世界经典战机完全图解
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2.5 F-14“雄猫”式战斗机

F-211中队的F-14A

格鲁曼(Grumman)公司承包开发制造的F-14“雄猫”式战斗机(F-14 Tomcat Fighter)是曾服役于美国海军的一款超音速空优(Air Superiority)及长程拦截用舰载战斗机。它采用双引擎、可变后掠翼与双尾翼,配置双座,承担以航空母舰为中心的舰队防卫任务。首架F-14在1970年试飞,1974年替代F-4“鬼怪”式战机正式服役,防护和保卫美国航空母舰舰队。F-14在服役后期曾配置低空导航暨夜间红外线标定夹舱,能够基本精确地对地攻击。F-14于2006年9月22日正式退役,为美国海军服务32年,被F/A-18E/F“超级大黄蜂”式打击战斗机替代。

F-14“雄猫”式战斗机性能参数

F-14“雄猫”式战斗机

F-14主要是用于制空战及海军长程拦截,其驾驶舱罩被设计为泡形舱罩,拓展了驾驶者的视野,驾驶舱的两个座位分别坐驾驶员和雷达拦截官(RIO,Radar Intercept Officer)。机翼被设计为可变后掠翼,并且机翼后掠角度可随飞行速度做相应调整,优化任何速度下机翼升力和阻力。

F-14“雄猫”式战斗机滑行

F-14“雄猫”式战斗机尾翼

F-14机身是三胴机体结构,其两具引擎分别置于机身左右两侧的独立机舱,各离机身1~3英尺(0.3048~0.9144米)远。机身从驾驶舱向后渐修薄,在两引擎间成一扁平状机身把两引擎相连,其产生的额外升力占40%~60%的整体升力(视机翼后掠角而定),大大提高转向性能,苏联的苏-27系列也使用相似设计。其中容纳了油箱、类似于可变后掠翼机械的航空相关装置和飞控系统。这个扁平机体下方还能挂载各种武器或者其他装备,例如基本的AIM-54、AIM-7及AIM-9导弹,置于左侧的一具20毫米M61“火神”式机炮作为内置武器。

F-14“雄猫”式战斗机飞行

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

F-14的机翼后掠角度可以从20度伸展到68度,最大变动速度为7度/秒。一般机上的飞行电脑(Central Air Data Computer,CADC)自动控制后掠角,必要时飞行员可直接控制,优化机翼在一定高度与速度下的升阻比,大大提高了F-14高速及转向性能。机翼后掠角在机体停泊时可增至75度,更大程度地与水平尾翼(升降舵)重叠,充分利用航母的空间。机体在紧急情况下,如果机翼后掠角为68度或不对称,也能在航母升降。

F-14“雄猫”式战斗机起落架

机翼前后都有襟翼,因此在低速降落时可以下打增加升力。飞行员控制翼上4片扰流板打开的数目就能在不影响俯仰角的情况下控制升力,并在航母降落时保持飞行甲板视线,对飞机的高度和下降速度进行精确控制,促使飞机选择适当位置着陆甲板。格鲁曼将这种控制方式称为“直接升力控制”(Direct Lift Control,DLC)。

F-14“雄猫”式战斗机起飞

两翼套的前侧设置了可张开和收纳的小三角前翼,可以前移升力重心,避免发生机翼后掠时导致的升力重心后移或者超音速飞行的机首下压现象。当主翼伸展至后掠角小于35度时禁止前翼张开,避免升力重心前移过度,导致不稳定超过M1.4自动伸出,致使F-14在低于M2仍有7.5G的机动性,后为了简化维修,取消了这项功能。就算收起前翼,翼套本身在一定程度上提高F-14的飞行性能,不仅可以提供升力,翼套的后略角较大时发挥类似于双三角翼或LEX的作用,在攻角处于16度~25度间时产生的边缘涡流流经主翼上方提升多达40%的升力,而在攻角达90度时也不会失速。机翼上的襟翼可在机动时下打,不仅增加升力,也在主翼上方产生低压吸引机首产生的涡流远离垂直尾翼,充分发挥垂直尾翼在高攻角时的作用,确保机身在横向上保持稳定。这些充分表明F-14的攻角性能很高,可完全控制小于38度攻角的机身。

F-14的敏捷性远比预期更好。但由于F-14的可变后掠翼翼轴在机动时会承受很大的应力,其机动性最大为7.5G。

F-14“雄猫”式战斗机滑行

F-14A采用2具P&W TF-30-P-414A引擎

F-14的水平尾翼在-35度~+15度之间差动或连动,对升降与扰流板一起充当副翼的功能进行控制。在主翼后掠角小于50度时,由扰流板及水平尾翼一起负责侧滚;大于50度时,只由水平尾翼负责侧滚。

F-14正在企业号航空母舰上进行飞行前的准备

F-14原来只设计了一片垂直尾翼,在引擎舱下方设计了可收折的腹鳍,提高了超音速飞行的稳定性,可经风洞测试后发现双垂直尾翼(外倾5度)效果更好,双垂直尾翼处于两引擎舱上方,只保留细小的外倾腹鳍,对垂直尾翼所产生的阻力有平衡作用,将其简化成固定模式。双垂直尾翼相对于单一垂直尾翼,可以在同等操纵下保持较低的高度,适合在航舰环境下操作。

