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美國海軍的絕對主力 駕駛F-18F「犀牛」的體驗


細數現代高性能艦載戰鬥機,美國海軍的多任務F/A-18E/F「超級大黃蜂」無疑能算是一種代表作。


「超級大黃蜂」是麥道F/A-18C/D「大黃蜂」的進一步發展型,體形更大,整體性能更好,航程更遠,載彈量更大,降落速度更低,操控性更好。自從傳奇性的格魯曼F-14「雄貓」於2006年從航母甲板上消失後,這種雙發艦載戰鬥機就成為美國海軍航空兵的主力戰鬥機,被官兵們昵稱為「犀牛」或「超級蟲」。


「犀牛」的歷史


大家都知道F/A-18E/F是1991年麥道/通用動力A-12「復仇者II」隱身攻擊機被砍後的妥協產物,但其實麥道早在上世紀80年代初就開始和美國海軍合作致力於糾正「大黃蜂」戰鬥機上的各種缺陷了。該公司先是推出了具有多項改進的F/A-18C,然後很快又提出研製該機的放大型以徹底解決腿短的問題。



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外形科幻的A-12


「犀牛」的研製始於1992年,作為F/A-18C/D的放大型,能在航程和有效載荷上滿足海軍的要求。該機的研製過程基本順利,在試飛中只暴露出幾個小問題。而麥道在當年研製F/A-18「大黃蜂」時走過了一條艱難研發之路,與「犀牛」形成了鮮明對比。「大黃蜂」原型機在試飛期間暴露出了嚴重問題,導致必須重新設計機翼、尾部結構和起落架。此外,「大黃蜂」在服役初期還出現了垂尾裂紋問題,為此在邊條上增加了一個翼片,控制渦流方向以避免衝擊垂尾。最終,「大黃蜂」項目的研發成本超支了近50%。


麥道在研製「犀牛」時吸取了以往的教訓,並充分借鑒了「大黃蜂」在服役和戰鬥中積累的經驗,研製過程基本順利。為了提高「犀牛」的作戰靈活性,麥道把F/A-18E/F研製重點放在了增加航程和有效載荷、提高生存能力和帶彈返回能力上,同時為未來升級留出了足夠空間。當然,控制研發與製造成本也是一個重要考慮,特別是在國防預算不斷下滑情況下。


其結果就是,「犀牛」在航電上與F/A-18C/D達到90%的通用性,而由於機身放大25%,兩者的結構通用性僅有10%。這個數據反映出一個事實:航電已經佔了現代戰鬥機成本的60%。



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「超級大黃蜂」與經典「大黃蜂」尺寸對比


「犀牛」的設計特點


我有幸獲得一個去美國海軍帕塔克森河航空站評估「犀牛」的機會,看看這種戰鬥機/攻擊機是否能成為美國海軍戰鬥機飛行員的真愛。來到這裡,我首先進行了飛行體檢,然後又接受了水上生存、緊急逃生和彈射座椅培訓,做好了駕駛一架F/A-18F雙座機的準備。作為一名前海軍飛行員,水上生存訓練仍讓我感到緊張,幸好我不需要接受水下逃生或者高跳低開跳傘訓練。

美國海軍的邁克·華萊士少校將與我一起飛行。我在飛行前對這架雙座「犀牛」進行了仔細的外部觀察,然後爬進后座熟悉了一下座艙。


走近這架F/A-18F時,第一感覺就是的確比「大黃蜂」大了很多,但兩種飛機在外形上的變化不大。「犀牛」最明顯的識別特徵是其平行四邊形「加萊特」進氣口,與「大黃蜂」的半圓形進氣口大相徑庭。此外在「犀牛」進氣道的末端、通用電氣F414發動機風扇之前還多了一個雷達屏障,避免雷達波直接照射風扇葉片。



