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美实施F-15战机改进计划 改油箱构造减少反射面
作者:转载    转贴自:科技长廊    点击数:4439    文章录入: zhaizl

F-15E“打击鹰”

F-15SE“无声鹰”是F-15的最新改进型

F-15SE型机的保形油箱中设有内部弹舱

今年3月份,美国空军发生了两件重要事件:3月17日,波音公司向外界展示了著名的F-15“打击鹰”战斗机的最新型别——F-15SE“无声鹰”;3月25日,美国空军1架最新型战斗机——F-22A“猛禽”坠毁,洛克希德-马丁公司一名试飞员丧生。

从“鹰”到“打击鹰”

今天人们已经知道,美国当时研制F-15“鹰”式战斗机的原因之一是美国掌握了苏联拥有米格-25高速战斗机的情报。五角大楼在相当长的一段时间里以为米格-25是一种制空战斗机,因此美国国防部要设法与其相抗衡——因为上世纪60年代末美国人拥有“鬼怪”系列战斗机,该机不能与苏联的新型战斗机相对抗。

直到后来,美国人才明白自己搞错了:米格-25实际上是高速截击机,而不是前线战斗机。

最初,曾有人建议美国空军研究与海军VFX未来战斗机计划(后来根据该计划研制成功著名的F-14“雄猫”战斗机)合并的可能性,但这一建议没有被接受,美国空军开始实施自己的“试验战斗机”计划(Fighter Experimental或F-X)。数年之后,由麦-道公司研制的F-15“鹰”式战斗机问世了(1972年7月首飞)。

F-15最初被设想为制空战斗机,80年代在其基础上研制了F-15E“打击鹰”战斗轰炸机(或称战术战斗机),用于取代退役的F-111。虽然F-15E“打击鹰”(1986年12月首飞)仍担负空战任务,但其的主要任务之一是消灭敌人后方纵深的地面目标。

在90年代的美军作战中行动过程中,“打击鹰”表现非常出色,证明其所采用的大部分方案是正确的。外国用户对改进型“鹰”式战斗机的能力也给予了高度评价——该机已经装备或在近期将装备以色列空军(F-15I)、韩国(F-15K)、沙特阿拉伯(F-15S)和新加坡空军(F-15SG)。

应运而生的“无声鹰”

但进入21世纪后,F-15的所有型别都暴露出两个缺点:一是与第五代战斗机相比,其雷达特征或其他波段特征明显;二是没有机载主动相控阵雷达。美国人解决最后一个问题的办法相当简单——为F-15C战斗机换装以AN/APG-63雷达为原型研制的主动相控阵雷达。据悉,换装了AN/APG-63(V)2雷达的飞机不少于18架。

下一步是研制更先进的AN/APG-63(V)3机载雷达:根据2008年3月签订的合同,雷神公司应在7架战斗机上安装这种雷达。此外,还为F-15E战斗轰炸机准备了另一种型号的雷达——AN/APG-63(V)4,它是在海军F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗轰炸机和EA-18G“咆哮者”电子战飞机的AN/APG-79雷达的处理器与F-15C的AN/APG-63(V)3雷达的天线的基础上研制的。AN/APG-63(V)3雷达可能将装备出口新加坡的F-15SG型机。

后来,今天正在实施F-15改进计划的波音公司试图降低飞机的雷达特征。该公司早在若干年前就根据美国空军的任务开始研究在F-15战斗机上采用隐身技术的可能性,以作为F-22的廉价替代品。但是该方案没有得到进一步发展。根据F-15型机使用者的建议,2008年9月正式开始实施“蒙蒂”计划。在该计划中,作为对隐身蒙皮的补充,还采用了内置武器舱的设想。据波音公司的工程师们评估,这将使“鹰”式飞机的新改型达到第五代战斗机——F-22“猛禽”或F-35“闪电II”的水平。

