• 12月23日 星期一

美利坚之鹰,重型制空全能——军用飞机/战斗机/美国F-15“鹰”

本文主要介绍美国著名的F-15“鹰”式战斗机,全文约5100字。

美利坚之鹰,重型制空全能——军用飞机/战斗机/美国F-15“鹰”

想必军迷对美国F-15“鹰”式战斗机都不陌生。网络上关于F-15战斗机的资料十分丰富,也有很多精彩的文章和故事。本文从发展概况、主要特点、型号类别、服役状况、实战应用、机史轶事和基本性能等方面,对F-15战斗机做一个简要的全景描绘。大部分内容摘自国外和国内的各种公开信息,特别对衍生型号和数据部分做了一些考证。篇幅有限,也可能有一些错误,军迷朋友斧正。

F-15“鹰” Eagle

发展概况

F-15“鹰”(Eagle)是美国麦克唐纳·道格拉斯公司(McDonnell Douglas,现并入波音公司)1970年代初为美国空军研制的双发重型超声速制空战斗机,主要用于夺取战区制空权,同时兼具对地攻击能力,是美国空军的主力战斗机。

1960年代中期,鉴于越南战争的教训,美国空军开始考虑研制替代F-4“鬼怪”II等上一代战斗机的新型战斗机,后来发展为著名的F-X战斗机计划。

1965年10月,美国空军发布规格说明书开始招标,并于1968年9月再次修改招标文件提出新的需求,将F-X命名为ZF-15A。

1969年12月,美国空军最终选定麦·道公司的方案并将其作为主承包商,签订了制造20架原型机的合同,其中两架为双座教练机,三架为静力试验用机。

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F-15的娘家定妆照


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原型机试飞照片

1972年7月27日,第一架原型机YF-15F-1首次试飞。1974年9月,首架生产型F-15A试飞,同年11月开始交付美国空军,1976年1月交付兰利空军基地战斗机联队。

1981年美国空军招标双重任务战斗机,后于1984年选中F-15的重大改进型F-15E“攻击鹰”战斗轰炸机。1986年12月11日,F-15E的原型机首次试飞,1988年4月开始交付美国空军。F-15系列不断改进衍生,各型共生产1520余架。

F-15的综合性能比它以前的任何一种战斗机都要优秀。虽然服役至今已有几十年,但它的潜力至今没有被发挥殆尽,优美流线的外形,良好的可靠性和适用性,加上骄人的战绩,使F-15始终是美国空军的绝对主力,“美利坚之鹰”的称号实至名归。

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主要特点


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F-15C 四视图

F-15采用双发双垂尾,两侧进气,固定式上单翼气动布局。机翼采用大后掠角切尖三角翼,没有前缘机动襟翼,翼尖选用固定弯度的锥形扭转设计。全动式水平尾翼安装在向后延伸的尾撑上,带有锯齿形前缘,以提高大迎角下的气动效率。大面积双垂直尾翼可满足高速飞行和机动需要。

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巨大的进气道,这张照片清晰地显示出进气道的变截面设计,两个进气道处于不同状态


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进气道清晰的内部结构

进气道采用可调节外压式四波系超声速进气道,可根据飞行状态自动匹配进气口截面,达到更好的飞行适应性。进气道两侧上沿设有凸出的整流罩,起到翼根整流作用,在大迎角时产生涡流,可推迟机翼失速和提高尾翼效率。整流罩结构经翼根向后延伸,形成尾撑,安装水平尾翼和垂直尾翼。

飞行控制系统为双重体制,一套为传统液压控制,一套为模拟线传操纵的自动控制增稳系统。

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突出的气泡形座舱,飞行员视野极佳


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大修状态的F-15,机体表面舱口全部打开,金属结构完全呈现

机体为全金属半硬壳式结构,机身分为前、中、后三段。为减轻结构重量,大量应用钛合金,比例达26%,铝合金材料比例约占37.3%,复合材料较少只有2.2%。

铝合金结构前段包括机头雷达罩、座舱和电子设备舱。大型气泡式座舱,整体式风挡,座椅位置较高,飞行员具有极佳的视野,座舱后部预留空间较大。中段是与机翼连接部分,部分采用钛合金结构。后段为以钛合金结构为主的发动机舱。后期发展的对地攻击型进一步强化了机体结构,机身两侧可挂载大型保形油箱。

