发展沿革
研制背景
狂风的研制是受冷战中欧洲军事对峙中对航空打击力量的需求促成,因为东西方依靠大规模部署核武器在欧洲形成了“恐怖的平衡”,核武器毁灭性的作用使核战争成为最后的战争手段,所以常规作战又重新成为了各国军事决策单位重视的作战方法。欧洲国家在60年代末开始将作战思想由全面核战争的“大规模报复”战略,改变为以常规武器为主,核武器为后盾的“灵活反应”战略。战略上的变化使欧洲各国的空军部队迫切需要改进现役装备的技术水平,尤其是对具备纵深打击能力的高性能战术攻击机的需求最为迫切,而西欧国家经过了第二次世界大战后十几年的发展,经济和技术都已经从战后的一片废墟上得到了基本的恢复,经济上的恢复和技术上的发展和与苏联激烈对峙的冷战的需要,都使西欧国家的军队需要在美国之外发展自己的空中打击力量。
为了代替现役的轻型轰炸机和战斗轰炸机的作战任务,提高空军作战部队的纵深攻击能力,英国、德国、加拿大、荷兰、比利时和意大利6国联合,在1968年7月17日开始了多用途战斗机(MRCA)的发展论证。
原型设计
因为在作战要求上存在的分歧,加拿大、荷兰和比利时陆续退出了MRCA的发展计划,剩下的英国、德国和意大利政府在1969年3月26日,确定了由英航宇、德国宇航和意大利阿莱尼亚飞机公司共同组成了帕那维亚飞机公司,用以专门进行多用途战斗机(MRCA)的发展工作,并且在三国政府间组成了多用途战斗机的研制和生产管理组织(NAMMO)。
合作三方在多用途战斗机(MRCA)项目中的任务分配为,英航宇和德国宇航各占42.5%,意大利阿莱尼亚飞机公司负责余下的15%,为多用途战斗机(MRCA)项目发展组成的帕那维亚飞机公司在1969年5月初开始进行MRCA的初始方案论证。
因为在设计多用途战斗机(MRCA)时的航空技术水平,还无法保证在一个机体上同时满足制空和对地攻击的任务,所以被称为多用途战斗机的新飞机是按照一型多用的方法研制的。帕那维亚飞机公司最初的设计方案分为以对空作战为主的帕那维亚100单座战斗机和以对地攻击任务为主的帕那维亚200型双座战斗轰炸机。
帕那维亚100型战斗机的设计目标的用来执行夺取战区制空权的任务,主要的技术性能要求是具备高空、高速的飞行性能,具有较好的机动性和加速性以满足对空作战的要求,在保证对空作战的同时还具备短距离起降能力并可以执行对地攻击任务。帕那维亚100型战斗机在设计上可以被认为是按照一种综合作战能力超过美国F-4E/F“鬼怪”战斗机,取代在英国和德国空军中服役的F-4E和F-104战斗机的机种。设计的过程中发现帕那维亚100在对空作战能力上比F-4E提高幅度有限,而单座设计的帕那维亚100型战斗机也无法很好的满足对地攻击的任务要求,同时为了集中研制力量和降低飞机的研制与使用成本,取消单座的帕那维亚100战斗机发展计划被以集中力量研制性能更完善的帕那维亚200型战斗轰炸机。
帕那维亚200型双座战斗轰炸机是多用途战斗机(MRCA)发展计划中的重点,在帕那维亚100型战斗机发展计划取消后成为MRCA发展计划中唯一的平台,帕那维亚200也是狂风战斗轰炸机的设计基础。帕那维亚200型双座战斗轰炸机的作战任务主要是:近距离空中支援和战场遮断、纵深遮断和核攻击、空中优势和防空拦截、对海上目标攻击和侦察。
根据对帕那维亚200型双座战斗轰炸机的设计要求可以看出,以当时英国、德国和意大利航空工业的技术水平,是根本无法在一个机体上同时满足这样多的任务要求的,所以帕那维亚200型双座战斗轰炸机的发展计划采用了先设计对地攻击型,在对地攻击型的基础上再开发以对空作战为主的型号的方法。按照对地攻击为主要任务在1970年7月开始设计的多用途战斗机最终发展成为了著名的狂风IDS战斗轰炸机。在狂风IDS研制基本完成之后,英国空军又在狂风IDS基础上独立研制了以防空拦截为主要任务的狂风ADV。
狂风IDS的设计环境
狂风战斗轰炸机是多用途战斗机(MRCA)项目中的基础平台,也是狂风系列中生产数量最大的机型。帕那维亚飞机公司在多用途战斗机(MRCA)项目中以狂风战斗轰炸机为主要发展目标,主要是因为参加研制的三个国家对战斗轰炸机都具有很迫切的要求,战斗轰炸机同时在这三个国家的作战系统中都具有极其重要的作用。英国皇家空军需要的防空战斗机在高速性能、载荷条件和航程上与战斗轰炸型有很多共同之处,同时,担负防空作战任务的狂风战斗机在雷达和机载武器系统研制上的困难,也使研制的重点首先放到了技术难度较低的战斗轰炸机型上。
战斗轰炸机是用来对敌方战役纵深的战术目标进行打击的作战飞机,同时也可以挂载空-空导弹而具备一定的对空自卫能力,是现代空军作战体系的重要组成部分。冷战中对峙双方的作战思想在20世纪50年代中期到60年代中期的这10年间,始终是建立在以大规模核战争为主要手段的基础上,战术攻击机的任务主要用来投放战术核武器以担任核打击的任务,这个作战思想的确定就不可避免的对当时的飞机设计造成了一定的影响。
