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[转帖] 动物凶猛(三 E/F、电子战型)——波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机[35P]

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动物凶猛(三 E/F、电子战型)——波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机[35P]

麦道/波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”
  到 80 年代末,美国海军的 F-14“雄猫”和 A-6E“入侵者”都已老化,快耗尽使用寿命。美国海军原计划采用 F-22“猛禽”的海军型取代 F-14,使用 A-12 取代 A-6E。这两种隐形飞机项目在技术上非常先进,但也极其昂贵,并且需要漫长的研发才能服役。
  因此国防部命令美国海军和空军考虑采购 F/A-18“大黄蜂”的发展型作为 F-22 和 A-12 服役前的过渡机型。该机型就是“大黄蜂”2000,于 1987 年正式立项。

外形科幻的 A-12



F-22N 海军型,放弃了 NATF 的双座构型
  “大黄蜂”2000 的项目开始时优先级很低,并一度徘徊在被取消的边缘。但由于苏联的解体冷战的结束,导致 F-22 海军型和 A-12 项目的前途暗淡,凸显了“大黄蜂”2000 的重要性。1991 年 1 月 7 日,陷入泥潭的通用动力/麦道 A-12“复仇者 II”终被取消,F-22 海军型也随之西去。
  精明的麦道立即提出让“大黄蜂”2000 作为 A-12 的替代方案。该机实际上是一种全新的飞机,但编号仍为 F/A-18E/F,试图表示该机只是现有“大黄蜂”的一种改型。美国海军很欣赏这个点子并在 1992 年 5 月 12 日发表了启动该项目的正式声明。预计 2000 年形成初始作战能力,2003 年进行第一次航母部署。1992 年 12 月 7 日美国海军签署最终的 F/A-18E/F 采购合同,首批为 5 架 F/A-18E 单座型,2 架 F/A-18F 双座型,外加 3 架地面测试机。
  “大黄蜂”2000 的重要设计目标之一就是将“大黄蜂”的航程提高 40%,而航程被认为是“大黄蜂”最主要缺陷。另外该机还需要改进“大黄蜂”在载荷和带弹反舰能力上的不足之处,同时还要成为能够兼容不断出现的新技术的新平台。
  1993 年夏 F/A-18E/F 项目顺利通过设计初评,只进行了一些小改动。1994 年 6 月又通过了关键设计评审。诺斯罗普·格鲁曼负责在加州霍桑工厂生产中后段机身,麦道负责在密苏里圣路易斯工厂生产前机身。

  为了大幅增加航程,飞机必须增加内部载油量,为此延长了机身,F/A-18E/F 机长比 F/A-18C/D 增加了 86.36 厘米。机翼按比例放大了 25%,翼展增加了 1.3 米,翼面积增加 9.29 平方米。翼展的增加使内翼段下方空间增大,可安排三个挂架。新机翼取消了翼尖扭转以及弯度变化,在设计上强调重载。F/A-18E/F 进一步加大了边条尺寸,边缘为尖拱形而不是“大黄蜂”的 S 形,取消了边条翼刀,机翼上增加了锯齿。放大的机翼为 F/A-18E/F 提供了额外的升力,降低了飞机的进场速度。

“超级大黄蜂”与经典“大黄蜂”尺寸对比
  通过加大机翼和延长机身,F/A-18E/F 多装了 1,360 千克燃油,比经典“大黄蜂”的机内载油多了 33%。用于舰队防空的 F/A-18E/F 可挂载 4 枚 AMRAAM、2 枚 AIM-9 和副油箱,在距离航母 740 公里的战区可滞空 71 分钟,而 F-14D 只能滞空 58 分钟。
  F/A-18E/F 多出的两个翼下挂架使其载弹量提升至 8 吨。正常起飞重量增加了 5,262千克。该机的着舰重量也增加了,可以携带 4 吨外挂物返舰。这解决了 F/A-18C/D 需要抛掉未用弹药才能着舰的问题,避免了浪费。
  F/A-18E/F 还增加了干扰弹载量,从 60 发增加到 120 发。该机起落架基本与 F/A-18C/D 一致,但经过简化设计和加强,允许最大起飞重量增加至 30 吨。另外飞机还有更大的离地间隙,可在机腹中线挂架挂载大型 1,817 升(480 加仑)副油箱和其他吊舱。

