美國F-18戰鬥機

美國F-18戰鬥機

美國海軍一型超音速噴氣式第三代戰鬥機
F-18“大黃蜂”戰鬥機(F-18 Hornet,編号亦作F/A-18)是美國諾斯羅普公司為美海軍研制的艦載單座雙發超音速多用途戰鬥第四代戰鬥/攻擊機(國際第四代戰鬥機标準),它也是美國軍方第一種兼具戰鬥機與攻擊機身份的機種,基于這個原因,作為美國海軍最重要的艦載機,F-18的用途廣泛,它既可用于海上防空,也可進行對地攻擊。該機于1978年首飛,1983年進入美國海軍服役,2006年7月28日F-14“雄貓”戰鬥機退役後,F-18成為美國航空母艦上唯一的艦載戰鬥機。
    中文名: 外文名: 别名: 名稱:F/A-18“大黃蜂”戰鬥攻擊機 英文名:F/A-18 Hornet Fighter/Attacker 國家:美國 産量:1,458架以上 制作方:麥道/波音/諾斯洛普公司

發展沿革

研發背景

F/A-18的發展史,最早可以回溯到1972年時,在當年展開的美國空軍輕型戰機競标中,F/A-18系列戰機的原型機YF-17在競争總敗于YF-16。但後來被繼續發展艦載攻擊機的美國海軍看重,最終在美國海軍中得以繼續研發。

1975年1月13日,由諾斯羅普公司設計的YF-17在ACF((AerialCombatFighter,空戰戰鬥機)項目中被對手通用動力的YF-16擊敗,原因是YF-16的速度比YF-17略快,且其安裝的F-100發動機已被F-15采用,可降低維護費用。YF-16即是後來大名鼎鼎的F-16戰鬥機,産量超過4500架,至今仍未停産。

失去了美國空軍ACF合同之後,諾斯羅普公司原本打算就此打住,但美國海軍對新戰機的需求又使YF-17獲得了一線生機。因為70年代初,“雄貓”項目。

美國國會将原本用于VFAX的資金轉移到一個新項目——NACF(NavyAirCombatFighter,海軍空戰戰鬥機)上,并指示海軍密切關注美國空軍LWF(LightweightFighter,輕型戰鬥機)/ACF項目的競争結果,并将參加競标的兩種飛機為NACF候選機型。如果一切順利的話,NACF将會是F-16的艦載型,但當時多數的美國海軍軍官的認為F-14能滿足所有需求,他們既不需要VFAX也不需要NACF。

在重重阻力下,美國海軍仍持續推進NACF項目,并在1974年9月頒布了需求書。遭遇研發困難,成本不斷超支,于是美國海軍啟動了VFAX(NavalFighterAttackExperimental,艦載戰鬥攻擊機)項目。

VFAX被設想成一種能取代F-4“鬼怪”、A-4“天鷹”、A-7“海盜II”的多用途戰鬥機,格魯曼也提交了“雄貓”的簡化型(F-14X)參與競标,但1974年5月10日衆議院軍事委員會宣布不會采購任何“雄貓”的簡化型,VFAX必須要是一種全新的飛機。1974年8月美國國會考慮到當時的預算無法再擔負另一個重大戰機研發項目,通知美國海軍VFAX項目将被取消。

在正式需求書發布的同時,美國海軍也宣布将選擇單一承包商來研制NACF。諾斯羅普認為YF-17會是NACF的有力競争者,因為美國海軍在傳統上傾向雙發構型以增加安全性,并且YF-17有更大的潛力發展成為裝備雷達的多用途戰鬥機。

但是諾斯羅普沒有研制艦載機的經驗,所以他們接受了麥道公司的提議,合作為NACF項目研發YF-17的艦載型。兩家公司簽訂了協議,條款規定麥道公司承接美國海軍的合同的話,諾斯羅普将是最大的分包商,并且諾斯羅普擁有該機陸基型的全部出口權利。

