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TOPGUN
1986 年,派拉蒙电影公司(Paramount)推出影片《壮志凌云》(TOPGUN),相信情节各位已经耳熟能详了。片中大量空战实拍镜头奠定了其最佳空战影片的地位至今不可动摇。汤姆.克鲁斯(Tom Cruise)扮演年轻莽撞的尖子飞行员与他的座机——F-14 雄猫一起成为军机迷永远津津乐道的话题。
由于该片是作为征兵宣传片拍摄而获得的军方的大力协助,美国海军提供了 VF-1、VF-51、VF-111、VF-114、VF-213 五个中队的现役 F-14 与 8 名现役飞行员参与航拍,另外作为 F-14 对手的 A-4 与 F-5(片中的 MiG-28)则来自米拉马航空站(NAS MIRAMAR)的 TOPGUN 学校,飞行员都是该校教官。突击者号(USS RANGER CV-61)、企业号(USS ENTERPRISE CVN-65)、卡尔.文森号(USS CARL VINSON CVN-70)航母也在片中露了面。
为了获得震撼性的空战场景,摄制组乘坐一架利尔喷气(Lear Jet)跟随海军机群拍摄,该机安装了 6 台摄影机以拍摄不同角度的画面,一开始使用宽荧幕摄影机,但是摄影机镜头无法承受飞机机动 G 力而折断,只能转用 35mm 普通摄影机。当时 F-14 每小时的飞行成本高昂,仅航空油料一项就达 7,000 美元,但在军方的大力支持下一切都不成问题。
在拍摄此片的过程中,除了巨额的耗费外,还损失了一架F-14与一名飞行员,1985 年 9 月 16 日特技飞行员阿特.斯科尔(Art Scholl)在拍摄 F-14 进入尾旋时没有能够改出,机毁人亡。后来重拍的镜头中(古斯之死那幕)只能用模型代替,这下变成是假戏真做了。另外提一下,原来剧本安排古斯死于着舰事故,但在海军的坚持下改成了训练事故。
Art Scholl 《壮志凌云》是军事电影题材中难得一见的大手笔,恐怕以后不会再有如此玩命的制作了。片中一个半小时精彩激烈的空战镜头无疑对军机迷有着致命的吸引力,而我们中的许多人也是从这部影片开始成为线条优美的雄猫战斗机的忠实拥趸……
身世之谜
1911 年美国海军航空兵成立之初,航母编队的防空任务就交由专门的舰载战斗机承担。从那时起,美国舰载战斗机中的大部分都是由格鲁曼飞机工程公司(Grumman Aircraft Engineering Co.)生产的。
格鲁曼公司成立于 1928 年 12 月 6 日,当时总资本 6 万 4 千美元,创始人包括格鲁曼(Leroy Randle Grumman)和另五个航空工程师与投资商。他们的早期设计极富创新精神,包括第一架起落架可收放的军用飞机和第一架具有可收放起落架的军用水陆两栖飞机。格鲁曼公司的另一个创新设计——折叠翼,能大幅缩短飞机停机翼展,使航母能装载更多的飞机。由于这些技术优势,自 30 年代起格鲁曼公司就成为美国海军的一线飞机供应商。二战爆发后,格鲁曼公司全力转向战时生产。整个二战期间,美国共生产了 31,376 架格鲁曼战机,其中格鲁曼自己生产了 17,537 架,通用汽车东部飞机分部(General Motors Eastern Aircraft Division)按照许可证生产了 13,803 架,包括 FM-1(F4F-4)、FM-2(F4F-8)、TBM 和 330 架 J2F-3“鸭子”水上飞机。
战后格鲁曼专注于喷气式飞机的研究。格鲁曼的航空工程师从梅赛施密特 P.1101 喷气式战斗机上获益良多,P.1101 是半铝木结构(非承力的机身部分及机翼结构为木制),机身下部安装容克斯 Jumo004B 轴流喷气发动机。为了研究最佳机翼后掠角,P.1101 采用了可变后掠上单翼——在地面可以手动调节机翼后掠角,从 35 度~45 度。
P.1101 原型机从未升上天空,1945 年 4 月 29 日,美军占领了德国南方巴伐利亚山区奥伯摩根(Oberammergan)的梅赛施密特秘密研究设施,获得了 P.11011V1 原型机和部分研究资料。最初没人对这种飞机感兴趣,直到贝尔飞机公司的罗伯特.伍德(Robert Wood)说服贝尔和 NACA(National Advisory Committeeon Aeronautics——国家航空咨询委员会-NASA 的前身)对 P.1101 作进一步的研究。1948 年 8 月 P.1101 V1 运抵纽约州水牛城(Baffalo)的贝尔飞机工厂。但是经过三年多的破坏,P.11011 原型机已无法修复。贝尔以该机为基础设计了贝尔 X-5 研究机,安装一具艾利森(Allison)J-35 喷气发动机。1951 年 6 月 20 日 X-5 开始试飞。与 P.1101 不同的是,X-5 的机翼后掠在飞行中可作 20 度~60 度的变化。X-5项目为 NACA 提供了大量可变后掠翼的气动数据和设计经验。
Bell X-5 格鲁曼的工程师认为可变后掠翼非常适用于舰载战斗机,高速飞行时用大后掠角,阻力小,加速性好;低速时使用小后掠角,机翼展弦比大,航母起降安全。他们的第一个可变翼设计是 XF10F-1 美洲虎(Jaguar),飞行中机翼后掠角可在 13.5~42.5 度中变化。在当时来说 XF10F-1 属于重型战斗机,重量 15 吨,机翼最小后掠时翼展 15.26 米,安装两具加力推力 5,262 千克的威斯汀豪斯(Westinghouse)J40-WE-8 涡喷发动机,极速 1162 公里/小时。1953 年 5 月 19 日 XF10F-1 首飞。该机并没有进入批量生产,在制造了几架原型机后项目被取消。
