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[军事] 如何把F-4“鬼怪”改造成3马赫间谍机?

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发表于 2017-11-26 06:55 PM | 显示全部楼层 |阅读模式


如何把F-4“鬼怪”改造成3马赫间谍机? 

 2017-11-25 Armstrong 空军之翼


1、麦道公司的F-4“鬼怪II”战斗机开创了多用途战斗机的先河,以一种机型包办空空和空地任务,能在一次任务中投下数千千克炸弹后再使用空空导弹执行空战任务。由此也以一种舰载战斗机“盐水鸡”的身份获得了美国空军的青睐(虽然其中存在许多不情愿的成分)。

2、与任何军用或民用飞机一样,“鬼怪”在早期研发中也遭遇众多问题,其中最大的问题是没有内置机炮,在很多作战任务中需要外挂机炮吊舱,既麻烦又不精确。

3、为了解决这个严重问题,美国空军发展出了被认为是“鬼怪”最佳改型的F-4E。该机被美国空军飞行员叫做“犀牛”,配备了一台改进过的AN/APQ-120雷达,机鼻内增加了一门M61“火神”机炮,两台改进过的通用电气J79发动机能把它推进到2.2马赫。

4、美国空军在上世纪60年代末开始列装“犀牛”后,很快就引起其他国家的兴趣。最终,除美国以外的11个国家购买了“犀牛”,其中也包括以色列。以色列空军在1969年开始采购F-4E和RF-4E“侦察鬼怪”。

5、F-4E在以色列被称作“重锤”,该机的飞行员发现F-4E的速度和多用途能力正是自己所需的。在经过一些训练和战术发展后,“重锤”就开始对抗阿拉伯国家的苏制战斗机了。

6、RF-4E“乌鸦”则为以色列国防军提供了迫切需要的空中侦察能力,当时的以色列空军没有诸如SR-71“黑鸟”或U-2“蛟龙夫人”这样的高空间谍机,也没有间谍卫星可用。他们曾向美国请求购买安装了通用动力HIAC-1像机系统的马丁RB-57F“堪培拉”侦察机,但被被美国国务院多次拒绝,理由是向以色列出售这种技术可能会破坏中东的战略平衡。


7、在以色列从美国接收“犀牛”的同时,由于埃及倒向苏联,以色列空军面对的防空威胁从20世纪60年代末开始不断严峻起来。苏联军事顾问进入埃及协助训练防空部队,到1967-1970年的“消耗战争”结束时,埃及军方已经建立起先进的地空导弹网络,这对以色列空军飞行员来说是个可怕的消息。到70年代中期,以色列空军已经损失了5架F-4E,还有两架在重伤后报废。这个损失数字对以色列空军来说是不可接受的。

8、以色列空军需要一种手段来监视埃及军队在西奈地区进一步部署地空导弹的动向,而RF-4E是他们唯一的选择。但“乌鸦”基本上就是拆掉机炮装上照相机的“重锤”,由于要飞近目标才能获得足够清晰的侦察照片,所以该机在导弹的打击下仍很脆弱。所以以色列需要一种能够进行LOROP(远程斜距照相)的侦察机,在以色列领空就能拍摄敌国的军事动向。但雪上加霜的是,1971年3月,埃及的空军基地起飞了一种更大、更糟糕和更快速的威胁。

9、这就是苏联部署在埃及的米格-25R“狐蝠-B”侦察机,用于侦察以色列国防军的阵地并把情报转交埃及军方。以色列“重锤”根本无力拦截米格-25R,F-4E虽然已经很快了,但仍无法拦截以2.83马赫飞行的“狐蝠”,如有必要的话,“狐蝠”飞行员还可以冒着烧毁图曼斯基R-15发动机的风险把飞机推进到3.2马赫。

10、此时,美国的通用动力公司向焦头烂额的以色列人伸出援手,提出可以通过改装现有F-4E来满足以色列空军对高速侦察机和截击机的迫切需求。飞机整体结构基本保持不变,只要在发动机上方增加两个大型保形水箱就行了,每个能容纳9600升水。等等……他们在飞机上装这么多水干什么?

11、答案就是喷水加力。通用动力公司的书呆子认为,增加“鬼怪”速度的秘密是压缩前冷却(PCC),也就是把水喷入即将进入发动机核心燃烧的进气道空气中以降低其温度。进气经过冷却后的质量和密度在理论上将会增加,从而增加J79发动机的推力,在高空的效果尤其明显。

12、但J79的制造商通用电气公司认为喷水加力并不能大幅增加推力,虽然该公司协助进行了研究,但并不看好这个点子。喷水加力技术并不新鲜了,通用动力之前曾改装了一架康维尔F-106“三角剑“截击机,但并没获得实质性的性能提升。

13、不过美国空军阿诺德工程发展中心通过测试发现了压缩前冷却的另一个好处,那就是可以使发动机的加力燃烧室长时间工作而不被烧毁,他们让一台J75发动机持续加力了40小时。其实麦道在研制F-4期间为了使该机打破喷气机速度纪录,也给“鬼怪”装上了喷水加力系统,但比较原始和简单。通用动力公司为这种F-4X准备的压缩前冷却技术是把水雾化后喷入发动机,可以防止水分在发动机内积聚。为了配合该技术,F-4X的进气口也经过了重新设计,增大尺寸并改变外形以改善进入发动机压缩机的气流。为了理顺气流,进气道内还增加了可控进气斜坡和涡流发生器。通用动力称F-4E在经过上述改装后能飞到3马赫以上的速度,并且能在执行任务时进行2.4马赫以上速度的持续巡航飞行!

