分享

航母简史:71.凶猛的大猫

 科学声音 2024-02-04 发布于上海

上文书讲到了海军对格鲁门公司的要求非常严格,开列来了一大堆的清单,做不到就罚钱。说白了,就是害怕工程失控。项目一旦失控,最后得到的结果算非常糟糕的。F111项目,其实就有点失控,重量压不下来。最后只能去干战斗轰炸机了,承担不了制空战斗机的任务。

303E方案

格鲁门公司算在303E的基础上做出开发。首先这是一个单垂尾+上单翼变后掠翼的设计方案,装两台TF30发动机。TF30发动机是涡扇,比当时同规格的涡喷推力都要大一截,而且还省油,从指标来看,还是可以凑合用的,海军想尽快形成战斗力,没时间穷讲究了。

303E设计方案的气动布局很有特点,其实和后来的苏27、米格29算是异曲同工之妙吧。米格21那样的飞机就是个细长的筒子,插上机翼就能飞了。F104这样的稍微胖点有限,因为进气道在两侧,不是机头开口,所以横竖要粗点。这两种飞机说到底都长得跟铅笔差不多。到了F4鬼怪式,机身就不太一样了,两台发动机,机身肯定要放宽。大家大致可以理解成一块方橡皮,中间插了一根铅笔。中间是机身,两边放进气道和发动机。

到了303E这个方案,明显就和以前不一样了。机身并不是一个圆筒子,而是扁扁的一大片。头上还是普通的鼓起的机头,越往后越是扁平,然后把两台发动机挂在扁平的机身之下。左边一个,右边一个。从正前方看,算是个品字的形状,上边那个口算机身,下边两个口是发动机进气道。这样设计的好处是升力大,阻力小。说术语叫“高升阻比”。缺点是太胖,转动贯量太大,也就是说对飞机打滚很不利。越是瘦成米格21那样,打滚越是赚便宜,重量集中在轴线上。可是机身太瘦了,装不了多少东西。

米格29和su27,特别是苏27,在这条路上走得登峰造极。整个机身和机翼已经算浑然一体,发动机反而成了外挂的短舱。303方案没那么极端,发动机短舱和机身还是比较紧凑的。发动机舱外侧就是变掠翼。想做到浑然一体,有点难度。毕竟机翼后掠角在不断变化。

为了加大稳定性,303E方案使用了高大的单垂尾,而且使用了两片大腹鳍,风洞试验表明,这种设计效果不错。但是海军人员不满意,如果你使用这么大的腹鳍,舰载机起降的时候头一抬,就听“嗤啦”一声。腹鳍擦地了,这不惹麻烦嘛。

那么,把腹鳍缩小,这不就碰不着了嘛。但是,新的麻烦又来了。如果在高速飞行的时候,有一台发动机熄火了,你别忘了,这两台发动机的间距是很大的,也就是说推力不平衡会变得特别明显。就靠屁股后边的一个垂尾,根本就无法保持方向上的稳定性。没办法,格鲁门公司的设计人员只能继续修改方案呢,在单垂尾不行,咱就搞成个双垂尾,在发动机短舱上一边一个,这个问题不就解决了吗?

经过这样的修改,303E这个方案,最终变得和今天我们看到的那架大猫的外形差不多了。当然啦,格鲁门的工程师还优化了机翼的设计结构,这架飞机在飞行的时候,机翼可变后掠角是20~68度,最大改变速度是7度/秒。为了节约地方,在航空母舰甲板上停放的时候,机翼的后掠角可以进一步加大的75度。这样尺寸上比较紧凑。

设计师们把变后掠翼设计成了自动的,也就是说飞行员完全不用操心机翼的角度应该摆在什么位置。这些都是飞机上的计算机,根据现在的飞行速度和大气指标,自动完成调整。为了提高飞机的机动性,设计师们也加大了变后掠翼的面积,这样的话呢,就可以降低翼载荷。

因为采用可变后掠翼,所以这架飞机只有襟翼没有副翼,也就是说用来控制滚转是不能够依靠副翼的。低速的时候就只能靠机身上的扰流片,高速的时候就只能靠差动平尾来起作用,这也是大猫的一个特点。

为了适应高空高速截击的需求,飞机的进气道也设计的非常出色。进气道最前面有一块像楔子一样的可调压缩版,这块板实际上里外分成三段,由计算机进行调节,可以确保发动机获得最适合的进气量,而且把不需要的空气排出机外。而且这种设计,在大仰角情况下也能保证顺利进气。

