空母舰以30节的速度迎风航行时,机内半油无外挂的E/F即使不需要弹射器也可以在航空母舰上起飞。F/A-18E/F在着舰重量提高很多的情况下着舰速度却比F/A-18C/D低,F/A-18E/F着舰过程飞行姿态稳定平滑,改善了原F/A-18C/D型上曾经出现过的横向摆动的问题,采用通过数据链控制的自动微波着舰辅助系统,可以实现“双手离杆”条件下的自动着舰。避免人为的失误可能造成的着舰失败,在航空母舰最困难危险的起降阶段增加飞机的安全性。通过自动控制系统避免错误和事故的发生,可以在很大程度上提高飞机的飞行安全和快速反应能力,这对准备发展航空母舰和舰载机的国家有着很大的启示意义。

 

 

F/A-18E/F的低速度机动性能和稳定能力极佳,在中、低空以650~700公里/小时的速度下,可以在90度的坡度情况下进行5.5G的持续蛇形机动动作,飞机轴线可以持续保持在水平面上。由于E/F具有一定的过失速机动能力,低速大迎角性能极好,在130公里/小时速度时,还可以保持44度的稳定迎角,并且仍然是可以完全控制并能够进行偏航机动。低速最大稳定迎角可达到59度(其他3代机普遍在30度以下),全数字式电传操纵系统使F/A-18E/F在低速度、大迎角条件下仍然具有很好的控制能力,可以完成其他常规飞机所无法完成的机动动作。并可以进行飞行边界控制,保证飞机不会因为过操纵而失稳进入螺旋。在危险的情况下,飞行员只需要松开驾驶杆,飞机就会自动改平。

 

F/A-18E/F在盘旋机动中可以完成接近过失速的动作,可以进行垂直平面上的反航向机动。在空战负荷条件下,E/F的最大滚转角速度可以达到225度/秒,即使在外挂副油箱的情况下也可以达到150度/秒。高的滚转角速度和大迎角飞行性能使F/A-18E/F具有很高的机头指向能力。电传系统可以保证飞机在进行剧烈的机动飞行过程中不需要顾虑到表速、迎角和过载的限制,通过电传操纵系统和计算机的辅助,飞行员驾驶F/A-18E/F在飞行中可以真正的做到“无顾虑”飞行。

 

 

外挂性能和过载

 

F/A-18E/F的外挂能力与F/A-18C/D相比有了很大的提高,全机共有11个外挂点,可以挂载超过8吨的有效负荷。11个外挂点包括机身下中央1个挂点,这个挂点可以挂载1484公斤的负荷,使用过载为7G,在挂副油箱时为4.3G。两侧进气道侧面各有一个挂点,可以挂AIM-120、AIM-7M空空导弹或者导航、瞄准吊舱,挂点可负荷227公斤,使用过载限制为7.5G。每侧机翼下各有3个挂点,每个机翼内侧挂点的2个挂点负荷都为1078公斤,如果挂对空武器时过载可以达到7.5G,挂对地武器时过载限制为5G,挂副油箱时为4.3G。机翼外侧挂点可以挂680攻击的负荷,限制过载为7.5G。机翼翼尖挂点挂有AIM-9系列空空导弹或者电子战系统(F/A-18G),挂点负荷227公斤,限制过载为7.5G。

与F/A-18C/D相比,F/A-18E/F增加了一对机翼挂点,提高了外挂负荷的同时增加了外挂的灵活性,可以采用多种外挂形式,对地攻击能力和多用途作战能力都有了很大的提高。尤其是在使用空中加油吊舱时还可以在机翼上外挂4个大型副油箱,能够完成原来的KA-6的空中加油任务。

 

 

 

导航和控制系统

 

E/F装有一台在F/A-18C/D使用的APU基础上改进的,额定功率为110KW的新型大功率APU。飞机在起飞前通过蓄电池在30秒的时间内就可以启动APU,启动后的APU用35秒的时间就能够完成右发动机的启动,在单发启动后,飞行员首先要开始校正导航系统。E/F的组合导航系统的核心是GPS组合的惯性导航系统,在飞机起飞前,飞行员要首先校正陀螺系统的位置坐标和俯仰状态,由于F/A-18E/F的惯性导航系统可以用GPS进行修正,所以陀螺对准需要的时间很短,也可以在起飞后在空中校正。如果不使用GPS校正,单独进行惯性导航陀螺对准,大约需要7分钟的时间。在完成导航系统校正后就可以打开左发动机滑出,在滑行过程中可以通过驾驶杆上的控制系统操纵前轮转向,前轮转向系统具有±25度和±75度两种转弯角度,适应航空母舰甲板上紧张的空间环境。