通用動力同樣想憑借F-16的艦載型參與競争,通用動力也沒有艦載機的研制經驗,于是與LTV(淩-特科姆-沃特,總部同樣在達拉斯沃斯堡)組成團隊,共同研制YF-16的艦載型參加NACF的競争。YF-16海軍型具有美國空軍不做要求的超視距雷達。兩家公司達成協議:如果美國空軍和海軍都選擇了YF-16,通用動力将成為空軍的主承包商,LTV則是海軍的主承包商。

研發計劃

1975年5月2日美國海軍宣布諾斯羅普/麥道團隊獲勝,美國海軍認為雙發布局更适宜海上飛行,另外YF-17的多用途發展潛力更大。

根據最初的計劃,諾斯羅普/麥道将研發三種相近的型号——單座的F-18接替F-4“鬼怪”的空戰任務,單座的A-18接替A-7“海盜II”的攻擊任務,另外還有雙座TF-18同型教練機。F-18和A-18使用相同的機身和發動機,但航電和挂架不同,雙座TF-18A保留了F-18A的全部作戰能力和武器,但減少了内部載油量。

最終經過論證F-18和A-18最終統一成一種型号,在當時國防部的新聞稿中被稱為F/A-18A,直到1984年成為正式編号。雙座教練型的編号随之改為TF/A-18A,後來又變成F/A-18B。

盡管沒有任何訂單,諾斯羅普仍繼續研發F-18L陸基型,由于不需要上艦,該機比艦載型輕得多,性能更好。

試飛情況

1975年11月美國海軍與通用電氣簽訂了F404渦扇發動機的研制合同,1976年1月22日向麥道訂購了9架單座和2架雙座全尺寸研發(FSD)飛機,1978年7月FSD原型機首飛。

為了對F-18有個直觀的印象,美國海軍借用了第二架YF-17在加州木古角的太平洋導彈測試中心、馬裡蘭州帕圖森河海軍試飛中心、加州中國湖海軍武器中心進行試飛。1978年9月13日第一架FSDF-18A(BuNo160775)在聖路易斯工廠下線。11月8日該機在聖路易斯蘭伯特機場進行了首飛,試飛員時傑克·E·克林斯,克林斯評價原型機容易操控且非常穩定。

1979年1月開始大多數的試飛工作移至馬裡蘭州帕圖森河海軍試飛中心進行,9架F-18A和2架TF-18A雙座FSD投入了緊張的試飛工作中去。海軍飛行員評價“大黃蜂”穩定性很好,特别是在着陸進場時。

F-18AFSD飛機一共制造了9架,1979年10月30日第3架FSD(BuNo160777)開始在“美國”号航母(CV-66)上進行艦載資格試飛,進行得很順利。在艦載資格試飛進行時,美國海軍決定不再把“大黃蜂”分成戰鬥機和攻擊機兩種型号,該機性能強大到足以擔負雙重任務,并把原先決定換裝F-18的VF(艦載戰鬥機)中隊和換裝A-18的VA(艦載攻擊機)中隊統一成VFA(艦載戰鬥攻擊機)中隊。

1979-81年間“大黃蜂”的研發成本不斷上升,國會對此開始關注。美國海軍/海軍陸戰隊原先公布的訂購數量為780-1,366架(最後削減至1,157架),而作為低成本輕型戰鬥機的F/A-18價格逼近格魯曼F-14“雄貓”。1980年4月第一架生産型“大黃蜂”首飛。1984年4月1日國防部的公告中正式采用了“F/A”這個怪異的前綴,而在麥道公司的文檔中還是F-18,從此F-18就開始被稱為F/A-18。

技術特點

F/A-18是一種超音速的多用途戰鬥/攻擊機,主要特點是可靠性和維護性好,生存能力強,大仰角飛行性能好以及武器投射精度高。據介紹,該機的機體是按6000飛行小時的使用壽命設計的,機載電子設備的平均故障間隔為30飛行小時,雷達的平均故障間隔時間為100小時,電子設備和消耗器材中有98%有自檢能力。