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F-18E/F採用具有一定隱身性能的平行四邊形進氣口



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F/A-18E/F的加萊特進氣口和進氣道雷達屏障


華萊士表示這種新進氣道設計加上飛機的其他隱身改進降低了「犀牛」的雷達橫截面(RCS),比如「犀牛」的艙蓋邊緣的鋸齒形狀,機翼掛架與飛機縱軸線不平行呈外八字、把靜壓孔和皮託管合二為一設計成一個較小的感測器等。他不肯透露「犀牛」的RCS到底比「大黃蜂」低了多少,只是含糊地說「犀牛」的前向RCS在掛載了武器的情況下也比「大黃蜂」大幅降低。



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主起落架鋸齒邊緣艙門


「犀牛」的機翼前緣邊條(LEX)比「大黃蜂」大了許多,邊條上表面有擾流板和泄流口(用於釋放進氣道隔板中的附面層氣流)。在大攻角飛行中,這種尖拱外形邊條能拉出更強力的渦流。「犀牛」的垂尾和方向舵以及平尾都比「大黃蜂」大,垂尾之間的機背有環控進氣和排氣口。


「犀牛」取消了「大黃蜂」垂尾之間的減速板,依靠邊條擾流板和副翼、襟翼、方向舵的配合偏轉來減速(擾流板打開,副翼上偏,襟翼下偏,方向舵向兩側外偏),平尾在減速中用於抑制俯仰波動。



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「超級大黃蜂」的減速狀態



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「經典大黃蜂」的減速板在尾部

F/A-18E/F的翼面積是46.45平方米,「大黃蜂」是37.16平方米。機翼比「大黃蜂」要厚,由於翼展加大,所以翼下能增加第三個掛架,用於掛載空空導彈或空地武器。


華萊士向我展示了機翼摺疊鉸鏈頂部的多孔覆蓋物,這個小玩意可以解決「犀牛」在試飛中出現的「掉翼尖」問題。在大攻角飛行中,鉸鏈下方的氣流可以通過多孔覆蓋物流到機翼上方形成「虛擬翼刀」,有效解決因機翼上表面氣流不對稱流動導致的升力不平衡問題。



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注意機翼摺疊的地方有一條鼓包,那就是多孔結構,用於形成虛擬翼刀,制止wing drop問題


座艙與起飛


華萊士和我被安排在飛行日早上起飛,我坐進后座的馬丁·貝克彈射座位上,華萊士在前座。


對我來說F/A-18F的座艙並不陌生,之前我曾多次飛過F/A-18「大黃蜂」雙座型,兩者的座艙布局大同小異。「犀牛」座艙儀錶面板中最明顯的變化是在平顯(HUD)下方增加了一個前上方控制液晶顯示器。飛行員可以用這個顯示器來切換通訊頻道、輸入導航航點和其他飛行數據,用手指觸摸屏幕就能完成數據輸入,華萊士說這樣能減少輸入錯誤。這個控制顯示器除了輸入功能外還能顯示雷達、紅外圖像和其他飛行信息,相當於座艙里第四台顯示器,利於增強飛行員的態勢感知。



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F/A-18C的座艙,最下方的多功能彩色顯示器對飛行員的態勢感知十分重要



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F-18E的座艙,平顯下方增加了液晶前上方控制顯示器



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一旦習慣UFCD後,你就會發現這個設備是一個巨大的改進,就好像你扔掉帶物理鍵盤的翻蓋手機改用iPhone一樣,用一塊屏幕就能提供你需要的所有東西


這架F/A-18F的起飛總重量是23286千克,其中約7.7噸是燃油。掛載包括機腹中線的一個1817升副油箱,進氣道左側的前視紅外瞄準吊艙,進氣道右側的LAU-116空空導彈掛架,兩枚AIM-9「響尾蛇」模型彈掛在翼尖的兩個LAU-127掛架上。


華萊士告訴我他先駕機飛到副油箱半空,然後就讓我接手操縱。


華萊士啟動了發動機,操縱「犀牛」從停機坪滑向跑道。在一架伴飛F/A-18D起飛後10秒,我們也開始起飛了。「犀牛」開著加力在跑道上滑跑約900米後升空,華萊士收起起落架和襟翼。在他向第一個航點飛行的時候,我在后座擺弄了一下顯示器,調出事先規劃好的低空航線。

