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当代日本的“服部半藏”:浅析F-15J重型战机
当代日本的“服部半藏”:浅析F-15J重型战机
战略网2014-12-05 16:16 

服部半藏,是日本战国时代德川氏麾下的武士一族。“半藏”一名是服部家用来代代相传的名号。服部氏于第二代族长服部正成时期仕奉于德川家康,服部正成继承了其父“半藏”的称号,并从此开始通称服部半藏。正成有“鬼半藏”的称呼,被视为杰出的猛将,手下伊贺同心军更是拥有日本两大忍者流派之一:伊贺流的顶尖忍者,因此在侍奉德川家康时屡立战功,声名大振。

就像服部半藏之于德川氏一样,F-15J作为航空自卫队现役最先进的主力战机,对日本同样起到了保驾护航的作用。并且在近段时间与中国的钓鱼岛争端中屡次充当急先锋,拦截中国飞机对钓鱼岛的正常巡逻。如果中日真的擦枪走火甚至是爆发冲突,F-15J必然会是第一时间与解放军交火的日军装备,因此本站制作本期评测带领读者了解这个当代东瀛武士的真实实力。

来自美国的礼物:F-15J原型F-15“鹰”式战斗机

F-15J是日本直接从美国盟友那里引进的主力机型,作为“鹰”式战斗机的国外引进版,F-15J很好地继承了前者的各项优势性能,同时也有自身的本土化改进。当然,因为其一脉相传的特性,系统了解F-15“鹰”式战斗机将有助于我们对F-15J的认识。

F-15“鹰”式战斗机,是一款美国开发生产的全天候、高机动性的战术战斗机。针对获得与维持空优而设计的它,是美国空军现役的主力战机之一。F-15是由1962年展开的F-X(Fighter-Experimental)计划发展出来。在战机世代上,它被归类为第三代战机,与F-16,美国海军的F-14、F/A-18,法国的幻影2000,俄罗斯的MiG-29、Su-27等是同一世代。

F-15“鹰”式战斗机发展简史

1965年4月29日,美国空军开始进行一项战斗机研究,即后来着名的实验战斗机计划(F-X)。该计划由空军系统司令部专门负责。6月16日,空军系统司令部指定航空系统分部开始进行F-X相关预研工作。12月,空军系统司令部正式发布该方案,共有8家可能参与投标的厂商收到了相关文件。有意思的是,这个方案仍然没能吸取越南空战的教训,沿用自50年代以来的“截击/轰炸机”设计概念,结果变成一种“超级百系列战斗机”--按照该方案,F-X起飞重量大约27吨,加力推重比仅有0.75,最大速度要求达到M2.7。这种飞机显然不是一线部队所需要的真正的空中优势战斗机。

在 F-X 计划进行期间,NASA作为技术发展研究的先行者,也在进行相关战斗机构型研究。研究工作主要在兰利研究中心进行。当时一共提出了 4 个方案,包括:LFAX-4(可变翼方案),LFAX-8(LFAX-4 的固定翼方案),LFAX-9(双发上单翼方案)和 LFAX-10(和苏联米格-25外形相似的方案)。1967 年,兰利中心发布了它们的研究成果,即LFAX-8。

几乎在空军系统司令部研究“F-X初步概念方案”的同时,美国空军内还有另一群人在悄悄进行着研究。那是由阿瑟.C.阿甘空军少将组织的一个研究团队,成员基本上都是50年代以前战斗机学校毕业的飞行员,他们的研究方向是未来空军战斗机的发展。尽管是非官方组织,但这个组织却具有相当高的声望--他们后来被称为“战斗机黑手党”。战斗机黑手党重要成员伯伊德创立了“能量机动理论”,对第三代及其以后的战斗机发展影响深远。