到目前為止,F/A-18共有9個型别,有單座的,也有雙座的.出口加拿大的編号為CF-18A,澳大利亞的有F/A-18A/B,西班牙的編号為EF-18,還有一種供出口用的多用途岸基型為F/A-18L型。F/A-18A為基本型,是一種單座戰鬥/攻擊機主要用于護航和艦隊防空;如果換裝部分武器後即為攻擊機,可執行對地攻擊任務。

結構布局

F-18戰鬥機重視可靠性和維修性,機體的使用壽命按6000飛行小時設計,其中包括2000次彈射起飛和攔阻着陸。機載電子設備的平均故障間隔為30飛行小時,雷達的平均故障間隔時間為100小時。電子設備和消耗器材中有98%有自檢能力。

布局上采用雙發後掠翼和雙立尾的總體布局,翼面積為37.16平方米,以改善低速性能。機翼為懸臂式的中單翼,後掠角不大,前緣裝有全翼展機動襟翼,後緣内側有液壓動作的襟翼和副冀,前後緣襟翼的偏轉均由計算機控制.自動改變機翼彎度,以便在整個性能包線内達到最佳升阻比。

後緣外側的副翼可作為襟副翼使用進一步增強低速操控性,襟翼和副翼也可差動用于滾轉控制。停降在艦上時,外翼段可以折疊(副翼位于外冀後緣),鉸鍊就在副翼和襟翼的交界處。翼根前緣是一對大邊條,一直前伸到座艙兩側,因此可使飛機能在60度的迎角下飛行。機身采用半硬殼結構,主要采用輕合金,增壓座艙采用破損安全結構,後機身下部裝着艦用的攔阻鈎。檢查蓋采用石墨環氧樹脂材料。兩台發動機間的隔火闆采用钛合金。

尾翼也采用懸臂式結構,平後和垂尾均有後掠角,平尾低于機翼,使飛機大迎角飛行時具有良好的縱向穩定性;略向外傾的雙立尾位于全動平尾和機冀之間的機身兩側。全動平尾是鋁合金蜂窩結構,石墨/環氧樹脂複蒙皮,可用于俯仰控制和滾轉控制,作為“尾副翼”增強滾轉性能。

為了有效利用邊條拉出的渦流,F-18戰鬥機還使用了雙垂尾的設計。雙垂尾前移以填補機翼後緣到平尾之間的間隙,大大減小了跨音速阻力。垂尾前移還減少了尾噴管的幹涉氣流,同時由于不需要在後機身布置垂尾的支撐結構而減輕總重。

進氣口布置在邊條下方根部,在大迎角下邊條将進氣理順了再進入進氣道,使F-18戰鬥機具有了大攻角性能。由于不要求速度達到2馬赫,所以就沒有使用複雜的可調斜闆進氣道,而是采用了簡單的“D”形進氣口,并配有附面層隔離闆,兩個進氣道唯一可動的部件就是邊條頂部的放氣門。固定式附面層隔闆可将呆滞附面層氣流沿着坡道流向機腹和邊條放氣門釋放掉。垂尾間的後機背安裝有雙鉸鍊液壓控制的減速闆,這樣在減速闆展開式對飛機的俯仰操縱影響最小。

起落架為前三點式,前起落架上有供彈射起飛用的牽引杆。座艙采用氣密、空調座艙,内裝馬丁-貝克公司的彈射座椅,風擋和座艙蓋分别向前、後開啟。為了增加在航母甲闆滑行時的穩定性,F-18戰鬥機的主輪距增加到3.11米,粗壯的跪式起落架可以承受着艦時7.32米/秒的下降率。

主起落架向後并旋轉90度收入進氣道下方的機腹中,雙輪前起落架向前收入前機身。在機身結構中大範圍采用了先進複合材料。鋁合金占了結構重量的50%,合金鋼占了16.7%,钛合金占了12.9%。機翼、垂尾和平尾結構中大量使用了钛合金,機翼折疊接頭也是钛合金的。機身約40%的表面是石墨/環氧樹脂複合材料蒙皮,這種材料占結構總重的9.9%,剩餘10.9%的重量是其他各種材料(塑料、橡膠等)。

