法蘭西雙發重型戰機之夢,「幻影」4000為何沒有研製下去?

2020-12-22 日行一城

引言

通過對「幻影」戰機家族的梳理,我們可以發現,除了「幻影」IV轟炸機採用兩臺發動機外,其他投入生產並服役的「幻影」系列戰機,幾乎都是單發戰鬥機。然而無論是法國空軍還是達索公司,都懷有雙發重型戰機的夢想。達索公司曾提出過「幻影」G方案,後續型號還有G4和G8,其中G8原型機搭載了兩臺發動機。但是由於成本高昂、技術難度較大等原因,「幻影」G8戰機並沒有量產。不過「幻影」G8原型機在試飛中達到了2.34馬赫的最大飛行速度,打破了當時的歐洲紀錄,這給達索公司乃至法國空軍都留下了深刻的印象,也證明了法國具有研製雙發重型戰機的潛力。

F-15戰機

時間來到1970年代中期,美國的F-15戰機開始嶄露頭角,其優異的性能證明了雙發重型戰鬥機的巨大價值。法國空軍也意識到,想要在未來空戰中制勝,必須擁有一款雙發空中優勢戰鬥機。法國向來都追求武器裝備的獨立性,所以一直保持了較為完整的軍事工業體系,在重型制空戰機方面,法國也不可能從國外進口,所以仍然選擇了自主研發。達索公司在研製「幻影」2000的同時,提出了雙引擎戰機方案,這就是後來的「幻影」4000戰機。達索很快生產出了一架原型機,其綜合性能和試飛表現均顯示了雙發重型戰機的優勢。然而「幻影」4000既沒有取得法國空軍的訂單,也沒能成功出口,就像流星一樣消失在天際,這究竟是為什麼呢?

一、「幻影」4000的研製背景

在上世紀七十年代早期,特別是在美國的F-15戰鬥機首飛之後,法國空軍對雙引擎重型戰鬥機的興趣越來越大。法國的武器裝備發展思想決定了它不可能從國外直接獲取現代化武器,這就決定了它不能進口現代化重型戰機,只能由法國進行設計。其實法國的這種策略在很多武器裝備方面都有體現,比如說之後的歐洲聯合戰鬥機計劃,法國本來是參與國之一,但是由於法國堅持獲得設計的主導權,引起了其他國家的不滿,最終法國決定退出該項目,自主研製了「陣風」戰鬥機。所以,當美國推出F-15時,法國雖然對它很感興趣,但是並沒有進口的打算,而是決定自主研發。

為了滿足法國空軍對雙發重型戰機的需求,達索基於「幻影」2000提出了「幻影」4000方案,可以看成是「幻影」2000的雙引擎版本。由於兩者之間存在很多的相似之處,搭載的都是M-53發動機,所以兩款戰機的研製幾乎是同時進行的。按照達索公司的計劃,「幻影」2000繼續採用傳統的三角翼設計,同時進行改進,仍搭載一臺改進型發動機,主要用於取代「幻影」III和「幻影」F1戰機。而「幻影」4000是在「幻影」2000的設計上做進一步的升級,搭載兩臺發動機,增加作戰半徑和有效載荷,發展為一款遠程攔截機和低空穿透戰鬥轟炸機。

從市場方面進行考量的話,「幻影」2000是對之前「幻影」III系列的改進,是一種替代機型,所以成為法國空軍優先採購的對象。而「幻影」4000則是一種全新戰機,是法國為了追趕世界先進戰機而進行的一種嘗試,因此它的研製並沒有訂單保障,市場前景也不明朗,存在很大的市場風險。達索公司要求法國為「幻影」2000的研製提供保障,另外用自己的力量研發「幻影」4000。在1975年末,「幻影」2000方案獲得通過。而達索也宣布將自行研製一种放大版的三角翼雙發戰鬥機,先是被命名為「超級幻影三角」,後來更名為「超級幻影」4000,最終簡稱「幻影」4000。

二、「幻影」4000的設計性能

雖然是在「幻影」2000的基礎上設計的,但是「幻影」4000畢竟是一款雙發重型戰機,所以它其實是一個獨立的項目,有著屬於自己的特徵。

首先,在氣動布局和機身結構方面,「幻影」4000延續了三角翼設計,同時加裝了固定鴨翼。三角翼布局是「幻影」家族的常用設計,除了「幻影」F1外,其他「幻影」戰機幾乎都是三角翼。「幻影」4000也採用了三角翼結構,不過在兩側進氣道增加了一對固定前翼,「幻影」2000安裝的是小型條板翼。這種三角翼加鴨翼的設計,最早可追溯到1969年研發的「米蘭」戰機,當時這款戰機採用了可伸縮的前翼。在「幻影」4000之後,「幻影」2000-5、「幻影」3NG等均採用了類似的設計。固定式前翼可以有效改善高迎角條件下的氣流,提高戰機的機動性。另外,「幻影」4000開始大量使用新型複合材料,是全球第一種使用碳纖維材料製成的機翼的戰機,它的垂直尾翼兼做油箱,也由碳纖維材料製造。

