圖說(shuō)雄貓

王威　杜仁杰

作為防空飛機(jī)及對(duì)地攻擊飛機(jī)，必須有較大的飛行速度和較好的機(jī)動(dòng)性能，而作為艦載機(jī)，又必須擁有很低的起飛著陸速度和較大的航程及作戰(zhàn)能力，能夠把這些要求很好地統(tǒng)一到一架飛機(jī)上，F(xiàn)-14選擇變后掠氣動(dòng)布局是唯一的答案。

為什么變后掠翼可以滿足這些自相矛盾的需求？這要從氣動(dòng)力特性變化對(duì)于飛機(jī)性能的影響來(lái)說(shuō)。首先是升力斜率：當(dāng)機(jī)翼處于小后掠角狀態(tài)時(shí)，由于相對(duì)厚度及展弦比大，擁有很高的升力斜率，而此時(shí)增升裝置效率也很高（多數(shù)變后掠翼飛機(jī)采用全展襟翼，充分發(fā)揮其性能），使得變后掠飛機(jī)在起飛和著陸階段獲得較高的升力系數(shù)，降低了飛機(jī)的起飛著陸速度。第二是零升阻力系數(shù)：在亞聲速范圍內(nèi)，各后掠角度的零升阻力基本沒(méi)有差別，這是因?yàn)楹舐咏歉淖儗?duì)于機(jī)翼浸潤(rùn)面積的變化極小，摩擦阻力基本是相同的，對(duì)于進(jìn)入超聲速明顯增大的波阻就不同了，由于后掠效應(yīng)延緩了壓縮性作用，減弱了激波強(qiáng)度，大后掠角時(shí)機(jī)翼波阻大大減小。變后掠飛機(jī)利用這個(gè)特性，可獲得較好的高速性能。第三是最大升阻比：在亞聲速范圍內(nèi)，小后掠機(jī)翼?yè)碛凶詈玫臍鈩?dòng)效率，而在超聲速范圍內(nèi)，大后掠機(jī)翼?yè)碛袃?yōu)越性，這也是為什么進(jìn)入超聲速時(shí)代后，戰(zhàn)斗機(jī)普遍使用大后掠角小展弦比布局。而變后掠翼飛機(jī)在各個(gè)飛行速度都有較好的氣動(dòng)效率，也就是說(shuō)比按后掠翼飛機(jī)可以在執(zhí)行任務(wù)的每一個(gè)階段都達(dá)到較為滿意的性能，這是固定翼飛機(jī)難以達(dá)到的。

但是變后掠翼飛機(jī)并非完美無(wú)缺，其較高的結(jié)構(gòu)重量和相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)依然是制約變后掠翼飛機(jī)發(fā)展的命門。翼套的秘密

F-14的兇猛外形很大程度上源于其寬大的翼套，對(duì)于固定翼飛機(jī)，當(dāng)飛行速度由亞聲速變?yōu)槌曀贂r(shí)，由于氣動(dòng)力分部的變化，通常會(huì)是靜穩(wěn)定度有一個(gè)較大的增長(zhǎng)，對(duì)于變后掠翼飛機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題更加突出。F-14采用了展向靠外的轉(zhuǎn)軸位置，約為30%機(jī)翼半展長(zhǎng)處，大大減少了氣動(dòng)中心的移動(dòng)量，在超過(guò)1.3馬赫后，氣動(dòng)中心甚至?xí)耙?。而并不滿足的格魯曼又為F-14裝備了一種秘密武器——翼套扇翼，這個(gè)扇翼平時(shí)收納在F-14A的翼套中，根據(jù)不同的速度、攻角和機(jī)翼后掠模式及后掠角，它可以自動(dòng)從翼套中伸出，提高升力，減小由于變后掠造成的氣動(dòng)中心后移量和水平尾翼向下荷載，從而增加了飛機(jī)的超聲速機(jī)動(dòng)性。這使F-14A的+8g包線向左移動(dòng)到1.8馬赫，這是絕大多數(shù)三代機(jī)不具備的能力。但翼套扇翼只安裝在了F-14A上，在當(dāng)時(shí)，一套扇翼的價(jià)格高達(dá)150萬(wàn)美元，并且F-14本身的超聲速性能也足夠優(yōu)秀，F(xiàn)-14可以不依靠扇翼在2.0馬赫飛出+8a，因此F-14B/D并未安裝。

