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貓之利爪:F-14專用近半噸重殺器造出2500枚

F-14的機頭微微下傾,有利於飛行員的視界。座艙前後縱列布置,飛行員在前,雷達截獲官(RIO-Radar Intercept Officer)在後,機背以小角度向後延伸,然後再和主機身平行融合。機身兩側進氣,採用當時流行的斜切矩形進氣口二元進氣道以提高大迎角性能。從側面看,F-14的機身好像是一個拉直了的S字,再加上獨特的翼套與可後掠變翼構成了其主要外形。



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F-14的上表面有著複雜的曲面外形


為了儘可能降低重量,F-14大量採用使用新型材料,機體結構中有25%的鈦合金、15%的鋼、36%的鋁合金、還有4%的非金屬材料和20%的複合材料。由於採用了可變後掠翼,雄貓載機背部有著結構複雜的箱形結構——翼盒。翼盒兩端容納可變翼翼根轉軸,此部分是可變翼設計飛機的重點,也是飛機死重的來源。為了使翼盒重量盡可輕而又不應影響強度,格魯曼採用高強度輕重量的鈦合金來製造,由於鈦合金使用常規方法無法焊接,為此還發展了真空電子束焊接技術。除了承力外,翼盒也構成了一個整體油箱。雄貓的雷達罩與與機腹蒙皮處使用了複合材料,水平尾翼結構上首次採用硼纖維/環氧基複合材料,有更大的抗疲勞強度。



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正在做解體維護的F-14,可變翼轉軸就連接在翼盒兩端


F-14的機翼可以說由兩部分組成,一部分是固定的翼套,容納整個翼箱結構,翼套後緣設置了柔性整流板,在翼套後的機身上部安裝了「充氣」袋結構(機翼展開時,充氣袋會膨脹填補機翼留下的空間,減少阻力),這樣在主翼後掠變化時始終保持與機身之間的密封性與流線性過渡。原型機翼套背部有著4個翼刀,在生產型上則變成了更象是加強筋的4個突起。另一部分是可動的主翼,前後緣有全翼展的前緣縫翼與後緣襟翼,前緣縫翼在一般情況下時下偏角度7度,起降時為17度;後緣襟翼分成三段,最大下偏角度35度,最內側的一段襟翼只能在起降時操作。低於音速時,外側的兩段襟翼可以作下偏10 度(不能上偏)的動作,輔助橫滾。在主翼全後掠時,襟翼被鎖定不能動作。低速最小後掠時,在飛控系統的操作下,襟翼與縫翼自動配合動作改變機翼彎度,獲得最大的增升效果。機翼上下蒙皮使用鈦合金,以承受機翼後掠變化時產生的巨大應力。



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F-14有著全翼展的前緣縫翼與後緣襟翼,另外注意翼套後緣的柔性整流板與後方的「充氣」袋

雄貓戰鬥機沒有副翼,低速時飛機的橫向滾轉主要由翼面擾流板實現,高速主翼全後掠時則依靠平尾差動。擾流板分為4 段安裝在主翼上表面,後緣襟翼之前。滾轉控制模式必須要在亞音速、主翼後掠角低於55度時才能使用,此時一側擾流板抬起,減小機翼升力,使飛機向該側傾斜。擾流板還用於著艦進場階段的直接升力控制,飛行員可以通過油門桿上的控制開關,使擾流板作7度的收放動作,F-14可以在不改變姿態的情況下改變高度。在著艦後擾流板自動抬起至55度,破壞翼面升力並可作為減速板。如果著艦時機尾的減速板沒有打開,則擾流板被禁止使用,以免影響飛機姿態。



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VF-74的F-14B,可以看到機翼表面抬起的擾流板


F-14主翼由中央空氣數據計算機(CADC-Center Air Data Computer)控制在飛行中可以做20~68度的後掠角變化。主翼最大變後掠速度是每秒7.5度,由翼根的液壓動作筒控制。為了降低重量及簡化結構,F-14沒有採用類似F-111A的翼下轉動掛架,而在翼套外側安裝了巨大的多重掛架,並且在機腹下設置掛載點。可變翼的設計雖然加重了結構重量,但是得到了突出的短距起降性能,F-14A陸地起飛滑跑距離小於304米,著陸速度248公里/小時,著陸距離距離小於609米。

為了平衡超音速飛行時和主翼後掠時產生的升力中心後移現象,在F-14A的翼套前緣設置了可收放的扇翼,當F-14A速度在1.4馬赫以上時,扇翼自動伸出;在1.4馬赫下,飛行員可以手動操作收放。在亞音速時,扇翼被鎖定。扇翼以液壓控制,最大伸展速度每秒10.5度,最大伸出角度15度。另外在F-14A進行俯衝轟炸時,也可以伸出。扇翼僅在F-14A上存在, 在F-14B和F-14D超級雄貓上,由於改進了飛控計算機而去掉了扇翼。



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一架正在急轉的VF-124 F-14A,翼套小翼升出狀態

雄貓採用了差動式全動平尾,除了一般的升降舵功能外,在主翼後掠角大於50度時充當副翼,控制橫滾運動。主翼後掠角度小於50度時,則與擾流板一起控制滾轉。F-14的雙垂直尾翼略向外傾的,提高了高攻角時的方向安定性,減少了機身亂流的影響。另外還提高了抗損性,在一個發動機熄火或失去一側垂尾時任能提供足夠的控制力。另外發動機短艙下還設置了兩個腹鰭。


