双蛇记(五)

飞机迷最喜欢的话题之一就是:F-16和F-18哪一个更好?

F-16和F-18再怎么说也是同门弟子,不可以自相残杀的。事实上,除了商场之外,F-16和F-18确实也没有在战场上较量过。在商场上,F-16在数量上的胜利是显而易见的,但F-18的客户“档子”比较高一点。北欧四国选用F-16有时机上的原因,不好算。以色列选用F-16的时候,F-18也还没有服役,也不好算。此后,美国最重要的盟国中,很多都选用了F-18,如加拿大、澳大利亚和西班牙。选用F-16的大多是“穷亲戚”或者“外戚”,如东欧国家、中东国家,或者特别原因,如韩国等。

相比起来,F-16的优点在于:

1、数量大,不算出口的,美国空军的基数就大,所以备件、升级套件什么的有保证。

2、价格便宜,这个从LWF对比试飞时的国防部拨款就可以看出来,双发的YF-17就是比单发的YF-16贵,那还是在没有F-18的豪华版电子系统的情况下。

3、推重比大,最大过载大,持续机动性好。

4、航程远,F-16的机内载油系数(载油量比正常起飞重量之比)达30%以上,比F-15的25%都高,不带副油箱的话,F-16的航程比F-15还远。

5、单发的燃油消耗、备件消耗都低,使用费用低。

6、作为美国盟国,使用F-16便于和美国空军协同作战。

F-18的优点在于:

1、可靠性和出动率高,对于需要独立作战的中小国家空军来说,F-18是以一当十的最好选择。其实这是航母战斗机的天然特性,航母上毕竟只能携载那么多的战斗机,还要考虑和优势的敌方陆基航空兵对抗,必须是个顶个的。

2、具有强大的防空、制空能力,F-18从一开始就具备超视距空战能力,但F-16除了空中国民警卫队特别改装的一批F-16 Block 15 ADF可以发射“麻雀”中程空空导弹以外,窄小的机头锥注定了雷达功能受限,无法制导中程空空导弹。这个问题一直到装备了主动雷达制导的AIM120后才得到解决。

3、空优和对地攻击能力比较均衡,具备完善的电子系统,通过软件升级可以达到全新的功能。事实上,美国海军对F-18C/D后期型号的电子系统十分满意,在推出F-18E/F的时候,只要求在机体和发动机上作改动,而雷达、火控系统大体照搬C/D,这是新飞机开发史上绝无仅有的。F-18E/F是到中期型号以后才换装主动电扫雷达的。

4、具有机内自卫电子战系统,可以不需要伴随的电子战支援飞机,自己为自己提供电子战支援。F-16可以挂载电子战吊舱,但那样要占用一个挂架。

5、瞬时机动性好,这是对F-18的数字电传作最优化的结果。根据Boyd的理论,在空战格斗中,绝对的持续机动性并不重要,重要的是迅速改变飞机飞行状态的能力。空战演习的结果表明,F-18的瞬时机动性对抢占有利阵位、先敌开火很重要。

6、低空过失速性能好,这是航母降落必须的,但也给稳定可控的非常规机动提供了必要条件。在F-22之前,F-18是唯一具有接近苏-27和米格-29的机动性的美国战斗机,在很长一段时间内,美国就是用F-18在空战研究和演习中模拟苏-27和米格-29的。

在F-16与F-18的竞争中,F-18有好几次受到外国军方的青睐,但最后因为价格或政治的原因,而被F-16取得了订单,以色列、日本和韩国都是这样的情况。Lavi计划中止后,以色列空军需要再买一批战斗机。从性能上讲,以色列空军中意F-18,但以色列已经有了F-15和F-16,此时再改换门庭换F-18,在后勤上讲不过去,最后还是买了F-16。韩国在90年代也选中F-18,但后来因为价格的关系,还扯进了贿赂的事情,计划被取消了。重开计划时,F-16入选。日本在研究F-X计划的初期,也考虑过以大黄蜂2000为基础,最后因为种种原因,还是以F-16 Block 40为开发的原型。看来,如果不是价钱的关系,F-18应该在外销中有不错的机会的。但是这个话怎么说呢?如果不是价钱的关系,没有人会买大众,人人都奔宝马去了。