 

F/A-18E/F的自动驾驶仪在飞机操纵中可以起到辅助作用,与惯性导航系统连接在一起的自动驾驶仪可以自动修正风力对飞机的影响。控制系统还可以自动按照飞行计划任务自动技术返航油量,飞行员可以通过燃油显示器左侧的开关为飞机设置安全的返航油量,机上的Bing go系统就可以根据所设定的油量和来自导航系统的任务信息自动计算出最经济的航线,省去了复杂的航路计算的工作。在飞行过程中,导航系统会给出各个航路点的导航信息,并在多功能显示器上显示航路,在接近目标时,飞行员可以给飞行控制任务计算机设定到达时间,计算机自动确定经过风偏修正后的飞行速度和方向信息并在平显上显示,并给出飞机到达目标所需要的导航信息,F/A-18E/F拥有的导航系统可以保证飞机在完全静默的情况下准确到达目标点,位置误差不超过30米。F/A-18E/F作战经常使用超低空持续突防的形式,为了保证飞机的安全,F/A-18E/F具有2种不同的高度告警设置,主要通过雷达高度表测定飞行高度和计划高度的差值,当飞行高度低于计划高度10%的时候,飞行控制系统自动向飞行员进行声响报警,并在平显上显示ALTTTUDE闪烁信号提示。还有接地告警系统作为辅助高度控制系统,也采用声音和信息显示告警,并且可在低高度完成自动拉起以保证飞行高度。这2个系统互相辅助,保证了飞机在超低空突防作战中的飞行安全。

 

 

 

 

空战能力

 

F/A-18E/F的过载值并不大,只有7.5G,不但比不上F-16和幻影2000的9G,就是和我国J-8IIM的8G比较起来也不算高。F/A-18E/F过载值较低主要原因美国海军在进行F/A-18E/F计划的时候,把空战能力的提高更加多的通过先进的导弹武器系统来体现。对飞机本身的机动能力没有提出更多的要求。较低的过载要求降低了对飞机结构强度的设计要求,降低了飞机的空重和提高了使用寿命。目前空空导弹的发展已经降低了对飞机机动占位的要求,现代化的AIM-9X和AIM-120导弹都可以实现全方位、大离轴角度的射击,配合上飞行员的头盔显示器甚至可以完成对正面180度范围内的目标的攻击。相对而言,在超视距空战成为现在的空战的主流形式和进距离格斗弹性能的提高的情况下,飞机转弯角速度几度的差距在导弹离轴发射性能提高和导引精度增强的情况下显得不再像从前那样重要,对飞机的过载要求降低也使飞机设计可以更好的在战斗性能和飞机结构上做出协调。

 

与美国海、空军装备的F-14、15、16相比较起来,F/A-18系列飞机服役以来并没有经过多少次空战,海湾战争中击落伊拉克飞机与其说是因为飞机的性能还不如说是双方使用的导弹的性能差距造成的。与F-15、16相比,F/A-18在爬升率和亚、跨音速速度条件下的加速性和盘旋性能上都有一定的差距,与幻影2000相比较也有不足。不过F/A-18的空中格斗能力并不能小看,F/A-18虽然在机动性上略有不足,但是由于大迎角性能十分出色,所以在敏捷性上和中、低速度盘旋性能上与其他三代机比较有相当的优势,机头指向能力很高,在中、低速空战中可以比其他飞机更快的形成射击窗口。

 

同时,由于F/A-18E/F外挂点多,空空导弹外挂负荷很大,最大极限的情况下E/F可以在机翼翼尖挂2枚AIM-9格斗导弹,在机身和机翼下采用复合挂架挂装最多14枚AIM-120空空导弹(机身下2枚、机身侧面2枚、机翼内侧4个挂点各2枚、机翼外侧2个挂点各1枚)火力十分强大。

 

从以上说明中可以看出,美国海军并没有着重提高F/A-18E/F的空战机动性能,对F/A-18E/F的机动性能要求不过是基本保持在F/A-18C/D的标准不降低。空战能力的提高主要依靠使用更加先进的空空导弹。而通过导弹的先进性能来提高飞机的作战性能是各国都在采用的一个性能价格比很高的措施。

 