狂风战斗轰炸机是多用途战斗机(MRCA)研制计划中的第一个发展型号,狂风IDS在1970年正式开始设计后的进展很快,到发动机基本确定后的1972年8月就完成基础设计方面工作,第1架原型机在1974年8月14日在联邦德国进行了首次试飞,从正式开始研制到原型机首飞只用了短短4年的时间。英国、德国和意大利在设计开始就确定了狂风需要具备执行6个主要任务的能力:近距离空中支援和战场遮断、纵深遮断、海上目标攻击、拦截、战术侦察、空中优势,而作为战斗轰炸机的狂风IDS可以完成任务要求中除防空拦截和空中优势之外的其他作战任务,并且在使用空空导弹的时候也具有一定的自卫空战能力。通过已经装备狂风IDS的国家所进行的试验证明,狂风IDS虽然无法和先进的第三代空中优势战斗机进行空战,但是在空战机动性能上完全有能力压制F-104、米格-23和F-4这些第二代战斗机。狂风IDS战斗轰炸机在1976年3月10日开始进行批生产准备,第一架批生产型飞机在1979年7月首飞,1980年生产型开始交付服役使用。
狂风ADV的设计环境
英国空军根据防空作的要求,在狂风IDS战斗轰炸机研制基本完成之后,就在狂风IDS的基础上开发了以防空拦截为主要作战任务的防空型狂风ADV战斗机。
从国土防空的意义上来说,英国空军的防空战斗机需要保证本土和临近海域的安全,英国本土和接近海域的空中威胁主要来自苏联超音速轰炸机和苏-24战斗轰炸机,这就使英国空军的防空战斗机主要的作战任务是消灭这些笨重的攻击飞机,而对于与战斗机进行格斗空战的重要性要求就相对要低的多。
英国在面对的空中威胁上和主要以苏联战术空军为对手的德国空军完全不同,特殊的要求使英国空军防空战斗机的设计要求很难得到其他两个合作国家的共鸣,所以狂风ADV战斗机的研制费用由英国投资并独立承担雷达系统的发展。ADV型的改进设计速度很快,狂风ADV在1976年3月开始进行细化设计之后,到1979年10月首架原型机就进行了首飞。狂风ADV在研制进度上并不比狂风IDS慢多少,但是为ADV配套发展的雷达系统的进度缓慢,实用化的狂风F2型战斗机到1984年才进行首飞,1985年交付服役,这个时间比狂风IDS要晚了5年的时间。
狂风ADV的设计指标完全是按照英国空军担负北海防空拦截任务来确定的,类似这样采用攻击机和拦截机同机体发展的措施并不少见,其中美国海军的F-111B和苏联防空军的雅克-28P都是其中的典型。
狂风ADV与“幻影”2000相比虽然看起来显得笨重,但是狂风ADV的综合战斗力已经明显超过当时欧洲国家作为主力的F-4“鬼怪”II,在机翼后掠角控制和超音速拦截性能指标上也与F-14A处于基本相当的标准,因此狂风ADV并不是在狂风IDS的基础上简单的改个雷达和换种武器的应付措施。虽然在设计狂风对空型的时候考虑到了将狂风ADV战斗机用来争夺战区的空中优势,但是基础设计的局限使狂风ADV基本不具备与同时期的专用空中优势战斗机对抗的能力。因为狂风ADV在基础条件上属于一种性能较好的防空拦截战斗机,这就使狂风ADV的性能无法满足重视格斗空中能力的德国和意大利的要求。英国通过狂风ADV的发展得到了一种符合实际需要的防空战斗机,而德国和意大利只能放弃在狂风的基础上发展空中优势战斗机的意图,继续使用性能较差的F-104和F-4F战斗机担负争夺制空权的任务,从这个角度上也可以说多用途战斗机(MRCA)项目并没有真正取得全面的成功。德国和意大利空军缺乏空中优势战斗机的这个情况直到新研制EF2000战斗机服役后才得到了解决,而为了满足英国空军的要求,即使是EF2000也在很大程度上强化了防空拦截作战的能力。
“狂风”战斗机发动机飞行30万小时
据英国《罗罗公司新闻》1995年12月报道,装备“狂风”战斗机的RB119发动机自15年前开始使用以来已飞行300万小时。涡轮联合公司的合作伙伴——英国罗罗公司、德国MTU公司和意大利菲亚特航空公司已制造了超过240台的RB119发动机,装备在英国、德国、意大利、沙特阿拉伯四国空军及德国海军的“狂风”上,此外,涡轮联合公司还将在罗罗公司布里斯托尔的工厂生产另外96台发动机,以便用在沙特皇家空军订购的48 架“狂风”上,最初的两台RB119在1995年11月完成,1997年底交付。
涡轮联合公司成立于1969年,成立后即开始进行发动机研究,首台RB119于1971年首次试车,1974年装在“ 狂风”上首飞,1980年开始使用,发动机45千牛推力级,加力推力为72千牛。
“ANS”导弹将装备“狂风”战斗机
西德M.B.B公司正进行超音速反舰导弹“ANS”的挂机(“狂风”战斗机)预研。“ANS”是第二代新的反舰导弹,将用来取代现役的“飞鱼”等导弹。“ANS”以低空飞行,射程和速度均高于现役的导弹。此外,它在飞行末段将具有很高的机动性,以躲避九十年代反导弹武器的攻击。主承包商法国宇航公司和M.B.B公司(它们负责空气喷气发动机,即固冲发动机)正在联合研制“ANS”导弹。“ANS”可能在十年内服役,装备舰艇和飞机。
不是结局的结束
狂风战斗轰炸机仍然是西欧国家主要的地面攻击机,装备狂风的几个国家都准备在接受EF2000后就逐渐将现役的狂风退役。
EF2000毫无疑问是比狂风更加先进和用途更加广泛的作战飞机,但是相对于以超音速空战为主要设计要求的EF2000来说,已经装备很长时间的狂风在对地攻击能力上仍然具备比较明显的优势,狂风具备更好的突防能力、载弹量、内部空间和作战半径,飞机的结构设计也更加坚固,可以用来进行升级改造的内部空间也比EF2000更加充足。