XF10F-1 原型机,侧面绘着美洲虎 1962 年起,F-4 鬼怪II成为美国海军标准舰队防空战斗机,配备先进的 AIM-7 麻雀半主动雷达制导导弹,续航时间 3 小时。但是在六十年代后,苏联海军逐渐拥有了远洋作业能力,并且部署了相当数量的陆基远程轰炸机,其配备的反舰导弹对美航母编队构成很大威胁。美国海军希望 F-4 能担负起拦截苏联远程轰炸机的重任,在其未发射反舰导弹之前就给与击落,并且能够使用空空导弹击落已经发射的反舰导弹。这项任务对刚服役的 F-4 来讲非常的不容易。
USAF F-4E 另一方面在导弹万能的错误导向之下,F-4 没有安装传统的机炮,缺乏最后的攻击手段。日后的越南空战中 F-4 在遭遇北越的 MiG-17 和 MiG-19 后就显得一筹莫展。这些都促使美国海军开始寻求新一代的舰载战斗机,而同时美国空军也开始考虑 F-105 的后继机种,于是国防部长麦克纳马拉(Robert McNamara)将海空军的需求合二为一。两军种的新机计划被称为 TFX(实验性战术战斗机——Tactical Fighter Experimental),并被赋予编号 F-111。F-111 主要有两种型别,通用动力(General Dynamics)负责研制空军型 F-111A,格鲁曼公司作为通用动力的子承包商负责研制海军型 F-111B。但是两军种之间性能需求差异太大,格鲁曼的 F-111B 很快遇到结构超重问题,当其最大弹射起飞重量达到 35 吨时(上限 28 吨),格鲁曼知道海军将不会接受这架飞机了。(飞行员和测试人员也不喜欢这种笨重的舰载战斗机,称之为海猪——Sea Pig)。1965 年 5 月,美国国会终止了 F-111B 计划,F-111A 则继续发展成空军的重型攻击机。
夭折的 F-111B“海猪” F-111B 项目夭折后,格鲁曼自费进行替代方案的前期研究。经过研究 6,000 种以上的设计方案后,303 方案脱颖而出。303 方案继承了 F-111B 的一些特点,包括可变后掠翼、休斯(Hughes,现并入雷声 Raytheon 公司)的 AWG-9 雷达火控系统和 AIM-54 不死鸟(Phoenix)导弹以及普惠(Pratt&Whitney)TF30-P-1 涡扇发动机。格鲁曼的前期研究并没有白做,经历过 F-111B 的失败后,美国海军认识到只有通过单独招标才能获得符合需要的防空战斗机。1967 年 7 月,美国海军向各大公司发出了 VFX(VF-VESSEL FIGHTER-舰载战斗机)的招标。1968 年 2 月格鲁曼公司的 303 E 方案中标并获得制造 6 架原型机/预生产型的合同,新机军用编号是 F-14。
部分 303 方案的设计 左:沃特(Vought)公司为竞争 VFX 而提出的模型,机腹下挂载两枚 AIM-54 导弹 右:北美(North American)的方案 303 方案的第一个构型是 303-60,具有发动机-进气道短舱和高置的可变翼。随后又提出了 7 种不同的构型,其中 303C 超音速作战升限较低;303D 纵向稳定性不足;303F 是唯一的固定翼设计,但为获得和可变翼相同的起降升力,翼面积大幅增加,重量也随之增加;303G 是简化减重设计,不能发射 AIM-54,但航程/机动性能却增加有限;最中选的是 303E 构型。
格鲁曼的 303B 构型木模,单垂尾,双折叠腹鳍 1969 年 3 月,303E 作了一次重大的更动。虽然 303E 原先采用的单垂尾和两片可向外折叠的腹鳍在风洞实验中证明能提供足够的方向安定性,但来自海军的意见则是由于 303E 发动机间隔较远,一但一台发动机熄火,单垂尾很难保持航向。因此格鲁曼最后采用双垂尾设计,并且考虑到航母甲板的可操作性而采用两片较小的固定式腹鳍,F-14 的气动外形最终确定下来。
艺术家笔下的 303E 构型,已经采用了双垂尾设计 在 F-14 的早期发展中,美国海军的两位将军托马斯.摩尔(Thomas Moorer)海军上将和托马斯.康纳利(Thomas F. Connolly)海军中将是该计划的坚定的支持者。有人为了讨好这两位海军中的决策人物,从两位将军的托马斯中提取“TOM”加上格鲁曼传统的猫科动物“CAT”构成“TOMCAT”作为新机绰号,其他人也确实觉得两位将军当之无愧,所以 F-14 便有了“雄猫”的响亮绰号。(感谢 Shornet 提供)
左:Admiral Thomas Moorer 右:VAdm. Thomas F. Connolly 格鲁曼先期制造的 6 架 F-14 原型机/预生产型海军序列号(BuNo)从 157980~157985,在获得合同 21 个月之后,1970 年 12 月 21 日首架原型机 XF-14A(BuNo 157980)进行了首次飞行。首次飞行短暂而顺利,但是在第二次飞行中,由于主液压系统与第二套备用液压系统同时故障,飞机坠毁在跑道尽头,两名飞行员弹射逃生。在首架原型机损失后,美国海军又追加了 6 架预生产型飞机,序列号从 157986~157991。这样格鲁曼公司共生产了 12 架原型/预生产型 F-14A,其中第 12 架(BuNo 157991)替代坠毁的 XF-14A 继续进行测试,后来改成 F-14 单座高速研究机,后又在 NASA 进行过大迎角飞行研究和尾旋改出研究。第 10 架在马里兰州做飞行表演练习中坠毁。
