麥道的 F-4“鬼怪 II”是二戰后美國最成功的戰斗機之一,也是產量居第二位的美制戰機,僅次于除了北美 F-86“佩刀”。美國本土生產了 5,057 架“鬼怪”,另有日本特許生產 138 架。“鬼怪”生產周期從 1959 年至 1979 年延續了 20 年,在越戰期間麥道工廠里平均每月下線 72 架“鬼怪”。當代最成功的 F-16“戰隼”輕型戰斗機在即將停產前預計總產量為 4,621 架(08 年 1 月數據),終未能超越“老鬼”。
第 5,000 架F-4“鬼怪 II”,尾碼“77-0290”。1978 年 5 月 24 日交付美國空軍,并在當天舉行了紀念“鬼怪”首飛 20 周年的慶祝活動 麥道生產的最后一架“鬼怪”。1979 年 10 月在圣路易斯工廠下線,型號 F-4E,尾碼 78-0744,交付韓國空軍。1981 年 5 月三菱生產了世界上最后一架“鬼怪” “鬼怪”最初設計是用來執行截擊任務,但后來主要承擔了對地攻擊任務。在戰術對頭的情況下它在空戰中也取得了驚人的戰績,越戰中美國空軍、海軍和陸戰隊的的“鬼怪”共取得 277 次空戰勝利,而在阿以戰爭中以色列的“鬼怪”宣布獲得 116 架擊毀戰績。 美國空軍、海軍、海軍陸戰隊都準備了“鬼怪”,此外英國皇家空軍/海軍、以及澳大利亞、埃及、德國、希臘、伊朗、以色列、日本、韓國、西班牙和土耳其的軍隊也使用過或正在裝備“鬼怪”?!肮砉帧睉鸲窓C現在已經是壯士暮年,在各國軍隊中已經不在是活躍角色了。英國的 F-4 早在 1992 年就全部退役,由“狂風”ADV 型取代;美國空軍最后一架用于訓練任務的 F-4 于 2005 年 1 月 7 日退役;其它國家的 F-4 仍在繼續服役甚至改進,但這些國家大都也已經裝備了第三代戰斗機,如以色列空軍裝備了 F-15/F-16、日本航空自衛隊裝備了 F-15 和 F-2,F-4 從 2008 年起逐步退役、希臘和埃及空軍都裝備了 F-16 和“幻影”2000、伊朗空軍裝備了 F-14、土耳其和韓國空軍裝備了 F-16、西班牙和皇家澳大利亞空軍裝備了 F/A-18。而在德國,F-4F 自從 70 年代后期代替 F-104G 后便成為德國空軍唯一的防空戰斗機(1990 年 10 月 3 日兩德統一后原東德的米格-29 被保留,不過數量只有 24 架),并且從 1983 年完成第一次升級改進后,直到 2002 年底一直是德國空軍唯一具有超視距作戰能力的戰斗機。該機還將繼續服役,直到被“臺風”完全取代。 “鬼怪”是第一種不裝機炮的美國海軍戰斗機,也是第一種不依賴地面指揮就能使用機載雷達對搜索范圍內的目標進行識別、攔截和摧毀的戰斗機。它是美國空軍購買的第一種海軍型飛機,(第二種是 A-7,對于美國空軍來說,使用海軍的飛機真是比較難堪的事),也是第一種被美國海軍“藍天使”和美國空軍“雷鳥”飛行表演隊同時采用的飛機。它還是第一種具有計算機控制可調進氣道以獲取最佳氣流的戰斗機。 美國空軍“雷鳥”飛行表演隊使用的是 F-4E 型,在經過 5 個表演季之后被 T-38 取代,而原因是 F-4 油耗太高。F-4 作為表演用機是合格的,它又大又沉,動力充足。J79 引擎在菱形編隊時發出令大地顫動的撕吼,在當時,沒有表演機可以象"鬼怪"這樣展示出美國強大的制空力,也無法發揮出如此令人難忘的震撼力 美國海軍“藍天使”飛行表演隊使用的是 F-4J 型,使用了 6 個表演季后被 A-4 取代 原型機發展歷程 “鬼怪”的歷史始于 1953 年 8 月,當時麥克唐納設計師 Herman Barkley 領導了一個設計團隊,最初的目標是提升本公司 F3H“惡魔”艦載戰斗機的性能和多用途性以獲得更多的訂單。設計團隊提出了幾種差異很大的方案,公司非正式的將它們全部命名為 F3H-X,因為設計理念都脫胎于 F3H。 F3H“惡魔”艦載戰斗機,麥克唐納公司傳統的尾撐布局被遺傳至“鬼怪”上 第一個方案是 F3H-C“超級惡魔”,在一臺 J67 的推動下在高空可以達到 1.69 馬赫。