狂风作为欧洲多国联合研制的高性能军用飞机的发展过程,在参加研制的不同国家间关系处理方法取得了成功的经验,尤其是狂风在研制中有效的协调了不同国家对飞机的不同需求,通过协商和合作的方式解决了不同需求目标所产生的分歧,都为欧洲联合开发EFA战斗机提供了成功的管理体系和经验。狂风的成功直接促进了欧洲战斗机项目的提出后最终发展,没有狂风这样复杂的飞机研制项目最终取得的成功,在欧洲战斗机研制遇到问题时也就没有协调各方关系的基础,英国和德国在EF2000发展过程中的变化没有对项目造成破坏,根本原因就是因为狂风给欧洲战斗机的参与国提供的信心。狂风的成功是促进欧洲联合开发EF2000的基础保证,也正是因为EF2000的服役而给狂风的未来拉响了警报。
列装入役
1969年3月,英国、德国和意大利三国联合成立了帕那维亚飞机公司,开始设计。
1973年12月,该机首架原型机试飞。
1976年投入批量生产。
1980年7月开始服役。
1992年停产。
技术特点
结构设计
狂风战斗机采用全金属半硬壳结构,狂风截面尺寸较大的机身具有很大的内部空间,在机身中段上方还有高强度的中央翼盒和转轴机构。为了提高对狂风电子系统的维护和保养能力,机头的雷达天线罩可以向侧面打开,雷达天线也可以折转,前机身侧面设计有大开口以便对航空电子设备进行检测。狂风的机身设置有大量的检查口盖,全机开口率较高,可以方便在设施简单的野战机场对飞机进行地面维护和保养。
狂风采用上单翼的设计使机身的检察口盖大都处在维护人员可接触位置,在野战机场使用时不依靠专用保障设备就可以完成飞机维护和作战中的大部分准备工作。狂风IDS长度为16.72米的机身横向宽度较大,机身下表面形成一个简单的平面,机身下可以安装大规格的外挂武器和副油箱。
狂风ADV为了在机身下安装串列布置的“天空闪光”空对空导弹和增加飞机内部燃料携带量,将机身的长度增加到了18.08米。狂风的机身中段设置有可边后掠机翼结构的高强度整体转轴,贯穿整架飞机的转轴外侧直接与可动外翼段联接。机身后部上方设置有2块向上打开的大面积的单片减速板,减速板由复合材料制造。
结构上以铝合金为主,部分采用了合金钢,在高受力的中央翼盒和机翼转轴部位应用了高强度的钛合金,复合材料应用范围不大,主要用在机翼固定段的密封带和减速板上。狂风战斗机的空重(具体数据为狂风IDS)为14091公斤,其中飞机结构重量为7273公斤,结构重量系数为0.00052。动力装置的重量为2727公斤,机载设备重量3182公斤,机载固定武器重量为264公斤,基本空重为13446公斤,其他625公斤的重量为氧气、滑油等消耗品和200公斤的航炮弹药。
狂风在机身两侧安装有带有可调节斜板的矩形多波系进气道,进气道在飞行时可根据飞行条件的变化自动调节,能够适应狂风在不同速度和高度条件下飞行时的进气需要。
狂风的进气道采用了独立的电动防冰装置,防冰装置的加热区布置在进气道前缘和两侧靠前方的位置。
狂风在确定基础设计的70年代初期,要使飞机平台保证在200公里/小时到M2的整个速度范围内都具有良好的飞行性能,同时满足飞机的短距离起落、大航程、高空超音速和低空高速度突防的任务要求在气动结构上产生的矛盾,在技术上唯一可以满足要求的就是采用可变后掠机翼。
狂风在翼面设计上采用了当时战斗轰炸机上流行的可变后掠角的上单翼,大面积的单垂尾和低置平尾。狂风IDS的变后掠翼角度变化范围是25度到68度,狂风IDS的机翼后掠角在飞行员的控制下可进行无级调节。
狂风IDS的机翼可动部分控制机构不具备与F-14类似的与飞行控制系统综合后自动调节机翼后掠角的能力,而在英国发展的狂风防空型上则安装有自动机翼后掠控制(ASW)和与机翼角度控制综合的自动机动控制(AMDS)系统,可以通过飞行控制计算机自动控制机翼角度的变化,这一设计使狂风防空型在机动性上比狂风对地攻击型有了明显的提高。狂风的变后掠机翼系统在结构和技术标准上与F-14基本相当,比苏联发展的米格-23、苏-17和苏-24系列战术飞机上的变后掠翼系统要先进和完善的多。狂风的机翼固定段前缘有60度的后掠角(防空型提高到67度),活动翼面前缘安装有3段前缘缝翼,在后缘安装有4段双缝襟翼。因为变后掠翼的结构限制,在狂风飞机的机翼可动段上没有设置进行滚转控制的副翼系统,飞机的横滚操纵在小后掠角的时候依靠机翼上表面的扰流片来操纵,这个扰流片在飞机降落时还可以作为减速板使用,而在飞机大后掠角飞行时的滚转控制能力是依靠全动平尾差动控制得到。
低置平尾在飞机进行大迎角机动时处于较小的机翼下洗梯度流场之中,将可以提供较好的安定性和有效的消除机动过程中的上仰力矩狂风飞机上安装的大面积垂尾使飞机在执行高速拦截或在大负荷低空突防任务中,都具有很好的方向安定性,在垂尾上方还安装有电子对抗系统的非金属天线罩。
动力系统
RB199发动机的反推挡板,可以大幅降低降落滑跑距离。为了提高狂风IDS的快速部署能力和降低对机场跑道的依赖性,狂风系列飞机在综合采用可变后掠机翼设计和发动机反推力装置后,在紧急情况下只需要800~1000米的跑道长度就可以满足对机场条件的需要。
