F20战机电传操纵系统(f20战机怎么折)

2022-10-27 15:27:12 0

F20战机电传操纵系统(f20战机怎么折)

在世界航空工业发展的历史上,有一些传奇飞机项目,它们在原型机阶段展现出巨大的潜力或者极佳的设计性能,但是最终都在服役前被取消或者放弃。这些飞机被放弃的原因有很多,或因经费不足、或因过于超前亦或者不适合时代发展的潮流。比如说,1964年终止的英国BAC公司TSR.2攻击机项目,在后来引起了巨大的争论,该项目的取消成为英国航空工业从辉煌走向落寞的典型代表事件之一;又比如说,加拿大Avro公司CF-105“箭”式战斗机的失败,标志着该国战斗机工业刚刚起步,就被扼杀在摇篮里,英加两国战机项目的遭遇让人唏嘘。美国作为世界航空强国,类似的飞机计划更多,例如诺斯罗普YF-17在轻型战斗机项目(LWF)里输给了F-16,YF-23又在先进战术战斗机计划(ATF)中败于F-22之手,这些失败的项目不仅留给美国空军一串“失落”的战机编号,还不仅让人们想问,倘若它们成功了如今会怎样?

加拿大Avro公司CF-105“箭”式战斗机,曾让枫叶国航空工业看到希望

这样的飞机似乎为我们提供了更多茶余饭后的话题,它们长期被保存在航空博物馆或者成为书籍、杂志的主角,而从不会遇到现实中服役军机所面临的一系列问题,也不会因直面世人而暴露出各种缺陷。 未被用于现实的潜力和从未被打败的卓越,令人陶醉地混合在一起,给这些飞机带来了神秘色彩和无穷魅力,就像夭折的才子或者将领,让人们对其不存在的未来充满遐想。当一个飞机项目被政治干预、欺诈手段或外部势力扼杀时,人们对它的兴趣就会变得更加浓烈,我们今天的主角身上似乎也存在着类似潜质。

保存在加利福尼亚西方航空博物馆的F-20战斗机

诺斯罗普F-20“虎鲨”战斗机(早期被称为F-5G)是F-5E“虎II”的深度改进型,其最终形态甚至已经被称为一种全新战斗机。研制该机的目的,是为美国空军提供一种低成本轻型战斗机,并赢得出口市场上的竞争。上世纪七十年代,随着苏联空军战斗机性能不断提高,原先购买F-5E/F的国家和地区急需美国提供具备超视距空战能力的新型战机。为此,诺斯罗普公司提交了“安装先进雷达,可发射AIM-7‘麻雀’半主动制导中距空空导弹”的F-5G方案。根据方案计划,F-5G战斗机将安装一台通用电气F404涡扇发动机,取代原先F-5E使用的两具J85-GE涡喷发动机。然而,1977年1月20日吉米·卡特就任美国总统,出于国际局势变化的考虑,否决了拟向某岛出售F-5G的提案,导致该项目进度遭遇挫折。

F-5战斗机家族曾经使用两台J85-GE-5涡喷发动机

卡特政府搅黄了F-5G项目的第一个客户,并且导致许多美国战机传统客户在七十年代末期转而购买英法战斗机。但吉米·卡特总统出于对美国同时充当“世界和平捍卫者和世界武器最大供应商”的平衡考虑,并为了安抚盟友受伤的心灵,发起了一项专为美国盟友出口研制的战斗机项目(FX计划),以避免将先进现役战机出口他国后落入苏联之手,这无疑又给诺斯罗普F-5G战斗机带来了生机。F-5G与通用 F-16/79战斗机(使用J79涡喷发动机、降级航电的低配F-16)参与了FX计划的竞争,但由于当时的政策因素,F-5G无疑占有巨大优势。好景不长,1981年上台的里根总统决定放开一线装备向盟国出口的许可,这意味着F-5G出口的竞争对手从阉割版的F-16/79,变成了美军现役的F-16A/B型,此时的诺斯罗普公司意识到,如果不对F-5G进行大刀阔斧的改进,其性能将与F-16A/B相距甚远。