试飞中的 F/A-18E 原型机
  F/A-18E/F 安装两台 GE F414-GE-400 发动机。F414 是 F404 的派生型,最大推力增加了 35%,加大了风扇直径以增加空气流量。该发动机是围绕着 A-12 的 F412 核心机而研制的双轴涡扇发动机,加力燃烧室的设计借鉴了为 F-22/F-23 设计的 YF120。该发动机具有 3 级风扇,7 级压缩机,最大推力增加到 9,929 千克。

F414-GE-400 发动机结构图
  F/A-18E/F 采用了加莱特进气口取代了“大黄蜂”的 D 形进气口,该进气口进气量增加了 18% 且超音速性能更好。

F/A-18E/F 的加莱特进气口和进气道雷达屏障
  此外该机垂尾面积也增加了 15%,方向舵面积增加了 54%,偏转角度也增加了 10 度达到 40 度。复合材料制造的平尾面积增加了 36%,边条面积增加了 34%以保持与“大黄蜂”在 30-35 度迎角时相同的机动性。

与 F/A-18A 编队飞行的 F/A-18F
动物凶猛(四 E/F)——波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机:隐身技术
  F/A-18E/F 还采用了一些隐身技术,尤其是在机翼前缘采用碳纤维蒙皮,在机身的关键区域采用吸波材料,加莱特进气口和雷达屏障也能降低雷达反射。另外维护口盖和起落架舱门都是菱形或锯齿状边缘以减少反射。最终 F/A-18E/F 的雷达反射面积小于 F/A-18C/D,接近 F-16。

主起落架锯齿边缘舱门
  该机沿用后期批次 F/A-18C 的雷声 AN/APG-73 雷达。从 2007 年开始新造的 F/A-18E/F 引入了 APG-79 有源相控阵雷达,并且该雷达还可用于早期批次的改装。但 Lot 26 及以前批次的 F/A-18E/F 无法安装 APG-79,因为安装 AGP-79 需要对前机身进行重新设计。

APG-79 雷达

APG-79 雷达侧面
  F/A-18E 的飞行员配备了马丁-贝克 SJU-17/A 弹射座椅,并使用 8x8 英寸的有源矩阵 LCD 取代了 F/A-18C 的 5x5 英寸中央显示器,但保留了 5x5 英寸多功能 CRT 显示器以及 HUD,但 HUD 下方的控制面板被一块单色触摸屏取代。所有显示器都有凯瑟公司制造。F/A-18F 的后座拥有相同的仪表布置,只是没有 HUD,8x8 英寸安装在地形触摸显示器之上。

F/A-18E 的座舱布局

F/A-18F 的后座
  F/A-18E/F 具有改进的电子对抗系统以应对敌方导弹不断增加的威胁。该系统的核心是 ALQ-214 综合防御对抗系统。该系统包括 ALR-67(V) 雷达告警接收机、ALQ-214 对抗系统和光纤拖曳的 ALE-55 欺骗干扰机,以及 BAE 系统的 ALE-47 干扰弹布撒器,干扰弹数量增加至 120 枚。
  AIM-9M 是其标准翼尖导弹,现已被雷声 AIM-9X 取代。AIM-9X 沿用了现有“响尾蛇”的发动机和战斗部,但具有全新的热成像引导头和推力矢量燃气舵,具有突出的大离轴角发射能力。超视距空空导弹是 AIM-120 AMRAAM,可挂载在除机腹外的任意挂架上。机翼内侧 4 个挂架可挂载 AMRAAM 的双联发射轨,当然也可挂载多至 8 枚的“麻雀”空空导弹。
  F/A-18E/F 为未来的改进预留了很大的余地,机体内安排了可容纳更多设备的额外空间,例如容量更大的航电供电和冷却设备。
  1993 年夏在早期的风洞测试中显示 F/A-18E/F 在投放外挂物时有与机身两侧或者相互碰撞的危险,这是由于机身的不利气流导致的,为此机翼挂架统一向外偏 3 度以解决此问题。