動力系統

F-18戰鬥機裝兩台通用電氣公司研制的F404-GE-400低涵比渦輪風扇發動機,單台加力推力71.2千牛(7200公斤)進氣道采用固定斜闆式,位于翼根下的機身兩側。機内可帶4990千克燃油,還可挂三個副油箱,飛機總載油量可達7979千克。機頭右側上方還裝有可收藏的空中加油管。

F404是低旁通比渦扇,旁通比0.34,該發動機具有三級钛合金風扇,一排固定式進氣導向葉片和一排可變導向葉片,七級壓氣機,前三級為可變葉片定子,最後是單級高低壓渦輪。F404發動機結構簡單,活動部件相對較少。該發動機在高迎角狀态下有很好的壓縮機失速特性,即使偶爾失速也能通過發動機和加力燃燒室再次點火迅速自行恢複。發動機響應迅速,從怠速到全加力狀态隻需4秒。

座艙設計

F-18戰鬥機引入了“玻璃”座艙概念,淘汰了許多表盤式儀表,并将原先表盤式儀表的信息顯示在陰極射線顯示器上。同時安裝了擡頭顯示器(HUD),儀表面闆上安裝了兩個多功能陰極射線顯示器和一個水平陰極射線顯示器。座艙内安裝了手不離杆(HOTAS)油門杆和操縱杆,作戰中需要使用到了控制開關都集成在了油門杆和操縱杆上。飛行員在戰鬥機無需将實現從目标上移開尋找座艙中的開關。座艙内安裝了馬丁·貝克US10S(SJU-5/6)零-零火箭助推彈射座椅。

航電系統

1977年末,休斯公司的AN/APG-65數字式多模脈沖多普勒雷達在與威斯汀豪斯公司的競争中獲勝,被選為F-18戰鬥機的雷達。APG-65工作在I/J波段(8-12.5GHz),内置可識别和隔離故障的測試設備(BITE)。雷達和武器投放系統共有20多個機載計算機,與雷達相連的計算機負責将機載傳感器産生的數據轉換成容易理解的信息顯示給飛行員,同時這些計算機對投放武器時所需的彈道、偏差、速度和高度等數據進行快速計算,并在HUD和CRT顯示器上向飛行員顯示相關信息。

F-18戰鬥機在對地攻擊時,在進氣道兩側的“麻雀”挂點上可挂載福特航宇的AN/AAS-38前視紅外(FLIR)吊艙和馬丁-瑪麗埃塔AN/ASQ-173激光光斑跟蹤器/攻擊攝像機(LST/SCAM)吊艙。FLIR吊艙可增強F-18戰鬥機的夜間攻擊能力,可在座艙的一個CRT上顯示實時紅外影像。

FLIR與F/A-18的其他航電充分整合,其提供的數據可用于武器投放的計算。LST/SCAM用于惡劣天氣的精确轟炸,其跟蹤裝置可鎖定目标上反射的激光束,為任務計算機和座艙顯示器提供目标位置的信息。LST/SCAM吊艙的早期型号并沒有内置激光發射器,所以F-18戰鬥機可以根據其他飛機提供目标激光照射來進行激光制導武器的投放。後期的吊艙增加了激光發射器,使F-18戰鬥機可自主投放激光制導武器。

F-18戰鬥機安裝了Itek公司的AN/ALR-67雷達告警接收裝置,可對各種電子威脅進行探測、分析、分類并采取對抗措施。飛行員可在座艙顯示器上看到這些威脅的信息和方位,然後采用諸如投放箔條和紅外誘餌彈這類的主動對抗措施。“大黃蜂”機背上有兩個刀片天線,前一個是柯林斯AN/ARN-118塔康天線,後一個是UHF通訊天線。

雷達有幾種不同的模式可供飛行員切換:

空空雷達模式

速度搜索模式:該模式用于在最大距離截獲目标,該模式可提供目标的速度和航向信息,但犧牲了精确距離。在該模式下最大工作距離148公裡,雷達的控制軟件被設計成隻注意那些接近F-18的目标。