但是F/A-18E/F的爬升性能和加速性不高,这就限制了F/A-18E/F的拦截作战能力,与被F/A-18E/F所替代的F-14D相比较,F/A-18E/F的拦截作战反应能力差距十分的明显。只是因为苏联解体后,原来对美国航空母舰具有级大威胁的携带超音速远程导弹的苏联轰炸机已经不再是威胁了,美国海军的作战任务更多的转为在近海的低强度作战,F/A-18E/F才有了代替14的机会。实际上直到现在为止,美国海军中不少人仍然对用F/A-18E/F代替F-14后给防空留下的缺陷忧心重重,F/A-18E/F代替F-14的事例典型的证明了,在冷战结束后,经济承受能力已经代替战术需要成为美国海军航空兵舰载机建设的首要的考虑因素。

 

在冷战结束后,随着俄罗斯军事力量的衰落,美国海军也不再面对苏联强大的空中力量的威胁,F/A-18E/F缺乏F-14所拥有的远程高速拦截作战能力的这个问题,在美国海军面对的低强度地区冲突中无法体现出来。F/A-18参加的战斗都是在美国占有绝对的兵力和装备优势情况下的一边倒的战斗。在这些战斗中,F/A-18基本上是作为攻击机使用,在战场上基本上没有受到对方战斗机的威胁,可以随时处在F-14和陆军的F-15、16的空中掩护下,在比较安全的环境中完成任务。航空母舰也没有受到过对方空中力量打击的威胁。在这个情况下,F/A-18在战争中显得游刃有余。体现不出这个缺陷隐藏的危机。但是当美国海军的航空母舰需要与一个具有生产先进战斗机和导弹的能力,装备规模庞大而且战斗意志坚定的国家作战的时候,面对由远程战斗机、战斗轰炸机和中型轰炸机组成的混合编队,使用反舰导弹所进行的超视距、多方向、多批次和多高度的饱和攻击,E/F缺乏高速拦截能力的弱点就会明显的表现出来。原来由F-14负责的把对方攻击群拦截在导弹射程外对的任务对E/F来说过于吃力。这就降低了航空母舰在高威胁海域的生存性能,这个问题也就是让美国海军中的一些人,对没有具备良好拦截能力的飞机接替F-14感到忧心重重的原因。

 

F/A-18E/F虽然具有一定的弱点,但是确实已经可以完成美国海军在目前的威胁条件下的制空和护航的任务,毕竟导弹饱和攻击不是一般的国家可以玩得起的。当面对具有这样能力的国家时,可以预料F/A-18E/F将陷入苦战之中。

 

 

 

对地攻击能力

 

世界各国的空中力量都由空战和攻击力量组成,对于现代空军来说,通过空战夺取制空权只是为了保证对地攻击的手段,担任对地攻击的飞机才是各个国家空军装备中的主力。在未来的战争中,各空中力量强国将更加依赖于空中打击来压制对方空军力量,以求得在空中战场上的垄断和支配地位。由于军事技术的发展,战斗机已经实现了多用途,可以在保证一定的空中作战能力的前提下拥有强大的对地攻击能力,而精确制导武器的普遍使用,又使战斗机的对地攻击能力有了明显的提高。世界各国现在无一例外的都在发展多用途战斗机,可以说在21世纪,多用途战斗机将完全取代纯粹的制空战斗机的地位。

 

在战场上如何保证战斗机的生存能力、突防性能和提高综合战斗能力是战斗机发展的主要关注因素。低空大速度突防是对地攻击飞机使用的最主要的战术之一,低空大速度突防既可以实现攻击的突然性,也可以尽量避免防空武器的威胁,低空飞行还可以缩短对方的反应时间和提高攻击武器的命中精度。F/A-18E/F采用的先进的低高度自动飞行控制系统和地形跟随导航系统,可以实现超低空大速度突防作战。美国空军和海军的攻击机作战大都在夜间进行,依靠先进的前视红外设备等先进电子仪器,使黑夜对美军形成单向透明,提高了攻击的突然性,掌握攻击作战的主动权。低信号特征的F/A-18E/F具有的全天候飞行能力也使F/A-18E/F的夜战能力十分突出。

 

现代飞机的远距离攻击作战首先是要求飞机的航程要足够大,另外就是机载武器的射程要足够远。F/A-18E/F强大的动力和大载油量的特点,结合超过8吨的外挂负荷,使F/A-18E/F具有强大的远程对地攻击能力。近年来的局部战争证明,空中攻击作战中,攻击机的主要威胁是对方的防空火力,攻击机损失最大的阶段就是在飞越目标上空或者进入目标防空火力范围时。如果可以在目标防空火力范围外就能够发射武器进行攻击,那攻击机面对的危险和损失就会显著的降低。F/A-18E/F可以使用美国战术空军几乎所有的机载攻击武器,尤其是近年来大量装备的防区外打击武器,使F/A-18E/F的远程打击能力进一步提高。F/A-18E/F具有的11个外挂点可以在保持空战自卫能力的情况下,挂装远程导弹、激光制导炸弹、GPS制导炸弹等先进级载武器,包括第三代导航瞄准吊舱在内的先进电子设备,保证了F/A-18E/F可以在恶劣的电子对抗环境下进行全天候的远距离攻击作战行动。