最后设计师们对发动机的喷口进行了若干修改,最重要的修改就是采用了收敛-扩散喷口,这样的话就有效的提高了推力,而且还扩大了飞行包线范围。

到了1970年的12月21号,格鲁门公司的首架原型机,XF14A试飞成功了,但是不幸的是,这架飞机在第2次试飞中就由于液压系统故障而坠毁。到了1972年的2月份,12架原型机全部生产完毕,其中1号机用于机体测试,2号机试验低速操控,3号机用于地面结构强度测试(这种地面强度测试嘛,就是不折腾坏了不罢休啊)。4号机用于测试雷达,用于测试不死鸟导弹的发射。5号机用于系统整合。6号机呢,用于导弹和其他武器的投射试验。7号机是用来试验发动机的。8号机是给海军做综合评估用的。9号机还是测雷达。10号机用来验证航母操作的适用性,11号机用于测试航电系统。12号机是个备份,顶替1号机的工作,1号机不是坠毁了嘛。整个测试过程摔掉的飞机可不止是1号机哦,6号及8号机和10号机最终也因为各种各样的原因坠毁了。

这毕竟是一架新飞机,所以是非的时候麻烦不断,等这些小故障全部排除以后,开始进入小批量生产阶段了,这第1批26架先导机还是很顺利的。1972年6月份新飞机开始到航空母舰上试飞,同年10月份海军正式装配件的使用。这时候飞机上装的火控雷达仍处在测试阶段。一直到1973年11月,新型飞机才通过了美国导弹试验中心的实战测试。到此为止,新飞机才通过了美国国防部的大规模生产批准,给与了正式编号F14,外号Tomcat,日后粉丝无数的大猫就此横空出世。

F14长度是19.13米,机翼拉开,翼展19.54米,收起来,翼展是11.56米,相差还是挺多的。大猫虽然比F111B要轻,也没好到哪里去,毕竟舰载机需要加固机体结构,承受舰载起降的冲击力。所以,飞机的最大起飞重量33.7吨,空重19吨。两台发动机最大推力11.2吨,加力推力19吨。最大速度是2480公里/小时,大约相当于2.3马赫。不过这是极限下的速度,不能长时间维持。加挂副油箱,最大航程可以达到3220公里。一般情况下,作战半径也可以达到900公里。

为了应对复杂的任务,所以大猫需要两名驾驶员,前边的负责开飞机,后边的负责操作武器,操作雷达系统。大猫的雷达还是非常强大的。

你别说,这架飞机真的是代表了当时世界上最先进的气动布局,最强劲的火控雷达,最强大的空空导弹,而且还有最炫酷的外观。整个机身结构里面有24.4%是钛合金,就连使用的材料都够炫酷的。你说这东西能不招人喜欢吗?

TF30发动机

但是啊,这个F14战斗机可以从头夸到尾,方方面面都很强,唯独这个发动机经常关键时刻掉链子。一开始海军就想拿这个发动机先顶上去再说。虽然这台发动机的推力已经很大了,但是依然还不够。如果说只是性能打折扣,到也罢了,关键它的故障率还高。为了提高效率,所以这台发动机压气机的容限设计的太小,所以发动机就对气流的变化相当敏感,虽然F4的进气道设计的非常棒,而且进气道内有流量监控计算机系统。但是这个发动机它动不动就大喘气,动不动就进气不顺。更夸张的是,甚至出现过风扇,叶片从转轴上脱落,打中机身而造成坠机的事故,这种事出了还不是一次两次,所以美国海军把这种发动机骂的狗血喷头,以前知道你性能稍微打点折,没想到你这么不中用。

普拉特·惠特尼公司尽管在不断的修这台发动机,不断的打补丁,不断的改进,改来改去改了30多次,还是不能让大家满意。发动机的推重比也就维持在5左右,一直不够用。一直到80年代,换装F110的新一代大猫出现,这个问题才算彻底解决。我们看电影里的阿汤哥开着F14在天上狗斗的时候,那个时候用的还是老式的TF30,还不是F110呢,那时候大猫的心脏病还没有彻底解决。