RB199是由英国、联邦德国和意大利合作研制的高推重比加力涡轮风扇发动机,作为狂风战斗轰炸机配套动力系统的RB199在1969年开始设计,RB199的原型发动机1974年装在狂风原型机上进行飞行验证,实用型RB199到1980年开始随狂风飞机的交付开始服役。RB199涡扇发动机主要装备了狂风IDS/ADV等系列改进型,RB199 MK103装备狂风IDS/GR. MK1,推力增强的RB199 MK104装备狂风ADV/F MK1/MK3,RB100 MK105计划装备狂风ECR电子支援飞机。RB199取消喷口反推例装置后的RB199 MK104D还作为EAP和EFA使用的EJ200完成前的过渡动力装置。
狂风在短距起飞时需要发动机满足短时间内快速达到最大加力推力,执行低空高速突防和巡航时需要持续稳定的军用推力,在规避防空火力和飞机进行大载荷机动时要保持较大的剩余推力。RB199为了满足狂风执行不同作战任务时对发动机所提出的要求,采用三转子结构的RB199对于操作变化的响应速度快,并且采用了高增压比、高推重比、高涡轮前温度的“三高”措施,综合各种先进技术后的RB199发动机推重比可以达到7.93的高指标。RB199属于比较少见的无进口导流叶片的三轴加力涡扇发动机,但是因为狂风在发动机与进气道是设计上进行了细致的考虑和充分的试验,因此RB199的进-发匹配工作经实际使用证明是成功的。RB199发动机在狂风飞机上不但能够经受低空持续飞行的气流干扰,而且发动机的油门可以在电子控制系统的辅助下进行自由调节。
狂风ADV需要比IDS有更大的发动机推力来满足超音速拦截的要求,而且在改进设计中狂风ADV增长的机体也有足够的空间容纳更大体积的发动机,为狂风ADV改进设计的RB199MK-104 在保持MK103基本设计的基础上,将加力燃烧施加长14英寸以提高发动机加力推力和降低耗油率。
图注:RB199服役型号基本数据表格(数据来源《世界航空发动机手册》)
冷战期间欧洲地区高密度的远程打击力量使战区范围内任何机场都没有真正安全可言,即使是再好的伪装手段和再坚固的堡垒也无法隐蔽目标明显的机场跑道,既然事实已经证明垂直起降战斗机在性能上无法满足要求,那么保证战术飞机具备可靠的短距离起降能力则是冷战对抗双方共同的观点。
发动机推力不平衡会产生危机飞机着陆安全性的推力差异,因此狂风采用双发动机的设计特点对反推力装置的可靠性有很高的要求,电子控制系统可以随时监控反推力装置的工作情况,双发反推力装置的者流板打开速度和角度出现不同步则可以在0.5秒内迅速收回。采用反推力装置使狂风在着陆滑跑距离上大幅度缩短到600米以内,甚至比体积远小于它并同样有较好着陆能力的“美洲虎”还要好,这样好的着陆性能作为远程重型战术攻击机来说是极其有利的,反推力装置在战场生产能力上的收获远大于在重量和成本上的付出。
武器系统
狂风ADV延长的机身下可以采用半埋方式外挂4枚空对空导弹,机身下并排串列挂载的空对空导弹的方法与F-4“鬼怪”II类似,在机翼下挂点上还可以挂载自卫用红外格斗弹,经过现代化改进后能够挂载AIM-120和ASRAAM先进格斗空对空导弹。
狂风IDS的机身和机翼挂点可以挂载副油箱(机身油箱1500升、机翼油箱2200升),狂风ADV因为机身外挂点调整后无法挂载副油箱,但是机翼下的4个挂点都可以挂载大容量的副油箱。电子战改进型狂风ECR保持了狂风IDS的外挂载荷和对地攻击能力,通过改进电子系统和加强电子侦察与干扰吊舱的携带能力,更有利于机载HARM、ALARM反辐射导弹对地面雷达系统的攻击,有效提高了狂风ECR独立执行反雷达作战和伴随支援方面的作战能力。
挂载两枚ALARM反辐射导弹和12枚硫磺石导弹的狂风GR4,狂风平坦的机腹可挂载大型对地武器,弥补的机翼挂架的数量不足。
除此之外,狂风在机身右下侧安装有1门27毫米机炮。
武器对地攻击型:外挂架共7个,机身下3个,翼下每边各2个,能携带多种武器,主要有:“响尾蛇”、“天空闪光”、“麻雀”等空—空导弹;AS.30、“幼畜”、GBU-15 、“海鹰”、“鸬鹚”等空—地导弹; ALARM或HARM反辐射导弹;MW-1多用途武器,JP233低空战场攻击武器“铺路”激光制导炸弹、照明弹、MK83和其他454千克炸弹;LAU-51A和LR-25火箭发射器;还可挂电子对抗吊舱。此外,机身挂架可带1500升副油箱,内翼挂架可带2250升副油箱,机身挂点上可带核弹。装两门27毫米“毛瑟”机炮,备弹量2×180发。
防空型:4枚半主动雷达制导的“天空闪光”中距空对空导弹半埋成对串挂于机腹下,每个内翼挂架均可挂1~2枚AIM-9L“响尾蛇”导弹,4个翼下挂架均可带副油箱。可以携带AIM-120先进中距空对空导弹(多达6枚)及先进近距空对空导弹(可带4枚)。一门27毫米“毛瑟”机炮装在前机身的右下方。
电子战型:可携带两枚“响尾蛇”空对空导弹,去掉两门机炮,保留其余的对地攻击能力,