J67 是英國布里斯托爾公司奧林巴斯渦噴發動機的特許生產型,當時還沒有進行測試。 接下來是 F3H-E(內部編號 98A)也準備采用 J67 發動機,但取消了“惡魔”的前起落架,只保留了三輪車式的主起落架。飛機采用 45 度后掠角,機翼面積 450 平方英尺。當時還沒有任何美國飛機采用 J67 發動機。 F3H-G(98B)計劃采用兩臺萊特 J65-W-2(或者 W-4)發動機,其額定推力 7,800 磅。雙發設計相對于單發更好的安全性吸引了很多海軍官員的目光。設計上的特點還包括機身兩側進氣道,后掠下單翼、全動式平尾。機翼面積略大于 F3H-E,達到 530 平方英尺。機體設計遵循面積律以降低跨音速阻力。該機計劃裝備 Aero11B 火控系統和 AN/APQ-150 雷達。固定武器是四門 20 毫米炮,也可以裝備火箭發射器,全機 9 個掛點,每側機翼下 4 個,機身下 1 個。設計最大速度 1.52 馬赫。J65 是英國阿姆斯壯西德利藍寶石發動機的特許生產型,當時已經開始生產。海軍當時正被 J65 的大量問題所困擾,而麥克唐納公司則滿心希望到 F3H-G 可以投產時,發動機的問題可以得到解決。 F3H-H 在外形上和 G 型相似,發動機采用兩臺由通用動力生產的推力更大的 J79。當時這種發動機還沒有經過測試,如果推力能達到設計指標的話,飛機的最高速度可達 1.97 馬赫。 98F 是 98C 的照相偵察型。98C/D 分別采用三角翼和平直翼,選用兩具 J65 或者 J79 發動機。98E(F3H-J)類似于 98C/D,三角翼更大更薄。 Herman Barkley 的 團隊認為采用兩臺 J65 的 98B 方案最具潛力,隨后放棄了其他所有方案。麥道開始制造 98B 的全尺寸模型,為了保險起見,模型的右半邊做成適合安裝 J79 的式樣,左半邊適合于 J65。 F3H-G 全尺寸模型,基本上是 F3H 的雙發型。前機身段可根據任務需要安裝特定設備:戰斗機、偵察機、攻擊機甚至全天候雙座截擊機 1953 年 9 月 19 日麥克唐納主動向海軍航空局提交了 98B 方案。那時候海軍對類似的飛機還沒有提出正式的需求。麥道試圖發展可互換的單雙座構型以便適應不同的戰術需求。機頭部分可以裝搜索雷達、導彈火控系統、地形測繪雷達、照相機以及電子偵察設備。 雖然海軍對麥道的設計印象不錯,但還是在 1953 年 4 月和 6 月分別定購了格魯門公司的 XF9F-9 和沃特公司的 XF8U-1 以滿足海軍對超音速戰斗機的急需。不過海軍方面也鼓勵麥道繼續設計一種單座雙發全天候攻擊機去和北美公司、格魯門公司競爭。 麥道公司在 1954 年 8 月向海軍正式提交了 F3H-G/H 方案,海軍方面于 10 月份要求制造 2 架原型機和 1 架地面試驗機。海軍將計劃命名為 AH-1,意指其擔負的對地攻擊任務,它攜帶不少于 11 個武器掛架。1954 年 12 月 14 日海軍正式放棄對飛機的多任務要求,轉而要麥道設計一種全天候截擊機。軍方要求取消機炮和除了機腹副油箱掛點以外的全部掛點。機腹部開槽以便半埋式掛載 4 枚“麻雀”空空導彈,雷達是 APQ-50,飛機改為雙座以容納增加的雷達操作員。 1954 年麥克唐納展出的 AH-1 全尺寸模型,AH-1 以兩具 J65“藍寶石”發動機為動力,半埋掛載 4 枚“麻雀”雷達制導空空導彈 1955 年 4 月 15 日海軍航空局正式通知海軍戰術司令部采用 J79 發動機,于是關于 J65 的工作全部停止了。同年 5 月 26 日航空局在對海軍的需求深入研究后要求麥道公司制造 2 架雙座全天候戰斗機,武器全面導彈化。6 月 23 日下達了正式編號 YF4H-1,這是戰斗機的編號。隔天麥道也公布了計劃的新代號——98Q。 98Q 的代號只用了很短時間,6 月 24 日麥道獲得了制造 18 架新飛機的合同,其中包括 2 架原型機和 1 架地面靜態試驗機。