左側顯示器顯示著前座史密斯平顯的圖像,下方中央顯示器顯示著疊加了航線的移動地圖,雷神APG-73的雷達圖像(這是一架Block I)則顯示在右側顯示器上。


由於紅外吊艙出了故障,我無法在前上方控制顯示器上調出前視紅外圖像。華萊士說這個前視紅外吊艙和「大黃蜂」的一樣,顯示效果很好,目標解析度很清晰,在對地攻擊時可用於目標瞄準,吊艙的空空模式能發現37公里外的空中目標。



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為「超級大黃蜂」掛載AN/ASQ-228先進戰術FLIR吊艙


前上方控制顯示器的位置還非常適合來顯示電子戰信息,例如雷達告警環形視圖。在華萊士駕駛時,我還研究了一下座艙左側的發動機和燃油顯示器,兩個發動機噴管位置都以圖形方式顯示而不是百分比數字,更加直觀,最低余油和當前油量的單位都是磅。


低空飛行


此時我們已經飛過第一個航點,來到馬里蘭州東海岸和切薩皮克灣地區上空的低空航線。我接手操縱並維持在420節(778公里/小時)的速度和150米高度。由於在后座無法把機鼻作為參考點,所以我的高度控制不是很精確。和我飛過的一些其他雙座戰鬥機相比,「犀牛」后座的視野很不錯。


我把雷達設置在空地模式,瞄準前方的一座橋樑作為目標。我在飛到橋樑前拉起進入30度爬升同時側轉30度,然後向橋樑滾轉入15度俯衝,自動投彈系統顯示飛機已經投擲了一枚虛擬炸彈。在第二次模擬投彈中,我讓機鼻正對目標,在平顯上看到了投彈倒計時和目標距離。


在低空,「犀牛」對俯仰和滾轉操縱的響應都非常靈敏,發動機的油門響應幾乎是瞬時的。在今天這個溫暖的天氣中,駕駛F/A-18/F在海面和陸地上空150米高度飛行,遭遇亂流時出現的顛簸很輕微。「犀牛」的液壓系統有20.68兆帕和34.47兆帕兩種壓力,在速度超過360節(666公里/小時)後,系統會自動切換到高壓力來提供更積極的操控響應。

移動地圖看上去非常精確,和艙外景象能一一對應。地圖的主要導航輸入是慣性導航系統,並通過GPS全球定位系統進行更新。


我把雷達切換到海上模式後發現了一個目標,是一艘航行在切薩皮克灣的油輪,我對這艘船也進行了模擬轟炸。華萊士說海上模式能提供更清晰的雷達圖像,以便更好地進行目標識別。


在低空飛行中,我把水平位置指示儀(HIS)和外掛視圖都顯示在中央顯示器上。水平位置指示儀用菱形符號顯示慣導航點,比例尺為5-160海里(9-296公里),並附帶經緯度坐標、距離、方位和抵達時間,以及按照設定時間抵達目標的地速。外掛視圖準確顯示出每個外掛點的狀態。


高空飛行


在飛了17分鐘後,我又對一個模擬目標做了一次拉起轟炸,然後開軍推進入0.85馬赫的爬升,爬到7900米時的爬升率是2438米/分,爬到11300米時的爬升率下降到1220米/分,此時指示馬赫數0.97。在12200米高空改平後,我做了一個2g轉彎,在過載超過2g時只出現了輕微抖振。


此時機身余油4.3噸,華萊士說「犀牛」是美國海軍唯一能在這種高度在掛著4.5噸彈藥的情況下還能加速的飛機。這是一個重要能力,在「沙漠風暴」行動期間,聯軍飛機為了躲避伊拉克防空武器,曾在11300米的高空投彈。