坠毁前的 XF-14A(BuNo 157980),可以看到尾部正在释放燃油。注意翼套整流板与后期型也不相同 F-14A 原型机安装了两具最大加力推力 9,480 千克的普惠 TF30-P-12 涡扇发动机,在机翼最大后掠 68 度时,最大速度 2.4 马赫。原型机机长 18.89 米,机高 4.88 米,机翼最小后掠时翼展 19.54 米,最大后掠时 11.65 米。在地面机翼最大后掠可以达到 75 度,翼展减小至 10.15 米,与平尾翼展(9.97 米)差不多,节省甲板占用面积。原型机空重 18 吨,最大弹射起飞重量 32.6 吨。
正在舰上测试的 F-14 预生产型机,机鼻下安装红外搜索吊舱 猫之利爪 F-14 的机头微微下倾,有利于飞行员的视界。座舱前后纵列布置,飞行员在前,雷达截获官(RIO-Radar Intercept Officer)在后,机背以小角度向后延伸,然后再和主机身平行融合。机身两侧进气,采用当时流行的斜切矩形进气口二元进气道以提高大迎角性能。从侧面看,F-14 的机身好像是一个拉直了的 S 字,再加上独特的翼套与可后掠变翼构成了其主要外形。 F-14 的上表面有着复杂的曲面外形 为了尽可能降低重量,F-14 大量采用使用新型材料,机体结构中有 25% 的钛合金、15% 的钢、36% 的铝合金、还有 4% 的非金属材料和 20% 的复合材料。由于采用了可变后掠翼,雄猫载机背部有着结构复杂的箱形结构——翼盒。翼盒两端容纳可变翼翼根转轴,此部分是可变翼设计飞机的重点,也是飞机死重的来源。为了使翼盒重量尽可轻而又不应影响强度,格鲁曼采用高强度轻重量的钛合金来制造,由于钛合金使用常规方法无法焊接,为此还发展了真空电子束焊接技术。除了承力外,翼盒也构成了一个整体油箱。雄猫的雷达罩与与机腹蒙皮处使用了复合材料,水平尾翼结构上首次采用硼纤维/环氧基复合材料,有更大的抗疲劳强度。 正在做解体维护的 F-14,可变翼转轴就连接在翼盒两端 F-14 的机翼可以说由两部分组成,一部分是固定的翼套,容纳整个翼箱结构,翼套后缘设置了柔性整流板,在翼套后的机身上部安装了“充气”袋结构(机翼展开时,充气袋会膨胀填补机翼留下的空间,减少阻力),这样在主翼后掠变化时始终保持与机身之间的密封性与流线性过渡。原型机翼套背部有着 4 个翼刀,在生产型上则变成了更象是加强筋的 4 个突起。另一部分是可动的主翼,前后缘有全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼,前缘缝翼在一般情况下时下偏角度 7 度,起降时为 17 度;后缘襟翼分成三段,最大下偏角度 35 度,最内侧的一段襟翼只能在起降时操作。低于音速时,外侧的两段襟翼可以作下偏 10 度(不能上偏)的动作,辅助横滚。在主翼全后掠时,襟翼被锁定不能动作。低速最小后掠时,在飞控系统的操作下,襟翼与缝翼自动配合动作改变机翼弯度,获得最大的增升效果。机翼上下蒙皮使用钛合金,以承受机翼后掠变化时产生的巨大应力。 F-14有着全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼,另外注意翼套后缘的柔性整流板与后方的“充气”袋 雄猫战斗机没有副翼,低速时飞机的横向滚转主要由翼面扰流板实现,高速主翼全后掠时则依靠平尾差动。扰流板分为 4 段安装在主翼上表面,后缘襟翼之前。滚转控制模式必须要在亚音速、主翼后掠角低于 55 度时才能使用,此时一侧扰流板抬起,减小机翼升力,使飞机向该侧倾斜。扰流板还用于着舰进场阶段的直接升力控制,飞行员可以通过油门杆上的控制开关,使扰流板作 7 度的收放动作,F-14 可以在不改变姿态的情况下改变高度。在着舰后扰流板自动抬起至 55 度,破坏翼面升力并可作为减速板。如果着舰时机尾的减速板没有打开,则扰流板被禁止使用,以免影响飞机姿态。 VF-74 的 F-14B,可以看到机翼表面抬起的扰流板 F-14 主翼由中央空气数据计算机(CADC-Center Air Data Computer)控制在飞行中可以做 20~68 度的后掠角变化。主翼最大变后掠速度是每秒 7.5 度,由翼根的液压动作筒控制。为了降低重量及简化结构,F-14 没有采用类似 F-111A 的翼下转动挂架,而在翼套外侧安装了巨大的多重挂架,并且在机腹下设置挂载点。可变翼的设计虽然加重了结构重量,但是得到了突出的短距起降性能,F-14A 陆地起飞滑跑距离小于 304 米,着陆速度 248 公里/小时,着陆距离距离小于 609 米。 为了平衡超音速飞行时和主翼后掠时产生的升力中心后移现象,在 F-14A 的翼套前缘设置了可收放的扇翼,当 F-14A 速度在 1.4 马赫以上时,扇翼自动伸出;在 1.4 马赫下,飞行员可以手动操作收放。在亚音速时,扇翼被锁定。扇翼以液压控制,最大伸展速度每秒 10.5 度,最大伸出角度 15 度。另外在 F-14A 进行俯冲轰炸时,也可以伸出。扇翼仅在 F-14A 上存在, 在F-14B 和 F-14D 超级雄猫上,由于改进了飞控计算机而去掉了扇翼。 一架正在急转的 VF-124 F-14A,翼套小翼升出状态 雄猫采用了差动式全动平尾,除了一般的升降舵功能外,在主翼后掠角大于 50 度时充当副翼,控制横滚运动。主翼后掠角度小于 50 度时,则与扰流板一起控制滚转。F-14 的双垂直尾翼略向外倾的,提高了高攻角时的方向安定性,减少了机身乱流的影响。另外还提高了抗损性,在一个发动机熄火或失去一侧垂尾时任能提供足够的控制力。另外发动机短舱下还设置了两个腹鳍。 F-14 的后机身扁平,两具发动机舱分的很开,纵向是翼状升力剖面,这样后机身也能产生部分升力。F-14 是首次应用此种设计,并被日后的 Su-27、MiG-29 所效仿。机身底部设置了 4 个麻雀导弹半埋挂架(前两个并列,后两个串列设置),大大降低巡航阻力。