不久該計劃又采用了 98S 的代號,這是因為除了半主動雷達制導的麻雀外還可以增加了使用紅外制導響尾蛇導彈的能力。 1955 年 7 月 25 日海軍和麥道簽署了詳細的 YF4H-1 技術規格清單。海軍要求新飛機能夠在距離母艦 250 海里處巡邏 2 小時以上,在不空中加油情況下持續飛行 3 小時以上。同時 F4H 的前期發展計劃也得到確認,海軍定購了 2 架原型機和 5 架預生產型飛機(BuNo 143388~143392)。 YF4H-1 的模型在 1955 年 11 月 17 到 23 日期間接受了檢查。飛機將安裝 2 臺 J79 加力渦噴發動機,進氣道為固定式。主要武器是 4 枚半主動雷達制導的麻雀,沒有裝備機炮。 與此同時海軍授權沃特公司制造 2 架單座單發的 F8U-3“十字軍 III”同麥道的 F4H-1 競爭。實際上沃特的飛機更應該稱為 F9U“十字軍 II”,基本上是架全新的飛機。 藝術家設想的 F8U-3 快速爬升的情景 經過大量的風洞試驗發現麥克唐納的新飛機在高速時穩定性有問題,如不能解決則最大速度將被限制在 M2 以下。為了解決問題,設計人員做出了幾個重大改變。其一是將全動平尾下反 23 度,兼具穩定鰭的作用,這樣在獲得穩定度的同時也不干擾尾噴管,另一個好處就是在大迎角飛行時,下反的尾翼可以從主翼紊流中伸出獲得必要的控制力;其二是將主翼的折疊外翼段上反 12 度,并設置鋸齒,鋸齒產生的渦流可以阻止機翼附面層向翼尖方向發展,推遲分離;另外還將進氣道改為帶附面層隔離板的式樣,使得各種飛行條件下都能為發動機提供最合適的氣流。這些變化在設計上需要時間加以整合,所以直到 1956 年 12 月 31 日才最終完成設計,而平尾的下反和外翼段的上反造就了“鬼怪”的奇特外形。
1958 年 4 月,麥克唐納圣路易斯工廠內已經裝配完畢的首架 F4H-1 原型機 142259。周圍的飛機有些是 RF-101,有些是 F3H 1956 年 12 月 19 日海軍再次定購 11 架 F4H-1(145307~145317),這是第一批正式生產型。 1957 年 8 月 F4H-1 決定不采用 APQ-50 雷達,改用西屋公司的 APQ-72,不過由于時間關系原型機仍然使用 APQ-50。首架 YF4H-1 原計劃使用 J79-GE-8 發動機,但由于研制時間拖延而裝上了從空軍借來的 J79-GE-3A。該機屬于技術驗證機,沒有雷達也不能發射導彈,腹部掛的 4 枚“麻雀”全是模型。為了配平機頭裝的是壓艙物而不是 APQ-50 雷達。在首架原型機上只布置了有飛行員的座位,后座安裝的是測試設備。 YF4H-1 安裝了前緣襟翼,從翼尖一直向內延伸到 1/4 翼展處,以機翼折疊處為界分為兩部分。在飛機低速飛行時襟翼向下偏轉,提高升力。前緣襟翼和后緣襟翼都具有吹氣裝置,從發動機壓氣機中引出高壓空氣向后吹出,使機翼上表面氣流在高攻角的狀況下不分離。進氣道斜板有 5 度的安裝角。在雷達罩后面的下機身表面裝有電子設備冷卻系統的進氣口。機翼水平部分的后緣分為兩部分,內側的是襟翼,外側為襟副翼。襟副翼是副翼的一種,但只能向下偏轉,不能向上偏,在它們前面的機翼上表面就是擾流板。如果要向左邊滾轉,飛行員就會向下偏轉右側襟副翼,同時豎起左邊的擾流板,“鬼怪”沒有通常意義上的副翼,滾轉控制由襟副翼和擾流板完成。外翼段除了前緣襟翼外沒有其他操縱面。另外在機翼下表面襟翼前方設置有向下開裂的減速板。全動平尾有 23.25 度的下反角,提供全部的俯仰控制。 機翼上表面襟副翼前方的擾流板 機翼下表面襟翼前方的減速板 1958 年 5 月 27 日麥克唐納公司試飛員 Robert C. Little 駕駛 YF4H-1(142259)完成了首飛,地點在圣路易斯市機場。首飛時起落架沒有收起,并發現液壓系統和發動機都有些問題,所以首飛時間比原計劃縮短,不過飛機還是安全降落了。地面人員更換了右發動機,并把進氣道斜板調整為 4 度。