F-14的机翼后掠角可变,机翼下的挂架不可能固定在机翼下,导致武器的指向无法与机首保持一致,若要挂架随后掠角变动而进行相应调整,就会提高机械的复杂度,也会影响重量、可靠性及成本,可是F-14的扁平机体及翼套为武器挂架提供了足够的位置,格鲁曼公司便将所有挂架都设置在扁平机体及翼套上。需要注意的是引擎舱下也能加装外部油箱。

F-14A使用两具普拉特&惠特尼(Pratt&Whitney)公司生产的低旁通比涡轮风扇引擎TF30。TF30是美国第一部涡轮风扇引擎,被当时的F-111、A-7使用。F-14A使用TF30只是海军的“临时性”决定,TF30的性能与F-14的设计要求(F-14设计推重比为1)不符,用了TF30的F-14推重比与F-4相同,只是F-14气动性能优异,促使F-14的爬升率比F-4更高。

F-14的进气道有由飞行电脑控制活动的斜面、分流门,促使引擎在任何速度、高度下都不受震波过大影响,可根据引擎需要而调节有可动瓣的喷嘴。即便如此,TF30的可靠性、稳定性还是达不到要求,有28%的事故是因为引擎问题;压缩段叶片容易失速,例如没有及时修正其在吸入已发射导弹留下的气流后发生的问题,会导致F-14进入难以回复的水平旋转,类似于以F-14飞行员为主题的著名军事电影《壮志凌云》(Top Gun)中曾出现过的场景,初期曾有压缩段叶片断裂后飞出而损及机体,所以需要更换叶片材质,也在引擎的风扇段加外壳避免断裂叶片损害机体。涡轮段的单晶叶片耗损速率超出预期,具有较低的良品率,常常无法点燃后燃器。由于飞行员不能随意快速转换油门,TF30问题曾导致F-14需要停飞。最有名的是1976年9月14日一架F-14失去控制由“肯尼迪”号航母上坠入北大西洋的意外事件。美国海军怕苏联会打捞起F-14并得到机上雷达与AIM-54“不死鸟”导弹,这对整个舰队产生威胁,因此调动大批舰艇和机密NR-1核子动力潜艇进行打捞,终于在两个月后捞起飞机与所有导弹。

F-14翼套附近的近照

美国海军因其低性能和低可靠性,曾想将其替换为美国空军F-X计划(也就是后来的F-15)研发的引擎,海军版为F401-PW-400,但在发展阶段决定退出计划,间接导致后来F100引擎测试与性能出现问题,甚至致使美国空军要和普拉特&惠特尼公司对簿公堂。

美国海军后来考虑使用劳斯莱斯授权生产的斯佩(Spey)引擎、F401-PW-26C以及通用电气公司(GE)新开发的F101X,但最终还是和空军合作,使用F100引擎。

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“雄猫”式战斗机三视图

美国空军通过对比普拉特&惠特尼与通用电气两家公司,最终选择通用电气公司,并在1979年3月给通用电气公司一份30个月的F101DEF引擎研发订单。F-14换装F101DEF后于1981年7月14日试飞,于1982年3月测试完毕,测试结果良好。新引擎的高效率,增加了F-14的作战半径和推力,促使其在弹射起飞时不用开后燃器,解决了应用TF30时出现的可靠性问题。美国海军受到美国空军首先订购的影响,决定在新生产与现役的F-14机体上面采用F110-GE-400引擎,而这一款海军版引擎与空军F110-GE-100的零件互通性达82%。F-14在装上新引擎后,提高61%的爬升率,增加35%的作战半径和62%的拦截半径;另外,飞行员再也不用担心油门快速变化时引擎熄火或发生更严重的问题,更加自由的操作能充分发挥F-14的性能,也比TF30引擎提高了近一倍的维修间隔。

F-14A的前座仪表配置

伊朗空军的F-14,图为新式迷彩涂装

发射不死鸟导弹

一门内置在机身左侧座舱下方的20毫米口径M61A1火神机炮是F-14基本武器。F-14的炮弹供应系统不同于其他战斗机的是使用完的弹壳会被送回弹药鼓,不会被排到机身外部,主要由于机炮在进气口前方,抛弃的弹壳如果被吸入就会损伤引擎。其备有676发藏弹,射速可选4000发/分钟或6000发/分钟。

F-14因为采用几何可变翼,翼下挂架需随着机翼角度变化进行旋转,其机翼设置挂架的难度很大,在机身其他多处设置武器挂架。

首先是扁平的机身下方和机腹位置,共有4个武器挂架,前后两排放置,用以携带炸弹、空对空导弹干扰与侦察荚舱等。

其次是两翼套下,有一武器挂架被设置在此,应用双联装挂架可携带两枚空对空导弹,或者一枚导弹与一具火箭夹囊,抑或一枚导弹与低空夜间标定暨导航荚舱(LANTRIN)。例如,此处可以携带两枚AIM-54“不死鸟”导弹。

再次是两边进气道下方各一处专门携带副油箱。最初的设计是为了携带“不死鸟”导弹,可是此处与地面的空间过小,就改由翼套处携带“不死鸟”导弹。

需要注意的是F-14可挂载AIM-54“不死鸟”长程空对空导弹、AIM-9“响尾蛇”红外线导引短程空对空导弹、AIM-7“麻雀”半主动雷达导引中程空对空导弹。

F-14D的仪表配置,增加多功能显示器

F-14伸出加油管,准备空中加油