其次,在動力系統方面,「幻影」4000搭載兩臺斯奈克瑪M-53發動機,推重比超過1。和「幻影」2000一樣,「幻影」4000也採用了斯奈克瑪M-53系列發動機。「幻影」4000最初搭載的是M53-2渦輪風扇發動機,單臺最大推力18740磅,重量-推力比超過1。在後來的試飛中,「幻影」4000換裝了更大功率的M53-5渦扇發動機,單臺推力增加至19378磅。「幻影」4000的內部油箱容量是「幻影」2000的三倍,可以在機翼和機身下方懸掛多達3個2500升的副油箱,還具備空中加油能力。M53系列發動機的性能十分強勁,在兩臺M53發動機的推動下,「幻影」4000的最大飛行速度達到了2445公裡/小時,爬升速度高達305米/秒。

再次,在武器負載方面,「幻影」4000的外掛點增加至11個,最大載彈量超過8噸。「幻影」4000的固定武器是兩門DEFA 30毫米航空機炮,機身和機翼下方共設置了11個外掛點,可以搭載多種型號的空對空飛彈、空對地飛彈,也可以攜帶250公斤炸彈或硬式突防炸彈,或者集束炸彈以及精確制導炸彈。由於在研製時就對標F-15戰鬥機,所以「幻影」4000的定位不僅僅是一款重型空中優勢戰鬥機,也是一款具備對地攻擊能力的戰鬥轟炸機。因此在武器配置上,「幻影」4000既可以攜帶空空飛彈,也可以攜帶對地武器。不過,由於沒有投入量產,「幻影」4000幾乎沒有測試過武器系統。

最後,在航電系統方面,「幻影」4000將配備先進的雷達和完善的航空電子設備。由於體型變大,所以「幻影」4000的機鼻整流罩直徑比較大,可以安裝更大功率的雷達天線。「幻影」4000的原型機沒有配備雷達,因此可以參考一下「幻影」2000的雷達系統。「幻影」2000最初搭載的是一套RDM雷達,後來換裝了RDI都卜勒脈衝雷達,「幻影」2000-5搭載了更先進的RDY多目標都卜勒雷達。如果「幻影」4000投入生產的話,估計會採用類似的雷達系統。「幻影」4000還配備了數字式自動駕駛儀、多模顯示器、慣性導航系統、大氣數據計算機等航電設備。

從以上分析可以看出,「幻影」4000不只是對「幻影」2000的改進,而是進行了大幅度的全新設計。從外觀尺寸上看,「幻影」4000明顯比「幻影」2000大一圈。「幻影」4000的長度為18.72米,翼展為11.93米,高度為5.8米,空重超過13噸,最大起飛重量32噸。相比之下,幻影2000的長度為14.3米,翼展為9米,高度為5.2米,最大起飛重量只有17.5噸。由於增加了一臺發動機,所以「幻影」4000的總推力更大,擁有更強的機動性和更多的武器載荷內部燃油量增加三倍使「幻影」4000的不加油航程擴大到了2000公裡,作戰半徑也有大幅提高。總的來看,如果「幻影」4000的設計目標能夠全部實現,並且在後期進行繼續改進的話,其綜合性能將達到同類戰機的先進水準。

三、「幻影」4000的試飛始末

在對外公布約半年後,「幻影」4000原型機於1979年3月9日進行了首次飛行。一年前的3月10日,「幻影」2000的第一架原型機已經完成了首飛。從首飛時間上來看,「幻影」4000並不比「幻影」2000落後太多。在首次試飛中,「幻影」4000的飛行持續了50分鐘,最大速度超過了1馬赫。在第二次試飛中,「幻影」4000原型機的最大速度達到了1.6馬赫。在4月11日進行的第六次試飛中,該原型機的飛行速度超過了2馬赫,並且在3分鐘50秒內達到5萬英尺的高度。試飛員對「幻影」4000的表現感到很滿意,認為這是一款成功的戰鬥機。

在1980年8月至10月間,「幻影」4000原型機加裝了一種由複合材料製造的氣動裝置,並於同年10月27日進行了測試飛行。1981年6月,「幻影」4000原型機搭載6枚「魔術」飛彈模型進行了試飛。同樣是在1981年,「幻影」4000原型機更換了發動機,將之前的M53-2發動機換成了M53-5發動機,推力有所增加,對部分細節進行了改進。由於法國空軍幾乎已經放棄了「幻影」4000,所以在1983年之後的兩年裡,它的原型機停飛了兩年。一直到1985年12月18日,「幻影」4000原型機才恢復飛行。