从西贡撤侨的汉考克号航母

到F14大猫投入到实战部署的时候,已经是1974年的秋天。那时候已经是越南战争的尾声了。美国人已经和北越方面签了协议。南越的死活,美国人已经基本撒手不管了。1975年的4月底,北越军队打进了西贡。美国人要把侨民和某些越南人从西贡撤出来。越南外海停着中途岛号和汉考克号两艘航母,还有冲绳号两栖攻击舰和一大批两栖船坞登陆舰。这些两栖类舰艇都带有不少的直升机。

从4月下旬开始,每天都有大批直升机往返于海陆之间,负责一批一批的接人。海面上的各种小船更是不计其数。企业号航母战斗群不在附近,但是从企业号上起飞的F14一直在保护这条航路。这是美国组织的最大一场海空撤侨行动了。在这个过程里,F14基本上没有和北越方面的空军有见面的机会。大猫执行这种任务还是挺合适的,毕竟是变掠翼,机翼拉平,在附近慢慢的转悠,留空时间很长。

到了1976年,F14第一次执行拦截苏联图95的任务,这也是美国海军设计F14的初衷。为了应对苏联人的导弹饱和攻击,就必须用舰载机建立起一个半径1000公里的防御圈,不能让敌人的轰炸机进到这个圈子里来。同时,每架F14都要能够眼观六路,耳听八方,能够同时跟踪和截获多个目标,对其中的几个同时发起攻击。人家一次来一批,你也得一次对付一批才行。

AN/AWG-9雷达 显示屏

这就不得不提到AN/AWG-9雷达的强大性能了。这种雷达探测距离在102~315公里之间。可以同时跟踪从超低空到3万米高空之间的24个目标,引导AIM54不死鸟导弹或者是麻雀去攻击其中的6个目标。后座的武器操作员一方面可以操作这部雷达自己探测锁定目标,也可以接收和显示鹰眼预警机发来的的目标信息。这套系统是海军宙斯盾系统诞生之前,唯一的一套多目标接战系统。

有了这套系统,美国人就建立起了一个立体化的多层防御圈。一方面,战斗机可以把苏联的轰炸机赶得远远的,让他们进入不了发射反舰导弹的距离。另一方面,F14的雷达是有下视下射能力的,它可以过滤掉海面的杂波,哪怕你的导弹是超低空掠海飞行,也躲不过F14的拦截。航空母舰上可以起飞多批次飞机对来袭导弹进行分层拦截,飞机拦不住,里层还有军舰。军舰上的舰空导弹可以再次进行拦截。外围的这些雷达哨舰,没有能够拦住的话,里层还有贴身的护卫舰呢。哪怕到最后,真的还有个漏网之鱼。那就只能靠近防炮系统来解决问题了。实在不行,剩下最后一招了。就让一艘护卫舰自己冲上去替航母挡导弹呗,这也是没办法的事情。

正因为这套雷达实在是太强了,所以它一直是美国的军事机密,千万不能让苏联人搞了去。就在1976年,肯尼迪号航母在英国的斯卡帕湾进行军事演习,有一架大猫不听控制,开着发动机在甲板上横冲直撞。飞行员紧得关油门,根本没用,刹车也刹不住,连撞和好几架飞机。眼看着飞机奔着甲板边缘就去了,眼看要栽进海里。指挥官马上命令飞行员跳伞,飞行员是跳伞脱身了,这架大猫掉海里了。

苏联的侦查船就在附近溜达,人家看的清清楚楚的。美国人的航母不能傻乎乎停在原地啊,只能先开回去。美国人派了P3C巡逻机一直监视苏联人,生怕苏联人给捞了去。

这里水深580米,要打捞还是很难的。美国人从挪威借了打捞船舶,就开始在周围搜索F14的残骸,找好长时间没找到。美国人出动潜艇来搜寻,还让英国人帮忙,把周围的苏联船只赶走。苏联人哪有那么听话啊,人家就是不走,美苏双方的船只就在那儿对抗上了。

到最后,美国的水下作业潜艇找到了大猫的残骸,上边有渔网缠绕,估计是苏联已经捞过了,但是飞机残骸太重,这一网没捞走。好险啊,万一苏联人把这架飞机捞了去,后果不堪设想。

除了美国海军,F14唯一一个海外客户就是伊朗。巴列维国王本人就是个军迷,可喜欢大猫了。为了拦截伊拉克的米格25,伊朗空军是一个头两个大。米格25速度太夸张,F4根本追不上,就是发射导弹都追不上。巴列维不服气啦,就找美国买了F14大猫。于是呢,就诞生了一批独一无二的“波斯猫”,这批波斯猫还有几架能残留到今天,真的不好说了。