F/A-18E/F 呈明显的外八字,一切拜密集的机翼挂架所赐
  1994 年 9 月 23 日麦道启动了 F/A-18E/F 生产线。1994 年诺斯罗普·格鲁曼开始生产中后段机身,美国海军赋予该机“超级大黄蜂”的绰号。
  1995 年 9 月 18 日第一架 F/A-18E“超级大黄蜂”原型机(BuNo 165164)在圣路易斯下线。1995 年 11 月 29 日首飞,试飞员是麦道的弗雷德·麦登瓦尔德。除了环境控制系统的小问题外,首飞中该机表现完美。
  麦道制造了 10 架测试用机,其中 7 架(5 架 E 型和 2 架 F 型)为试飞机,三架为地面测试机。1996 年 2 月该机在帕图森河试飞中心开始了试飞项目。
  1997 财年麦道获得了首批 12 架生产型订单(低速初始生产 I——LRIP I),1998 年开始组装首架生产型飞机。
  1996 年 8 月 6 日“超级大黄蜂”开始在帕图森河进行首次弹射起飞,1997 年 1 月 18 日一架 F/A-18F 降落在“肯尼迪”号航母上,完成了首次着舰。1996 年 12 月由于一架试飞机出现压缩机失速,导致试飞工作短暂中断,此后不久又开始了上舰测试。

第一架 F/A-18F 原型机进行上舰测试
动物凶猛(四 E/F)——波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机:掉翼尖
  1999 年 2 月—3 月间“超级大黄蜂”在“杜鲁门”号航母上通过了最终的上舰资格试飞。
  1998 年 11 月 9 日首架生产型“超级大黄蜂”(BuNo 165533)首飞。
  在试飞与评估阶段“超级大黄蜂在跨音速时”遭遇“掉翼尖”问题,导致国防部长科恩威胁在问题解决前中断该项目的资金供应。基本上该问题是由于一侧机翼的气流比另一侧更早分离导致的,通常在飞机进行大迎角大过载机动时出现。波音通过采用多孔的机翼折叠铰链整流罩来解决了该问题,为该机进入美国海军服役扫清了道路,并获得第二批 1998 财年预算的 20 架低速初始生产订单(LRIP II),计划 2000 年 10 月交付。

“掉翼尖”时从锯齿和铰链处引发了不对称气流



折叠铰链整流罩小孔,机翼下表面气流通过小孔流过机翼上表面,形成虚拟翼刀,解决了气流分离问题。在 EA-18G 上取消了锯齿,增加了真正的翼刀

F-35C 原型机吸取了 F/A-18E/F 的教训,在外翼段机翼上表面安装了扰流板来对抗“掉翼尖”
  美国海军 1999 财年预算中购买了 30 架“超级大黄蜂”(14 架单座 16 架双座),计划 2001 年 9 月前完成。
  1999 年 5 月 27 日起 F/A-18E/F 由 VX-9 中队在中国湖实施作战评估。该中队对 7 架生产型“超级大黄蜂”(3 架单座 4 架双座)进行了详尽的作战测试。

F/A-18E/F 可挂载 A/A42R-1 空中加油吊舱进行伙伴加油
  加州勒莫尔航空站的 VFA-122 中队是第一个装备该机的作战中队。1999 年 11 月 17 日该中队接收了完成作战评估从中国湖飞来的 7 架飞机。该中队是舰队战备中队,但负有为“超级大黄蜂”制定训练计划和发展战术的责任。
  后期的生产型“超级大黄蜂”整合了联合头盔显示系统(JHMCS)。该系统的头盔上有磁性头部跟踪装置,雷达和红外传感器可随动于飞行员的头部动作,飞行员只要看向目标,锁定后按下操纵杆上的发射按钮就可以实施攻击。该系统与 AIM-9X 联合使用时可实现越肩攻击,该系统是美国空军和海军的联合项目,可用于 F-15C、F-16 和“大黄蜂”C/D、E/F型。