第二次飛行在 5 月 29 日,起落架仍然沒有收。隨后在 5 月 31 日和 6 月 2 日進行的第 3,4 次飛行情況好多了,飛機達到了 1.68 馬赫。 1958 年 5 月 27 日 YF4H-1 的處女航,可以看到起飛中的飛機前緣襟翼處于最大角度 收起落架之后的飛行,波音官方網站對這張圖片的解釋是首飛,顯然有誤 142259 號原型機被送往愛德華茲空軍基地和 F8U-3 進行對比測試,最終后者于 1958 年 12 月勝出。1958 年 12 月 17 日麥克唐納公司又獲得 24 架 F4H-1 的制造合同(148252~148275),這樣生產型總訂貨量達到了 45 架。 進氣道上方的應急渦輪 第二架 YF4H-1(142260)于 1958 年 10 月首飛。該機安裝了 AN/APQ-50 雷達和完整的后座艙。可調進氣道斜板的固定部分設定為 5 度,可調部分設定為 10 度。該機的擾流板沒有打孔,在左側進氣道的上部安裝有沖壓空氣渦輪。在緊急情況下該渦輪可以驅動一個應急液壓泵給操縱系統提供動力。自動駕駛系統為 ASA-32。YF4H-1 144260 還安裝了馬丁貝克 MK H5 彈射座椅。1960 年該機具備了發射麻雀導彈的能力。 YF4H-1 142260 原型機 Robert C. Little 與 142260 合影 142260 打破了多項速度和高度世界紀錄 1959 年 7 月 3 日 F4H-1 在圣路易斯麥克唐納工廠的一個儀式上按公司傳統被正式命名為“鬼怪 II”(Phantom II)。項目經理 Don Malvern 原想的綽號是“撒旦”(Satan),而 James S. McDonnell 則想把飛機命名為蜜特拉斯(Mithras,波斯神話中的光明之神)?!肮砉帧焙竺娴牧_馬字母“II”是為了和第一代“鬼怪” FH-1 相區別,其實 FH-1 早已退役,并不存在混淆的可能。 第一架 YF4H-1 (142259)在一系列試飛后于 1958 年 10 月從愛德華茲基地返回圣路易斯工廠。在不久之后的 1959 年 10 月 21 日,它的第 296 次飛行時因為右發動機故障而墜毀,試飛員 Gerald "Zeke" Huelsbeck 身亡。 海軍急于宣揚自己的最新型戰斗機,并為此專門制定了計劃,名為“創紀錄飛行”(Top Flight)。第二架 YF4H-1(142260)在 1959 年 12 月 6 日創造了 98,560 英尺的升限世界紀錄,飛行員是 Lawrence E. Flint 中校。原紀錄 94,658 英尺是蘇聯飛行員 V. S. Ilyushin 少校駕駛蘇霍伊 T-43-1 創下的。Flint 中校首先飛到 47,000 英尺并保持 2.5 馬赫的速度,然后以 45 度角拉起爬升到 90,000 英尺。隨后關閉發動機躍升到 98,560 英尺,滑過最高點后開始下墜。Flint 中校在 70,000 英尺高度重新啟動發動機并正常著陸。George W. Ellis 中校還創造了 66,443.8 英尺的實用升限世界紀錄。1961 年 12 月 22 日陸戰隊Robert B. Robinson 中校駕駛 142260 號“鬼怪”創造了 1,606.347 英里/小時的世界絕對速度新紀錄,在他的第二次沖刺中“鬼怪”甚至在 45,000 英尺高度上超過了 1,700 英里/小時。這次飛行被稱為“天空燃燒者行動”(Operation Skyburner)。為了創紀錄,142260 在進氣道內增加了水/酒精噴霧器對進入壓縮機的空氣進行冷卻,以此增大發動機推力。 1959 年 12 月 6 日,第二架 YF4H-1 創造了 98,560 英尺的升限世界紀錄。注意機身側面的“Top Flight”Logo “天空燃燒者行動”中的 142260 本章節原作者參考書目及資料來源: “鬼怪”設計思想與結構特點 朝鮮戰爭結束后,空戰理論與戰斗機裝備技術水平均有了長足的發展。