 

F/A-18E/F在2002年11月,在刚刚完成技术测试,交付美国海军不过2个月的时候就使用精确制导炸弹对伊拉克的地面目标进行过攻击。在2003年的伊拉克战争中,仅有1个中队的F/A-18E/F参战,在战争中F/A-18E/F就以其高可靠性、高完好率和极高的出勤率,在美国空中作战力量中显露出头角。F/A-18E/F对恶劣的气候环境下的适应能力也远高于之前的其他型号,当2003年3月26号,伊拉克开始出现强沙尘暴的时候,美国海、空军的F-16、F-14和F-117这些战术飞机都因为气候原因而无法执行作战任务,而F/A-18E/F依靠它先进的设备照常起飞,对伊拉克地面目标的打击能力丝毫不受影响,体现出了F/A-18E/F具有的对地攻击作战能力。

 

飞机的战斗力和可靠性高低是分不开的,如果没有一个高的可靠性,那么再好的飞行性能也无法法体现到战斗力上。F/A-18研制之初,就把可靠性和可维护性放在首位。F/A-18在服役后已经成为美国海军装备的主力作战飞机中可靠性最高、维护性能最好、飞行小时维护费用最低的飞机。F/A-18E/F在原有的基础上又在可靠性和维护性上有了更大的提高。

 

 

 

发展

 

F/A-18E/F在现代航空武器发展中十分具有代表性,冷战结束后,世界大战的危险已经成为了过去,处在冷战前线的各军事强国的军费投入也不断的减少。很多为世界大战所装备的先进武器装备都因为资金的问题而纷纷下马或者放缓研制速度。为了弥补新装备完成前对战斗力发展的需要,在现有机型上进行改进就成了一个普遍的方法。美国的F/A-18E/F、F-16U、I,法国的幻影2000-5、9和俄罗斯的SU-35、37都是如此。

对各种机型的改进发展中,F/A-18E/F的发展特点最为显著,F/A-18系列飞机本来就是作为多用途战斗机研制的,而F/A-18E/F更是进一步扩大了多用途的范围,以一个标准的平台就可以完成战斗、攻击、护航、空中加油、电子战和侦察的任务,减少了美国海军航空母舰舰载机联队装备的机种数量,降低了维护费用和装备采购费用。提高了飞机的性能价格比,使F/A-18E/F真正成为了一种买得起、用得起而性能适中的跨世纪先进战斗机。这些优点也是F/A-18E/F这个原本是作为一个过渡的型号开始研制的计划,现在已经成为美国海军航空兵的绝对主力的原因。

F/A-18E/F在主要飞行性能方面与F/A-18C/D没有大的区别,扩大的机体和外挂能力使F/A-18E/F的攻击能力显著的提高。目前F/A-18E/F所具有的对地攻击能力和全天候作战能力已经超过了专用的A-6攻击机。除了完成制空和对地攻击任务外,作为美国海军新一代的“全能”战斗机,F/A-18E/F还可以进行空中加油和电子战的任务,取代航空母舰上原有的KA-6和EA-6这2个型号,使A-6系列飞机彻底的从航空母舰上消失。

F/A-18E/F可以在机身挂1个加油吊舱和机翼下的4个大型副油箱,完成为其他飞机加油的任务,在2003年伊拉克战争中,F/A-18E/F就对F-14等飞机进行过空中加油。而最近开始试验的,担负电子对抗和压制任务的F/A-18G也已经出现。F/A-18G具有比EA-6更加强大的全方位电子干扰与情报能力,可以使用反雷达导弹和精确制导炸弹攻击地面雷达系统。G除了具有全波频电子支援能力和对雷达系统的定位、打击能力外,机上还装有全套的雷达和对空武器系统,具有很强的对空作战能力,在执行电子作战任务时还可以进行自卫空战,这一优点是EA-6所无法达到的。

 

 

与其他型号的比较

 

