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F-14雄猫式战斗机
时间:2012-11-16 15:06 来源:美国资讯网
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    F-14雄猫式战斗机(F-14 "Tomcat" Fighter)是美国海军曾使用的一款超音速空优(Air Superiority)及长程截击用舰载战斗机。采双发动机、可变后掠翼与双尾翼、双座配置,由格魯門(Grumman)公司承包开发制造,专门负责以航空母舰为中心的舰队防卫任务。首架F-14于1970年试飞,1974年正式服役,以取代F-4鬼怪式战机作为美国航空母舰舰队的防卫。F-14在服役后期曾追加对地攻击功能,俱有基本的精确对攻击能力。F-14在美国海军服役32年后,于2006年9月22日正式退役,由F/A-18E/F超级大黄蜂式打击战斗机所取代。
    设计 
    机身与机翼 
    
    
    F-14在两引擎之间有一扁平状机身、常被昵称为“pancake”(薄烤饼)。
    F-14机身为三胴机体结构,驾驶舱与两引擎分别置于三个独立舱体内,这种布局有较低的气动阻力,前苏联的Su-27系列也使用类似设计。两引擎之间间距0.3至0.9米,由一扁平状机身相连,此段机身容纳了油箱、电子、飞控系统,与及可变后掠翼的机械结构。
    两引擎前方外则各有一翼套,可变后掠翼的转动点就在翼套较外之处,这样的设计是为了减少因可变后掠翼转动而导致的升力重心移动,相比同时期的F-111,F-14机翼转动点离机身较远,因此升力重心的移动较少。机翼固定于两个翼梁,翼梁内设有油箱,大部分翼梁结构都采用钛合金制成,轻而强度高,但相当难加工,成本也高。而机翼后掠角度可以由完全伸展的20°至完全后掠的68°之间变动,后掠角由机上的 Central Air Data Computer 即飞行电脑自动控制,以达至在任何高度与速度下都能达到最佳的升阻比,使得F-14有惊人的高速及转向性能,而在必要时也可以由飞行员直接控制。停泊时,机翼后掠角可增至75°,与水平尾翼(升降舵)部分重叠,以节省航空母舰上宝贵的空间。在紧急情况下,机翼后掠角68°或不对称也能在空母升降。
    可变后掠翼优化了在任何环境下的升阻比,加上扁平机体产生相当的额外升力及部指向控制能力(特别是当主翼收入至最大后掠角时,超过60%的升力由机身产生),F-14的敏捷性远比预期为佳。
    在两翼套前则有可需要收纳和伸出的小三角翼,作用是在重力重心前方产生升力,目的是扺消高速时会产生机体下压的普遍现象,在M1.4以上会自动伸出,这使F-14在M2下仍可以有7.5g的机动性,但后来为了简化维修而取消了此功能。
    左右各有一垂直尾翼(方向舵),相比单一垂直尾翼,双垂直尾翼可以在保有同样操纵性下有较低的高度,较适合航舰的操作环境。
    发动机 
    
    
 
    F-14伸出加油管,准备空中加油
    
    
 
    美国仿照伊朗涂装的F-14作为假想敌机
    
    
    F-14夜间从罗斯福号上起飞
    
    
 
    VF-211中队的F-14A
    
    
 