为了能承受着舰的巨大冲击,雄猫的起落架特别粗壮。前起落架双轮设计,带有新式的弹射钩,向后收入机身;主起落架向前收起,主轮转 90 度收入翼套,机轮采用充有氮气的无内胎轮胎,并采用固特异(Goodyear)的碳刹车盘。机尾下安装着舰钩,着舰钩两侧是减速板,下机身有两片,上机身一片。 F-14 扁平的后机身也能产生升力 F-14 有两种副油箱可供选择,一种是容量 1,022 升的常规型,一种是 1,011 升带稳定翼的。其中 1,022 升副油箱可以挂载在所有型号雄猫两侧进气道的下方,也就是现在通常见到的式样。带稳定翼的副油箱由于在接近音速时产生振颤已被弃置。 早期型副油箱 雄猫装备有多种电子对抗装置,例如 AN/ALE-39 箔条/曳光弹发射器,位置在后机尾着舰钩左侧,可以发射常规的箔条、曳光弹以及专门对付 E/G/I 波段的干扰弹药。F-14 尾部有两个发射器位置,一前一后排列,但通常只安装一个。 “海狸”尾下的 AN/ALE-39 箔条/曳光弹发射器 F-14 武器系统的核心是 AWG-9 雷达火控系统。AWG-9 虽源自 F-111B,除了基本架构类似外,改进了许多:体积由 0.8 立方米缩小到 0.78 立方米,重量由 800 千克减到 560 千克,同时追踪目标数由 18 个增至 24 个。AWG-9 天线直径 91.4 厘米,最大发射功率 10.2 千瓦,天线扫描角度两侧各为 65 度,每次作完整的扫描需要按从上至下从左至右的顺序各扫 8 次,共耗时 13 秒。AWG-9 窄范围最大有效搜索距离达 315 公里,可以同时跟踪 24 个目标并引导六枚不死鸟导弹打击其中的六个目标。 复杂的 AWG-9 雷达火控系统 AWG-9 的操作由后座的雷达截获官负责,后座没有飞行操控装置,所以雷达截获官只需专心操作火控系统。后座仪表板上有两具阴极射线显示器,分别显示 AWG-9 的详细资料与战术资料。其中详细资料显示器是圆形,显示原始的目标资料;战术资料显示器为方形,在圆形显示器上方则,提供经过计算机分析、处理和计算过的资料,包括敌我识别、电脑标出的目标威胁程度等,只要目标一进入不死鸟导弹的射程,显示器就会将该目标符号闪烁,以提醒雷达截获官注意。战术资料显示器还可以显示通过数据链获得的其他目标。 F-14A 后座舱,注意圆形的详细资料显示器与上面的战术资料显示器 雄猫机体在座舱下的机身中安装一门通用电气公司(General Electric)20mm M61 火神(Vulcan)机炮,最大射速 6,000 发/分,备弹 675 发,供弹鼓设置在座舱下的机身中,弹药通过柔性传送带传送至机炮。空空导弹包括 3 种:AIM-54、AIM-7、AIM-9。其中 AIM-54 不死鸟空空导弹是与 AWG-9 武器系统的一部分,除了 F-14,AIM-54 没有使用在任何其他飞机上。凭借 AIM-54,雄猫战斗机可以击落 185 公里外的目标,符合美国海军舰队防空的要求。 M61 火神(Vulcan)机炮 休斯研制的 AIM-54 是一种主动雷达制导的远程空空导弹,目前有 AIM-54A/B/C 三个型号。1972 年 4 月 28 日,AIM-54A 进行首次实弹试射,击中了 116 公里外的目标。1973 年 11 月 22 日,一架 F-14 在加州莫古岬航空站(NAS Point Mugu)以时速 0.78 马赫,高度 7,600 米,38 秒内发射了六枚不死鸟导弹,攻击六个无人靶机,其中除了两枚导弹未击中目标外,其余四枚均告命中。在其他的测试中,不死鸟导弹还命中过模拟高空高速入侵的 MiG-25 和 Tu-26 逆火的靶机。这些测试证明了 AIM-54 的可靠性与精确度。1975 年 1 月 28 日,AIM-54A 获准服役,开始担负舰队防空重任,其面对的不仅是苏军飞机,还有其发射的反舰导弹。 太平洋导弹测试中心的 F-14A 正在试射 AIM-54 AIM-54 全长 3.96 米,弹径 0.38 米,翼展 0.914 米,总重 443 斤,战斗部 60 千克。最大高空速度 5 马赫,最大过载 17 G。不死鸟在发射后要经过三个阶段,一是惯性制导阶段,导弹依靠惯导系统向目标大至方位飞去;二是半主动制导阶段,载机的 AWG-9 雷达为导弹提供目标照射使导弹发现目标,如果同时有多枚导弹,则为每个导弹轮流照射;最后不死鸟主动雷达自己发现目标,完成攻击。不死鸟主动雷达的有效距离则为 18.5 公里,而最大射程为 185 公里,所以 F-14 不能实现发射后不管。F-14 最多可挂载 6 枚 AIM-54 导弹,在机腹下需要加装 4 个不死鸟挂架挂载 4 枚,翼套挂架下可挂载两枚。在 F-14 更多地执行对地任务后,不死鸟挂架可以通过转换挂架来挂载重磅激光制导炸弹。 AIM-54B 简化了生产工艺,AIM-54C 是 1986 年开始服役的现代化型,其所使用的电子设备由原来的模拟式改成了数字式,并应用大规模集成电路,提高可靠性与抗干扰能力,所有不死鸟导弹一共生产总数 2,500 枚。 F-14A 1971 年,格鲁曼的 F-14A 参与了美国空军 IMI 计划的竞争。IMI(改进型有人驾驶截击机——Improved Manned Interceptor)计划旨在寻找康维尔(Convair)F-106 的后继机。为了提高航程,空军型 F-14A 在机腹安装了巨大的保形油箱,并可以附加四个副油箱以提高航程。F-14A 符合 IMI 大多数的性能要求。为了向军方展示,格鲁曼将 303E 的全尺寸木模改成空军型。结果麦道(McDonell-Douglas)的 F-15 中选。