華萊士說F/A-18E/F較大的機翼和前緣邊條使飛機能在這種高度上持續轉彎,這是「大黃蜂」無法完成的。


「犀牛」的航程比「大黃蜂」大幅增加,不僅是因為內油的增加,還因為副油箱也增大了。「犀牛」的副油箱容量是1817升,而F/A-18C/D只能掛1250升的副油箱。「犀牛」的空重只比「大黃蜂」重了3.18噸,但最大起飛重量卻高出6.35噸,除內油比「大黃蜂」多了1.63噸外,更大的最大起飛重量也提高了「犀牛」的載彈量。


為了補償「犀牛」更高的總重,該機安裝了兩台通用電氣F414發動機,總推力從F404的14.5噸增加到了19.9噸。華萊士說「犀牛」的跨音速加速能力不如「大黃蜂」。



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「犀牛」的氣動外形沒有經過面積律優化,這意味著該機的超音速加速和最大速度性能都比「經典大黃蜂」差


完成高空機動後,我推低機鼻,把油門收到慢車,並打開減速板。飛機在減速中沒有出現任何俯仰變化。華萊士表示「犀牛」的虛擬減速板比「大黃蜂」的尾部減速板更有效。


我下降到7600米,並保持著近1節/秒(1.85公里/秒)的減速速率。在10、20、30度的攻角下飛機都能保持全面的三軸操縱性能,我全力拉杆達到45.6度攻角,此時仍能進行三軸操縱。改出只需簡單推桿就行了,無需增大油門。



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「犀牛」的大攻角飛行性能超出「大黃蜂」


在這次飛行前,美國海軍官員對我說「犀牛」在任何狀態下的最大攻角都高於「大黃蜂」10度,還說雙座「犀牛」的大攻角飛行能力和單座型一樣好。


「犀牛」在掛3個副油箱、4枚Mk.83炸彈、2枚AIM-120和2枚「響尾蛇」導彈時,只有在關閉飛控限制器的情況下才能故意進入失速和尾旋。「犀牛」具有很強的抗偏離特性,在失速/尾旋中不會像「大黃蜂」那樣陷入「落葉」狀態。


「犀牛」是美國海軍的第一種安裝全許可權數字電子控制(FADEC)系統發動機的戰鬥機,FADEC能在最惡劣的情況下保證發動機的良好運轉,例如12000米以上高空的倒飛尾旋以及尾沖。「犀牛」的F414發動機不存在任何油門操作限制,在這次飛行中,華萊士也沒提到過任何油門方面的操作注意事項。

雷達操作


接下來我在7600米高度做了一個6.5g水平轉彎,我在轉彎中察覺到飛機頓了一下,華萊士解釋說這就是以前發生掉翼尖現象的時候,現在已經通過多孔鉸鏈蓋板解決了。轉彎拉杆桿力很合適,雖然出現了一些速度損失,但不是很嚴重。


我以350節(648公里/小時)的速度做了個副翼滾,滾轉速率為220度/秒。以250節(463公里/小時)做相同滾轉時,滾轉速率降低到了180度/秒。我又做了一個300節(555公里/小時)起始速度的筋斗以及其他一些機動,充分顯示了「犀牛」的敏捷性。我想任何戰鬥機飛行員在駕駛「犀牛」進行空戰時都不會感到受到了限制。


華萊士接下來展示了雷達的空空模式。在邊掃描邊跟蹤模式下,APG-73雷達能夠跟蹤24個目標並列出威脅最大的8個目標。雷達顯示器使用不同顏色區分敵我以幫助態勢感知,顯示器上顯示著目標的常用信息,其中包括目標需要轉彎多少度才能多開一枚已經發射的導彈。APG-73具有分辨垂直堆疊的單機能力。


我用手不離桿(HOTAS)操縱桿上的按鈕來切換雷達顯示器上的空中目標,並選擇武器進行了模擬攻擊,這些操作都非常順手。「犀牛」在軟體的改進以及全新的前上方控制顯示器降低了飛行員的工作負荷,這對單座「犀牛」的飛行員來說尤為重要。