最后,美国人在相当短的时间里研制出了F-15SE“无声鹰”新型战斗机样机。在研制模型过程中使用了波音公司自己拥有的一架F-15E1飞机,该机在“打击鹰”战斗机试飞计划中担任试验机。之所以能在如此短的时间内顺利制成模型是因为,飞机上仅仅悬挂了内设武器舱的新型保形油箱,安装了折线式弯曲双垂尾。但所有这些只是为了展示——新部件并没有在结构上整合到飞机中去。飞机就这样于2009年3月17日向专家和媒体作了公开展示,飞机将只用于进行地面试验。

F-15SE是一型很有前景的双座战斗轰炸机,每架飞机的第二驾驶员担任机载导弹-炸弹武器操纵员。据信,新型“鹰”式飞机将具有更大的作战潜力,能满足希望提高自己机队作战潜力但又没有足够的资金购买昂贵的新一代战斗机——F-22和F-35的用户的要求。

负责F-15改进计划的波音公司副总裁马克·拜斯在展示会上称,研制新飞机是为了“满足国外用户对具备低可探测性和大量机载航空杀伤兵器的空中平台的需要。创新的“无声鹰”恰好是这样一种平衡方案,可满足未来对强大火力和生存能力保障的要求。“

保形油箱

波音公司对F-15E战斗轰炸机的改进主要包括:

1、完善机载无线电电子设备综合系统,其中包括,在飞机上安装数字飞控系统、雷神公司的主动相控阵雷达和BAe系统公司的DEWS数字无线电电子对抗系统。据研制公司透露,DEWS数字无线电电子对抗系统包括数字雷达照射告警系统和人为干扰发射机、干扰发射装置和干扰压制装置。据研制公司的代表称,“无声鹰”将能通过干扰迷盲敌人雷达,但不影响自己机载雷达和雷达照射告警系统的工作。至于机载雷达,“无声鹰”至少在开始阶段将安装AN/APG-63(V)3主动相控阵雷达;

2、降低飞机正面投影的雷达特征,措施包括:改变其结构中的个别部件和使用已经在其他机型上试验过的特种隐身蒙皮(涂料);必要时或根据用户的要求采用新型部件,例如,已经用于F/A-18E/F舰载机的能降低可探测性的进气道挡板;

3、改变双垂尾形状,以降低飞机的有效反射面积和雷达可探测性:“无声鹰”的垂尾外倾15度,方向舵弯曲——这是一个相当大胆和从未尝试过的方法,研制者自信新的垂尾形状还能改善战斗机的气动性能;

4、通过改变保形油箱(内设武器舱)的构造减少有效反射面积(飞机每侧各有一个有内置武器舱的保形油箱)。

新油箱的形状和尺寸实际上与F-15E“打击鹰”战斗轰炸机目前使用的油箱相同。每个油箱内部有一个隐蔽的航空武器舱。根据研制者公布的信息,改进型机内部武器舱能携带以下杀伤兵器:AIM-9“响尾蛇”和AIM-120 AMRAAM空空导弹(每舱各2枚导弹,或同型、或每型各1枚);空面杀伤兵器——500磅(227公斤,1-2枚)或1000磅(454公斤,1枚)JDAM航空制导炸弹,250磅(113公斤,每舱4枚)SDB最新型航空制导炸弹;空空杀伤兵器和空面杀伤兵器混合配置。

的确,为了获得这些能力需要牺牲航程——因为油箱的容量减小了。据波音公司F-15SE项目经理布莱德·琼斯称,F-15SE型机的航程减少了180-200英里(333-370公里)。

应该指出,装有武器舱的新保形油箱只用两个螺栓固定,从而可以迅速更换为标准油箱即没有武器舱的油箱,在这种情况下武器将按传统挂载在外挂架上。这样,如波音公司代表所强调的那样,用户将获得自己可支配的“通用战术战斗机”,可根据具体战役-战术任务在短时间内对飞机进行配置:或者是装有保形油箱的隐身飞机,或者是装有标准油箱和重约13吨的全部武器的基本型战斗轰炸机。后者全部武器挂载在18个外挂架上,包括:8 枚空空导弹(4枚AIM-9 “响尾蛇”和4枚AIM-7 “麻雀”导弹或8枚AIM-120 AMRAAM导弹)和空面航空杀伤兵器(反坦克和反雷达导弹,JDAM 和SDB精确制导炸弹,炸弹箱和常规航空炸弹,甚至B57 或В61型核弹)。飞机“改头换面”只需要2-2.5小时。