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机体内部油箱示意图,包括机身油箱和机翼油箱


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保形油箱示意图


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可在地面拆卸的保形油箱

F-15在同代战斗机中设计年代更早,因而气动设计相对保守,但结构重量轻,发动机推力大、推重比高,机翼面积大,具备较高的整机推重比和较低的翼载荷,能量机动优势明显,而且具备良好的扩展性和发展潜力,是同代制空战斗机中的佼佼者。

型号类别

F-15A:早期生产型,1972年至1979年共生产385架,包括18架测试用机。

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装备美国空军假想敌部队的F-15

F-15B:双座教练型,具备F-15A的全部作战能力,但没有AN/ALQ-135电子干扰设备,主要同于飞行员培训。1972年至1979年共生产60架,包括2架测试用机。

F-15C:改进型,1979年2月首次试飞,1979年至1985年共生产488架。外形与F-15A基本相似,做了部分改进,主要包括:内侧机翼的前部和后部都扩大成整体油箱,内油容量增加约900千克,还可在进气道两侧加装保形油箱;后期大部分换装F100-PW-220发动机,响应更快,油耗降低;雷达换为改进型AN/APG-63雷达,后期换装AN/APG-70雷达,2000年开始,美国空军现役F-15C逐步换装AN/APG-63(V)2/3有源相控阵雷达;电子设备方面改装数字式中央计算机和过载报警系统等,座舱内增加一个显示器。

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1985财年生产的F-15C


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一架来自美国空军67战斗机中队的F-15C正在接受空中加油,加油机为909空中加油机中队的KC-135R


F-15D:双座教练型,外形与F-15B基本相同,具备F-15C的全部作战能力,同样可加装保形油箱。1979年至1985年共生产92架。

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装备美国空军假想敌部队的F-15D

F-15J:日本根据生产许可证生产的F-15C,性能相当,换装了部分日本自行生产的航空电子设备,1981年至1997年共生产165架,其中首批2架为美国生产。

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F-15J视图


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日本航空自卫队的一架F-15J

F-15DJ:日本根据生产许可证生产的F-15D,1981年至1997年共生产48架。

F-15E:全天候对地攻击型,1986年12月11日首次试飞,1988年4月开始交付,1985年至2004年共生产236架,保留了F-15C/D的全部空战能力,重点突出了对地攻击能力。改进包括:重新设计约60%的机体结构,部分结构做了加强;换装推力更大、可靠性更高的F100-PW -220/229发动机;进气道两侧保形油箱作为标准配置,增加6个挂点,可挂载更多的弹药和设备;雷达升级为更先进的AN/APG-70雷达;重新设计了座舱,后座飞行员为武器官,专门负责操作武器系统,舱内安装了四个多用途显示器;机腹可挂载对地攻击吊舱,从而具备全天候对地攻击任务。

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一架打开发动机加力起飞的F-15E


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一架挂满小直径炸弹的F-15E,可见其惊人的挂载能力和对地打击能力

F-15S/MTD:F-15B基础上改装的短距起飞/精确着陆技术验证机,1988年9月首次试飞,采用三翼面布局(鸭翼是经过修改的F/A-18的水平尾翼),换装数字式电传飞行控制系统,发动机为F100-PW-220,但改用二元矢量喷口,主要用于验证飞机在短距起降和实用推力矢量控制时起飞着陆和空战机动的性能。

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F-15S/MTD试验机,可见尾喷口与众不同

F-15ACTIVE:F-15B基础上改装的主动控制技术验证机,三翼面布局由F-15S/MTD 直接改装而来,加装了功能强大的研究计算机,发动机推力加大,换装新的轴对称推力矢量喷口,这是与F-15S/MTD 在外观上最主要的区别。

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F-15ACTIVE试验机,尾喷口结构又有所不同

F-15I:F-15E基础上出口以色列的型号,1997年11月交付,共25架,装备了以色列自行生产的战术电子战系统,具备F-15E的全部功能。

F-15K:F-15E基础上出口韩国的型号,使用F110发动机,换装部分韩国航空电子设备,分两批共订购60架。

F-15SG:F-15E基础上出口新加坡的型号,使用F110发动机,具备F-15E全部作战能力,分两批共订购40架。

F-15S:F-15E基础上出口沙特阿拉伯的型号,是F-15E的简化版,大量采用F-15C/D的航空电子设备,取消了部分电子对抗设备,1995年9月交付,共70架。