14、F-4X的性能是如此抢眼,以至于美国空军感觉到该机对F-15构成了威胁,于是很快取消了对研究的资助,留下以色列空军独自维持。而美国国务院也不希望除美国之外的其他国家拥有一种速度能与SR-71“黑鸟”比肩的战斗机,如果该机被击落,将会使苏联人有机会获得非常敏感的高超音速尖端技术,于是禁止通用动力向以色列出口这种3马赫战斗机。上有政策下有对策,通用动力公司通过去掉F-4X的武器系统和挂架把该机改为RF-4X侦察机规避了禁令。

15、该机将装备前面提到的HIAC-1远程斜距相机,虽然不是以色列想要的战斗机,但仍然能满足他们的侦察任务。

16、以色列空军把一架F-4E(序列号69-7576)借给通用动力进行模型和原型机改装,该机先接受了模型演示改装,通用动力用纸板和三合板在机身上搭建出了新的进气口,然后在机身两侧用同样材料打造出了大型水箱,并拆开机鼻以容纳HIAC-1相机。

17、以色列空军催促通用动力公司尽快完成原型机改装,因为他们十分迫切地需要这种侦察机。但通用动力的工程师发现研发时间远长于以色列方面的要求,而且在美国空军退出项目后,以色列无力独自承担该项目。于是RF-4X就永远停留在了模型阶段。

18、史上最强“鬼怪”就这样胎死腹中,颇为可惜。以色列后来通过采购F-15战斗机来解决了“狐蝠”的威胁。

19、至于侦察方面,则提出了更为现实的F-4E(S)计划。以色列把3架F-4E改装成了侦察机,拆除原有雷达和机炮,并在新的机头中安装了HIAC-1远程斜距相机。

20、下面来说说另一种奇葩的“鬼怪”改型。

21、在60年代末美国海军的F-111B舰载防空战斗机由于超重和技术问题走入死胡同时,麦道公司曾推出一种可变后掠翼的F-4终极改型作为F-111B的廉价替代品,最后败给了格鲁曼的F-14“雄猫”战斗机。

22、这种鲜为人知的“终极鬼怪”编号为F-4(FV)S,沿用了经典F-4J的机身,57%的零件与前者通用。

23、由于F-4J下单翼厚度太薄,无法容纳下可变后掠翼的枢轴的驱动机构,所以F-4(FV)S采用全新设计的可变后掠上单翼。可变外翼段的枢轴被容纳在内侧大型固定翼套两端,外翼段后掠角和F-111B一样可在23-75.5度之间变化,同时兼顾高速性能和低速操控性。外翼段后缘全展长布置有襟翼,上表面有扰流片,都是可变后掠翼的成熟设计。整套可变翼的设计与苏联的米格-23“鞭笞者”战斗机非常接近。

24、通过采用可变翼设计,长久以来一直困扰“鬼怪”战斗机的机动性不足问题有望得到解决。在安装前缘机动缝翼的F-4E和F-4S出现之前,F-4的机翼都是只有前缘襟翼的“硬翼”,机动性型和低速操控性有所不足。这对于高速的截击和侦察任务来说不是个问题,因为“硬翼”本来就是为高速飞行优化的,但对于狗斗、规避敌高炮和地空导弹以及着舰来说,“硬翼”的表现就差强人意了。

25、可变后掠机翼能完美解决这个问题,使“鬼怪”在拥有前所未有的气动性能的同时兼顾低速操纵性能。而后来F-4E和F-4J的“改进机翼”增强的机动性和低速操控性是以损害高速性能为代价的。

26、除了惊艳的可变翼外,F-4(FV)S的平尾也经过了重新设计,取消了下反角。由于采用上单翼布局,原先安装在机翼下方的主起落架就必须挪到机身两侧。内油容量也从F-4J的7570升增加到9845升。麦道还设想为“终极鬼怪”换装通用电气的G31/10S092B发动机来取代J79,降低耗油率,增加推力,减少黑烟排放。

27、麦道预计F-4J(FV)S的着舰速度将比F-4J低18英里/小时,实用升限、加速性能和转弯半径等关键飞行指标都全面提升。

28、但美国海军对F-4(FV)S并不是很感兴趣,主要原因是因为该机无法安装大型的AWG-9雷达和AIM-54“不死鸟”远程空空导弹。F-4J(FV)S计划安装具有多目标攻击能力的AN/AWG-10改进型雷达和AIM-7F“麻雀”空空导弹导弹,在作战性能上远低于AWG-9和“不死鸟”组合,当然优点是价格低廉。

29、于是麦道公司转向忽悠英国海军,提出了基于F-4M的F-4M(FV)S。改进内容与F-4(FV)S大同小异,只是可变翼改成19-70度后掠角,发动机也继续沿用F-4M的罗罗RB-168-27R“斯贝”涡扇发动机。麦道表示如进展顺利,首架F-4M(FV)S在1971年底就能首飞。

30、麦道还向美国海军游说:英国订单能摊薄美国海军F-4J(FV)S的研发费用,使飞机单价更加低廉,麦道建议先生产200架F-4M(FV)S,接着再生产400架F-4(FV)S,就能同时满足两国海军对舰载防空战斗机的需求。

31、但两国军方都对可变翼的“终极鬼怪”提不起兴趣,美国海军认为该机和格鲁曼G303方案(后来被发展成F-14)在性能上更本就没可比性。

32、英国海军认为“终极鬼怪”存在较大研制风险,不具备足够的吸引力。此外英法联合的AFVG可变后掠翼战斗机项目(最终发现成“狂风”战斗机)正处于早期阶段,贸然采购“终极鬼怪”则会危及该项目。于是麦道的可变翼“鬼怪”就永远停留在了绘图板上。


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