同年海军也曾要求麦道公司提出 F-15 海军型 F-15N 来与 F-14A 竞争,但由于重量、成本的增加以及性能的下降而出局。看来当时的技术条件下,一种战机很难满足各军种的不同需求。 F-14A 空军型木模 1971 年底,海军航空系统司令部(Naval AirSystem Command)与格鲁曼公司签订了购买 301 架生产型 F-14A 的合同,这意味着事隔 12 年(1957 年的 F11F)之后,格鲁曼战斗机重返航母甲板。 生产型的 F-14A 与原型机/预生产型之间的差别很小,主要在于机鼻下的电子吊舱与机身后部区域。生产型尾部进行了修形,并改变了减速板的形状,尾部箔条/曳光弹发射装置和放油管进行了重新的布置。另外扩大翼套整流段,机背看起来丰满了一些。 生产型 F-14A 开始在机鼻下安装电子吊舱,其中包括 ECM 电子战设备或红外传感器、也有两者都安装的,随着生产批次的不同而不同,甚至有些雄猫鼻下空空,没安装任何设备。早期的红外传感器是配备平衡环装置的 AN/ALR-23 红外探测吊舱(InfraRed Detection Set)。AN/ALR-23 可以独立操作或是与雷达系统混合使用,能提供目标的大致位置与距离,供不死鸟导弹与响尾蛇导弹使用。在多次的的演习中,IRDS 曾多次发现高空中开加力的目标与远距离外的巡航导弹。1979 年起,格鲁曼在后期型 F-14A(Block95 及以后)雷达罩顶端安装了短空速管,另外还引入了诺斯罗普公司(Northrop)发展的电视摄像组件(Television camera set-TCS),为此去除了红外传感器。 机鼻下的 TCS 吊舱 安装了 TCS 之后,F-14 的飞行员获得了远距跟踪与识别目标的能力(能见度良好的情况下能达到 3~5 公里),在有些 F-14 乘员的报告中提到可以识 别14 公里之外的飞机。TCS 可以随动于机载雷达,在雷达发现目标后,TCS 自动进行搜寻、捕获与锁定。TCS 生成的黑白图像可显示在飞行员与雷达截获官座舱下显中,另外可以被储存在战术数据记录系统(Tactics Data Recording System-TDRS)的磁带式录像机中(在最新式的飞机,如 F/A-18E/F中,已改成全数字的硬盘录像系统)。另外的标准配备还包括 UHF(超高频)和 VHF(甚高频)无线电,IFF(敌我识别)应答机、凯瑟公司(Kaiser)HUD 平显。其中凯瑟的平显设计可谓独具一格,将整个风挡玻璃内侧作为反射层,简化了设计,所以 F-14(除 D 型)的前风挡就显得绿幽幽。 整体式的 HUD 生产型 F-14A 全长(包括空速管)19.10 米,比原型/预生产型略微增加,空重与最大弹射起飞重量也增加少许。早期型 F-14A 使用 TF30-P-412A 发动机,后期使用 TF30-P-414A。在全加力状况下,F-14A 最大速度 2.4 马赫,巡航速度 740~927 公里/小时,着陆速度 248 公里/小时,机翼迎角 20 度时失速速度 190 公里/小时。 当格鲁曼公司正在全力生产 F-14A 时,美国海军正在加紧完成弗莱斯特航母(USS FORRESTAL)的 F-14A 舰载适应性测试;加州莫古岬航空站的海军导弹中心(Naval Missile Center,现在的太平洋导弹测试中心-Pacific Missile Test Center)成功地进行 F-14A 的导弹操作及发射测试;帕图森河(Patuxent River)航空站进行的测试为 F-14A 武器系统取得合格证扫清了障碍。 第 11 架 YF-14A 正在进行舰载适应性测试 1972 年 6 月,格鲁曼公司正式开始交付 F-14A,太平洋舰队后备中队 VF-124 是第一个接收雄猫的单位。VF-124 的驻地在加利福尼亚圣迭戈米拉马航空站,负责训练飞行员和地勤人员。随后两支重建中队开始装备 F-14,1972 年 10 月 14 日,VF-1 和 VF-2 两支老牌中队在米拉马航空站重建。在完成训练和重组后,1974 年 9 月 VF-1 与 VF-2 开始在企业号航母上服役,这标志着雄猫战机开始形成战斗力。期间 F-14A 正好赶上越战尾声。1975 年 4 月底在西贡撤退的频繁风暴行动(OPRATION FREQUENT WIND)中,VF-1 与 VF-2 担任舰队战斗巡逻任务,未与越南空军遭遇。 1975 年 6 月,大西洋舰队的肯尼迪号(CV-67)航母开始换装 F-14A,该舰的第 3 舰载航空联队有两支 F-14A 中队:VF-14 与 VF-32。1976 年 1 月,肯尼迪号随第 6 舰队在地中海进行了 6 个月的巡游任务。 VF-32 的 F-14A,此架 F-14 相当早期,无机头空速管,和机鼻下红外吊舱 F-14A 主要执行三种任务:远程截击、战斗巡逻、禁区空中巡逻(战斗机在指定空域巡逻,防止敌机侵入)。情况紧急时,舰队中一部分 F-14 被要求保持 5 分钟警戒状态,以便在入侵者突破舰队外围巡逻的 F-14A 防线时能立即起飞拦截。执行远程截击任务时,F-14 通常挂载 6 枚 AIM-54 升空巡逻,在战斗巡逻任务中,挂载 4 枚 AIM-54、两枚 AIM-7 和两枚 AIM-9,禁区空中巡逻任务中,则挂载 4 枚 AIM-7 和两枚 AIM-9。 F-14 能挂载 6 枚不死鸟升空,成为当时最昂贵的空战武器系统 虽然 F-14A 是典型的空优战斗机,但也能执行空地任务。F-14 可以挂载 14 枚(极限情况)MK82 227 千克炸弹、或 8 枚 MK83 450 千克炸弹、或 4 枚 MK84 900 千克炸弹。