F-15SA:F-15S的改进型,出口沙特阿拉伯,换装了部分新的航空电子设备,包括ANAPG-63(V)3有源相控阵雷达。

F-15QA:F-15E基础上出口卡塔尔的型号,2016年订购36架。

F-15SE:F-15E基础上的隐形改进型,绰号“沉默鹰”。2010年7月首次试飞,并进行了导弹发射试验。隐形方面的改进包括:垂直尾翼外倾15度,两侧的保形油箱内置弹舱,机体表面涂敷吸波涂料;座舱内安装整体式大屏显示器。由于没有潜在购买客户而被取消,只生产1架样机。

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F-15SE样机,可见外观变化不大

F-15EX:F-15E基础上的最新改进型,绰号“先进鹰”。改进包括:改进机体结构,大幅增加使用寿命;发动机计划使用F110-GE-129或F100-PW-229;换装数字式电传飞行控制系统,放宽静稳定度机动性有所增强;强化了电子对抗能力,集成了更完整的电子对抗设备;采用先进的数字化、智能化座舱;大幅提高外挂能力,外挂将达到13吨,可使用新式复合挂架,最多可挂载24枚AIM-120中距空空导弹和4枚AIM-9近距导弹。美国空军计划采购80架。

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F-15EX的正面视角,与F-15E基本相同,座舱两侧的突出部是一个明显区别


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试飞的F-15EX原型机

服役状况

F-15系列战斗机在美国空军、空中国民警卫队和以色列、日本、沙特阿拉伯、新加坡、韩国、卡塔尔等6个国家的空军服役。

美国空军最多曾装备过890余架F-15战斗机,目前约有250架F-15C/D和213架F-15E服役。

其他国家装备情况:以色列空军43架F-15A/B/C/D,25架F-15I;日本航空自卫队165架F-15J和48架F-15/DJ,沙特阿拉伯空军70架F-15C/D,70架F-15S,另外新订购84架F-15SA;新加坡空军40架F-15SG,韩国空军60架F-15K。

实战应用

F-15战斗机几十年征战无数,凭借强大的战力,成为制衡天空的霸主,服役至今有记录的战绩是击落敌机104架。

1979年6月27日,以色列空军在轰炸黎巴嫩的巴解组织时,遭到叙利亚空军6架米格-21拦截,为机队护航的6架F-15A战斗机随即与叙利亚战机展开空战。战斗中,一架F-15A使用以色列生产的“怪蛇”3空空导弹击落叙利亚1架米格-21战斗机。这是F-15战斗机服役后的第一个空战战果。随后,另有2架F-15分别使用AIM-7、AIM-9空空导弹和机炮,先后击落2架米格-21战斗机。

1982年6月8日至11日,以色列与叙利亚在贝卡谷地一带进行了一场中东历史上规模最大的空战。在E-2C预警机的指挥下,以色列空军的F-15、F-16等战斗机与叙利亚空军的米格-23、米格-21战斗机多次交战。根据以色列的记录,在三天的空战中,F-15共击落叙利亚31架米格系列战斗机,而自身无一损失。

1991年的海湾战争中,F-15E作为对地攻击的主力发挥了巨大作用。一个F-15E双机编队曾创造了30分钟内投掷16枚制导炸弹,击毁16辆伊军装甲车辆的记录。2月14日,F-15E甚至依靠“蓝盾”吊舱投掷GBU-10激光制导炸弹成功击毁一架米-24武装直升机,取得F-15E唯一一个空战战果。

环境在变,时代也在变,曾经未尝败绩的雄鹰也有走麦城的时候。

2018年的1月8日,沙特皇家空军的一架F-15S在也门领空被胡赛武装用地空导弹击落,不久后,胡塞武装再次发表声明,已第二次击落F-15S战斗机一架。

在视频画面上显示,胡塞武装使用了美国FLIR的红外光电系统对于沙特飞行员驾驶的F-15进行了跟踪,随后一枚导弹命中了发射曳光弹并开加力逃窜的F-15。再后面的画面美军就不愿意看了,有胡塞武装分子在散落一地的战机残骸边进行庆祝。这个视频确切地证明了F-15战机被击落。F15服役45年以来的不败神话,被游击队打破。