不难看出战斗机黑手党提出的战斗机概念和空军系统司令部提出的F-X概念完全背道而驰。在F-X研制过程中,两种设计思想不可避免地正面冲突。1965年5月,阿甘首先带着完成的研究,报告找到空军参谋长约翰.P.麦克唐纳将军,说服了他对战斗机黑手党提出的未来空中优势战斗机的支持。因为空军自忖F-X方案难以通过国会答辩,而伯伊德却宣称能量机动理论可以计算并改进战斗机的优缺点。伯伊德一接触到F-X初步方案时,即明确提出反对意见。由此展开了战斗机黑手党与国防部和空军高层官员的拉锯战。在双方争执不下时,来自苏联方面的情报帮了战斗机黑手党大忙--当时已经知道苏联在研制一种神秘的三倍音速战斗机。由于错误估计了苏联航空技术水平,米格-25成了一种极具威胁的战斗机,重量轻,推重比大,机动性好,速度快,按照当时的估计,西方战斗机无一能与之匹敌。在这一威胁面前,战斗机黑手党关于现代战斗机的设计思想基本被空军高层接纳,但作为妥协,F-X也不完全是战斗机黑手党理想的“纯”战斗机,而是保留了高速拦截能力。因此F-X则是一种高性能的制空战斗机,具有优异的机动性能,能够在空战中摧毁敌空军威胁(在当时主要就是针对被神化了的米格-25),夺取并保持制空权。

1972年7月27日,第一架YF-15A71-0280在圣路易斯工厂下线。麦.道首席试飞员欧文.L.保罗斯驾驶YF-15F-1号机从爱德华兹空军基地起飞,开始这只“雏鹰”的首次飞行。此次飞行持续时间50分钟,最大飞行高度3,658米,最大空速250节。此后,9架单座原型机(F-2/10)和2架双座原型机(TF-1/2)相继试飞。自此F-15长达30余年的辉煌历史拉开了序幕。

F-15“鹰”式战斗机设计性能

由于战斗机黑手党的介入,以及用能量机动理论作设计指导,使得F-15有了正确的设计方向,为后来优良的机动性打下坚实的基础。

F-15的设计主要突出空战格斗性能,通过采用低翼载、大推重比来提高飞机的跨音速机动性。在结构上,为了减轻重量,大量使用钛合金材料,其比重占整个结构重量的25%。

机翼

F-15采用固定式上单翼,平面形状为切角三角形,不带前缘和后缘机动襟翼,选用了固定弯度的普通锥形扭转机翼来提高空战机动性。前缘后掠角45°,展弦比为3,根梢比为4 ,相对厚度翼根处为6.6,翼尖处为3。上反角1°,安装角0°。

机身

座舱的视界、机头雷达罩、进气道及发动机的安排决定了F-15的机身底部外形略带弯曲。进气道和喷管外侧装有凸出的整流罩整流罩除用来安装机炮外,还可以起到翼根整流和安装平尾及垂尾的作用。这个整流罩从机翼前缘根部向前伸出,大迎角时产生涡流,可推迟机翼失速和提高尾翼效率,起到边条作用。机身背部座舱后边装一块最大开度为35°的减速板。机身为全金属半硬壳式结构,由前、中、后三段组成。前段包括机头雷达罩、座舱和电子设备舱,基本上是铝合金结构。中段是与机翼连接部分,其承受大载荷的构件为钛合金件,约占此段重量的20.4。

尾翼

全动式平尾带有锯齿形前缘,大面积的双垂尾可以满足高速飞行和空战机动的需要。平尾和垂直安定面均采用了硼纤维复合材料,它们的抗扭盒是钛合金的,蒙皮是全厚度铝夹芯和硼,环氧复合材料面板构成的蜂窝壁板。前、后缘为全铝蜂窝结构。方向舵的梁肋由碳纤维,环氧复合材料制成,而蒙皮由硼,环氧面板和铝夹芯构成。

起落架

克利富兰气动设备公司的液压收放前三点式起落架,装有油气减震器,均为单轮,都向前收起,古德伊尔公司的前机轮及轮胎。

动力装置

两台普拉特·惠特尼公司的F100-PW-100加力式涡轮风扇发动机,单台最大推力为72.5千牛(7400公斤),加力推力为111.1千牛(11340公斤),采用二元多波系可调进气道,具有一组调节板和一个放气门。可自动保证最佳激波位置和进气量控制。从1989年起新生产的F-15可换装通用电气公司的F110-GE-129涡轮风扇发动机(单台加力推力129千牛)。机身内有4个燃油箱,左右机翼内各有一个燃油箱。机内载油量A型为5185千克。C型为6103千克。