然而,从一开始,F-18就有两个要命的毛病:一是航程不足,和F-16相比,F-18的航程是短得多了,甚至没有满足设计要求,这对航母从海到陆的远程攻击带来很大的问题。第二个问题是着陆重量的限制,这是使起落架不至于过重的结果,但这样一来,出击中携带的弹药必须在着陆前抛掉,燃油也要泄放掉一些,以减轻着陆重量。这个做法在过去一直是常规,“铁炸弹”没有几个钱,无所谓。但对于大量使用昂贵的导弹和制导炸弹的今天,再这样做连美国也吃不消了。

麦道在80年代F-18服役后不久,就建议采用加大机翼、尾翼、加长机身的大黄蜂2000方案,可以多载燃油,增加航程;可以加强机体,增加着陆重量。那时F-18A/B刚服役,美国海军不想费那个事。麦道向英国皇家空军和德国空军推销,作为“欧洲战斗机”的替代,也无果而终。向法国建议联合研制也吃了闭门羹。

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要是没有NATF(上)和A-12(下)的相继下马,本来是没有F-18E的事的

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但现在F-18E不仅是舰队防空的主力,还要与F-35C搭档几十年

但是第一次海湾战争结束后,美国开始大规模缩减军事规模,很多冷战期间的项目被砍掉。首当其冲的是严重超支、超重的A-12攻击机。这是一架人称“小B-2”的高度隐身的无尾飞翼,原本是用来取代A-6攻击机的。取消了A-12,A-6的后继型号就没了着落。在1991年,美国海军先后提出A-6F、F-14的多用途型等计划,都被否决,最后A-6的后继型和海军的先进技术战斗机(Naval Advanced Technology Fighter,NATF)合并,这就是海军的F-22。但是到1991年底时,NATF计划也被否决了。在此期间,大黄蜂2000被作为NATF出现之前的临时过渡,定名为F-18E/F。在NATF被取消后,临时工就变固定工,F-18E/F在无意之间,摇身一变,成为美国海军未来30年里的舰队防空主力,更新的F-35C都没有取代F-18E/F的位置。

美国海军的计划是保留F-18C/D的电子设备,但在机体和发动机上作大改,以提高航程和着陆重量。由于基本气动布局没有大变,通用电气的新发动机F414也是在成熟的F404基础上发展来的,机体和发动机的风险不大。由于保留了F-18C/D上90%的主要电子设备,在以后的升级中逐步实现新的功能,如全电扫相控阵雷达,这样一来,现代战斗机研制中投资和风险最大的部分突然没有了风险。所以海军将F-18E/F计划列为“低风险”。事实上,F-18E的研制完全按时间、按预算,和F-22、RAH-66、F-35比起来,确实是波澜不惊,按部就班,堪称楷模。海军是在1992年5月12日启动F-18E/F计划的,1995年11月29就首飞了。最初准备取代全部的F-18A/B/C/D,后来计划缩减,将和F-18C/D混编,直到F-35替代F-18C/D。

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F-18E(上)和F-18C(下)貌合神离,实际上是两架不同的战斗机,只是相像而已

F-18E/F说是F-18C/D的放大型,其实是貌合神离,和YF-17进化到F-18一样,基本就是重新设计的。F-18E/F在气动设计上有一些新意。一个是进气道内的雷达屏障(Radar Blocker),其实就是涂覆吸波材料的整流片,使入射雷达波不能长驱直入到涡轮盘形成强反射,有效地抑制了正面的雷达截面积。这些整流片虽然产生一定的阻力,但同时“理顺”了气流,延缓了大迎角下发动机失速的产生。

F-18E/F的另一个气动设计上的新颖之处,是机翼折叠处(为舰上节约占地)采用多孔部件,把机翼下表面的高压气流引入上表面,形成“虚拟翼刀”。既避免了翼刀的阻力,又解决了轰动一时的“Wing Drop”问题。F-18E/F的大边条重新设计,比C/D的更大、更丰满,也取消了用于泄放附面层的出气口。矩形进气口和机身、机翼之间有一定的空隙,可以泄放边界层,不再需要在大边条的上表面开口。由于大边条是重新设计的,大边条形成的漩涡在双垂尾前方破裂的问题得到了根本解决,大边条上的小扰流片也取消了。

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F-18E的大边条更饱满。也取消了翼根的开口和扰流片

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机翼折叠处的多孔结构隐约可见

F-18A/B的过载设计为+7.5/-2.5g,这不是F-18的结构局限,而是海军的要求使然。但海军对空军拿那个+9/-3g在面前晃来晃去终于看够了,一怒之下,把C/D的过载要求提高到+9/-3g。但是在E/F上,又回到+7.5/-2.5g,原因是现代空空导弹使特别高的机动性失去意义,降低过载要求并不降低战斗效能,还能减轻重量和简化结构。同样道理,F-18E/F上也不打算用推力转向。