狂风IDS在对机场进行攻击的时候,通常使用专门研制JB233反跑道子弹药布撒器,每个JB233反跑道子弹药布撒器重量为2500公斤,内部携带两种弹药,一种是在弹箱后部的30枚SG357反跑道子炸弹,另外一种是215枚带有延时引信的HB876小型杀伤地雷,每架执行反跑道任务的狂风在机身下部携带2具JB233反跑道子弹药布撒器,可以在跑道上一次投下60枚反跑道炸弹和430枚地雷,不但可以在跑道上形成密集的弹坑,彻底破坏跑道的道面,还可以用大量的地雷来干扰对跑道的修复工作。
德国空军的狂风IDS还可以使用多用途的MW-1子母弹箱,MW-1子母弹箱空重1200公斤,弹舱内部有224个弹筒,满载的MW-1弹箱的重量可以达到4700公斤。在MW-1子母弹箱内部的弹筒内可以分别使用KB44双用途子弹药、MIFF反坦克地雷、MOSPA、MUSA杀伤地雷、STABO反跑道炸弹和具备打击坚硬掩体能力的ASW反掩体破坏弹,通过燃气控制子弹药弹射器可以使子弹药散布范围控制在最大2500米×500米,最小200米×50米之间。如果MW-1全部装载KB44双用途子弹药时最多可以装载4704枚,能够对弹药密集散布范围内的暴露装甲目标和软目标造成密集的杀伤区。但是WM-1存在和JB233一样的问题,就是只有在低空使用时的效果才比较好,这个缺陷在海湾战争中给狂风带来了较大的损失。
狂风IDS采用的突防手段仍然是利用地形跟踪进行长距离低空高速突防,机载对地(坦克、机场等面积目标)攻击武器以常规炸弹为主。
航电系统
采用一型多用设计思想的狂风按照任务要求采用不同的雷达火控系统,这是因为欧洲国家在设计狂风的时候没有具备可靠地形跟随功能的机载雷达系统,因此狂风IDS通过从美国引进雷达系统来满足战斗轰炸机的雷达要求。20世纪80年代初期的机载多功能火控雷达的性能远不够完善,就是当时的美国号称多功能的AN/APG-65/68/70也算不上真正的多功能,美国空军采用多功能雷达的F-16C/F-15E和海军的F/A-18在执行对地攻击任务时,都需要外挂导航吊舱来弥补机载雷达地形跟踪能力不足的缺陷。欧洲国家当时所能够获得的雷达系统在技术性能上远不如美国,所以不可能将狂风IDS的低空地形跟随与狂风ADV中距拦射功能集中到一套系统中,因此狂风IDS和狂风ADV采用了完全不同的两套雷达系统来满足各自的作战要求。
狂风IDS装备的Tornado多用途前视地形测绘雷达系统应用了椭圆形雷达天线面,多用途前视地形测绘雷达在作战中进行测绘、识别和瞄准地面(空中)目标,同时为机载武器提供目标的距离和角度信息。地形测绘雷达的主要作用方式有:搜索和跟踪空中目标并进行测距和角跟踪,地形测绘(宽/窄、快/慢扫描,波束锐化和分解),地面目标的搜索和测距,更新导航数据,地面目标锁定,等高面测绘(作为地形跟踪雷达和后备系统),寻地干扰和信标功能。前视地形测绘雷达系统采用了宽带行波管发射机和平面天线阵,雷达系统依靠脉冲压缩和频率捷变技术来对抗电子干扰。
狂风IDS的地形测绘雷达的综合性能与美国F-111战斗轰炸机基本相当,对地面目标有比较好的搜索和跟踪能力,在机载导航系统协作下可以对地面固定和活动目标有很高的探测精度。对于计划攻击的目标,狂风IDS可以采用低空高速直线通过的方式投掷低阻减速炸弹或进行上仰投弹,对于防空火力不强的目标也可以进行俯冲投弹攻击。对于战场上的活动目标可以使用火箭和炸弹以连续计算弹着点的方式进行攻击。
地形跟踪雷达和机载计算机系统可以根据地形条件,将飞机的突防高度设定在距离地面61米到457米之间,飞机在进行地形跟踪突防时的最大飞行速度可以达到M1.2。狂风IDS的飞行员在地形跟踪突防时可以选择不同的操纵品质,采用“硬乘座”品质的地形跟踪性能最好,但是“硬乘座”品质产生的-0.95的垂直加速度要牺牲飞行员的乘座舒适性,而采用产生-0.5垂直加速度的“软乘座”品质的地形跟踪突防效果相对要差,但是飞行员体力消耗较小。狂风IDS的飞行员在低空高速突防过程中可以灵活地选择不同的操纵品质,采用“软乘座”提高飞行员在执行纵深突防任务时的持续飞行能力,而在接近目标时采用“硬乘座”操纵品质来提高狂风IDS的突防成功率。
狂风ADV是英国皇家空军用来担负远程防空任务的超音速拦截战斗机,因为狂风ADV的作战任务对机载雷达的要求上与IDS存在明显区别,当时的欧洲国家也不具备发展多功能火控雷达的条件,所以英国为狂风ADV的需要研制的AI-24机载火控雷达。AI-24雷达系统的原理样机在1979年开始进行空中试验,装备狂风ADV的生产型在1984年开始交付英国皇家空军。AI-24(Fox Hunter)是采用脉冲多普勒体制的多功能机载截击雷达,具备在远距离上同时对多个空中目标进行搜索和跟踪的能力,狂风ADV执行全天候拦截任务时采用“天空闪光”半主动雷达制导导弹与AI-24配合使用。
AI-24雷达系统采用的是相对沉重和技术略显落后的卡塞格伦天线,卡塞格伦天线由前方双曲面反射体和抛物面后反射体组成,但是脉冲多普勒体制的雷达系统具备较好的下视搜索和跟踪能力,在采用雷达导引空空导弹时具备连续攻击多个目标的能力。AI-24雷达系统采用的倒置卡塞格伦天线的直径为80厘米,对5平方米反射面积的空中目标有185千米的最大探测距离(目标发现概率80%)。AI-24雷达可以对抗常规阻塞式和瞄准式电子干扰手段的影响,在遭受电子干扰的情况下还可以根据干扰情况确定干扰源位置,在全天候拦截过程中可以抵抗苏联轰炸机机载常规电子对抗系统的影响。AI-24雷达系统可以满足中距离拦射导弹顺序攻击多个目标攻击的要求,在近距离格斗空战中能够与可离轴的格斗弹配合使用,并且能够配合平视显示系统为航炮攻击空中目标提供瞄准信息。