在越戰前,主流的戰斗機設計思想包括如下要點: 1、認為飛機的大速度是決定空中優勢的主要因素。為了保證飛機具有大速度,必須竭盡一切努力減小阻力,甚至不惜犧牲爬升率和機動性。F-104、米格-21 就是典型的范例。到了研制 F-4 的時候,飛行控制與發動機技術相比起研制前兩種戰斗機的時候已經有了很大改善,因此比 F-104、米格-21 的情況要好些,但格斗性能仍然無法與之前的 F-86、米格-17 等輕型戰斗機相比。 2、主張研制多用途戰術戰斗機,要求飛機兼有空戰和對地攻擊能力,即主張研制戰斗轟炸機,而不再像以往那樣研制單純的防空截擊機或專用對地攻擊機。最終 F-4 的確兼備了這兩種作戰能力,但在發動機推力有限、氣動設計未盡完美的前提下,強求對地攻擊能力反倒拖累了整體飛行性能,特別是攜帶對地武器時無法有效的與敵方戰斗機交戰。 3、為對抗裝備大射程對空/對地制導武器的敵機,截擊機的戰術被設想為利用速度優勢追趕或快速逼近目標,并利用先進的火控武器系統(以使用半主動雷達制導空空導彈為突出特征)在盡可能遠的距離上將敵機殲滅。但由于火控與武器技術水平的限制,這一構思未能在 F-4 上有效的實現。 4、為實現 2、3 兩點指標,新研制的戰斗機必須具有較大的航程。同時,為 F-4 研制的先進火控系統操作較為復雜,因此必須配備雙人機組(飛行員與武器操作員)。這意味著 F-4 的體積、重量會比之前的戰斗機有很大的增長,而氣動、飛控和發動機技術卻沒有相應幅度的增長。 5、認為截擊機同時投入戰斗的飛機數量將減少,實施攻擊時機動動作“平直化”,力求一次攻擊來結束戰斗。于是當時認為格斗性能的下降是可以接受的。 6、忽視航炮的作用。有人認為空空導彈出現之后,航炮作為一種武器已沒有前途。當時幾乎所有新研制的戰斗機,包括 F-4,都沒有裝航炮。很快這一決策被實戰證明是極為錯誤的。 7、不重視飛行員在空戰中的作用。有人認為飛行員不需要學會判斷空中情況,而是由地面指揮所代替他們下決心。 飛機設計師們就是按照以上這些想法研制了包括 F-4 在內的第二代噴氣式戰斗機。這代飛機的最大速度達 M2 左右、有的甚至達 M3,機載電子設備和武器系統的性能均有較大的提高,重視對地攻擊能力,“重型化”傾向明顯。從其航空技術水平和飛機的性能來看,確實比第一代戰斗機有了明顯的提高和發展。但在 60 年代后期開始進行的越南戰爭和其他局部戰爭中,第二代噴氣式戰斗機的使用效果(尤其是空戰使用)并不理想。從某種意義上來講,它在發展方向上走了一段“彎路”。這主要是因為實戰中的空戰作戰方式與原先設想的有很大的差別。 越戰期間,從南越新山一機場起飛做戰斗巡邏的美國空軍 F-4D 戰斗機 空戰的高度范圍不是擴大了,而是縮小了。這一情況引起了研究局部戰爭經驗的專家們的特別注意。朝鮮戰爭中,戰斗機的空戰曾發展到平流層。而越南戰爭中,戰斗機的使用高度不超過 9,000 米。這一方面是由于戰術航空兵遂行的任務性質決定的。轟炸機為避免進入防空導彈的毀傷區,多半在低空活動,擔任掩護的戰斗機也必須降低高度。另一方面,空戰實踐說明,飛行員能目視觀察到 3,600 米以內距離的機動目標,因而轉彎半徑不大于 1,800 米較有利。在 9,000 米以上的高度,第二代飛機想以這樣的盤旋半徑實施不損失高度的速度機動是不可能的,所以高度也受到限制。越南戰爭中空戰格斗一般發生在 1,500~4,500 米高度范圍內。 1967 年 4 月 24 日,一架 VF-114 的 F-4B 由于故障在東京灣上空彈射。圖中彈出的是 WSO,隨后飛行員彈出 在局部戰爭中,空戰的速度范圍也并不大,盡管雙方都具有速度超過 M2 的戰斗機,但經常進行空戰的速度范圍是 M0.5~0.9。這一方面是由于空戰開始的高度低,飛機的速度受到結構強度的限制。另一方面是由于當時戰斗機的超音速機動性能甚差,想在速度超過音速時獲取機動性的優勢是很困難的,因而也只能進入亞跨音速范圍。