SDB航空制导炸弹

值得一提的是象SDB((Small Diameter Bomb)小圆径航空制导炸弹这样的空面杀伤兵器。美军对这种作为F-15E和F-22主要机载精确制导武器的弹药寄予很高期望,。2007年1月27日,美空军第391远征战斗机飞行中队在阿富汗首次在实战条件下使用了该弹药。

SDB(美空军代号GDU-39)航空制导炸弹重250磅(113公斤),装备大威力战斗部(17公斤AFX-757型炸药,能穿透厚达1.82米的混凝土楼板或厚度不小于0.9米的钢筋混凝土掩体)、通用引信(能保证在空中或延时爆炸)、导航和控制装置(惯性导航组件和GPS信号接收机)以及操纵和校正装置——弹翼和尾部操纵组件。

美军目前正在研制两种型别的航空炸弹:一种是GBU-39,它装有惯性导航/GPS组件,用于摧毁被提前侦获座标的固定目标(掩体、仓库等),圆概率误差为5-8米,单价7万美元;另一种是GBU-40,用于摧毁移动目标(装甲技术装备、汽车、指挥车),其装备的热像仪和目标自动识别与分类组件相联,单价不低于9万美元。

目前,美军正在研究用更轻的复合材料弹体取代钢制弹体,并为炸弹装备能定向爆炸的战斗部。新型弹药可能使用以高密度惰性材料(DIME)为基础的试验型炸药,其特点是杀伤半径小。这种炸药的成份中含有炸药(HMX或RDX型)以及少量的惰性材料微粒——包括钨。据研制者计算,在居民点遂行作战行动时,使用这种弹药能够降低杀伤无关目标和己方兵力的概率。

新型弹药已被列入F-15E的机载武器编成中,并将列装F-16“战隼”、F-22“猛禽”、F-35“闪电II”、A-10“雷电II”、B-52、B-1和B-2飞机。还计划逐步在无人机上使用这种航空制导炸弹。在SDB试验过程中曾击穿厚达2.4米混凝土板。2008年9月,以色列国防部获得美国国会批准从美国进口1000枚GBU-39型航空炸弹。

研制这种航空制导炸弹的原则是在一定的载荷框架内为飞行员提供大量的高精度弹药。例如,1架飞机用BRU-61A挂弹架携带的1枚2000磅BLU-109航空炸弹可以被4枚SDB航弹所取代。也就是说,机组出动一次使用精确制导弹药能够消灭4 个目标,而不是1个目标。研制者相信,2000磅的BLU109航弹的杀伤能力与250磅的SDB相当。此外,根据美国专家的计算,小圆径高精度弹药能够实质性降低杀伤己方部队的可能性。

从韩国到新加坡

波音公司的专家在2009年3月中期以前全部完成了“新型保形油箱和内置武器舱”构想的制定工作,并制成了用于展示的样机。目前计划研制原型机,开始试飞不晚于2010年一季度,试验中将发射装于内置武器舱内的导弹。

至于潜在用户,公司负责人希望能出口国外。据波音公司的分析家的估算,飞机最有可能首先出口近东和东南亚国家。这些国家在近期可能购买不少于190架F-15SE战斗机。在这种情况下,波音公司在完成向韩国和新加坡空军提供“鹰”式战斗机的合同后,将成功地保留生产厂的装备和参与F-15计划的专家们的工作位置。

顺便提一下,美国可能也会根据“无声鹰”计划对各国已经装备的F-15E“打击鹰”进行改进。截止到2009年初,该型飞机共有300多架:美国223架F-15E,以色列25架F-15I,沙特阿拉伯70架F-15S。但是出口新型机和为外国的“打击鹰”进行改进都属于出口隐身技术,必需经过美国政府批准。