在挂载炸弹的同时,另外挂载两枚 AIM-9 以及两具副油箱。最大外挂能力可达 6,577 千克。但由于 F-14A 的高昂价格,美国海军最初是禁止 F-14 执行此类任务的……直到“炸弹猫”的出现(见后文)。 少部分F-14A(47 架)经过改装能够携带一种战术空中侦察吊舱(TARPS-Tactics Aerial Reconnaissance Pod System),在 RA-5C 民团团员退役后,F-14A+ TARPS 吊舱作为 RF-18 服役之前的临时性照相侦察手段。TARPS吊舱长5.18米,安装于F-14A的第5个(机腹右后的不死鸟导弹挂载点)挂点上。吊舱内设置了3个光学/红外照相机以及其支援设备,吊舱前部是 KS-87B 双向分幅照相机(分幅照相机依靠机身的纵向移动产生二维图像,类似扫描仪),负责前方与垂直照相;中部是 KA-99A 高分辨率中低空全景照相机,后面是 AAD-5A 红外成像照相机。吊舱内的环境控制系统利用载机提供的冷却空气来维持恒温,这点与 AIM-54 类似。 F-14A TRAPS 在挂载 TARPS 吊舱的同时,其他挂点仍可以继续使用,只要不干扰吊舱视场就行。编制中通常是每个舰载机联队中第二个战斗机中队配属 3 架 F-14A TARPS。第一个装备 F-14A TARPS 的是尼米兹号(CVN-68)的 VF-84 中队。 TARPS 吊舱 1995 年 9 月起,一种普尔尼克斯(Pullnix)数码相机开始在 TARPS 吊舱上试用,该相机用于取代 KS-87B 分幅照相机。使用了数码相机后,TARPS 吊舱的图像可以通过数据链即时传回,而不用像以前那样要等飞机着舰后才能取得。1999 年末,全数字式的 TARPS CD 吊舱开始使用,实现了全部数据的实时传送。 海军人员正在检查 TARPS 吊舱内部的照相机 雄猫在伊朗
并不像一般人想象的那样:F-14 是美国自用的高档战斗机,决不出口。其实格鲁曼公司从未停止过外销的努力。只是到现在为止,F-14 第一个和唯一的购买者却是如今美国的死敌伊朗。
此事还要追溯到美伊蜜月期,当时美国执行执行围堵苏联的政策,遏止苏联海军势力冲出波斯湾进取太平洋。伊朗亲美的巴勒维国王(Pahlavi)积极支持此政策,两国关系甚秘。当时伊朗是富裕的石油产出国,其伊朗皇家空军(Imperial Iran Air Force- IIAR)装备几乎是清一色美制飞机:F-5A/E,F-4D/E,P-3F,C-130 等。
70 年代初,苏联新式 MiG-25 频繁从伊朗东北边界侵入领空进行侦察,伊朗空军的 F-4 鬼怪根本无法进行拦截。巴勒维国王紧急求助尼克森总统,美国政府慷慨地拿出其最先进的战斗机:F-14 与 F-15,并请伊朗人选择一种。1973 年 8 月伊朗空军经过仔细对比选择了雄猫战机。
巴列维国王通过对外军事援助司令部(Foreign Military Assistance Command)与格鲁曼进行了接触,此时格鲁曼公司正遭遇经济危机,因为美国海军原定购买 700 架 F-14,现在却削减到 300 架,而格鲁曼与军方的合同是固定价格的,研制费用的分摊使单机成本上升再加上通胀因素使格鲁曼亏损严重。到 1971 年 3 月,格鲁曼公司已经承受不了这种损失,要求美国海军重新订合约,直到 1973 年,格鲁曼才与美国海军达成新的合约:从第 135 架 F-14A 开始提高价格,在此之前美国海军借给格鲁曼两亿美元周转,但是这项借贷被国会否决。
为了不延误生产,伊朗政府雪中送炭,伊朗国营美丽(Melli)银行提供格鲁曼公司 7,500 万美金周转。以这笔资金作担保,格鲁曼又获得国内财团的 1.25 亿美元贷款,成功渡过难关。1974 年 1 月伊朗政府与格鲁曼签订首批 30 架 F-14A 的合约,1975 年又追加了第二批 50 架。1976 年 1 月首架雄猫交付伊朗空军,最后一架在 1978 年交货。因为有一架留在美国作为实验机,所以伊朗空军的雄猫一共是 79 架。
1977 年,这架在卡尔维顿机场(Calverton)的 F-14A 正准备飞往伊朗,此时还保留美军机徽 格鲁曼停机坪上等待交付的 F-14A 1977 年,巴勒维庆祝王室五十周年纪念,为了警告苏联人,国王命令进行雄猫打靶表演。8 月伊朗空军的一架 F-14 使用不死鸟导弹击落了一架在 15,000 米高空的 BQM-34E 靶机。苏联在接到这个暗示后撤出了 MiG-25。
同年,伊朗政府有意再定购 70 架F-14,价值 9 亿美元。但是因为格鲁曼公司正忙于生产头两批的伊朗 F-14,且伊朗政局极端不稳定而未签订合同。在 1976 年到 1979 年 4 月间,伊朗雄猫在事故中损失了三架。
伊朗是 F-14 的唯一国外客户 伊朗空军的 F-14 与美国海军基本相同,虽然伊朗没有航空母舰,但伊朗雄猫的起落架与着舰钩系统并没改动,保留了全部舰上操作能力。外观上唯一不同之处在于伊朗 F-14 除去了空中加油探头的整流蒙皮。伊朗雄猫内部的 AWG-9 雷达与不死鸟导弹系统、ECM 电子战系统降低档次,大大缩水,这主要是因为美国政府考虑到一旦伊朗 F-14 落入敌方,也没多少机密可以泄露。这种担心在以后变成了现实,据传在两伊战争中有一架伊朗雄猫叛逃苏联,至今仍在俄罗斯,西方推测苏联根据 AIM-54 仿制了AA-9 阿莫斯导弹。伊朗订购了 714 枚不死鸟导弹,到 1979 年巴列维被推翻前交付了 270 枚。伊朗雄猫被部署在哈塔米(khatami)空军基地(伊斯帕罕 Isfahan 附近)与设拉子(Shiraz)空军基地的四个中队,担负边境防空任务。