局部戰爭的經驗也證明。大部分空戰仍是在雙方目視能見度的近距離范圍內進行的,摧毀目標還須從后半球攻擊來實現??諔鹬斜粨袈涞娘w機中約有三分之二是被空空導彈擊毀的,三分之一是被炮彈擊毀的。在中東戰爭中,空戰格斗的比例更大,飛行員經常能有效地使用航炮。局部戰爭還證明,協同仍是至關重要的,戰斗機的絕大多數空戰都是編隊空戰。飛行員的素質對空戰的結果仍有決定性影響。 美機照相槍記錄的被擊毀的北越 MiG-21PF F-4 服役后參與幾次局部戰爭的實戰經驗說明,盡管該機取得了相當不錯的戰果,但由于設計時脫離實際,過度追求高空大速度飛行性能,以及遠距離作戰能力,令其在戰斗中多次受挫。正是由于第二代戰斗機研制時對作戰環境的樣式與實際情況有很大差別,所以在實戰中不可能取得預期的戰果。 為滿足對前所未有的高指標,F-4 在設計上有著許多出眾之處。 F-4E 結構圖(點擊放大) 該機機翼為懸臂式下單翼。翼根翼型為 NACA 0006.4-64(修形)、機翼折線處為 NACA 0004-64、翼尖為 NACA 0003-64(修形)。前緣后掠角 45°,平均相對厚度 5.1%,翼尖相對厚度 3%,安裝角 1°,外翼上反角 12°。前緣有鋸齒。機翼為全金屬結構,外翼可折起。中翼和內翼為一貫穿機身的雙梁抗扭盒式整體結構,抗扭盒又是整體油箱,容積達 2,380 升。前、后梁位于 15%和 40%弦長處,由大鍛件機械加工制成。蒙皮為帶肋整體壁板,由 6.35 厘米厚板機加工制成。后梁之后還有一根由鍛件加工的輔助梁,用以分擔部分主起落架和減速板載荷。外翼也是雙梁結構,梁位于 15%和 40%弦長處,并與內翼連接。外翼蒙皮厚 7 毫米,翼尖 2.5 毫米。蒙皮材料多用 7178 鋁合金,鍛件用 7079 鋁合金。機翼后緣為整體鋁合金蜂窩結構,后緣襟翼和副翼為帶鋁合金蜂窩結構后緣的金屬結構,后緣襟翼和副翼為帶鋁合金蜂窩結構后緣的金屬結構。副翼只能向下偏轉 30°。上翼面的擾流板可向上偏轉 45°,橫側操縱時兩者協調動作,由兩套獨立的液壓系統操縱。后緣襟翼和外側前緣襟翼都有附面層吹除裝置。后期的 E、F 型改用前緣縫翼,取消吹氣裝置。機翼下側起落架艙后方有一塊液壓驅動的減速板。 F-4E 機翼各部分剖面圖,以及上表面控制翼面說明(點擊放大) 全金屬半硬殼式機身結構,分為前、中、后三段。機身前段主要包括座艙、前起落架艙和電子設備艙,構件多為鈑金件、承力部位采用鍛鑄件。為防止變形,進氣道采用很多橫向隔框,進氣口前緣為鍛件,經化學銑切制成。中段有發動機艙和油箱艙。與機翼連接的承力框為整體件,由鋁鍛件機加工制成。油箱艙在發動機艙上方,采用雙壁結構導入空氣進行冷卻??拷l動機的結構大量采用鈦合金。后段廣泛采用鈦和鋼,下側為雙壁結構,用空氣冷卻。由于當時還沒有在戰斗機機體上采用較多份額的復合材料,F-4 的重量居高不下,對飛行性能有著負面影響。 F-4E 機身縱向結構圖 懸臂全動式整體平尾,下反角 23°,以避開機翼尾流(英國的 K 和 M 型下反角為 15°)。平尾前緣增加了縫翼。由于處于發動機燃氣流中,平尾采用鋼質肋骨和桁條。鈦合金蒙皮和鋼質蜂窩后緣。美國空軍 F-4 飛機在使用過程中,發現平尾搖臂出現裂痕,結果迫使美國 1,600 多架 F-4 飛機和其它國家 600 多架 F-4 飛機全部停飛檢查,后經查明原因是材料的環境適應性差,對應力腐蝕比較敏感。可收放前三點式起落架。前起落架為雙輪,無內胎,有減擺器和轉向機構,向后收入機身。主起落架為單輪,向內收入機翼。艦載型彈射起飛時,前起落架伸長。有著陸鉤。 F-4E 前起落架結構形式 F-4E 后起落架結構形式 兩臺通用電氣公司的 J79-GE-17 加力式渦輪噴氣發動機,該發動機是美國最為著名的渦噴發動機,發展了多種改型,裝備于多個型號的美軍作戰飛機。單臺加力推力 79.6 千牛(8,120 公斤),耗油率 0.2 千克/牛頓·小時(0.84 千克/公斤·小時)。