    F-14A于企业号航空母舰
    F-14A使用两具普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney)生产的TF30低旁通比涡轮风扇发动机。TF30是美国第一部涡轮风扇发动机引擎,使用于当时的F-111、A-7。TF30只是海军无可选择下的“临时性”决定,TF30的性能并不符合F-14的设计要求(F-14设计推重比为1),用上了TF30的F-14推重比与F-4一样,只是F-14优异的气动性能使F-14比F-4有更高的爬升率。
    F-14的进气道有活动的斜面、分流门,由飞行电脑控制,使震波在任何速度、高度下也远离引擎,喷嘴有可动瓣,可根据引擎需要而调节。即使如是,TF30的可靠性、稳定性仍远低于要求,有28%的事故跟引擎有关,压缩段叶片容易失速,例如吸入已发射导弹留下的气流,如果问题发生的时候没有及时的进行修正,F-14会进入难以回复的水平旋转(以F-14飞行员为主题的著名军事电影《壮志凌云》(Top Gun)中就曾出现过类似场景),初期曾有压缩段叶片断裂后飞出而损及机体,因此要更换叶片材质,另外还在发动机的风扇段加外壳以减少断裂叶片对机体的损害。涡轮段的单晶叶片耗损速率高过预期、良品率低。后燃器常常无法点燃。TF30问题曾经导致F-14需要停飞。飞行员也不能随意快速改变油门。1976年9月14日由肯尼迪号航舰上,一F-14失去控制掉入北大西洋的意外算是最有名的一桩事件。美国海军怕苏联会捞起并得到机上雷达与AIM-54导弹,威胁舰队整体安全,调动大批舰艇以及机密的NR-1核子动力潜艇进行打捞,两个月后终于将飞机与所有的导弹捞起。
    性能不足、可靠性低,海军曾想改用为美国空军F-X计划(也就是后来的F-15)研发的发动机,海军版为F401-PW-400,但是在发展阶段海军决定退出计划,这也间接导致后来F100发动机的测试与性能发生问题,美国空军一度还要和普拉特·惠特尼对簿公堂。之后美国海军考虑过劳斯莱斯授权生产的斯佩(Spey)发动机、F401-PW-26C以及通用电气公司(GE)新开发的F101X,但最终还是回和空军合作,使用发展替代F-15与F-16这两款战斗机所使用的F100发动机。
    经过普拉特·惠特尼与通用电气两家公司的竞争之后,美国空军在1979年3月给通用电气公司一份30个月的F101DEF发动机的研发订单。换装F101DEF进行试飞的F-14于1981年7月14日试飞,到1982年3月测试完毕,效果良好。新引擎的效率较高,增加了F-14的作战半径;推力的增加,弹射起飞时再不用开后燃器,更重要的当然是再没有TF30的可靠性问题。在美国空军首先订购的诱因下,海军也决定采用F110-GE-400发动机在新生产与现役的F-14机体上面,而这一款海军版的发动机与空军的F110-GE-100有82%的零件互通性。装上新发动机的F-14,爬升率增加61%,作战半径增加35%,拦截半径增加62%,除此之外,飞行员再也不需要担心快速变化油门时发动机会有熄火或更严重的问题发生,不受任何限制的自由操作以发挥F-14最大性能,且维修间隔也比TF30发动机增加近一倍。
    航电与飞控 
    F-14的驾驶舱内配置两位飞行员,其中前座为驾驶员,后座则是雷达拦截官(RIO),驾驶员座设有抬头显示器(HUD),由于研发年份较早,在F-14A、B型上并无多功能显示器(MFD - Multi function display)的配置,一直到之后的F-14D才开始配置。
    F-14有一值得注意的Central Air Data Computer,是早期版本F-14的综合飞行控制系统,采用以MOS技术制成LSI的芯片组,MP944,是史上第一部的微型处理器设计。F-14的电子反制系统(ECM)十分复杂,主要装备是休斯(Hughes)开发的AN/AWG-9远程火控雷达系统,工作于X波段,其内置了敌我识别功能,使用平面阵列雷达天线,功率达10kW。量大对搜索范围达190km,单一目标追踪距离达150km,对战机目标锁定范围120-140km。可以同时追踪24个90km内的目标,并能同时导引AIM-54不死鸟导弹式远程空对空导弹对其中6个目标进行攻击。AWG-9对低高度目标同样有探测及锁定能力。
    F-14也拥有在当时独有的资料链,能把雷达测得的资料与其他F-14分享,如此,F-14的雷达画面可以显示其他F-14探测到的目标。
    其他的航电的电战设备有电战系统、雷达告警系统,雷达干扰丝,红外线干扰诱饵及导航系统。早期使用惯性导航系统,后来增加GPS。红外线干扰火焰弹诱饵置于机尾。电战系统、雷达告警接收机系统共有4个天线,可以大约测出琦威胁所在的方向与距离,也可分别出该雷达正工作于搜索、追踪、导引模式,该系统还可分析并发射所需的干扰讯号。
    初期装有红外线探测器,但发现效果不佳,被诺斯洛普的AAX-1光学电视所取代,但只在昼间有作用,电视的有效范围可达97km,可以自动追随雷达所发现的目标。当新的F-14D装备服役时就换上IR/TCS战术电眼系统,同时包含了红外线与光学追踪功能。
    武器 
    