F/A-18E/F与EF2000和“阵风”基本上是同一时代出现的,为适应21世纪作战环境所研制的先进战斗机。F/A-18E/F的空重和最大起飞重量是3中飞机中最高的,F/A-18E/F的空重超过这2个型号近4吨之多,最大外挂负荷也只是略差于“阵风”而高于EF2000。这3种飞机之间具有不同的设计要求和特点,EF2000和“阵风”都是作为以空战为主的多用途战斗机,都具有很强的拦截和全高度制空作战能力,而F/A-18E/F在性能上有所取舍,主要设计性能更加偏重于对地攻击。这3种飞机的综合作战性能基本相当,在对地攻击能力方面F/A-18E/F最好,但是在空战机动性能上F/A-18E/F除低速度大迎角作战性能外全面的低于这2种飞机。电子作战系统性能也基本相同。

 

原本和F/A-18相对应的俄罗斯产飞机是MIG-29,但是改进后的E/F体积有了很大的增加,已经远不是MIG-29这一量级可以比较的,按照F/A-18E/F的规格,用SU-27与其相比更加适合。在空战机动性能上SU-27与F/A-18E/F相比并不差,但是由于SU-27设计和生产的年代比较早,在航空电子设备和武器系统上SU-27远比F/A-18E/F落后。根据测算,使用H001雷达和P-27导弹的标准型SU-27在和使用AN/APG-73雷达和AIM-120导弹的F/A-18E/F进行空战对抗的时候处于很大的劣势,损失交换比可接近于6!当SU-27改进为先进PD雷达和主动雷达制导导弹后,空战交换比可达到1。如果假设SU-27和F/A-18E/F在航空电子设备、电子对抗系统和导弹性能上相当,那么空战交换比上SU-27会略有优势。但是在对地攻击能力上F/A-18E/F超过目前已经出现的SU-27系列的所有型号。

 

 

我国在F/A-18E/F研制中可以吸收的经验

 

通过由F/A-18C/D改进成F/A-18E/F的成功经验可以看出,对现有装备进行技术改进和设计是在一定费用限制下取得飞机性能进步的好方法。但是这个改进的前提必须是作为改进的基础飞机型号必须具有一定的先进性能,对已经落后于时代的型号没有什么改进的价值。在这个型号基础上提出切实可行的改进目标,提出明确的战术和技术要求,突出改进重点,不搞面面俱到。在改进中要有所取舍,不片面追求全面的先进性。

我国海、空军在装备一定数量的先进机型以夺取技术制高点的同时,还需要保持一定数量的有一定战斗力的机型来提高综合作战能力。通过处理好飞机性能和价格之间的关系,首先突破完成一个好的平台系统,然后再通过改进改型来不断的增强完善型号的作战性能和综合战斗力。国外改进比较出色的SU-27系列、幻影2000系列和F-16、F/A-18E/F系列都是比较成功的经验。

 

在进行飞机改进设计中要加强资金投入和技术积累,没有一个好的基础技术,任何改进的计划都无异于沙中建塔。通过改进的渐进式的发展,稳妥有效的提高设计手段和制造技术,加强科研生产能力。我国在改革开放后,在经济和技术已经有了很大的发展,近年来也完成了多个比较先进的飞机型号,在这个基础上通过有针对性的改进来提高型号的综合作战性能,是我国空军在目前国家经济条件限制下,无法采用先进飞机全面替换已有飞机时,提高综合战斗力的最好的办法。通过改进取得的技术和经验,反过来又可以促进新一代先进机型研制和发展。这就决定了如何通过改进改型在有限的经费下使空军的整体作战能力提高,以适应新时代空战战场的发展,是我们需要努力的重点发展方向之一。

 

结论

从刚刚结束的伊拉克战争中可以看出,美国海军航空母舰的舰艇载机起到了很大的作用,即将成为美国海军航空母舰上的主力多用途战斗机的F/A-18E/F,以其“一机多能”和“一机多用”的特点,成为美国海军在F-35服役前综合战斗力最强的飞机。F/A-18E/F以其强大的综合战斗力、高可靠性和生存能力,成为美国海军“由海到陆”战略所计划的近海作战的主要兵器。

F/A-18E/F虽然具有最大速度较小、加速性能和爬升性能不足的弱点,但是E/F具有的优秀的大迎角机动性能和一定的过失速能力在现在已经装备的战斗机中是无与伦比的,即使是俄罗斯SU系列飞机的过失速能力,在实用性上也不如F/A-18E/F。F/A-18E/F的先进的航空电子设备和武器系统处在世界一流水平,并且还具有很大的改进和升级的潜力,在改装电扫描相控阵雷达和头盔显示器后,使用AIM-9X和AIM-120导弹可以和世界上最先进的机型一较高低。

 

美国海军只是在装备F/A-18E/F后,才真正是具有了他们一直追求的目标:一种综合战斗性能好、可靠性高,快速反应能力强,并且在经济上可以负担得起的先进多用途战斗机。

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