機內總載油量 7,022 升。腹下可掛一個 2,270 升副油箱,翼下可掛一對 1,400 升副油箱。有空中加油裝置,也可掛伙伴加油吊艙。 J79-GE-17 渦噴發動機 AIM-7“麻雀”空空導彈 “麻雀”(AIM-7)空空導彈是戰后美國研制并裝備使用的第二個空空導彈,也是世界上裝備使用最為廣泛的一個中距空空導彈系列。與當時分別由休斯飛機公司和美國海軍軍械試驗站自籌資金研制的“獵鷹”和“響尾蛇”空空導彈不同,該彈是唯一由軍方主動投資發展的空空導彈,研制單位是美國斯佩里公司和雷錫恩公司。 美國軍方決定發展這種雷達型中距空空導彈,是出于其冷戰戰略考慮。第二次世界大戰的結束,標志著一個新的時代——冷戰時代的到來。世界的政治地理格局發生劇變,出現了以美、蘇為首的兩大陣營對峙的軍事態勢,蘇聯在 1953 年試驗成功氫彈,英、法步其后塵,先后有了原子彈和氫彈,更加劇了核軍備竟賽。在當時的技術條件下,唯一有效地運載核炸彈的工具是遠程戰略轟炸機,唯一有效地抗擊遠程戰略轟炸機的工具是截擊機,而具有全天候、遠距攔截能力的雷達制導的空空導彈則是截擊機的有效武器。 當時,美國海軍航空局制訂了一個雄心勃勃的空空導彈發展計劃,要求其 M 數達到 3、射程達到 31.5km(中距)、65km(遠距);但為加快研制進度,要求在現有技術基礎上研制一種雷達型空空導彈,即將該航空局已經取消的“云雀”地空導彈用的雷達波束制導系統,用到現有的 12.7mm 口徑航空火箭彈上,要求其最大射程至少達到 2km、最小射程不超過 305mm,能夠攔截 M 數 1 的空中目標。這種導彈的關鍵是波束制導控制系統,故美國海軍航空局選擇從事該系統研制的斯佩里公司為主承包商,于 1946 年 5 月開始研制該導彈。 限于當時電子器件水平低,大量采用電子管,127mm 口徑航空火箭彈的彈體容積不夠,斯佩里公司于 1947 年 3 月提出增大彈徑,否則減小射程。美國海軍航空局于同年 5 月選擇美國道格拉斯飛機公司研制 203mm 彈徑的新彈體,而斯佩里公司作為主承包商仍負責系統工作,并繼續研制雷達波束導引頭,同年 7 月該項目被正式命名為“麻雀”項目。1948 年 1 月,位于木古角的海軍航空導彈試驗中心開始導彈試驗,同年 8 月首次無動力試飛,到 1951 年共進行了 100 多次試射,1951 年投產,1952 年 12 月 3 日 F-3D 首次成功攔截“惡婦”艦載戰斗機,1955 年 6 月開始服役,裝備艦載戰斗機 F3D、F-7U。該彈的編號和命名為 AAM-N-2“麻雀”I(Sparrow I),1962 年統一編號為 AIM-7A,1962 年停產,共生產 2,000 枚。 F3D翼下掛載的 AIM-7A“麻雀”I 空空導彈 由于該彈采用三點導引波束制導體制,載機雷達必須不斷照射導彈和目標,限制了載機的機動;而導彈必須不斷機動,以便始終處于載機——目標的視線上,導引精度差,且只能尾追攻擊,加上早期戰斗機裝備的制導雷達 AN/APG-51B,是當時夜間戰斗機裝備的標準的射擊雷達 AN/APG-51A 的改進型,其波束必須隨動于光學瞄準具,要求目視識別、瞄準目標,因此不具有全天候作戰能力,只有 AN/APG-51 的全天候改進型——AN/APQ-51 以及 F-4H 裝備的 AN/APQ-50,才具有全天候作戰能力,但性能水平很低,難以攔截中程高空超音速轟炸機和攜帶電子對抗設備的遠程轟炸機、殲擊轟炸機。 為滿足美國海軍艦載截擊機全天候、全向攔截空中高速目標的要求,美國海軍航空局于 1955 年同美國道格拉斯飛機公司簽訂合同,在“麻雀”I 基礎上研制采用主動雷達制導的中距空空導彈,編號和命名為 AAM-N-3“麻雀”II(Sparrow II),1962 年統一編號為 AIM-7B,擬裝備該公司新研制的 F5D 艦載截擊機,采用由 AN/APQ-50 改進而來的、當時世界上最先進的機載截擊雷達 AN/APQ-64。