阉割版的F-16/79被称为“史上最弱F-16”,/79的意思就是使用J79涡喷发动机

FX战斗机项目的发展

诚如上文所述,在1981年以前,美国新型出口战斗机项目,将专为满足盟国和友好国家的安全需求量身定制,并且不允许使用美国空军现役飞机使用的敏感技术。FX项目要求新飞机必须要优于F-5E“虎II”战斗机,并且能够与最新的苏联飞机一较高下。早期的FX计划,在许多方面都与肯尼迪时代的努力如出一辙,即寻找一种廉价的战斗机供自己使用,也可通过《共同防御援助法案》(MDAA)向盟国提供,这就是诺斯罗普N-156F战斗机计划(F -5“自由战士”)诞生的基础。FX项目身上,也存在1970年美国国际战斗机计划(IFA)的影子,该计划催生了F-5E “虎II”战斗机。

F-20战斗机进行测试飞行

威尔科·E·加西奇领导了诺斯罗普公司的项目开发团队,但设计人员就F-5如何改进产生了激烈的分歧,李·贝金、约翰·佩蒂尔诺、罗伯特·桑达斯基和怀特·塞勒斯分别设计了竞争性草案。退役空军上校艾维斯特·里奥尼被聘请担任咨询顾问,他选择了罗伯特·桑达斯基的方案,因为该方案与其老师 约翰·博伊德的“能量机动”的理论更为贴切。艾维斯特·里奥尼被是美国“战机黑手党”(包括飞行员约翰·博伊德、洛·马设计师哈里·希拉克尔、五角大楼分析师皮埃尔·斯普雷,该非政府组织是能量机动理论的拥趸)成员之一,并被认为与其他成员一起影响了F-16战斗机项目。

F-20战机的详细结构示意图

与F-5E相比,F-5G战斗机最明显的变化是选用了当初为F / A-18“大黄蜂”设计的F404涡扇发动机,由双发改为单发。F404涡扇发动机具有与J79涡喷发动机几乎相同的推力,但重量仅为其一半,运动部件减少了7700个。F-5G战机 在1983年巴黎航展后,换装更强大的F404-GE-100涡扇发动机(净推力17000磅)。该发动机的推力比F-5E使用的J85涡喷机增加60%,推重比为1.13:1。这些改进赋予F-20战机最大飞行速度2.0-2.1马赫,实用升限超过16800米,初始爬升速度16100米/分钟,超音速转弯速率比F-5E高47%等诸多性能突破。此外,虽然F-5G的内油容量没有变化,但是 F404发动机的低燃油消耗率,使该机的作战半径增加了10%,战斗空中巡逻(CAP)时间增加了20%

F-5G/F-20战斗机改进的核心就是采用F404涡扇发动机,上图为F/A-18使用的F404-GE-400

F-5G战斗机的发动机进气口也被重新设计(扩大),向前方扩展并配备双激波进气口坡道,以确保飞机在高马赫数飞行状态下可有效运行。早期计划中大幅扩大机翼面积的选项被放弃,基本保留了F-5E的机翼,但 采用了改进的机翼前缘根部延伸(LEX)设计,使机的最大升力系数提高了约12%,而机翼总体面积仅增加了1.6%。此外, F-5G的平尾面积增大了30%,飞机重心后移并配备全新的 双通道电传控制系统(带有机械翻转和过载控制),提高飞机的俯仰速率, 瞬时转弯速度也提高到20°/秒在0.8马赫和4572米高空飞行状态下,该机的持续转弯速率达到11.5°/秒,表现优于F-16战斗机的12.8°/秒

F-20“虎鲨”战斗机示意,其中前缘翼根延伸LEX清晰可见

F-5G战斗机的速度、飞行高度、爬升率和转弯性能,使其成为真正的快速反应战机。诺斯罗普公司表示,F-5G可以在警报发出后60秒内升空,这是当时世界上反应速度最快的战斗机,其他可靠性改进使飞机即使在恶劣天气条件下也能保证极高的出勤率。该公司宣布,“虎鲨”将成为世界首屈一指的战斗机,并将以更低的成本价格在性能上超过F-16A“战隼” (1982年F-5G正式定名F-20,1983年巴黎航展之后,获得官方绰号“虎鲨”)。

保存在加利福尼亚兰托斯的诺斯罗普F-20(80年代)宣传海报

F-20的细节描述

尽管F-20保留了F-5E的机翼和前机身,但还是做了细节改动,包括在驾驶舱向后方延伸了5英寸(12.7厘米),增加了机翼内侧蒙皮的厚度,并重新设计了油箱和航空电子设备舱以便于更容易接近和维护操作。此外,F-20战斗机还大量使用了复合材料,后机身和尾翼使用了石墨复合蒙皮,以提高强度并减轻重量,使机身可以承受9G过载(超过原来的7.33G)。该机的机头略微展平,并在平面上呈圆形,以增强其大迎角(最大40°)稳定性,并具有优异的起降特性。诺斯罗普声该机甚至能以低至70节的飞行速度,实现35°迎角。