狂风ADV采用AI-24雷达对大型轰炸机的探测距离可以超过150千米,但是对半主动雷达制导空空导弹的制导距离只有不足30千米,因此狂风ADV即使拦截轰炸机也难以实现真正的远程打击,这个问题直到狂风ADV装备AIM-120主动雷达制导导弹后才被改变。AI-24雷达天线的体积和尺寸规格远比IDS上的对地雷达天线大,因此装备AI-24的狂风ADV拥有一个明显比IDS尖细的雷达天线罩,这也是远距离上分辨狂风IDS和ADV的最明显特征。
作战模式
狂风战斗轰炸机的标准作战剖面是飞机起飞后以巡航高度飞行到前线,随后在低空以接近音速的高速飞行突破防空系统的拦截,当攻击完成后再以低空返回到安全位置后拉起返航。低空突防机动战术明显地降低了被对方传感器发现的概率和减少了飞机在防空系统中暴露的时间,显著地增加攻击机的战场生存能力的同时,也使攻击机更加依赖传感器探测目标并降低机载导弹武器的有效射程。
低空突防战术的使用同时降低了地面防空系统和攻击机的反应时间,增加了攻击飞机对地作战的难度。虽然持续的低空突防对飞机的作战效能要造成不利的影响,但是飞机生存力的提高仍然使采用低空突防的战术具有很强的吸引力。
低空突防是狂风IDS的主要战术,但也因此在海湾战争中遭受损失。
生存设计
狂风在设计中需要利用低空高速突防的手段执行对地攻击任务,因此在结构设计上对飞机生存性进行了特殊的考虑。狂风的机翼和机身内部的油箱都采用了自封闭的防爆设计,飞机上的各活动控制面都采用液压控制,在飞机控制系统的液压管路上采用了间断阀,在液压管路出现泄漏时可以切段故障管路,飞机上的2台液压系统由2台由发动机分别驱动,并且可以在必要时用1台发动机同时驱动2套系统。飞机上安装的2台发电机互为备份,单台发电机就可以满足电力供应。多余度的破损安全设计使狂风的可靠性和战场生存能力都较好。
飞控系统
狂风在采用地形回避技术进行持续低空高速突防时,飞机的飞行姿态变化十分剧烈,而依靠飞行员的人工控制根本无法满足飞机安全飞行的要求,这就必须使飞机具备一个在计算机控制下的先进飞行控制系统。只有将飞行控制系统与机载导航系统和相关传感器交联,通过构成一个全自动化的飞行控制和低空突防系统,才有可能保证狂风战斗轰炸机在执行低空高速突防作战任务时的飞行安全性要求。狂风战斗机采用了先进的四余度电传操纵和与之综合的自动飞行控制系统,这套电传操纵系统具有三余度的控制增稳能力(CSAS)。采用电传操纵系统的狂风具有很高的操纵精度,尤其是当飞机在60米高度进行低空高速突防作战时,高精度的操纵系统与地形跟踪系统配合是综合飞行安全性和突防可靠性的保障。
性能数据
衍生型号
对地攻击型(IDS)
对地攻击型(IDS)基本型。装备英、德、意、沙特空军及德国海军。主要任务是对地攻击,同时兼顾侦察、空战和电子对抗等任务。1980年交付英、德、意空军使用,1986年3月至1987年10月交付沙特空军的订货。共生产736架。
主要装备三国的空军及德国海军,生产了795架,为“狂风”的基本型,兼有空战能力。1973年12月原型机试飞,1979年7月生产型试飞。1980年陆续交付英国、德国、意大利空军使用,各国装备总数分别为199架、324架和84架;1986年3月开始交付沙特阿拉伯空军,直至1987年10月,共交付48架。对地攻击型共生产了736架,其中有一部分是为改成电子战及侦察型而生产的。英国空军使用的对地攻击型编号为“狂风”GR Mk.1,但中期交付是经改进的飞机,其编号为GR Mk.4,主要改装了更先进的电子设备,于1991年末首次试飞。“狂风”对地攻击机无论是在昼间、夜间和复杂天气条件,也无论是以高速或低速飞行,它都投放各种精确武器。其拥有的高精度攻击武器和精确导航系统,可保证它有效攻击隐藏在浓雾中的目标,或者有效攻击那些以高速飞行的低噪音和低振动强度的目标。机上有先进的地形自动跟踪系统,可保证飞机在低空以跨音速突防。地形测绘和地形跟踪雷达由美国得克萨斯仪表公司研制,批产由英国费伦第公司和马可尼公司负责。
导航/攻击计算机来自英国利顿公司的德国子公司。有强大的火力,最大载弹量达9000千克,占最大起飞重量的三分之一。该机装有2门27毫米口径“毛瑟”机炮,可各备弹188发。还设有7个外挂架,机身下3个,两翼下各2个。根据不同任务,这些挂架可挂带多种武器,如:用于对地攻击可挂带AS.30、“小牛”、GBU-15“海鹰”和“鸬鹚”等空对地导弹;专门用于攻击地面雷达等设施的ALARM和HARM反辐射导弹;LAU-51A和LR-25火箭发射器;JP233反机场跑道子母炸弹、“铺路”激光制导炸弹、“灵巧”炸弹、各种集束炸弹、减速炸弹、MK.83炸弹,及燃烧弹、照明弹等。需要时,机身挂架也可挂带核弹。用于对空作战,则可挂半主动雷达制导的“天空闪光”中距空对空导弹,以及AIM-9L“响尾蛇”和“麻雀”等空对空导弹。