「犀牛」的空戰武器有AIM-9X「響尾蛇」、AIM-7「麻雀」和AIM-120阿姆拉姆,飛行員還配備了凱撒/埃爾比特公司的聯合頭盔提示系統,用於在狗斗中為AIM-9X指示目標,從而大幅提升導彈的大離軸角發射能力。



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「犀牛」前座飛行員佩戴了聯合頭盔提示系統


此時,伴飛的「大黃蜂」飛到我們左前方。我跟著它飛了一下密集編隊,等我適應了編隊飛行的細微推力和操縱輸入後,兩機就開始編隊4g轉彎,我駕駛「犀牛」緊密跟在「大黃蜂」尾後。「犀牛」在編隊中的操控響應很靈敏,海軍飛行員一定會認為它是架非常容易操縱的戰鬥機。



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與F/A-18A編隊飛行的F/A-18F


降落


在我駕駛時,華萊士放下了襟翼和起落架。襟翼放下後只出現了輕微的氣球效應(升力增加導致的上升),飛機穩定飛行在127節(235公里/小時)的進近速度下,對俯仰和滾轉操縱的響應積極而精確。華萊士說F/A-18C/D「大黃蜂」在相同總重量狀態下的進近速度是138節(256公里/小時),「犀牛」的進近速度至少比「大黃蜂」低了10節。據說「犀牛」在降落中遭遇單發故障時只需很小方向舵輸入就能進行偏航補償。


「犀牛」在降落中還有一個明顯優勢,那就是更大的帶彈返回能力。F/A-18E/F能帶著最多4226千克的載荷返回航母,大幅超過「大黃蜂」的1588千克。這種能力非常重要,在作戰返回時無需扔掉昂貴的彈藥了。


在帕塔克森河航空站上空做了航母降落般的轉彎後,華萊士對著跑道旁的助降燈完成了一次模擬甲板降落,只是沒有放下尾鉤。然後我又飛了一次觸地復飛,我的觸地沒有華萊士那麼精確,但也在攔阻索範圍之內。平顯上的推力提示能幫助飛行員維持下降航線,而且在著艦中還能使用自動油門功能。


「犀牛」的著艦下降率達6.86米/秒,起落架結構非常堅固,能承受最大7.32米/秒的下降率,而且降落不存在側風限制。華萊士說「犀牛」的地面滑行操縱性能也比「大黃蜂」好。


我駕駛F/A-18F返回停機坪,前輪轉向和剎車的確非常有效。我們關閉了發動機,飛機在持續1.5小時的飛行後還余近900千克燃油。



美國海軍的絕對主力 駕駛F-18F「犀牛」的體驗



「犀牛」在航母上的著艦表現更勝一籌,進近速度更慢、機翼更大、發動機推力更大,使下滑道校正更迅速也更容易


試飛評價


即使在后座駕駛,「犀牛」仍是一種飛起來令人愉悅的飛機。這架飛機幾乎在所有方面都比「大黃蜂」更好,還具有更低的彈射起飛和降落速度、更遠的航程和更大的有效載荷,這些能力為任務規劃者提供了更大的作戰靈活性。「犀牛」的單機成本雖然高於「大黃蜂」,但這種飛機能夠完全取代F-14和F/A-18C/D,從而在簡化後勤和維護上獲得回報。


波音在研製「犀牛」時為未來升級預留了0.48立方米的升級空間和額外的冷卻和供電能力,所以「犀牛」才能很順利地發展出安裝相控陣雷達的Block II和EA-18G「咆哮者」電子戰改型。


對於美國海軍來說,「犀牛」是一種理想的武器發射平台,能包辦空空和空地任務。與「大黃蜂」相比,「犀牛」的自衛能力也大大增加,不僅增加了干擾彈發射器的數量,還具有拖曳誘餌和性能更好的機載電子對抗設備。在未來,「犀牛」和F-35C一道將成為美國海軍艦載機聯隊新的高低搭配戰鬥機。原文作者/大衛·諾斯

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