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飞行员报告:试驾犀牛F/A-18F

  细数现代高性能舰载战斗机,美国海军的多任务F/A-18E/F“超级大黄蜂”无疑能算是一种代表作。

  “超级大黄蜂”是麦道F/A-18C/D“大黄蜂”的进一步发展型,体形更大,整体性能更好,航程更远,载弹量更大,降落速度更低,操控性更好。自从传奇性的格鲁曼F-14“雄猫”于2006年从航母甲板上消失后,这种双发舰载战斗机就成为美国海军航空兵的主力战斗机,被官兵们昵称为“犀牛”或“超级虫”。

“犀牛”的历史

  大家都知道F/A-18E/F是1991年麦道/通用动力A-12“复仇者II”隐身攻击机被砍后的妥协产物,但其实麦道早在上世纪80年代初就开始和美国海军合作致力于纠正“大黄蜂”战斗机上的各种缺陷了。该公司先是推出了具有多项改进的F/A-18C,然后很快又提出研制该机的放大型以彻底解决腿短的问题。


外形科幻的A-12

  “犀牛”的研制始于1992年,作为F/A-18C/D的放大型,能在航程和有效载荷上满足海军的要求。该机的研制过程基本顺利,在试飞中只暴露出几个小问题。而麦道在当年研制F/A-18“大黄蜂”时走过了一条艰难研发之路,与“犀牛”形成了鲜明对比。“大黄蜂”原型机在试飞期间暴露出了严重问题,导致必须重新设计机翼、尾部结构和起落架。此外,“大黄蜂”在服役初期还出现了垂尾裂纹问题,为此在边条上增加了一个翼片,控制涡流方向以避免冲击垂尾。最终,“大黄蜂”项目的研发成本超支了近50%。

  麦道在研制“犀牛”时吸取了以往的教训,并充分借鉴了“大黄蜂”在服役和战斗中积累的经验,研制过程基本顺利。为了提高“犀牛”的作战灵活性,麦道把F/A-18E/F研制重点放在了增加航程和有效载荷、提高生存能力和带弹返回能力上,同时为未来升级留出了足够空间。当然,控制研发与制造成本也是一个重要考虑,特别是在国防预算不断下滑情况下。

  其结果就是,“犀牛”在航电上与F/A-18C/D达到90%的通用性,而由于机身放大25%,两者的结构通用性仅有10%。这个数据反映出一个事实:航电已经占了现代战斗机成本的60%。


“超级大黄蜂”与经典“大黄蜂”尺寸对比

“犀牛”的设计特点

  我有幸获得一个去美国海军帕塔克森河航空站评估“犀牛”的机会,看看这种战斗机/攻击机是否能成为美国海军战斗机飞行员的真爱。来到这里,我首先进行了飞行体检,然后又接受了水上生存、紧急逃生和弹射座椅培训,做好了驾驶一架F/A-18F双座机的准备。作为一名前海军飞行员,水上生存训练仍让我感到紧张,幸好我不需要接受水下逃生或者高跳低开跳伞训练。

  美国海军的迈克·华莱士少校将与我一起飞行。我在飞行前对这架双座“犀牛”进行了仔细的外部观察,然后爬进后座熟悉了一下座舱。

  走近这架F/A-18F时,第一感觉就是的确比“大黄蜂”大了很多,但两种飞机在外形上的变化不大。“犀牛”最明显的识别特征是其平行四边形“加莱特”进气口,与“大黄蜂”的半圆形进气口大相径庭。此外在“犀牛”进气道的末端、通用电气F414发动机风扇之前还多了一个雷达屏障,避免雷达波直接照射风扇叶片。


F-18E/F采用具有一定隐身性能的平行四边形进气口


F/A-18E/F的加莱特进气口和进气道雷达屏障

  华莱士表示这种新进气道设计加上飞机的其他隐身改进降低了“犀牛”的雷达横截面(RCS),比如“犀牛”的舱盖边缘的锯齿形状,机翼挂架与飞机纵轴线不平行呈外八字、把静压孔和皮托管合二为一设计成一个较小的传感器等。他不肯透露“犀牛”的RCS到底比“大黄蜂”低了多少,只是含糊地说“犀牛”的前向RCS在挂载了武器的情况下也比“大黄蜂”大幅降低。


主起落架锯齿边缘舱门

  “犀牛”的机翼前缘边条(LEX)比“大黄蜂”大了许多,边条上表面有扰流板和泄流口(用于释放进气道隔板中的附面层气流)。在大攻角飞行中,这种尖拱外形边条能拉出更强力的涡流。“犀牛”的垂尾和方向舵以及平尾都比“大黄蜂”大,垂尾之间的机背有环控进气和排气口。