2002年7月意大利空军与帕那维亚集团签署了价值4500万美元的合同,改进意大利的IDS型,计划称为实施中期寿命改进(MLU)。改进将综合GPS、激光制导炸弹及防区外武器,包括“风暴影子”。无线电、雷达高度表及战术空中导航“塔康”系统也将改进。预计2004年完成。
改进型(FULL MLU)改进计划也在研究之中。此外,“金牛座”(Taurus)撒布器也在装备之列,射程350千米,可携带450千克弹头,有末制导头。德国将在2004~2009年采购600枚,瑞典仍在决定是否进行采购。2003年3月,英国皇家空军的“狂风”在对伊拉克的“震慑”行动中,首次使用了“风暴影子”。
防空截击型(ADV)
在基本型IDS基础上发展的防空截击型。装备英国和沙特空军。1985年开始交付使用。ADV型总共生产197架。与基本型相比,具有更好的爬高率和加速性能,能携带更多的电子设备,内部燃油量也增加了10%。
1979年10月原型机开始试飞,1984年3月生产型首次试飞,总共生产了197架。英国和沙特阿拉伯空军各装备173架和24架,分别于1985年和1989年开始交付。
防空型具有很好的加速性,它不仅体现起飞后能很快加速到高亚音速,而且在高空也能很快加速到音速的两倍;爬升性能好,从起飞爬升至近10000米高度,仅约2分钟;具有较大作战范围和较长的留空时间,可在距基地约550公里处作战巡逻两个小时以上,英国空军装备的该型机,能飞赴英国国境外的空域执行拦截任务;机动性好,转弯角速度快,具有较好的空战机动能力。设计赋予它这些性能特点,主要是为防范当时苏联的图-20和苏-24一类飞机。该机结构有80%与对地攻击型相同。
主要改动是机头加长了48.8厘米,以容纳“猎狐手”空对空新型截击雷达。该雷达不仅能探测到185千米距离的目标,而且还能同时跟踪多个目标;主要机载设备还包括多功能前视,地形跟随/测绘雷达、三轴数字式惯性导航系统,防空型装有多功能脉冲多普勒雷达、无线电/雷达高度表、自动驾驶仪飞行导引仪、雷达告警接收设备和主动电子对抗设备;机翼固定段前缘向前延伸,使前缘后掠角从印度增加到67度,并取消了前缘襟翼;中、后机身加长了71.12厘米,以便使机腹能串挂成对的半埋入机腹的4枚“天空闪光”导弹,同时也增加了多带电子设备的能力,内部也可多装10%的燃油。此外,还去掉了前机身左下方的27毫米口径“毛瑟”机炮。
“猎狐手” 机载截击雷达英文名Foxhunter,最初的62架ADV装备W型,最后的46架装备的是AA型,其他80架装备的是Z型,沙特的24架装备的是AA型。马可尼-埃利奥特公司是该雷达的主承包商,费伦第公司负责扫描器部分。1976年马可尼公司开始研制。由倒置卡塞格伦天线、相干行波管发射机、接收机、信号数据处理机、控制装备和电源装备组成。对“逆火”、“击剑手”等中型目标搜索距离180千米以上。
模式包括空对空搜索、自动跟踪、瞄准、空对地测距、地形测绘等。英国空军的防空截击型有FMk2和FMk3两种编号:前者于1984年至1985年间交付,共生产了18架;后者于1986年开始交付,共生产了155架。与FMk2相比,FMk3换装了功率更大的发动机,并装有机翼自动后掠系统(AWS)和自动机动系统(AMDS),可自动控制机翼掠动和襟翼、缝翼的运动。以后他们又按FMk3的标准对FMK2型机进行了改进,但发动机不换,改进后的编号为FMK2A。“狂风”FMK2机身下有4个半埋式挂架,每个挂1枚“天空闪光”中距空对空导弹,机翼下挂架是1500升副油箱的专用挂架。这个挂架过渡梁的肩部内侧可挂1枚“响尾蛇”导弹。
典型的火力配置是1门机炮和6枚空对空导弹,包括4枚“天空闪光”中距导弹和2枚“响尾蛇”导弹。“狂风”FMK3机翼下增加了两个挂载“响尾蛇”的挂点,使挂载的导弹数量增加到8枚。在中期改进计划中将增加挂载AIM-132近距空对空导弹(ASRAAM)和AIM-120先进中距空对空导弹(AMRAAM)的能力。电子战及侦察型(ECR)由对地攻击型改型而成。主要改进是去掉了前机身下的两门机炮,增装了侦察及电子战设备,例如,红外侧视系统和“线扫描”4000型侦察系统,红外成像系统、侦个信息的处理、存贮和发射系统,以及电子对抗和反电子对抗吊舱、该机保留了对地攻击能力,但采用了新的机载计算机和传感器系统,装备了HARM高速反雷达导弹和空对地反雷达导弹。此外,还可挂带2枚“响尾蛇”空对空导弹,以便在需要空战时使用。
英国、德国和意大利空军装备数量分别为30架、35架和16架。
狂风ADV的航程和飞行速度非常适合拦截苏联远程轰炸机的任务要求,狂风ADV和F-14虽然的是用来对抗携带超音速导弹的苏联轰炸机,但是狂风ADV拦截轰炸机使用的机载武器只是半主动中程空—空导弹,缺乏美国海军F-14拥有的“不死鸟”这样的远程导弹武器。
由对地攻击型改型而成,装备法国空军35架,意大利空军16架。该型取消了两门机炮,但保留了对地攻击能力。装高速反雷达导弹(HARM)和空中发射反雷达导弹(ALARM),电子对抗/反电子对抗吊舱及新的座舱显示装置。机上还装有红外成像系统。该型于1990年5月开始交付。