后来嘛,1979年爆发伊朗伊斯兰革命,伊朗从美国的盟友变成了敌人。美国大使馆的工作人员被伊朗人当做人质扣押。当时的总统卡特下令组织营救行动,1980年4月份组织的这一次,代号叫“鹰爪行动”,也叫“蓝光行动”。计划非常复杂,海军出动了14架F14主负责提供空中警戒任务,具体的营救行动靠CH53直升机和C130大力神当主力。海军舰载战斗机只是配合地面部队行动。结果呢,这场行动极其混乱,结二连三的出纰漏,最后被一场沙尘暴全都给搅合了,蓝光行动彻底失败。

到这儿为止,F14还都是配角,负责空中警戒。根本没有遇到过真的需要开枪开炮的机会。大家看阿汤哥演的《壮志凌云》那里边也说了,有的飞行员训练了一辈子,可能也没有跟米格机交手的机会,和平时期实战机会太少。但是,很快机会就来了。这回惹事儿的是卡扎菲。卡大佐1969年发动政变上了台。他一上台立刻就宣布收回美国的利惠勒斯空军基地。还赶走了6000名美军士兵,所以美国人对卡扎菲恨得是牙根直痒痒。

锡德拉湾的卫星图

卡扎菲宣布锡德拉湾这个水域全部都是利比亚的内海,外人不许进来,但是美国驻扎在地中海的第6舰队经常在锡德拉湾这个地方展开演习,人家只承认12海里领海权。你说不让进就不让进了?美国人才不管你那一套的,人家照来不误。

1981年美国的时任总统是里根,这家伙是以强硬著称的。伊朗人质危机基本上也解决了,所以美国人也没有什么好怕的。所以地中海的第6舰队决定到锡德拉湾去展开演习。就是要好好刺激刺激卡大佐。这次演习的规模还是挺大的,派乐福莱斯特号和尼米兹号两艘超级航母,外带14艘巡洋舰和驱逐舰,舰载机150多架。

美国人摆开架势,利比亚的飞机也就开始蠢蠢欲动,因为利比亚想要把美国人逼出这块区域,你要在这儿演习,我偏在这儿瞎晃悠,你又不敢打着我打中了,我就是国际争端。所以双方的飞机经常挤来挤去。这种事儿足足持续了两天。到了1981年的8月19号,情况发生了变化。

尼米兹号航母

这天早上7:00尼米兹号核动力航空母舰上的雷达发现两架苏22装配匠战斗机正冲着舰队飞过来。同时在锡德拉湾上空飞行的E2鹰眼预警机也看到了这两架敌机。所以指挥官马上调派两架正在锡德拉湾上空巡逻的F14雄猫式战斗机去拦截。

一般来讲,双方都是挤来挤去,是不会动用实弹的,但是偏偏这一次,一架苏22居然向F14发射了一枚环礁空空导弹,好在这枚导弹没打中。利比亚飞机居然敢直接开火。可把美国人给惹恼了。美国人也不客气,他们发射了两枚AIM9响尾蛇空空导弹,把这两架苏22给击落了,这次空战发生的地点距离利比亚海岸100公里,从苏22发射导弹开始到2架苏22被击落,总共只有短短的一分钟。这就是美国人在越战结束之后第1次与别国飞机进行交战,也是F14大猫的首开纪录,第1次有了实战战果。奇特的是,这也是两种变掠翼飞机之间展开的第一次空战,因为苏22装配匠也是变掠翼飞机。

苏22战斗轰炸机

苏22是苏17战斗轰炸机的出口版本。苏17是从苏7截击机改造而来的战斗轰炸机,苏7外形和歼6很相似。就是把后掠翼的外段改成活动的,飞机的起降能力和载荷能力就被大大增强。这种飞机改进以后就被当做战斗轰炸机来使用了,获得了一个新编号苏17,它本身的空战能力很弱。

美国人既然赚了便宜,那么见好就收。他们爽快的宣布演习结束,利比亚也只能接受了这个结果,不接受你又能怎么办?地中海这边的这场风波,就算是过去了。但是大家万万没想到。这边的事刚过去,南大西洋那边又出事儿了。我们下回再说。

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多