  “犀牛”取消了“大黄蜂”垂尾之间的减速板,依靠边条扰流板和副翼、襟翼、方向舵的配合偏转来减速(扰流板打开,副翼上偏,襟翼下偏,方向舵向两侧外偏),平尾在减速中用于抑制俯仰波动。


“超级大黄蜂”的减速状态


“经典大黄蜂”的减速板在尾部

  F/A-18E/F的翼面积是46.45平方米,“大黄蜂”是37.16平方米。机翼比“大黄蜂”要厚,由于翼展加大,所以翼下能增加第三个挂架,用于挂载空空导弹或空地武器。

  华莱士向我展示了机翼折叠铰链顶部的多孔覆盖物,这个小玩意可以解决“犀牛”在试飞中出现的“掉翼尖”问题。在大攻角飞行中,铰链下方的气流可以通过多孔覆盖物流到机翼上方形成“虚拟翼刀”,有效解决因机翼上表面气流不对称流动导致的升力不平衡问题。


注意机翼折叠的地方有一条鼓包,那就是多孔结构,用于形成虚拟翼刀,制止wing drop问题

座舱与起飞

  华莱士和我被安排在飞行日早上起飞,我坐进后座的马丁·贝克弹射座位上,华莱士在前座。

  对我来说F/A-18F的座舱并不陌生,之前我曾多次飞过F/A-18“大黄蜂”双座型,两者的座舱布局大同小异。“犀牛”座舱仪表面板中最明显的变化是在平显(HUD)下方增加了一个前上方控制液晶显示器。飞行员可以用这个显示器来切换通讯频道、输入导航航点和其他飞行数据,用手指触摸屏幕就能完成数据输入,华莱士说这样能减少输入错误。这个控制显示器除了输入功能外还能显示雷达、红外图像和其他飞行信息,相当于座舱里第四台显示器,利于增强飞行员的态势感知。


F/A-18C的座舱,最下方的多功能彩色显示器对飞行员的态势感知十分重要


F-18E的座舱,平显下方增加了液晶前上方控制显示器


一旦习惯UFCD后,你就会发现这个设备是一个巨大的改进,就好像你扔掉带物理键盘的翻盖手机改用iPhone一样,用一块屏幕就能提供你需要的所有东西

  这架F/A-18F的起飞总重量是23286千克,其中约7.7吨是燃油。挂载包括机腹中线的一个1817升副油箱,进气道左侧的前视红外瞄准吊舱,进气道右侧的LAU-116空空导弹挂架,两枚AIM-9“响尾蛇”模型弹挂在翼尖的两个LAU-127挂架上。

  华莱士告诉我他先驾机飞到副油箱半空,然后就让我接手操纵。

  华莱士启动了发动机,操纵“犀牛”从停机坪滑向跑道。在一架伴飞F/A-18D起飞后10秒,我们也开始起飞了。“犀牛”开着加力在跑道上滑跑约900米后升空,华莱士收起起落架和襟翼。在他向第一个航点飞行的时候,我在后座摆弄了一下显示器,调出事先规划好的低空航线。

  左侧显示器显示着前座史密斯平显的图像,下方中央显示器显示着叠加了航线的移动地图,雷神APG-73的雷达图像(这是一架Block I)则显示在右侧显示器上。

  由于红外吊舱出了故障,我无法在前上方控制显示器上调出前视红外图像。华莱士说这个前视红外吊舱和“大黄蜂”的一样,显示效果很好,目标分辨率很清晰,在对地攻击时可用于目标瞄准,吊舱的空空模式能发现37公里外的空中目标。


为“超级大黄蜂”挂载AN/ASQ-228先进战术FLIR吊舱

  前上方控制显示器的位置还非常适合来显示电子战信息,例如雷达告警环形视图。在华莱士驾驶时,我还研究了一下座舱左侧的发动机和燃油显示器,两个发动机喷管位置都以图形方式显示而不是百分比数字,更加直观,最低余油和当前油量的单位都是磅。

低空飞行

  此时我们已经飞过第一个航点,来到马里兰州东海岸和切萨皮克湾地区上空的低空航线。我接手操纵并维持在420节(778公里/小时)的速度和150米高度。由于在后座无法把机鼻作为参考点,所以我的高度控制不是很精确。和我飞过的一些其他双座战斗机相比,“犀牛”后座的视野很不错。

  我把雷达设置在空地模式,瞄准前方的一座桥梁作为目标。我在飞到桥梁前拉起进入30度爬升同时侧转30度,然后向桥梁滚转入15度俯冲,自动投弹系统显示飞机已经投掷了一枚虚拟炸弹。在第二次模拟投弹中,我让机鼻正对目标,在平显上看到了投弹倒计时和目标距离。