1986年初,「幻影」4000原型機的駕駛艙內加裝了導航和攻擊系統。達索公司還設想為「幻影」4000安裝一種Cyrano 500雷達,配備了80釐米長的天線。1987年,「幻影」4000原型機按照地面攻擊任務的配置進行了測試。1987年5月22日,該原型機換裝了M53-P2發動機進行了第280次飛行,為此還專門修改了進氣口。在改進型發動機的推動下,「幻影」4000原型機能夠以2馬赫的速度飛行18分鐘,展示了強大的飛行能力。經過336次、350小時的飛行,「幻影」4000原型機於1988年1月8日被封存起來,並於1995年進入航空博物館。

四、「幻影」4000的下馬原因

儘管「幻影」4000原型機在試飛中的表現可圈可點,基本達到了重型空中優勢戰機的先進水平,也不存在明顯的缺陷,但是由於成本高昂等原因,該項目最終還是下馬了。同時期設計的「幻影」2000戰機成功獲得了來自法國空軍以及海外的訂單,推出了多個衍生型號,包括「幻影」2000N、「幻影」2000-5等重要機型,成為「幻影」戰機家族最後的榮耀。而搭載了兩臺發動機的「幻影」4000重型戰機,卻沒有獲得任何訂單,甚至連最初的5架預生產型都成了泡影。經過幾百次試飛之後,「幻影」4000還是下馬了,原因是什麼呢?我們不妨從以下幾個方面進行分析。

「幻影」G8

第一,法國空軍認為「幻影」4000的成本太高。法國的綜合實力明顯不如美國,所以法國空軍對戰機的成本控制較為嚴格,希望能夠以最少的投入產生最大的價值。無論是在「幻影」III基礎上研製全球最小的可以搭載核彈的「幻影」IV轟炸機,還是取消「幻影」G8戰機的研製,都可以看出法國空軍對戰機成本的敏感。對於法國空軍來說,搭載兩臺發動機的「幻影」4000成本也是有點高,雖然心存重型戰機之夢,但是卻有心無力,所以沒有下達任何訂單。

「幻影」2000

第二,「幻影」4000與「幻影」2000不存在明顯代差。雖然「幻影」4000比「幻影」2000多了一臺發動機,性能也有很大提升,也基本實現了最初的設計目標,達到了重型戰機的標準,但是兩者之間並沒有拉開明顯的代際距離。由於「幻影」4000和「幻影」2000的研製是同時進行的,所以兩者存在很多相似之處,甚至很多關鍵系統都是相同的,比如說發動機、航電系統、武器等,幾乎都是一樣的。這就導致「幻影」4000的性能提升是建立在兩臺發動機的基礎上,而不是因為總體技術水平更高的原因。

F-15和F-16戰機

第三,「幻影」4000偏重於制空,法國空軍更看重多用途能力。儘管達索公司和法國空軍都懷有重型戰機之夢,但是兩者的理解可能存在偏差。達索公司認為,「幻影」4000和「幻影」2000可以形成像美國空軍F-15和F-16戰機那樣高低搭配的格局,而法國空軍認為這並不符合其實際情況。法國空軍希望擁有的重型戰機不僅要有制空能力,還需要一定的多用途能力,最好是一機多用。「幻影」4000之後研製的「陣風」戰機,才代表了法國空軍的真實需求。

第四,在國際市場上,「幻影」4000也是一無所獲。「幻影」戰機家族是國際戰機市場上的知名產品,無論是「幻影」III還是「幻影」F1,都曾大量用於出口。「幻影」4000亮相之後,沒能從法國空軍那裡獲得任何訂單,於是只能轉向出口市場。部分國家對其很感興趣,比如沙烏地阿拉伯。為了能夠出口,「幻影」4000原型機甚至換上了沙漠風格的塗裝。然而,沙特最終選擇了美國的F-15,「幻影」4000的出口夢想徹底破滅。其他國家財力有限,價格較低的「幻影」2000才是首選,於是「幻影」4000隻能下馬。

不過「幻影」4000的研製為「陣風」戰機的發展起到了一定推動作用。「幻影」4000的原型機在後來的試飛中成了「陣風」戰機的技術驗證機,用於評估複合材料結構、數字電傳飛行控制系統、計算機輔助設計等。另外,「陣風」戰機在研製過程中借鑑了一些「幻影」4000的技術和經驗,這可能是這款戰機的最大價值了。「幻影」4000是「幻影」戰機家族的最後一個關鍵型號,本被寄予厚望,承載了法國發展重型戰機的夢想,最後卻迎來了下馬的結局,不禁讓人唏噓。

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