邊測距邊掃描模式:最大探測距離74公裡,可同時跟蹤10個目标,同時在顯示器上顯示8個目标。計算機在被視為具有最大威脅的目标上顯示附加數據,包括航向、高度和速度。

單目标跟蹤模式:如果在邊測距邊掃描模式時有單個目标進入雷達的有效探測範圍内時可由飛行員自主選擇,計算機在HUD上顯示朝向目标的轉向指令和武器發射數據,當飛行員确定開火時,該系統還提供射擊曲線。

快速評估模式:通過使用多普勒波束銳化技術更密集地檢查特定回波來判斷目标是單機還是密集編隊的多機。

瞄準線模式:一旦飛行員選定一個目标進行攻擊時,如果“大黃蜂”處于傳統的尾追遭遇模式中,可切換至這一模式。在此模式中雷達發出很窄的3.3度波束掃描飛機前方的一小片空域。

垂直截獲模式:當敵機和“大黃蜂”都進入激烈格鬥時,可切換至垂直截獲模式,在此模式中雷達掃描範圍為前方5.3度,瞄準線上方60度,下方14度。飛行員隻需将F-18朝敵機滾轉,雷達就可自動鎖定目标,敵機最理想的位置是正好在風擋隔框前上方,并與HUD垂直對齊。雷達還可工作在HUD截獲模式,雷達天線隻掃描與HUD視野相對應的一個箱形空域,典型的掃描範圍為中線左右各10度,瞄準線上方14度下方6度。

上述雷達的作戰模式有效範圍從152米至9公裡,在任何一種模式中,雷達自動鎖定第一個截獲到的目标,并在座艙CRT顯示器和HUD上顯示目标的鎖定框。當然飛行員也可越過系統否決被鎖定的目标,直到系統截獲到他最想要的目标,另外飛行員也可以通過光标來指定目标。

機炮指示模式:這一模式工作在距離小于9公裡時,雷達提供目标的位置、距離和速度等信息,計算機在HUD上顯示出機炮瞄準點,飛機員将瞄準點套住目标就可以射擊了。

空地雷達模式

實時波束地圖測繪模式:這一模式可在遠距離測繪大面積地形特征,并在座艙顯示器上顯示前方的雷達縮比地形圖。雷達實際獲取的是傾斜視角的地形圖,但計算機會轉換成垂直視角的地形圖。

多普勒雷達波束銳化測繪模式:分辨率更高,可用于導航和确定目标位置。一旦識别目标後,雷達就切換至空面測距模式以提供目标的距離信息,固定和移動地面目标跟蹤模式使用雙通道單脈沖角跟蹤提供地面目标的精确參數。“大黃蜂”不具備自動地形跟蹤能力,但雷達具有地形回避功能,在飛機前方有障礙物時會發出警告提醒飛行員規避。

海面模式:計算機會自動過濾掉波浪反射的雜波,使系統更易識别、跟蹤和攻擊敵方水面艦艇。

飛控系統

F-18安裝了4餘度數字式線傳飛控系統,是首個安裝這種系統的生産型飛機。飛控計算機根據操縱杆和腳蹬輸入的數據來控制各個操縱面的偏轉量,不允許飛行員飛出超出限制的動作。線傳系統采用投票制運行,如果其中一個通道與其他三個通道輸出不同,那麼該通道就會被判定為失效,并被自動關閉。

4餘度線傳系統在即使兩個通道都失效時,隻要剩餘兩個通道輸出一緻,仍可以繼續控制飛機,即使所有通道都失效,仍可通過電動備份系統操縱各翼面。該機的平尾甚至還保留了一路機械操縱備份,在最為極端的情況下,飛行員可繼續進行俯仰操縱。