  在低空,“犀牛”对俯仰和滚转操纵的响应都非常灵敏,发动机的油门响应几乎是瞬时的。在今天这个温暖的天气中,驾驶F/A-18/F在海面和陆地上空150米高度飞行,遭遇乱流时出现的颠簸很轻微。“犀牛”的液压系统有20.68兆帕和34.47兆帕两种压力,在速度超过360节(666公里/小时)后,系统会自动切换到高压力来提供更积极的操控响应。

  移动地图看上去非常精确,和舱外景象能一一对应。地图的主要导航输入是惯性导航系统,并通过GPS全球定位系统进行更新。

  我把雷达切换到海上模式后发现了一个目标,是一艘航行在切萨皮克湾的油轮,我对这艘船也进行了模拟轰炸。华莱士说海上模式能提供更清晰的雷达图像,以便更好地进行目标识别。

  在低空飞行中,我把水平位置指示仪(HIS)和外挂视图都显示在中央显示器上。水平位置指示仪用菱形符号显示惯导航点,比例尺为5-160海里(9-296公里),并附带经纬度坐标、距离、方位和抵达时间,以及按照设定时间抵达目标的地速。外挂视图准确显示出每个外挂点的状态。

高空飞行

  在飞了17分钟后,我又对一个模拟目标做了一次拉起轰炸,然后开军推进入0.85马赫的爬升,爬到7900米时的爬升率是2438米/分,爬到11300米时的爬升率下降到1220米/分,此时指示马赫数0.97。在12200米高空改平后,我做了一个2g转弯,在过载超过2g时只出现了轻微抖振。

  此时机身余油4.3吨,华莱士说“犀牛”是美国海军唯一能在这种高度在挂着4.5吨弹药的情况下还能加速的飞机。这是一个重要能力,在“沙漠风暴”行动期间,联军飞机为了躲避伊拉克防空武器,曾在11300米的高空投弹。

  华莱士说F/A-18E/F较大的机翼和前缘边条使飞机能在这种高度上持续转弯,这是“大黄蜂”无法完成的。

  “犀牛”的航程比“大黄蜂”大幅增加,不仅是因为内油的增加,还因为副油箱也增大了。“犀牛”的副油箱容量是1817升,而F/A-18C/D只能挂1250升的副油箱。“犀牛”的空重只比“大黄蜂”重了3.18吨,但最大起飞重量却高出6.35吨,除内油比“大黄蜂”多了1.63吨外,更大的最大起飞重量也提高了“犀牛”的载弹量。

  为了补偿“犀牛”更高的总重,该机安装了两台通用电气F414发动机,总推力从F404的14.5吨增加到了19.9吨。华莱士说“犀牛”的跨音速加速能力不如“大黄蜂”。


“犀牛”的气动外形没有经过面积律优化,这意味着该机的超音速加速和最大速度性能都比“经典大黄蜂”差

  完成高空机动后,我推低机鼻,把油门收到慢车,并打开减速板。飞机在减速中没有出现任何俯仰变化。华莱士表示“犀牛”的虚拟减速板比“大黄蜂”的尾部减速板更有效。

  我下降到7600米,并保持着近1节/秒(1.85公里/秒)的减速速率。在10、20、30度的攻角下飞机都能保持全面的三轴操纵性能,我全力拉杆达到45.6度攻角,此时仍能进行三轴操纵。改出只需简单推杆就行了,无需增大油门。


“犀牛”的大攻角飞行性能超出“大黄蜂”

  在这次飞行前,美国海军官员对我说“犀牛”在任何状态下的最大攻角都高于“大黄蜂”10度,还说双座“犀牛”的大攻角飞行能力和单座型一样好。

  “犀牛”在挂3个副油箱、4枚Mk.83炸弹、2枚AIM-120和2枚“响尾蛇”导弹时,只有在关闭飞控限制器的情况下才能故意进入失速和尾旋。“犀牛”具有很强的抗偏离特性,在失速/尾旋中不会像“大黄蜂”那样陷入“落叶”状态。

  “犀牛”是美国海军的第一种安装全权限数字电子控制(FADEC)系统发动机的战斗机,FADEC能在最恶劣的情况下保证发动机的良好运转,例如12000米以上高空的倒飞尾旋以及尾冲。“犀牛”的F414发动机不存在任何油门操作限制,在这次飞行中,华莱士也没提到过任何油门方面的操作注意事项。

雷达操作

  接下来我在7600米高度做了一个6.5g水平转弯,我在转弯中察觉到飞机顿了一下,华莱士解释说这就是以前发生掉翼尖现象的时候,现在已经通过多孔铰链盖板解决了。转弯拉杆杆力很合适,虽然出现了一些速度损失,但不是很严重。