靈巧的雄貓

盡管F-14可以被看成是為了AWG-9雷達(dá)和AIM-54導(dǎo)彈而生的戰(zhàn)斗機(jī)，但是越戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)告訴美國(guó)海軍，導(dǎo)彈并不能像他們想象的那樣讓戰(zhàn)斗機(jī)在幾十千米外就結(jié)束一切戰(zhàn)斗，“雄貓”必須擁有在刺刀見紅的空中格斗中殺死對(duì)手的性能。

標(biāo)志性的變后掠翼為“雄貓”帶來(lái)了優(yōu)異的格斗性能，為了容納“不死鳥”導(dǎo)彈而設(shè)計(jì)的寬發(fā)動(dòng)機(jī)間距機(jī)體也為“雄貓”帶來(lái)了額外的升力貢獻(xiàn)，憑借著傲視群雄的升力系數(shù)，F(xiàn)-14A在發(fā)動(dòng)機(jī)推力并不出眾的情況下?lián)碛腥鷻C(jī)中無(wú)與倫比的低速穩(wěn)定盤旋性能和全包線的瞬間盤旋性能。

雖然“雄貓”有著優(yōu)異的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，但TF30發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)低的推力嚴(yán)重拉低了“雄貓”的爬升加速和持續(xù)機(jī)動(dòng)能力，TF30發(fā)動(dòng)機(jī)的裝機(jī)加力推力為7746千克，有些F-14A飛行員為了獲得更大的推力，會(huì)在格斗中關(guān)閉飛機(jī)的環(huán)控系統(tǒng)，減小對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提取，獲得額外的約180C千克推力。在1987年，F(xiàn)-14B/D以及部分F-14A用上了加力推力接近13噸的F110-GE-400發(fā)動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)F110可以使19噸重的“雄貓”獲得超過(guò)1的格斗推比，讓“雄貓”在格斗中無(wú)懼任何對(duì)手。

全能的“不死鳥”導(dǎo)彈

AIM-54導(dǎo)彈和AWG-9雷達(dá)F-14強(qiáng)悍制空能力的保證，AIM-54也是世界上第一種射后不管具有多目標(biāo)攻擊能力的遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，對(duì)5平方米反射面積的6個(gè)不同目標(biāo)的最大攻擊距離為96千米，最廣為人知的是1973年的那次同時(shí)對(duì)60～80千米的6架靶機(jī)進(jìn)行攻擊的實(shí)驗(yàn)，直接命中4架，一枚“不死鳥”脫靶，一架靶機(jī)故障不計(jì)分。

超聲速轟炸機(jī)打靶試驗(yàn)中，一架BQM-34E靶機(jī)在15000米以1.5馬赫的速度模擬敵方超聲速轟炸機(jī)，同時(shí)帶有主動(dòng)雷達(dá)干擾進(jìn)行自衛(wèi)，AWG-9用邊跟蹤邊掃描模式在244千米處就“燒穿”了BQM-34E的干擾，在距離目標(biāo)203千米處發(fā)射了一枚“不死鳥”，并且準(zhǔn)確的命中了這架BQM-34E，在這次攻擊中，“不死鳥”的高拋彈道帶著它飛上了30 000米的高空。

對(duì)于緊貼海面突防的巡航導(dǎo)彈，“不死鳥”也顯得得心應(yīng)手。這次的倒霉蛋變成了BQM-34A，這架靶機(jī)以0.75馬赫的速度，貼著海面15米的高度飛行，一架在3000米飛行的F-14很快就發(fā)現(xiàn)了他，在距離目標(biāo)40千米處發(fā)射了一枚“不死鳥”，一擊斃命。