此外還安裝有兩台AYK-14數字式計算機以及利頓公司的慣性導航系統,兩台凱撒公司的多功能顯示器和費倫第/本迪克斯公司的中心式屏幕顯示與乎視顯示器等。

火控系統

F-18A大黃蜂戰鬥機的武器控制系統包括攻擊顯示分系統、數據處理分系統、參數測量(傳感器)分系統和外挂物管理/控制分系統等4個主要部分。

攻擊顯示分系統:包括AN/AVQ-28平視顯示器和3個完全一樣的陰極射線管下視顯示器-多功能顯示器(MFD)、主監控顯示器(MasterMonitorDisplay-MMD)和水平情況顯示器(HorizontalSituationDisplay-HSD)。主監控顯示器顯示所有飛機系統的告警信息和咨詢信息。它也是多功能顯示器的備用設備,能顯示前視紅外信息。水平情況顯示器是主要的導航顯示器。

數據處理分系統:包括大小30餘個計算機,如AN/AYK-14中央任務計算機(2台并行工作)、雷達信号處理機、雷達數據處理機、外挂物管理計算機、顯示計算機、飛行控制計算機和大氣數據計算機等,全部程序大約有779K表3.1列出了主要幾種可編程和ROM計算機的CPU和存儲容量。

參數測量分系統:包括AN/APG-65雷達、AN/ASN-130慣導裝置、AN/AAS-38前視紅外裝置、AN/ASQ-173激光照射/測距器和大氣數據傳感器等。

外挂物管理和控制分系統:包括AN/AYQ-9外挂物管理系統和AN/AWG-21導彈控制器等。

機載武器

機載機槍:機頭1門M6120毫米六管機炮,備彈570發。彈鼓就安裝在APG-65雷達單元後方,機炮口就在機鼻雷達上方。機炮射擊時的振動并不會損壞嬌貴的雷達,夜間射擊時,風擋前的機炮口火光也不會傷害飛行員的肉眼。飛行員可選擇4,000或6,000發/分的發射速率。兩側邊條将機炮口爆炸氣團和煙霧分隔至機身上方,阻止其被吸入發動機。

外挂彈藥:外部能攜帶13700磅彈藥。共有9個外挂架,兩個翼尖挂架各可挂1枚空對空導彈;兩個外翼挂架可帶空對地或空對空武器,包括空空導彈、魚叉反艦導彈和、空地導彈和“哈姆”高速反輻射導彈;兩個内翼挂架可帶副油箱或空對地武器;位于發動機短艙下的兩個挂架可帶導彈或激光跟蹤器、攻擊效果照相機和前視紅外探測系統吊艙等;位于機身中心線的挂架可挂副油箱或武器。

重要事件

2014年8月22日,“卡爾·文森”号航母戰鬥群離開聖叠戈,部署到第五艦隊。它計劃接替目前在波斯灣的“喬治·布什”号航母。

2014年9月12日,美國軍方官員表示,美國海軍的兩架戰機12日墜入西太平洋。這兩架F/A-18C“大黃蜂”艦載戰鬥機屬于駐加利福尼亞州聖華金河谷的海軍勒莫爾航空站第17艦載機聯隊。該聯隊派駐“卡爾·文森”号航母。

墜機事件發生在當地時間下午5時40分,地點在韋克島以西約466公裡處。韋克島位于火奴魯魯以西3700公裡處。撞機發生在兩架戰機着艦時。“卡爾·文森”号航母飛行甲闆上的工作人員目睹了兩架F/A-18C“大黃蜂”艦載戰鬥機12日早上看到兩機相撞,碎片騰空而起。一名飛行員立即彈射出來,大約45分鐘後被從水中救起。這名飛行員屬于第113戰鬥攻擊機中隊。他目前正在療傷,情況良好。

當時在空中的所有其他飛機都安全返回航母。參與搜尋失蹤飛行員的艦船有“邦克山”号導彈巡洋艦、“格裡德利”号導彈驅逐艦、“斯特雷特”号導彈驅逐艦、“杜威”号導彈驅逐艦,以及兩個直升機中隊。

對失蹤飛行員的搜尋工作仍在繼續,已經向他的親屬通告了這一事故。撞機原因仍在調查之中。兩架飛機均完全撞毀。美軍稱目前還不能公布墜機的細節,但調查已經開始。獲救飛行員目前在“卡爾·文森”号航母的醫務部,情況良好。

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