正在进行空中加油的伊朗雄猫,加油机是伊朗空军的 Boeing 707-3J9 1979 年 1 月 16 日,伊朗爆发伊斯兰革命,成立了伊朗伊斯兰共和国,由宗教领袖霍梅尼(Ayatolla Khomeini)进行政教合一的统治。伊朗皇家空军(IIAR)改名为伊朗伊斯兰共和国空军(Islamic Republic of Iran Air Force-IRIAF)。新政府采取反西方的态度,取消了许多西方武器采购合约。美国召回在伊朗的格鲁曼技术人员,并停止了雄猫备件的供应,一些前伊朗皇家空军的飞行员与维修人员由于遭到新政府的迫害而逃往海外,伊朗空军只能依靠自己经验缺乏的地勤和一些从外国雇佣的技师来维护 F-14。
由于伊朗空军实力的衰退,觊觎已久的伊拉克认为时机成熟。1980 年 9 月 22 日,伊拉克 80 多架作战飞机群对伊朗 15 个城市和 7 个空军基地及雷达站实施突袭,长达八年的两伊战争揭开序幕。两伊战争中的空战不是主旋律,因为双方都无法有效使用航空兵力,真正意义上的战斗机之间的空战相当罕见。
伊朗共和国空军的 F-14 与飞行员在伊斯帕罕机场的留影,注意机身的“IRIAF” Photo:IIAF.net 战争初期,伊朗空军占了装备上的优势,美制战机(F-4、F-14)的航程与持久力赢得了大部分的遭遇战。在此阶段,双方的红外空空导弹命中率都很低,很容易被曳光弹所诱骗。但是伊朗的飞行员的训练和经验占优,能掌握空战的主动权。但随着战争的进行,这种优势也逐渐被削弱,大批有经验的军官和飞行员由于被怀疑不忠和亲西方而遭到清洗。1982 年之后,伊拉克引进法制超军旗攻击机和幻影 F1 战斗机,配备先进的马特拉(Matra)R-530 魔术红外导弹,从此伊拉克空军有能与雄猫抗衡的战斗机。另一方面伊拉克空军改进了训练,战斗机维护良好,备件充足,而伊朗方面的美制战机缺乏零备件而逐渐停飞,其中 F-14 每次只能出动 7~10 架,剩下的 F-14 则捐献出他们的机轮和刹车片来维持机队的运作。此时伊朗空军早已无力维护复杂的不死鸟导弹系统,F-14 只能依靠 AIM-7 麻雀和 AIM-9 响尾蛇(有另一种说法:伊朗 F-14 的不死鸟导弹系统在巴列维倒台时被格鲁曼技术人员悉数破坏)。制空权逐渐落入伊拉克手中。在这种情况下,伊朗空军决定将 F-14 作为袖珍空中预警机,其功率强大的 AWG-9 雷达负责引导其他伊朗战机进行战斗,避免进一步的损失。
整个战争中伊朗至少损失了 3 架雄猫,其中两架被幻影击落,一架被 MiG-21 击落。伊朗则宣称 F-14 击落了一架幻影 F1 和两架 MiG-21,如果当时伊朗能维护不死鸟导弹系统的并采用正确的战术的话,F-14 绝对不会弄得灰头土脸。
伊朗雄猫的涂装是上表面深茶、浅棕、绿三色迷彩,下表面白色,在垂尾外侧标有伊朗国旗。据信如今伊朗空军仍在操作大约 25 架 F-14,并在俄罗斯的帮助下对其进行现代化改进。
虽然 AIM-54“不死鸟”和 AIM-7“麻雀”逐渐失效,但伊朗找到了聪明的解决方法,以上图中显示 F-14 携带了一枚 MIM-23“霍克”地对空导弹。伊朗在 1979 年之前得到了一批这种导弹,并于 1985/1986 年又从美国得到了一批,以作为美国换回人质的条件(即“伊朗门”事件)。这种非凡的改装可能用到了“雄猫”的 AWG-9 雷达作为连续波发射器,但没有情报显示这种组合曾被用在实战中 除了伊朗外,F-14 还参加过其他国家的主力战机选型竞争,日本在 F-14 与 F-15 中选择了 F-15;西德和加拿大也表示了对雄猫的青睐,但最后没有成交。
加拿大曾对 F-14 取代 CF-101 担负国土防空 换发风波
早期 F-14A 所使用的发动机 TF30-P-412A 是由 TF30-P-12 发展而来的,而 TF30-P-12 的历史又要追溯到 1958 年 4 月普惠为 F6D 导弹手(Missileer)战斗机发展的 JTF10A 涡扇发动机,军用编号 TF30。F6D 项目取消后,惠普公司将 TF30 加上加力燃烧室成为 TF30-P-12,成为世界上第一种带加力燃烧室的涡扇发动机,并被 F-111 所采用。
F6D Missileer 对于 F-14 来说,TF30-P-412A 并不是非常合适,该发动机推力小,最大军用推力 5,600 千克,加力推力 9,480 千克,使雄猫推重比仅为 0.7,限制了机动性的发挥。另外为了提高压缩效率,普惠将压气机失速容限度设计得太小,使发动机对气流的变化极为敏感,容易产生喘振或停车。美国海军对 TF30-P-412A 的缺陷心知肚明。
1970 年 2 月 27 日,在 F-14 首飞前,格鲁曼向海军建议在 F-14 的发展型别中使用新的发动机,新发动机将在通用电气(General Electric)的 GE1/10 和普惠的 JTF22 的竞争中产生。这时正是雄猫战斗机的初期发展期,海军打算 F-14A 作为过渡型号,在换装新发动机的 F-14B 服役后,先期的 A 型都改进成 B 型标准。发动机的竞争中普惠公司获得了胜利,JTF22 的海军军用编号是 F401-P-400,同样由 JTF22 派生的 F100 发动机已被美国空军选用作为 F-15 的动力装置。F401-P-400 的最大推力为 7,439 千克,加力推力 12,700 千克,比 TF30 有了大幅提高。预计换装此发动机的 F-14B 性能大增,如转弯半径缩小40%,作战半径增加80%……