是與外界通常的印象不同，不死鳥雖然是為了打擊大型轟炸機(jī)與掠海反艦導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的，但“不死鳥”同樣擁有優(yōu)異的攻擊大過(guò)載機(jī)動(dòng)目標(biāo)的能力。在一次打靶實(shí)驗(yàn)中，一架位于5000米高度，0.8馬赫的QF-86靶機(jī)試圖使用垂直機(jī)動(dòng)擺脫AWG.9和“不死鳥”的追蹤，QF-86先是用一個(gè)5g的“破S”機(jī)動(dòng)下降了2000米，隨后用6.5a的機(jī)動(dòng)改出俯沖，就在QF-86剛改出的時(shí)候，“不死鳥”擊中了它，在這次攻擊中，“不死鳥”飛出了超過(guò)16g的過(guò)載。

“五花八門的貓眼”

雖然強(qiáng)大的AWG-9可以讓“雄貓”輕松的洞察幾百千米外的情況，但其也并非無(wú)懈可擊，于是F-14A/B裝備了紅外搜索或電視成像系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)AWG-9的不足，不過(guò)最早期的F-14A，其機(jī)頭下僅僅安裝了AN/ALQ-100電子干擾裝置的天線以及紅色的位置燈。

后期的F-14A紛紛開始加裝AN/ALR-23紅外探測(cè)系統(tǒng)（IRDS，Infra，Red Detection Set），這種紅外探測(cè)系統(tǒng)可以隨動(dòng)于雷達(dá)，也可獨(dú)立搜索，通常情況下，雷達(dá)負(fù)責(zé)搜索低空目標(biāo)，而紅外探測(cè)系統(tǒng)則搜索背景輻射比較大的高空，對(duì)于高空加力目標(biāo)，紅外探測(cè)系統(tǒng)的捕獲距離可以達(dá)到近200千米。但I(xiàn)RDS也存在虛警率高的問(wèn)題，于是在1979年后，95批次的F.14A不再攜帶紅外探測(cè)裝置，轉(zhuǎn)而批量使用AN/AXX-1電視攝像系統(tǒng)（TCS，Television Camera System），電視攝像系統(tǒng)同紅外搜索系統(tǒng)一樣均可以獨(dú)立于雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)搜索，并且提供未經(jīng)處理的目標(biāo)數(shù)據(jù)給AIM-54，即不依靠雷達(dá)進(jìn)行攻擊，但此時(shí)的AlM-54只能使用主動(dòng)脈沖多普勒雷達(dá)制導(dǎo)，所以攻擊距離只有20千米。

但也并非所有的F-14都有獨(dú)特的下巴，第七架F-14A原型機(jī)BuNo157986在作為F401和F110發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試平臺(tái)時(shí)就沒(méi)有安裝上文中任何一種光電與紅外設(shè)備，不僅如此，其甚至沒(méi)有裝備雷達(dá)。不過(guò)在作為F-14D原型機(jī)后，七號(hào)機(jī)終于也裝上了下巴，也是第一個(gè)裝上并聯(lián)雙FE的貓。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，在累計(jì)測(cè)試了20萬(wàn)小時(shí)后，性能更為優(yōu)異的AN/AAS-42紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)（IRST，Infra Red Search and Track set）出現(xiàn)在了F-14D的機(jī)鼻下，它與TCS采用并聯(lián)的方式安裝在F-14D的機(jī)鼻下方，與之前的紅外搜索裝置不同的是，其意義已經(jīng)不僅僅在于能搜索雷達(dá)難以應(yīng)對(duì)的山區(qū)和城市地形，它還提供了任務(wù)計(jì)算機(jī)所需要的目標(biāo)信息，極大提高了靜默狀態(tài)下的攻擊距離，有效對(duì)抗了帶有完善射頻檢測(cè)告警的敵方飛機(jī)，讓大貓可以悄無(wú)聲息的進(jìn)行攻擊。 責(zé)任編輯：陳肖