F-18E/F还是“适度隐身”的典范,把生存力和战斗效能的赌注放在电子系统上。这有点像海军舰艇的发展趋势,不再片面追求速度和转弯性能,而是强调武器平台的综合能力。可以看到,海军对未来战斗机的设想和空军的很不一样,或许别的国家在研制新型战斗机的时候,不要光看着美国空军的思路,对美国海军的思路也应该研究一下。

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F-16XL的载弹量和航程比F-15E还大,但最终还是落选了

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但要是找得到外国用户(如印度),F-16V或许能获得第二春

F-16本来也有一个“第二春”的机会。1980年,通用动力和NASA在“超音速巡航和机动研究”(Supersonic Cruise and Maneuverability Program,SCAMP)项目上合作,研究超音速飞机用的低阻机翼,为超音速客机作预研。1981年,美国空军宣布“增强战术战斗机计划”(Enhanced Tactical Fighter,ETF),寻找一个替代F-111的飞机。通用动力用F-16XL竟标,麦道用F-15E竟标,最后F-15E获胜。

F-16XL的机翼是箭形三角翼(cranked delta),翼面积比常规F-16要增加120%,取消了平尾和腹鳍,机身也加长了1.4米。F-16XL的静稳定性比常规的F-16要好,所以取消腹鳍对稳定性和操控没有太大的影响。F-16XL的超音速升阻比提高了25%,亚音速升阻比也提高11%,大大减小了巡航阻力,改善了低空高速飞行时的平稳性和抗阵风性能。这不是偶然的,无尾三角翼飞机大多具有良好的低空平稳性和抗阵风性能。

增大的机翼和加长的机身使燃油容量增加了82%,和常规F-16相比,F-16XL可以在载弹增加一倍的情况下,同时增加航程40%。和F-15E相比,F-16XL的成本较低,载弹更多,航程更远,可以作超音速巡航。但F-16XL也不是没有问题的,其翼下挂架的空间很拥挤,真正要按容许的重量挂载武器,实际上不可能,要同时挂载副油箱时,挂载武器更受限制。空军对无尾三角翼布局的飞机不信任,对单发战斗机担任远程攻击任务不放心,在政治上也想保持F-15的生产线,所以F-16XL的落选就不奇怪了。

美国空军在2005年就接收了2231架F-16中的最后一架,现有约900架C/D,预计将使用到2025年。后来的F-16都是为出口生产的。不过还在以F-16V的面目争取第二春。美国海军的F-18A/B/C/D则已经全部退出一线,只有蓝天使、预备役和海军陆战队还在用C/D。F-18E/F还在继续生产,预计要服役到2040年以后。从F-18F改型而来的EA-18G电子战飞机将继续使用更久。

F-16和F-18的故事是一个老故事,一个为人们所熟悉的故事,但或许其中还是有一些不为人们所注意但仍然重要的启示:

1、美国空军并不是“永远正确”的,在预测未来战场时,不时出差错。我们在“跟踪世界先进水平”的同时,既不能盲目否定,也不能照单全收,一定要头脑清醒,弄清楚为什么。当年谁要是跟踪最初的F-X,岂不冤枉?米格-23是所有米格中最肉的,就是跟踪F-111的结果。

2、即使在财大气粗的美国空军,一个优秀概念的实现,也要非凡的远见、毅力和时机,才能变为现实。如果不是尼克松时代因为财政拮据而实行的国防采购改革,F-16和F-18也许不会出现。

1、对外国战斗机进行针对性设计的时候,决不能只盯着纸面的几个孤立的技术参数,必须弄清楚其背后的设计思想,这样才能理解其真实性能。别人倒不一定是故意要糊弄你,但要“概括性”地描述飞机的性能,只能用几个数据。要以此为针对性设计的依据,这就真是管中窥豹了。

2、一个先进的设计,决不能仅仅在技术参数的“更”上做文章,一定要有先进的理念。F-15、F-16、F-18的设计理念是能量机动,F-22的设计理念是均衡的隐身和机动性。

3、理论结合实际永远不过时,Boyd的能量机动理论就是理论结合实际的最好的例子。我们需要自己的Boyd,既有作战经验,又有工程知识,只有这样,才能产生出真正有效的新理念。

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