波音公司的代表称,“无声鹰”的主要潜在用户是韩国、新加坡、日本、以色列和沙特阿拉伯。韩国的可能成为F-15SE的第一个用户,其军事政治领导人打算在近期实施两项航空技术装备采购计划:一是F-X计划的第三阶段——购买60架F-15尺度的战斗机;二是KFX计划,即为本国空军采购120架隐形战斗机,但生产应在国内进行。据推测,如果沙特阿拉伯购买F-15SE飞机,那么以色列很可能会决定改进自己的F-15I机队,以保持地区力量平衡。但情况也完全有可能相反。

据研制公司的分析家们估算,考虑到备用设备和飞行员培训费用,F-15SE型机的单价(新机,非改进机)不少于1亿美元。同时,任何一架F-15E“打击鹰”战斗机都可安装新型保形油箱、无线电电子战系统和特种反雷达蒙皮,即“按最低限度计划改进”。暂时没有关于安装其他设备的可靠消息。但研制公司已经声称准备将用户所需要的任何机载无线电电子设备整合到“无声鹰”型机中。这一步骤非常有希望,特别是在F-35型机的主承包商拒绝在该机上安装以色列研制的电子战系统的情况下。

存在的问题

同时,即使研制公司的专家们也不得不承认,为降低雷达可探测性而对新战斗机所采取的措施仅对正面和侧面投影奏效,地面或舰载雷达完全能够发现“无声鹰”。但是波音公司的代表声称,降低飞机的红外可探测性“不是F-15SE计划的目的”。这样,未来的战斗机将仅对于敌机载雷达是“低可探测性的”,但其作为多用途飞机或对地或对海攻击飞机的作战潜力的提高幅度要小得多。

公正地说,波音公司的代表说地很坦率:“‘无声鹰’用于执行争夺制空权和国土或要地防空任务,而不是在敌饱合防空区域作为突击飞机使用”。而在F-15SE的宣传材料中这样写道:“如果您属于大国空军,如果您需要新型防空战斗机,如果您没有把握获得第五代战斗机,那么这份信息正好是为您准备的。”可见,最初就只是说制空战斗机,并未提到多用途战斗机。

还应该指出,自新飞机展示至今,独立专家们在短短的时间里已经对研制者提出了一系列重要的问题。首先,如果F-15SE的正面有效反射面积与F-35型机相当,那么未来F-35的买家可能会对其昂贵的第五代战斗机性能并不优于更便宜的第四代战斗机而感到不满。其次,波音公司的代表正式宣称,未将美国空军视为新机型的用户。不将世界上最大的F-15型机的使用者视为其潜在用户如何对飞机进行重大改进?应该说,这些问题十分现实。答案是什么只有拭目以待。

“猛禽”坠落

上周,不幸降临到了第五代战斗机研制者的头上:3月25日上午,发生了第三起经官方证实的F-22坠机事故,公司的试飞员戴维·库里丧生。戴维·库里是军龄超过20年的军事飞行员,经验丰富,因此洛克希德-马丁公司于2003年吸收他参加“猛禽”计划的工作。事故发生时库里已经被列入部署在爱德华空军基地并临时编入美空军第411试飞中队的联合试验小组,该中队负责新飞机的部队试验和修整计划。

当地时间上午10时左右,飞机在按例行计划飞行时坠毁在爱德华空军基地东北35英里处。早些时候已经坠毁了2架F-22型机:1992年4月,原型机YF-22在爱德华空军基地着陆时坠毁;2004年,美国空军1架F-22战斗机在从内利斯空军基地起飞时坠毁。此外,2007年,一架F-22在爱德华空军基地进行教练投弹(SDB航空制导炸弹)时差点坠毁。

此外,媒体上流传的关于“猛禽”在2007年夏天被击落的报道引起争议。因特网上有烧毁的飞机碎片的视频剪辑,其零部件与F-22机身中部和尾部颇为相似。很难说该材料大多在程度上与事实相符,有关各方也未对此进行官方或间接地证实。

但无论如何,损失3架单价约1.5亿美元的飞机对于美国空军和美国军事工业来说非同小可。这也证明了F-22飞机存在着大量的不足,这在近期可能对F-22计划产生负面影响,从而使波音公司的F-15战斗机改进计划可能从中受益。

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