    
    发射不死鸟导弹
    
    
 
    挂上六枚AIM-54不死鸟导弹的F-14
    
    
 
    F-14拦截苏联Tu-95RT熊式长程轰炸机,是冷战时期东西方抗衡的经典画面
    
    
 
    经典的骷髅涂装VF-84联队F-14
    基本武器为内置于机身左则座舱下方的一门20毫米口径M61A1火神炮。F-14的炮弹供应系统与其他战斗机稍有不同的地方是,使用完毕的弹壳会被送回到弹药鼓中,不会排放到机身外,原因是机炮位于进气口的前方,抛弃的弹壳有可能被吸入而损伤发动机。备有藏弹量676发,射速可选每分钟4000或6000发。由使用了几何可变翼,翼下挂架需要配合机翼的角度变化而旋转,所以F-14的机翼并无挂架,武器挂架置于机身多处:
    扁平的机身下方、机腹位置,分前后两排共有4个武器挂架;此处可以携带炸弹,空对空导弹,干扰与侦查荚舱等。
    两翼套下也有一武器挂架,可以使用双联装挂架携带两枚空对空导弹,一枚导弹与一具火箭夹囊,或者是一枚导弹与低空夜间标定暨导航荚舱(LANTRIN)。当F-14携带6枚AIM-54不死鸟导弹时,其中两枚是装在这个位置。
    两边进气道下方各一处:此处专门携带副油箱。最初是设计用来携带不死鸟导弹,可是基于与地面的空间过小而改到翼套的位置。
    可挂载的武器包括AIM-54不死鸟长程空对空导弹,AIM-7麻雀半主动雷达导引中程空对空导弹,AIM-9响尾蛇红外线导引短程空对空导弹。
    冷战时代,苏联为首的共产国家势力所拥有之机载型反舰导弹以及反舰巡航导弹,有能力对美国舰队短时间内发射多枚导弹,令美国舰队在同一时间内受到多枚导弹攻击,也就是饱和攻击。为了御防敌方的饱和攻击,F-14配置休斯(Hughes)开发的AN/AWG-9长程雷达系统,配合专为此雷达而设计的AIM-54不死鸟导弹(由于雷达系统与重量问题,其他战机难以使用此型号导弹),可以同时追踪24个90km内的目标,并能同时对其中6个目标进行攻击或栏截。这是当时美军海军所拥有唯一的多目标同时接战系统,另一个多目标接战系统是9年后服役的神盾系统。F-14是当时唯一拥有类似的多目标同时接战功能的战机,直到1991年(17年后)AIM-120服役后,美军才有其他战机做得到。
    由于A-6的退役,而且无后继机,F-14在1990年代被付与对地攻击任务,因为F-14的主要任务是舰队防护,对地由其他战机负责,起初F-14只使用无导引的炸弹。之后为了能使用精确导引武器,F-14加装了 低空导航暨夜间红外线标定舱(Low Altitude Navigation and Targeting Infrared for Night, LANTIRN),使F-14具有前视红外线系统,可于夜间作战及雷射目标标定能力。
    其他武器与装备 
    早期F-14只有挂载各种空对空导弹,经过改良之后可以携带炸弹、火箭、侦查荚舱和电子干扰系统等等。F-14选择在固定的翼套上设置左右各一处的挂载点。
( 编辑:佳佳)
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