VFA-213 的这架 F/A-18F 前座装备了 JHMCS
  “超级大黄蜂”可挂载雷声公司的共享式侦察吊舱(SHARP)。该吊舱是一种全天候侦察系统,可挂载在机腹挂架,用于取代 F-14 的 TARPS 侦察吊舱。



共享式侦察吊舱(SHARP)
动物凶猛(四 E/F)——波音F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机:未来展望
  “超级大黄蜂”还可挂载 ASQ-228 先进战术 FLIR 吊舱。该系统整合了前视红外传感器、激光光斑跟踪器和激光指示器,可在几乎任何气候条件下精确识别和跟踪目标。与之前的系统相比有更大的武器投射距离。该系统还具有持续自动视轴对准能力,提高了第一次通过就击杀的成功率。该吊舱还能与 APG-79 的新模式相整合,提供了高分辨率合成孔径雷达绘图能力。与 F/A-18C/D 一样该吊舱安装在机身左侧的进气道下方挂架。

为“超级大黄蜂”挂载 AN/ASQ-228 先进战术 FLIR 吊舱
  “超级大黄蜂”具有新型多功能信息分发系统低容量终端(MIDS-LVT),通过综合不同来源的数据为飞行员提供了近实时的态势感知能力。该系统能通过高容量抗干扰的数据链与其他飞机交换数据。可提供敌我识别功能、增强战术空中导航能力,减少误击事故。
  “超级大黄蜂”项目制定了定期升级计划。2001 年 Block I 升级项目启动,安装了新型 DMV-179 单板任务计算机,取代了 AYK-14。新计算机使用货架技术并采用开发的 C  架构,升级更加容易。同时引入了更先进的电子战套件、先进任务显示器和 JHMCS 头盔。Block II 升级始于 Lot 26 批次,继承自 F/A-18C/D 的两个多功能显示器被更先进的显示器取代,安装 APG-79 相控阵雷达,更先进的 F 型后座舱,采用了大型彩色显示器,增加了控制杆。

Block II 批次的 F/A-18E 166914,也是第一架安装 HAL 制造的机炮舱门的“超级大黄蜂”
  2004 年 F 型引入了新的座舱,前后座飞行员可一起执行空空或空地任务,都可独立控制和引导多种武器和传感器。
  “超级大黄蜂”单座型用于取代早期的 F/A-18A/C,双座型用于取代 F-14。在高峰时“超级大黄蜂”的生产速度为每年 48 架。一些批评指出该机的航程和带弹反舰能力仍然不足,并且成本过高。另外该机不是隐身飞机在未来战场上生存力不足。
  VF-115 中队的“超级大黄蜂”在“持久自由”行动中首次参加实战,该中队在阿富汗上空没有投掷弹药,由于 F/A-18E 的带弹反舰能力,带回了多数未使用的弹药,没有造成浪费。在“南部守望”行动中该中队投掷了 22 枚 JDAM 攻击了 14 个目标,成为“超级大黄蜂”的首次对敌开火。该中队还参加了“自由伊拉克”行动,并投掷了激光制导炸弹和 JDAM。在任务中“超级大黄蜂”还挂载了空空导弹,但没有机会使用。另外在任务中 VFA-115 中队的一些“超级大黄蜂”在机腹还挂载了 A/A42R-1 空中加油吊舱,用于进行伙伴加油。在“自由伊拉克”行动该中队投掷了 172 吨弹药。

在阿富汗上空准备进行空中加油的 F/A-18E
  2011 年 1 月波音公司推出国际版 F/A-18E/F“超级大黄蜂”,全面提升作战能力和隐身能力。在此次升级中,波音公司可提供的升级选择有通用电气的 F414 推力增强型发动机(EPE),联合低阻力保形油箱(CFT),提高了空对空作战中的加速性和续航能力。在空对地方面,CFT、武器吊舱和内部红外搜索追踪(IRST)传感器降低了雷达特征信号。另外还有隐身武器吊舱,红外搜索追踪传感器,以及导弹和激光预警系统。EPE 能够提供高于基本型 F414-400 发动机 20%的推力,可提高 F/A-18E/F 的跨声速加速度要求。因为该机的机翼是为低着舰速度设计的,EPE 并不能大幅增加“超级大黄蜂”的最大速度。EPE 在某些任务模式中能减少一半以上的作战加速时间,扩展了飞机飞行包线右上角的作战能力,所以能够应对更高、更快的威胁。