与 F401 出自同门的 F100 发动机 第 7 架 F-14A 原型/预生产型机(BuNo 157986)被选作为 F-14B 原型机。1973 年 9 月 12 日,这架飞机混合安装一具 TF30 和一具 F401-P-400 进行了首飞,新发动机使 F-14B 原型机推重比首次超过 1,可以做类似 F-15 的垂直爬升动作。原计划 F-14B 从第 67 架出厂的雄猫起开始生产,并且以前的 F-14A 都将进行升级。不过当时美国正从越南抽身,国内经济不景气,海军经费大幅削减,升级经费无从着落,另外 F401 发动机暴露出许多严重的可靠性问题,没有通过飞行测试(此时空军的 F100 也发展上遭遇许多问题,造成许多 F-15 趴窝)在这种情况下美国海军于 1974 年 4 月放弃了换发计划,这架只飞了 33 小时的原型机被封存。
1973 年的 F-14B 原型机,安装两具 F401-P-400 发动机 注意尾喷管外形,与 F100 相同 海军硬着头皮继续使用 TF30,并在 1979 年换装改进的 TF30-P-414 发动机,但 TF30 糟糕的表现仍令人汗颜。前美国海军部长莱曼(John F. Lehman 曾为雄猫飞行员)说过:“TF30 与 F-14 可以说是最糟糕的发动机与机身组合。”虽然在雄猫的进气道内有传感器监控气流状况,但仍频频发生因为压气机失速导致发动机停车而发生的意外,甚至还发生过几起叶片脱落击穿机匣造成坠机的恶性事故。为了预防类似事故,P-414 加强了机匣,防止被断裂的叶片击穿,可靠性略微改善。但不管是 P-412A 还是 P-414,雄猫飞行员都要小心伺候,往往在高空低速飞行、或者开关加力以及发射导弹时,压气机就突然失速了……截止到 1984 年 F-14A 开始换装 TF30-P-414A 发动机之前,由于发动机问题而坠毁的雄猫在所有事故损失中占了 28.2%,一共损失了 20 余架。
普惠在压力之下加紧改进 TF30,1982 年 10 月推出了 P-414A,并在 1987 年 11 月将全部 F-14A 换装 P-414A。其中普惠新制造了 269 具 P-414A,另外将 929 具 P-414 型改装成 A 型。P-414A 重点在于改善了可靠性与压气机失速问题,P-414A 是 TF30 家族中真正“可用”的型号,但也存在严重问题,在某种速度与推力的组合下会发生强烈的振颤,如果飞行员不及时采取措施,雄猫会进入的水平螺旋;另外在较为剧烈的转弯动作下,转弯外侧的发动机会因为机身阻挡而产生的紊流而发生压气机失速。
TF30-P-414A 发动机 海军对 F-14A 的换发并未死心。1981 年被封存的 F-14B 重见天日,换装了两具通用电气的 F101DFE(Derivative Fighter Engine 派生型战斗机发动机)发动机,F101 是 B-1B 的动力装置,战斗机派生型加大了风扇与加力燃烧室,并且日后在此基础上发展了 F110-GE-100 发动机,成为空军 F-15 与 F-16 的备选动力。在完成了初始飞行测试后,F-14B 项目进入 33 小时的飞行评估阶段。1981 年 7 月 14 日开始的海军与格鲁曼联合试飞中暴露了 F101DEF 的若干适配性问题,导致 F101DEF 没有正式投产。F101DFE 使 F-14B 在 90 秒内从 0.8 马赫加速到 1.8 马赫,甲板弹射起飞时无需开加力,再一次证明了雄猫对新发动机的渴望。美国海军试飞员查克("Chuck" Sewell)评价这是真正在驾驭飞机,而不是在伺候发动机了。F-14 通常空战重量29吨,F101DFE 使 F-14B 推重比接近 1。
1981年,格鲁曼公司首席试飞员Charles A. "Chuck" Sewell
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正在进行 F101DEF 发动机测试的 F-14B 原型机,注意尾喷口 1981 年 9 月这架 F-14B 再度封存。此时格鲁曼正在制造第二架 F-14B(BuNo 158630),但海军已经取消了 F-14B 项目,结果格鲁曼将这架 F-14B 改回了 A 型。1984 年 7 月,格鲁曼获得一份合约,要求在 F-14B 原型机上试验通用电气的 F110-GE-400 发动机,该机又被启封,并于 1986 年 7 月开始试飞,这次 F110 没有辜负海军的期望,顺利成为了“超级雄猫”的发动机(参见 Part5)。1988 年,海军要求马丁-马利埃塔(Martin-Marietta)和通用电气为 F-14 开发新型光电吊舱,将 TCS 与红外搜索跟踪(IRST)整合在一起。这种光电吊舱特征是拥有 TCS 与 IRST 并列双舱,在 F-14B 上进行的测试很成功,并被引入后来的 F-14D 项目中。
1986 年的 F-14B 原型机,安装 F110-GE-400 发动机,测试结果是皆大欢喜 F-14B 原型机所测试的新型光电吊舱 从外观来看,这架 F-14B 原型机与 F-14A 的明显不同就在于发动机喷管和 TCS 测试吊舱。F-14B 并未安装雷达,空余的空间用来安装专用测试仪器与配重,这架 F-14B 原型机经历了众多的外科手术,在它身上验证过的成熟的技术已被应用在 F-14A 后期型、F-14B(A+)、与 F-14D 上。如今这架最特别的雄猫战斗机静静的停放在纽约勇猛(Intrepid)号航母博物馆的机库中。
完成了使命之后,这唯一的一架 F-14B 原型机在此处供人瞻仰 任务感兴趣
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