F-20战斗机缩小的垂尾和全景座舱盖示意

F-20的垂尾面积也有所降低,并安装在一个细长的整流罩上,整流罩的前端为冲压进气口,后端为刹车滑槽。该机上许多新型航空电子设备比任何现役飞机上的同等设备都更为可靠,并且能够实现“每飞行小时仅需12.8个维护工时”,而现代F-16战斗机每飞行小时需要19.6个维护工时。

最初,诺斯罗普公司预计会需要两种不同的F-5G改进型,其中一种(F-5G-1)改型具有相对简单的航空电子设备,包括艾默生AN / APQ-159(V)5雷达,以及一种简易陀螺瞄准具;另一种(F-5G-2)则配备更加先进的航空电子套件。但是当第一种方案的原型机按照初始标准完成后,更先进的改型很快就被完全取消了。最终版本的F-5G(F-20)座舱宽敞舒适,并设有一个大型平视显示器(HUD)和两个单色多功能显示器,具有先进的“手不离杆(HOTAS)控制系统,数字显示控制装置和先进任务计算机。后来,该机配备了全新的通用电气GE-G-200(AN/APG-67)多模式雷达,可提供多种空对空和空对地模式,与F-16A使用的的APG-66雷达具有相似的探测距离性能。APG-67雷达可以在“向上”模式下能够探测、跟踪48海里(89公里)处的目标,在“向下”模式下可以探测、跟踪31海里(57公里)处的目标。

F-20战斗机座舱,中间一个大型HUD和两侧两个单色多功能显示器

通过改进全景玻璃座舱盖,F-5G飞行员的后方视野比F-5E增加了50%,并且后续对弹射座椅和头枕的优化,可以进一步提高飞行员后视视野条件。F-5G有两个翼尖导弹发射导轨和五个用于武器或副油箱的外部挂点。机身下部的单个挂点可挂载一枚Mk84(2000磅)炸弹或通过多联挂架携带五枚Mk82(500磅)炸弹,而四个机翼下挂点可各携带一枚1000磅炸弹。与F-16A相比,F-5G的机翼和起落架位置限制了携带更多武器载荷的能力,F-16A通常能够在两个翼尖导弹发射导轨上携带17200磅的弹药,并且拥有九个外部挂点。

F-20携带AIM-9“响尾蛇”近距格斗弹和AIM-7“麻雀”中距弹

但F-5G在先进武器使用方面又要优于当时的F-16,该机可以使用(超视距作战)AIM-7“麻雀”空空导弹,翼下挂点能够携带4枚这种武器。AGM-65“小牛”空地导弹和AGM-84“鱼叉”反舰导弹也被整合上机进行飞行测试,同时四管30mm“GPU-5/A”机炮吊舱也被集成在F-5G上,用于执行扫射任务,飞机机头处安装两具M39机炮,但未来量产版的F-5G/F-20计划换装福特航空研制的新型机炮系统。

诺斯罗普“虎家”三兄弟:F-5F(左),F-20(中)和F-5E (右)

“虎鲨”的收获

1982年8月30日,F-20A原型机82-0062号机首次飞行

1981年12月,苏联入侵阿富汗之后,里根总统签署了一项对巴基斯坦的主要军事援助计划,其中包括出售40架F-16A战斗机。1982年8月17日,由于关系改善,美国宣布将逐步减少对某岛的军售计划,并放弃向该岛出售F-5G(或任何可使用“麻雀”导弹的F-5改进型)。1982年夏,美国国防部副部长弗兰克•卡卢奇向空军递交了一份备忘录,鼓励空军为FX项目寻找外国客户。但仅仅4个月后,他又建议放弃FX项目,转而推动出口美国空军的现役战斗机,这导致F-16在土耳其、希腊和委内瑞拉获得大量订单,F-5G的销售前景极为暗淡。