在印度航展展出的国际版 F/A-18E/F“超级大黄蜂”原型机
  EPE 的特点是采用了一个全新的两级风扇和更耐高温的转子,使得发动机进气量增加了 10%。当 F414 运行在原设定温度工作时,这两项改进措施能够使工作热寿命增加三倍,达到 6,000 小时。

现有 F414 发动机也可以升级成 F414EPE
  CFT 一共能储存 1,360 千克的燃油,与通常安装在机身下部的中心副油箱可用容积相同,但是它具有零巡航阻力和较低的跨声速阻力,使得中心挂架携带武器吊舱更为自由,而武器吊舱用来装载导弹和炸弹,以减小特征信号和阻力。CFT 可移动、可改装,连接在上机身的现有吊挂点上,并从机翼油箱延伸到燃油管道。它们的形状可以提高面积律及降低阻力。

国际版 F/A-18E/F“超级大黄蜂”安装了 CFT、隐形武器舱和机头内置 FLIR
  对于空对空作战模式,CFT 把作战半径提高了 10%,可以达到 1,300 千米。在空对地方面,有一个单独的中心副油箱,外加 CFT,作战半径则超过了 1,500 千米,与装配三个 1,817 升副油箱的飞机相比,具有更快的巡航速度和加速度。有了三个油箱和 CFT,远距离攻击半径超过 1,700 千米。国际版“超级大黄蜂”的武器吊舱能装载 4 枚 AIM-120 大小的导弹或混合空对空/空对地载荷。在舱门内侧挂载 2 枚先进中程空对空导弹后,吊舱还可以容纳一枚 Mk 84 大小的 907 千克炸弹,或 Mk 83 大小的 454 千克炸弹和两枚 Mk 82 大小的 227 千克弹药,抑或 4 枚小型炸弹。
  FLIR 传感器移到前机身的隐身整流罩中,能够降低特征信号,而且不用占用机身挂架位置。为了把 FLIR 安装在前机身,原先的吊舱系统被拆分,传感器安装在机炮上方的整流罩内,处理器则被放置在前机身的其他位置。这种设计能够保留机炮,并能很方便得升级传感器。以色列导弹/激光预警系统的传感器一个安装在机身顶部,覆盖了机身的上半球面,一个安装在机尾下方,面向前,导弹/激光预警系统能够提供球形覆盖面和一个具有 360 度环境感知的分布式孔径系统。波音还计划给该机安装大尺寸驾驶舱显示器,19×11 英寸的液晶触屏显示器替代了 3 个小显示器,节约了空间,减小了重量、能耗和散热。已有的传感器和战术显示器仍然可以使用,但是大显示屏区域允许 5 种模式同时显示,而不只是 3 种。飞行员能够在屏幕中移动显示内容,也能放大传感器图像,以及移动地图以进行目标识别和环境感知。

机背上安装了以色列研制的导弹/激光预警系统

EA-18G“咆哮者”
  从 1971 年起,EA-6B“徘徊者”就被美海军用于压制敌人的电子活动和获取战区内的战术电子情报来支援攻击机和地面部队。其主要机载设备包括 AN/ALQ-99F 电子干扰系统(在 5 个干扰吊舱内的 10 个干扰发射机,每个干扰舱可以覆盖 7 个频段中的一个)、灵敏侦察接收机(可探测远距离的雷达信号)、AN/AYK-14 中央计算机、全天候自动着舰系统(ALCS)、多功能显示器,以及通信、导航与识别系统等。