F-14的後機身扁平,兩具發動機艙分的很開,縱向是翼狀升力剖面,這樣後機身也能產生部分升力。F-14是首次應用此種設計,並被日後的蘇-27、米格-29所效仿。機身底部設置了4個麻雀導彈半埋掛架(前兩個並列,後兩個串列設置),大大降低巡航阻力。為了能承受著艦的巨大衝擊,雄貓的起落架特別粗壯。前起落架雙輪設計,帶有新式的彈射鉤,向後收入機身;主起落架向前收起,主輪轉90度收入翼套,機輪採用充有氮氣的無內胎輪胎,並採用固特異(Goodyear)的碳剎車盤。機尾下安裝著艦鉤,著艦鉤兩側是減速板,下機身有兩片,上機身一片。



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F-14扁平的後機身也能產生升力


F-14有兩種副油箱可供選擇,一種是容量1,022升的常規型,一種是1,011升帶穩定翼的。其中1,022升副油箱可以掛載在所有型號雄貓兩側進氣道的下方,也就是現在通常見到的式樣。帶穩定翼的副油箱由於在接近音速時產生振顫已被棄置。



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早期型副油箱


雄貓裝備有多種電子對抗裝置,例如AN/ALE-39箔條/曳光彈發射器,位置在後機尾著艦鉤左側,可以發射常規的箔條、曳光彈以及專門對付E/G/I波段的干擾彈藥。F-14尾部有兩個發射器位置,一前一後排列,但通常只安裝一個。



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「海狸」尾下的 AN/ALE-39 箔條/曳光彈發射器


F-14武器系統的核心是AWG-9雷達火控系統。AWG-9雖源自F-111B,除了基本架構類似外,改進了許多:體積由0.8立方米縮小到0.78立方米,重量由800千克減到560千克,同時追蹤目標數由18個增至24個。AWG-9天線直徑91.4厘米,最大發射功率10.2千瓦,天線掃描角度兩側各為65度,每次作完整的掃描需要按從上至下從左至右的順序各掃8次,共耗時13秒。AWG-9窄範圍最大有效搜索距離達315公里,可以同時跟蹤24個目標並引導六枚不死鳥導彈打擊其中的六個目標。



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複雜的AWG-9雷達火控系統


AWG-9的操作由后座的雷達截獲官負責,后座沒有飛行操控裝置,所以雷達截獲官只需專心操作火控系統。后座儀錶板上有兩具陰極射線顯示器,分別顯示AWG-9的詳細資料與戰術資料。其中詳細資料顯示器是圓形,顯示原始的目標資料;戰術資料顯示器為方形,在圓形顯示器上方則,提供經過計算機分析、處理和計算過的資料,包括敵我識別、電腦標出的目標威脅程度等,只要目標一進入不死鳥導彈的射程,顯示器就會將該目標符號閃爍,以提醒雷達截獲官注意。戰術資料顯示器還可以顯示通過數據鏈獲得的其他目標。



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F-14A后座艙,注意圓形的詳細資料顯示器與上面的戰術資料顯示器


雄貓機體在座艙下的機身中安裝一門通用電氣公司(General Electric)20mm M61火神(Vulcan)機炮,最大射速6,000 發/分,備彈675發,供彈鼓設置在座艙下的機身中,彈藥通過柔性傳送帶傳送至機炮。空空導彈包括 3 種:AIM-54、AIM-7、AIM-9。其中AIM-54不死鳥空空導彈是與AWG-9武器系統的一部分,除了F-14,AIM-54沒有使用在任何其他飛機上。憑藉AIM-54,雄貓戰鬥機可以擊落185公里外的目標,符合美國海軍艦隊防空的要求。



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M61火神(Vulcan)機炮


休斯研製的AIM-54是一種主動雷達制導的遠程空空導彈,目前有AIM-54A/B/C三個型號。1972年4月28日,AIM-54A進行首次實彈試射,擊中了116公里外的目標。1973年11月22日,一架F-14在加州莫古岬航空站(NAS Point Mugu)以時速 0.78馬赫,高度7,600米,38秒內發射了六枚不死鳥導彈,攻擊六個無人靶機,其中除了兩枚導彈未擊中目標外,其餘四枚均告命中。在其他的測試中,不死鳥導彈還命中過模擬高空高速入侵的米格-25和逆火的靶機。這些測試證明了AIM-54 的可靠性與精確度。1975年1月28日,AIM-54A獲准服役,開始擔負艦隊防空重任,其面對的不僅是蘇軍飛機,還有其發射的反艦導彈。



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太平洋導彈測試中心的F-14A正在試射AIM-54


AIM-54全長3.96米,彈徑0.38米,翼展0.914米,總重443公斤,戰鬥部60千克。最大高空速度5馬赫,最大過載17G。不死鳥在發射後要經過三個階段,一是慣性制導階段,導彈依靠慣導系統向目標大至方位飛去;二是半主動制導階段,載機的 AWG-9雷達為導彈提供目標照射使導彈發現目標,如果同時有多枚導彈,則為每個導彈輪流照射;最後不死鳥主動雷達自己發現目標,完成攻擊。不死鳥主動雷達的有效距離則為18.5公里,而最大射程為185公里,所以F-14不能實現發射後不管。F-14最多可掛載6枚AIM-54導彈,在機腹下需要加裝4個不死鳥掛架掛載 4 枚,翼套掛架下可掛載兩枚。在F-14更多地執行對地任務後,不死鳥掛架可以通過轉換掛架來掛載重磅激光制導炸彈。


AIM-54B簡化了生產工藝,AIM-54C是1986年開始服役的現代化型,其所使用的電子設備由原來的模擬式改成了數字式,並應用大規模集成電路,提高可靠性與抗干擾能力,所有不死鳥導彈一共生產總數2500枚。

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