服役动态
装备情况
“狂风”(又译“旋风”)是英国、 德国和意大利共同研制的双发双座变后掠翼多用途战斗机。现有两种类型:对地攻击型(IDS)和防空型(ADV)。
对地攻击型是基本型,装备英国、德国、意大利3国空军和德国海军航空兵,其主要任务是对地和对海攻击,同时兼顾空战、侦察和电子对抗任务。
该型优点是速度范围宽,起落滑跑距离短,能以60米高度超低空突防;电子设备先进,可以全天候作战。但缺点是使用维护比较复杂,价格较贵。1987年该机订货已达930架。
英国空军装备300余架,德国空军装备200多架,意大利空军装备60余架,另出口沙特阿拉伯、阿曼等国家。1980年的出厂价格是2800万马克。
海湾战争
1991年1~2月,英、意及沙特空军共有86架“狂风”战斗机参加了海湾战争,主要用于对伊拉克机场及纵深地面目标实施攻击。战争期间,“狂风”战斗机共出动了2400架次,炸毁了伊拉克35个大型机场和60个小型机场。在突击机场时,通常是超低空进入,先后投下装有炸弹和延时地雷的JP233反跑道子母弹。在战争初期由于实施低空投弹,被伊拉克密集的防空火力击落8架。海湾战争开始后10天,英国空军就损失“狂风”战斗机6架。这主要是由于“狂风”战斗机执行的是超低空轰炸攻击任务,出动的次数多,强度大,攻击的又是伊空军机场等重要目标,这种目标均配置有较强的防空火力,尤其是有大量的肩射和低空防空导弹,加之“狂风”战斗机在沙漠地区缺少地标的条件下飞行,又不宜使用60米左右的最佳高度实施突防,而在100米以上的高度飞行易被肩射和低空防空导弹击中 。
狂风IDS使用JP233攻击伊拉克机场的破坏效果,要明显超过使激光制导炸弹的美国空军攻击机,被狂风IDS攻击后的机场被破坏的范围更大,恢复使用的时间也比激光制导炸弹命中后更长。狂风IDS在海湾战争中损失最集中的阶段就是在低空攻击的时期。
狂风IDS在采用常规低阻炸弹执行低空突防后的攻击中通常采用上仰投弹的方法,狂风IDS重视上仰投弹时的命中精度是因为在攻击有防空火力保护的目标时,基本上都要采用低空高速突防的作战方式来规避防空火力,采用上仰投弹的方式不需要直接飞越目标上空以避免防空火力的杀伤,但是采用上仰投弹方式要取得满足作战需要的命中率,现代化的导航系统和雷达火力控制系统是根本的保证。狂风IDS在低空投掷454公斤常规炸弹时通常采用上仰投弹的攻击方式,就是利用高精度的导航系统与火控系统进行配合,依靠机载雷达和火控计算机确定的瞄准点直接在低空拉起投弹。参加演习的狂风IDS在距离目标7公里的距离上开始拉起投弹,投下的炸弹大都以接近垂直的状态落到半径在50米的目标区中。英国和意大利使用狂风IDS进行的投弹演习也证明,狂风IDS在距离目标4.8~6.4公里处对一个3米×3米的目标区投掷的7枚炸弹,有4枚炸弹的弹着点将目标覆盖到了炸弹的有效杀伤范围之内。
狂风GR4机鼻下方的光点传感器,左边是激光瞄准系统,右边是前视红外系统。但因为激光瞄准系统的视角受限,所以投掷激光制导武器时一般还外挂吊舱。
目标面积有限和防空保护火力密集使狂风IDS承受了很大的战斗损失,不过狂风IDS采用常规武器的攻击效果在战术上是非常有效的,而且在高强度中这些战斗损失的数量上与总作战架次相比也能够接受。狂风IDS用空袭作战初期的损失换来了将伊拉克机场基本摧毁的整体效果,而随后采用制导炸弹进行中空攻击的狂风IDS再未遭受这样大的损失,因此说狂风IDS损失上的问题主要是任务、装备与战术不能保证火力圈外打击的要求,而狂风IDS在设计时就已经做好了承受这一战术所带来损失的准备。
科索沃战争
英国、意大利和德国三国共派遣48架“狂风”战斗机参战,主要对南联盟机场等重要地面目标实施空袭。
打击IS
据英国《每日邮报》2015年12月2日报道,在英国议会以397票对223票的比例通过“英国对IS展开空袭”的提案后数分钟之内,8架英国战机从英军军事基地起飞,对叙利亚境内的IS目标展开空袭。据悉,参与空袭的战机为2架狂风战斗机和6架台风战斗机,配备有精确制导的“硫磺石”反坦克导弹和“宝石路”激光制导炸弹。与他们一同行动的还有此前在叙利亚上空收集情报的“死神”无人机,后者也得到授权,将加装“地狱火”导弹以打击地面目标。
12月10日,德国空军的狂风战斗机从Jagel境内的空军基地起飞。两架德国空军第51中队的“狂风”ECR型电子侦察机飞往土耳其参与打击极端组织。
总体评价
狂风战斗机是英国、德国和意大利共同投资发展的双座、双发变后掠翼超音速战斗机,由英国、德国和意大利联合组成了帕那维亚飞机公司研制和生产。狂风IDS战斗轰炸机和狂风ADV防空战斗机的装备使欧洲国家第一次拥有了可以和美、苏相似的战术空中打击力量,狂风ECR的装备也使欧洲国家在很大程度上摆脱了对美国空军战术电子战机的依赖。狂风战斗机的发展过程不但是作战飞机国际合作上的成功典范,也是欧洲国家联合发展高性能作战飞机的重要里程碑。狂风系列战斗机的发展和装备对英国、德国和意大利来说,无论是在军事上还是在技术上都具有十分重要的意义,正是因为狂风战斗机的成功才使“欧洲战斗机2000”(EF2000)的联合研制成为可能 。