ICAP III EA-6B
  在海湾战争中,EA-6B 与 EF-111A“渡鸦” 和 F-4G 三种电子战机一起组成联合编队,近距离压制地面防空火力的制导、瞄准系统和通信指挥控制系统,极为出色地完成了任务,一役成名。十几年过去,昔日驰骋疆场三剑客中的两个——EF-111A 与 F-4G 均已解甲归田,使得 EA-6B 不得不承担美海军所有随队电子支援的重任。可是,时光催人,岁月已在“徘徊者”的身上留下了太多痕迹,最年轻的一架飞机也已在海风中磨砺了 15 年,虽然经过多次现代化改造,但机体结构的老化绝对不容忽视。再者,EA-6B 所装两台 J52-P-408 涡喷发动机,就算把节流阀推到头也只能达到 1,048 千米/小时的极速,使其在执行具有时间敏感性的任务时无法跟上突击集群。况且由攻击机 A-6 发展而来的 EA-6B 机动性能不佳,几无空战能力,执行任务必须依靠其它战机护航。所以,面对未来战场严峻的形势,已有 30 年役龄的“徘徊者”恐将独木难支,这催生了美国海军对下一代电子攻击机的迫切需求。

爱达荷州国民警卫队全副武装的 F-4G,摄于 1993 年
  麦道提议使用 F/A-18F双座型的电子战改型来取代“徘徊者”。由于航电和计算机的进步,两名乘员就可以担负原先 4 人的任务,“徘徊者”的 5 个 ALQ-99 吊舱也可以被一个多波段干扰吊舱取代。洛马公司也“不失时机”地推出了 EA-JSF 方案,主打采用全新电子设备尤其是具有短距/垂直起降能力的 EA-35(一说 F-35II)。这引起了美国海军陆战队的浓厚兴趣,表示无意采购不具备 V/STOL 能力的 EA-18G,而将 EA-35 列为陆战队下一代电子攻击机的首选。
  但是新型吊舱相当昂贵,于是美国海军询问波音能否整合进 EA-6B ICAP-III 的技术,包括 ALQ-99 吊舱、关键的 ALQ-218 接收机组件,以及 MIDS/Link 16 数据链。最初的型号安装 APG-73 雷达,以后升级为 APG-79 AESA。

EA-18G 的核心:ALQ-99 吊舱,此时原型机翼尖尚未安装 ALQ-218V(2)
  翼尖“响尾蛇”导弹滑轨被多波段接收机取代,接收机吊舱上还有 4 片地波段电子信号接收天线。2001 年圣路易斯市的 F/A-18E/F 生产线中,一架尚未完成总装的EMD F/A-18F“超级大黄蜂”被拖入一个独立设置的机库另行装配。同年 11 月 15 日,此架被称为 F/A-18F1 的战机携带两个副油箱、3 具 ALQ-99 电子干扰吊舱和 2 枚 AIM-120 中距空空导弹完成了首飞,这就是 EA-18G 的原型机。原型机飞行性能测试在 9,000 米高空成功进行,飞行速度为马赫 0.9,过载 3g。截至 2002 年 8 月 24 日,这架原型机共完成了五次试飞,之后转入地面综合实验室测试。 2002 年 12 月美国海军正式启动 EA-18G 项目,波音是主承包商,诺斯罗普·格鲁曼负责集成电子战套件。

EA-18G 原型机,注意该机的机翼还未填平锯齿安装翼刀
  2003 年 12 月 29 日,海军将一笔 10 亿美金的巨款汇入波音公司的帐户,用于 EA-18G“咆哮者”项目在 2004~2009 五个财政年度的“系统设计和发展”(SDD)。6 个月后,两架专门用于试验的 EA-18G 样机开始组装。2005 年,“咆哮者”完成了风洞和综合地面试验。2006 年 5 月 30 日,EA-18G 项目又完成了为期 3 个月的舰载适用性试验。2006 年 8 月 4 日,波音公司第一架量产型 EA-18G 在密苏里州圣路易斯市举行了隆重而简短的下线仪式。2009 年底,该机正式进入了全面批生产阶段。









用于验证 EA-18G 气动外形的 F/A-18E/F,机身上红色的部分就是相对 F/A-18E/F 的改动,最显著的是机翼填平锯齿安装翼刀,彻底解决了掉翼尖问题

EA-18G 最终定型的机翼,尚未在最新批次的 F/A-18E/F 上见到此机翼
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