胡塞武装当时发射了两枚导弹攻击F15战机,分别是R-73导弹和R-27T导弹,就是第2枚R-27T导弹击落了F-15战斗机。从当时发布的视频画面中显示,沙特飞行员在发现了对手发射导弹之后,迅速发射曳光弹,并且让战机开加力试图逃离。不过最终并没有逃掉,被导弹击落。

基本性能(F-15C)

尺寸数据

翼展:13.05米

机长:19.43米

机高:5.63米

机翼面积:56.5平方米

机翼后掠角:45°

机翼展弦比:3.02

机翼下反角:1°

重量数据

空机重量:12973千克

正常起飞重量:20244千克

最大起飞重量:30845千克

最大内部燃油:6103千克

最大载弹量:7258千克

飞行性能数据

最大平飞速度:M2.5/2655千米/小时(12192米高度)

巡航速度:915千米/小时

实用升限:19810米

限制过载:+9g/-3g

爬升率:254米/秒

作战半径:1240千米

最大航程:3930千米

转场航程:4630千米(不带保形油箱)

5745千米(带保形油箱)

动力装置

2台普拉特·惠特尼公司生产的F100-PW-100涡轮风扇发动机,最大推力 62.5千牛,加力推力105.9千牛。

后期大部分换装F100-PW-220发动机,单台最大推力65.3千牛,加力推力105.9千牛。

机载设备

AN/APG-63脉冲多普勒雷达(部分批次换装了AN/APG-70雷达),AN/AWG-20火控系统,AN/ASN-109惯性导航系统,AN/ASN-108 飞行姿态与方向基准系统,AN/ARN-118“塔康”导航系统,AN/ALQ -119电子干扰吊舱和战术电子战系统(TEWS)等。

武器

机炮:

1门M61A1“火神”20毫米6管机炮,备弹940发。

导弹:

可携带4枚AIM-7F/M“麻雀”中距空空导弹,4枚AIM-120中距空空导弹,4枚AIM-9L/M“响尾蛇”近距空空导弹和4枚AGM-88“哈姆”反辐射导弹。

基本性能(F-15E)

尺寸数据

翼展:13.05米

机长:19.43米

机高:5.63米

机翼面积:56.5平方米

机翼后掠角:45°

机翼展弦比:3.02

机翼下反角:1°

重量数据

空机重量:14379千克

正常起飞重量:无数据

最大起飞重量:36740千克

最大内部燃油:9818千克

最大载弹量:11110千克

飞行性能数据

最大平飞速度:M2.5/2655千米/小时(12192米高度)

巡航速度:915千米/小时

实用升限:18290米

限制过载:+9g/-3g

作战半径:1270千米

转场航程:5745千米

动力装置

2台普拉特·惠特尼公司生产的F100-PW-220涡轮风扇发动机,单台最大推力65.3千牛,加力推力105.9千牛;

1991年后换装F100-PW-229涡轮风扇发动机,单台最大推力79.2千牛,加力推力 129千牛。

机载设备

AN/APG-70火控雷达,红外激光跟踪,“蓝盾”吊舱,环形激光陀螺惯性导航系统和三余度线传操纵系统等。

武器

机炮:

1门M61A1“火神”20毫米6管机炮,备弹512发。

导弹与炸弹:

可携带4枚AIM-7F/M“麻雀”空空导弹、8枚AIM-120中距空空导弹、4枚AIM-9L/M“响尾蛇”近距空空导弹和4枚AGM-65导弹。另外还可以携带CBU-52、CBU-59、CBU-71、CBU-87、 CBU-89 、MK-20、MK-82、MK-84等炸弹。


美利坚之鹰,重型制空全能——军用飞机/战斗机/美国F-15“鹰”

与B-2隐形轰炸机比翼齐飞的F-15战斗机


美利坚之鹰,重型制空全能——军用飞机/战斗机/美国F-15“鹰”

一架在阿富汗上空执行任务的F-15E战斗轰炸机,照片摄于2007年

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