由于海軍航空局于 1956 年退出該截擊機項目,“麻雀”II 僅完成試驗性研制,生產樣彈共 100 枚,到 1958 年該主動雷達型導彈及其火控系統項目最終被取消。在實施“麻雀”II 計劃的同時,美國海軍航空局于 1955 年同雷錫恩公司簽訂合同,研制半主動雷達制導的中距空空導彈,1956 年接收斯佩里公司在布里斯托爾的生產“麻雀”I 的工廠,1958 年 1 月開始服役,1959 年停產,共生產 2,000 枚,編號和命名為 AAM-N-6“麻雀”III(Sparrow III),1962 年統一編號為 AIM-7C。 沒有列裝的 AIM-7B 從 50 年代初開始,在“麻雀”I AIM-7A 基礎上發展成為包括 AIM-7B/7C/7D/7E/7E-2/7F/7G/7H/7M/7P/7R 型號、并劃分為三代產品的中距空空導彈系列,還改進擴展為包括 RIM-7E/7H/7M/P 型號在內的艦空導彈系列。由于受半主動雷達制導體制的限制,“麻雀”空空導彈系列的固有的共同缺陷,是不具有“發射后不管”能力,使載機在發射導彈之后不能立即退出攻擊而降低生存力,也不具有“多目標攻擊”能力,使攻擊相同數目敵機需要出動更多架次的載機而易遭更大損失。因此,在 1991 年海灣戰爭之后,“麻雀”空空導彈的生產線將關閉,“麻雀”空空導彈經過 40 年的發展已經走到盡頭,現役和庫存的“麻雀”空空導彈各型號將逐漸被第四代中距空空導彈—“阿姆拉姆”AIM-120A 所取代。 1980 年在夏威夷希凱姆基地,一架國民警衛隊的 F-4C 準備掛載 AIM-9P“響尾蛇”與 AIM-7E“麻雀”空空導彈 該系列各型號導彈采用相同的全動式彈翼控制的氣動外形布局,頭部呈尖錐形,細長彈體呈圓柱形,4 片全動式切梢三角形彈翼位于彈體中部,4 片固定式三角形安定面位于彈體尾部。全動式彈翼起控制舵作用,其中一對彈翼可差動偏轉,起橫滾穩定作用;固定式安定面起縱向穩定作用。彈體采用模塊化艙段結構,但在具體結構上,由于該系列各型號導彈的改進發展程度不同,存在著相當差異: 1988 年,美國空軍 F-4G“野鼬鼠”機腹下掛載的兩枚 AIM-7F“麻雀”空空導彈。另外的武器還有 AGM-88 反輻射導彈與 AGM-65A 對地攻擊導彈 “麻雀”I AIM-7A 分為 3 個艙段,彈頭為引信/戰斗部艙,彈體中部為制導控制艙,彈體中后部為固體火箭發動機艙,3 個艙段用螺釘連接。由于采用雷達波束制導,其制導控制艙內裝的是陀螺儀、加速度計、天線和接收機、計算裝置、伺服機構、電瓶和高壓能源。導彈發射后 1 秒,由陀螺儀和加速度計組成的自動駕駛儀控制飛行,導彈進入機載雷達 AN/APG-51B 的制導波束后,自動駕駛儀與伺服機構斷開,天線和接收機接收制導波束信號,計算裝置據此計算出導彈相對于制導波束等強信號區的偏移量,通過伺服機構使全動式彈翼偏轉,使導彈返回等強信號區,制導波束隨動于機載光學瞄準具視線,從而引導導彈飛行所瞄準攻擊的空中目標,制導飛行時間 20 秒。 2006 年亭德爾空軍基地,技術軍事正在將一枚 AIM-7M 安裝在 F-15C 上 “麻雀”II AIM-7B 導彈采用主動雷達制導,其艙段布局和內部結構與“麻雀”I 不同;“麻雀”III 導彈采用半主動連續波或脈沖多普勒雷達制導,其艙段布局和內部結構與“麻雀”I/II 不同,分為 5 個段艙,從前到后為導引頭、自動駕駛儀和電源、液壓舵機和液壓能源、引信/戰斗部、固體火箭發動機,但其具體結構隨各自型號不同亦有較大區別。按作戰性能水平,“麻雀”系列空空導彈可分為三代:第一代 AIM-7A,只能用于尾追攻擊;第二代 AIM-7C/7D/7E/7E-2,具有一定的全天候、全向攻擊能力;第三代 AIM-7F/7M/7P/7R,具有全天候、全向攻擊、上視/上射和下視/下射能力。 最大射程 5~8km(AIM-7A) |
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