  我以350节(648公里/小时)的速度做了个副翼滚,滚转速率为220度/秒。以250节(463公里/小时)做相同滚转时,滚转速率降低到了180度/秒。我又做了一个300节(555公里/小时)起始速度的筋斗以及其他一些机动,充分显示了“犀牛”的敏捷性。我想任何战斗机飞行员在驾驶“犀牛”进行空战时都不会感到受到了限制。

  华莱士接下来展示了雷达的空空模式。在边扫描边跟踪模式下,APG-73雷达能够跟踪24个目标并列出威胁最大的8个目标。雷达显示器使用不同颜色区分敌我以帮助态势感知,显示器上显示着目标的常用信息,其中包括目标需要转弯多少度才能多开一枚已经发射的导弹。APG-73具有分辨垂直堆叠的单机能力。

  我用手不离杆(HOTAS)操纵杆上的按钮来切换雷达显示器上的空中目标,并选择武器进行了模拟攻击,这些操作都非常顺手。“犀牛”在软件的改进以及全新的前上方控制显示器降低了飞行员的工作负荷,这对单座“犀牛”的飞行员来说尤为重要。

  “犀牛”的空战武器有AIM-9X“响尾蛇”、AIM-7“麻雀”和AIM-120阿姆拉姆,飞行员还配备了凯撒/埃尔比特公司的联合头盔提示系统,用于在狗斗中为AIM-9X指示目标,从而大幅提升导弹的大离轴角发射能力。


“犀牛”前座飞行员佩戴了联合头盔提示系统

  此时,伴飞的“大黄蜂”飞到我们左前方。我跟着它飞了一下密集编队,等我适应了编队飞行的细微推力和操纵输入后,两机就开始编队4g转弯,我驾驶“犀牛”紧密跟在“大黄蜂”尾后。“犀牛”在编队中的操控响应很灵敏,海军飞行员一定会认为它是架非常容易操纵的战斗机。


与F/A-18A编队飞行的F/A-18F

降落

  在我驾驶时,华莱士放下了襟翼和起落架。襟翼放下后只出现了轻微的气球效应(升力增加导致的上升),飞机稳定飞行在127节(235公里/小时)的进近速度下,对俯仰和滚转操纵的响应积极而精确。华莱士说F/A-18C/D“大黄蜂”在相同总重量状态下的进近速度是138节(256公里/小时),“犀牛”的进近速度至少比“大黄蜂”低了10节。据说“犀牛”在降落中遭遇单发故障时只需很小方向舵输入就能进行偏航补偿。

  “犀牛”在降落中还有一个明显优势,那就是更大的带弹返回能力。F/A-18E/F能带着最多4226千克的载荷返回航母,大幅超过“大黄蜂”的1588千克。这种能力非常重要,在作战返回时无需扔掉昂贵的弹药了。

  在帕塔克森河航空站上空做了航母降落般的转弯后,华莱士对着跑道旁的助降灯完成了一次模拟甲板降落,只是没有放下尾钩。然后我又飞了一次触地复飞,我的触地没有华莱士那么精确,但也在拦阻索范围之内。平显上的推力提示能帮助飞行员维持下降航线,而且在着舰中还能使用自动油门功能。

  “犀牛”的着舰下降率达6.86米/秒,起落架结构非常坚固,能承受最大7.32米/秒的下降率,而且降落不存在侧风限制。华莱士说“犀牛”的地面滑行操纵性能也比“大黄蜂”好。

  我驾驶F/A-18F返回停机坪,前轮转向和刹车的确非常有效。我们关闭了发动机,飞机在持续1.5小时的飞行后还余近900千克燃油。


“犀牛”在航母上的着舰表现更胜一筹,进近速度更慢、机翼更大、发动机推力更大,使下滑道校正更迅速也更容易

试飞评价

  即使在后座驾驶,“犀牛”仍是一种飞起来令人愉悦的飞机。这架飞机几乎在所有方面都比“大黄蜂”更好,还具有更低的弹射起飞和降落速度、更远的航程和更大的有效载荷,这些能力为任务规划者提供了更大的作战灵活性。“犀牛”的单机成本虽然高于“大黄蜂”,但这种飞机能够完全取代F-14和F/A-18C/D,从而在简化后勤和维护上获得回报。

  波音在研制“犀牛”时为未来升级预留了0.48立方米的升级空间和额外的冷却和供电能力,所以“犀牛”才能很顺利地发展出安装相控阵雷达的Block II和EA-18G“咆哮者”电子战改型。

  对于美国海军来说,“犀牛”是一种理想的武器发射平台,能包办空空和空地任务。与“大黄蜂”相比,“犀牛”的自卫能力也大大增加,不仅增加了干扰弹发射器的数量,还具有拖曳诱饵和性能更好的机载电子对抗设备。在未来,“犀牛”和F-35C一道将成为美国海军舰载机联队新的高低搭配战斗机。

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