委内瑞拉空军F-16战机,我们知道土耳其、希腊、委内瑞拉、韩国这些曾有意F-20的国家,最终都购买了F-16战机

为了改变F-5G是二流空军低成本选择改型机的印象,诺斯罗普公司请求将飞机重新命名为F-20A(单座),该请求在1982年底被批准,1983年3月被正式分配了“虎鲨”(Tigershark)这个绰号(如上文所述)。1982年11月,诺斯罗普终于从巴林获得了4架“虎鲨”的初始订单,但由于巴林的采购数量太少,该公司决定将量产计划推迟,并把注意力转移到韩国,与韩国方面探讨了F-20战机本土化生产的可能性。据报道,约旦和泰国空军也曾对该机表现出兴趣。

尽管前景不妙,诺斯罗普公司仍然使出浑身解数来推售F-20A,先后在1983年巴黎航展和1984年英国范堡罗航展上连续展出该机。此外,诺斯罗普还聘请了查克·耶格尔(世界第一位打破音障的飞行员)作为代言人,老将军 (时年62岁)亲自驾驶F-20战机进行了两次飞行,他认为这种战机非常棒。但很不幸,根据FX项目规定,F-20战斗机只能由美国国务院直接销售,而且诺斯罗普的营销活动必须得到国务院的批准和审核。很快诺斯罗普就开始抱怨,美国政府不仅对F-20的推广力度不够,而且提供资金援助以色列开发“幼师”(Lavi)战斗机。显然美国政府对“虎鲨”的销售不上心,却对外国竞争对手的新机型直接提供财政补贴的做法,让诺斯罗普大为光火。

对于美国政府不帮忙推销F-20,反而资助潜在的竞争对手以色列IAI幼师战斗机,诺斯罗普公司感到满腹委屈

在始于1984年3月的一系列有关FX项目的国会听证会上,美国副国务卿威廉·施耐德作证说,FX项目可能不会产生任何出口业绩,而美国空军国际项目主任托马斯•贝克也承认空军方面完全没有积极推销FX项目的机型。诺斯罗普公司时任首席执行官托马斯·琼斯请求由该公司自己负责销售F-20战斗机。1984年4月,美国空军接到指令必须对外积极地推广FX项目,同年5月和6月就向几位潜在国际客户介绍了F-20和F-16 / 79的性能指标和价格。

诺斯罗普聘请退役空军老将查克·耶格尔(第一位突破音速的飞行员)来做宣传,还配上克尔维特跑车

多事之秋

越来越明显的是,如果F-20战斗机想要赢得国际客户的信任,就需要美国自己也装备这种飞机(当然,这在国际军售项目中很常见)。1984年11月,美国国会指示空军和海军研究使用同种单一机型来弥补二者任务中相重叠的角色,这为F-20提供了机会。1985年1月,美国海军宣布将选择F-16N改进型战机,有传言称,F-16N战机的报价是在亏本销售,旨在恶意破坏F-20的销售前景。

F-16简直就是套在F-20项目头上的魔咒

随后,F-20战斗机在美国空军国民警卫队(ANG)战机招标中,也输给了F-16。一开始,诺斯罗普公司认为F-20的快速反应能力,AIM-7“麻雀”导弹的兼容性和低成本非常适合国民警卫队,但1986年10月31日ANG宣布选择F-16战机。一份以单机价格1500万美元,向美国空军提供396架F-20A的计划也被拒绝。巴林早期下定的四架F-20“虎鲨”,也在1985年被四架F-5E “虎II”取代了。已经六年没有订单,无奈的诺斯罗普公司在1986年11月宣布取消这个价值12亿美元的项目,未完成的第四架原型机也被放弃了。在项目结束后,诺斯罗普还曾一度试图向国外出售F-20的许可生产证,为此美国国务院接洽了印度、巴基斯坦等国,但没有人愿意为这种飞机买单。

F-20战斗机发射AGM-65空地导弹

出口不利的原因有很多,除了没有任何国内订单打底之外,F-20“虎鲨”的价格也是重要因素之一(比原来的F-5E贵很多)。其1070万美元(基于量产150架飞机时)的价格,并没有比1240万美元的通用F-16A“战隼”或1100万美元的阉割版F-16 / 79战机便宜多少。时任诺斯罗首席执行官托马斯·琼斯表示:“F-20的运营成本还不到F-16战斗机的一半,与同时代的其他前线战斗机相比,其所需的维护人力降低52%,燃油消耗减少53%,综合维护成本降低63%,可靠性提高4倍。如此美妙的战机,最终惨淡落幕,完全是人为造成的。”

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