座舱

气泡形座舱盖,具有向后180°的视界,前下视角为15°,风挡为整体式,用丙烯树脂和聚碳酸脂叠层成形。采用IC-7零-零自动弹射座椅。

系统

通用电气公司的模拟式自动飞行操纵系统为2余度的高权限控制增稳系统(CAS系统),外加一套机械备份。在CAS系统完全失效时,机械系统仍可保证完成飞行任务。3套液压系统用于副翼、襟翼、方向舵、平尾和起落架收放、前轮转向和减速板等的操纵,压力为206×105帕(210公斤/厘米2)。

机载设备

AN/APG-70火控雷达(C/D型,A/B型装AN/APG-63); AN/AVQ-20平视显示器;AN/AWG-20火控系统; AN/ARC-190高频无线电通信电台等。

武器

一门M61-A1 20毫米六管机炮,备弹940发。4枚AIM-9L“响尾蛇”近距空-空导弹和4枚AIM-7F“麻雀”中距空-空导弹或8枚AIM-120先进中距空-空导弹:用于对地攻击时可带多种炸弹。

拿来主义:F-15J重型战机的改进和特点

F-15J是日本得到美国的许可证授权生产的F-15C,日本对他的电子系统进行了该进和国产化,但是其他大部分是原自美国的F-15C。

日本空中自卫队从1981年开始装备F-15J。截止2007年,日本空中自卫队装备了202架F-15J/DJ战斗机(F-15DJ是双座教练型)。日本航空自卫队的F-15J和美军早期型F-15C略有不同,换装了一些日本研制的航空电子设备,例如J/APR-4雷达告警接收机和J/ALQ-8电子干扰系统。从2002年开始,日本开始对F-15J进行现代化改进。到07年,日本总共试验改进了8架F-15J。

主要改进内容有:

1.换装了AN/APG-63(V)1脉冲多普勒雷达;

2.改进了综合电子战系统,雷达告警接收机由原来的J/APR-4(-4A)更换为J/APR-4改,电子干扰系统由原来的J/ALQ-8更换为J/ALQ-8改;

3.更新了中央处理器和发电机,加装了新型制冷设备。

从2008年开始,日本空中自卫队将用三年时间按上述标准对首批32架F-15J进行改进。值得一提的是,改进型F-15J原打算装备IRST。不过由于研制进度的问题,IRST要等到2009年才能装备到改进型F-15J上。作为远期改进计划,日本还打算为F-15J换装AN/APG-63(V)2甚至AN/APG-63(V)3有源相控阵雷达。不过由于预算限制,该计划还没有付诸实施。

巅峰之战:F-15J VS J-11A

日本的F-15J和中国的J-11A都是第三代重型空中优势战斗机。一旦中日开战,两者必然要交手,因此很有必要进行一次“纸上谈兵”。

在气动布局上,J-11A无疑更先进。J-11A继承了苏-27的优良气动布局。从气动布局设计上看,苏-27属于70年代后期的水平,而F-15则属于70年代初期的水平。在关键气动参数(比如最大可用升力系数和亚音速最小废阻力系数等)上,苏-27都要略胜一筹。因此,J-11A的气动布局优于F-15J。

在动力系统上,F-15J更胜一筹。F-15J采用的是F100-PW(IHI)-100涡扇发动机,最大加力推力106千牛,推重比7.8。J-11A采用的是AL-31F涡扇发动机,最大加力推力122.5千牛,推重比7.14。不过,F100-PW(IHI)-100的耗油率较低,寿命较长。总的来看,F-15J的动力系统更出色。

在航电雷达上,J-11A无疑更先进。由于设计年代久远,F-15J的航电已经落后。F-15J的座舱还是以机械仪表为主,只有一个单色显示器。F-15J并没有采用数字式电传操纵系统,而是采用了双余度模拟式控制增稳系统。F-15J的AN/APG-63脉冲多普勒雷达具有较强的下视能力,但不具备多目标跟踪攻击能力,不能引导AIM-120主动雷达制导中距空空导弹。而J-11A采用了综合化航电系统,配备了国产新型脉冲多普勒雷达,其性能远优于苏-27SK的N001雷达,具备多目标跟踪攻击能力,能够引导PL-12主动雷达制导中距空空导弹。

在空战武器上,J-11A也具有一定优势。J-11A的主要空战武器是PL-8和PL-12。PL-8源于以色列的怪蛇III,是第三代红外格斗导弹,具有较强的全向攻击能力,总体性能优于AIM-9L。PL-12是我国最新研制的主动雷达制导中距空空导弹,采用“惯导 + 指令 + 主动雷达”复合制导模式,总体性能优于AIM-120A/B和R-77,略逊于AIM-120C5。F-15J的主要空战武器是AAM-3和AIM-7M。AAM-3是日本研制的第三代红外格斗导弹,采用了双色红外导引头,总体性能优于AIM-9L。AIM-7M是美国研制的第三代半主动雷达制导中距空空导弹,总体性能远逊于AIM-120A主动雷达制导中距空空导弹。

在中距空战中,J-11A明显处于优势。J-11A的对空探测能力和F-15J相当。J-11A的RCS也和F-15J相当。但J-11A能够使用PL-12主动雷达制导中距空空导弹,而可怜的F-15J只能使用AIM-7M半主动雷达制导中距空空导弹。在近距格斗中,凭借优异的非稳定盘旋性能和头盔瞄准具,J-11A无疑也处于优势。

由于换装了“太行”涡扇发动机和综合化程度更高的航电系统,J-11B的空战性能更加优异。改进型F-15J的空战性能顶多和J-11B相当。到2010年,32架改进型F-15J将面对的是超过60架的J-11B。等到2010年后日本开始为改进型F-15J换装AESA时,中国空军也将开始为J-11B换装AESA。日本空中自卫队落后于中国空军是毋庸置疑的事实,而且差距会越来越大。日本正在渐渐失去对抗中国的能力。

鬼刀之殇:F-15J的使用和损失情况

#804

303中队所属#804,1988/6/29下午 4 点 18 分,在小松以外海上空战拦截训练中,扮演假想敌的双机编队2号机与拦截机双机编队中的3号机相撞爆炸起火。铃木稔少尉和昆康弘少尉死亡。

#808

即上述相撞两架机中的另一架。

F-15J#846隶属于303SQUAD,1995年11月22日上午8时40分,该中队在小松基地东北约165KM的海上进行空战训练[开始阶段为AIM-7的拦射随后进行AIM-9格斗的导弹模拟发射训练]时,僚机F-15J#870发射的AIM-9击中846#的“尾部”,当即着火爆炸,飞行员樋口达巳(?)跳伞,被渔船救起,平安无事。

846#F-15J活动一览:

1986.04.01部署于百里基地,204中队;

1993.06.06部署于小松基地,303中队;

1995.04.18部署于小松基地,303中队;

1995年11月22日被击毁,在役记录撤消。

僚机飞行员的说法是当时导弹发射电门被置于SAFE状态,电气系统故障的原因导致了导弹被击发并造成事故。

#857

1990/7/2 , 204中队在夜间伏击训练后,返航途中在太平洋上坠落。

飞行员粟田尚幸死亡。

#884

305中队所属,于1992/10/27训练返航途中在茨城县以北55 km 海上坠落。飞行员加藤和人被渔船救起,在用直升机送医院途中死亡,884本来隶属于204,临时调给305中队。这次事件的教训,使F-15J弹射座椅被更新检查。

#891

隶属于303中队,1995/10/6 晚上 8 点 9 分左右,夜间防空战斗训练时因而起飞过程中发生故障冲出跑道5 m,并随即起火燃烧,飞行员生还,飞机报废。

#053

1981.12.14船运抵达交付。原美国空军的编号是79-0284 。

隶属于202中队,1983.10.20夜间训练中坠落,两名飞行员死亡。

#064

1993.10.06 上午 8 点 18 分左右,于北海道小牧市南方20 km的太平洋上坠落。事故发生在1993.09.29起举行的联合演习期间,飞行员宫里宪次和古修少尉隶属于飞行教导队。飞机隶属于202中队。飞行员落海后被直升机救起。

#079

隶属于201中队,1991.12.13上午 8 点 52 分从千岁基地起飞前往小松基地,刚进入着陆航线燃料余量即指零,机体后部发生爆炸坠后毁于西北海域。之前飞行员桑野龙二曾经呼叫塔台情况危急,此时高度 600 m,距离基地大约 5 km,飞机坠毁八分钟后飞行员桑野龙二被附近渔船救起,无碍。

079是从交付使用到坠落仅一个月的短命机。

之后举行了从 1992 年 2 月 29 日一直持续到 3 月上旬的打捞工作。最终从水深 20 m 的海底把左主翼,发动机及附件,机轮等打捞起运往小松基地。

(本文系战略网原创首发,转载务必注明转自战略网。)

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