FC-16「虎頭海雕」原型F-5戰鬥機

2021-02-18 神聖智狼

F-5戰鬥機是美國諾斯羅普公司研製的輕型戰術戰鬥機。其中A型是早期生產型;E型是單座輕型戰術戰鬥機;RF-5E是偵察型;B型和F型是雙座教練型;G型又稱F-20,是多用途戰鬥機,供出口。該機綽號「虎」(Tiger),F-20的綽號為「虎鯊」(Tigershark)。

簡介

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F-5戰鬥機

F-5「虎」式戰鬥機在20世紀70年代成為美國對其第三世界盟國進行軍火傾銷的主力機種,由於該機經歷過實戰考驗並有維護方便等特點,使其在問世後的10年內,被銷售至全球21個國家和地區。並因此在國際軍火交易中形成法國幻影III、前蘇聯米格-21以及F-5三種機型鼎立的局面。

發展沿革

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F-5戰鬥機

F-5 的發展可以追溯到 1954 年,當時諾斯羅普派出一個團隊訪問歐洲和亞洲,以了解北約和東南亞條約國家的防務需求。根據訪問結果,公司決定自行投資研製一種輕型超音速戰鬥機,它相當廉價,易於維護,具有從短跑道和二級機場甚至輕型航母上起降的能力。

1955 年,設計代號 N-156 的輕型戰鬥機項目(武器系統 SS-420A)正式啟動。在確定最終構型之前,N-156 提出了幾個不同的版本。其中,N-156TX 採用翼下發動機吊艙和串列雙座布局;N-156NN 則是海軍型,氣動布局類似格魯門的 F9F,原本是為了美國海軍護航航母和與之尺寸相近的英國皇家海軍航母準備的。隨著美國海軍護航航母封存,N-156NN 方案就此夭折。諾斯羅普最終選定了 N-156F 方案。同時該方案還衍生出一個高級教練機方案,代號 N-156T。兩個方案都採用後機身並列雙發、機身兩側進氣構型。

諾斯羅普向空軍和海軍提交了他們的設計方案。海軍首先拒絕了諾斯羅普的建議——隨著海軍輕型航母的退役,他們已經不再需要這種小飛機了。空軍最初也不欣賞諾斯羅普的兩個方案,因為他們認為沒有必要去採購輕型戰鬥機。但空軍確實需要一種新的教練機來取代已經過時的洛克希德 T-33,於是諾斯羅普決定繼續改進 N-156T 以滿足空軍的要求(1955 年空軍通用裝備需求 SS-240L)。1956 年 6 月,空軍宣布將採購 N-156T 教練機,並賦予設計代號 T-38,綽號「禽爪」。諾斯羅普獲得授權首先製造 3 架原型機。

1958 年初,N-156F 模型運交空軍評估。空軍對該機進行了深入研究,並認為,該機可以作為一種廉價戰鬥機提供給美國的盟國,以解決那些國家希望建立較現代化的空軍、而又無力購買昂貴的美軍現役截擊機的困境。1958 年 2 月 25 日,空軍與諾斯羅普籤訂合同,要求該公司製造 3 架 N-156F 原型機。這三架飛機被賦予美國空軍序列號 59-4987~4989,此外還訂購了一架靜力試驗機(59-4993)。

第一架 N-156F(59-4987)製造耗時 1 年。它採用了無加力的 YJ85-GE-1 渦噴發動機,最大推力 953㎏。該機於 1959 年 5 月 31 日出廠,然後運往愛德華茲空軍基地。7 月 30 日,該機由試飛員盧·內森操縱進行了首次試飛。此時飛機尚未裝上 2 門固定航炮。儘管發動機推力不足,該機仍然在首次試飛中突破了音障。

試飛中的 N-156F

加力式 J85-GE-5 發動機(加力推力 1,746㎏)趕上了第二架原型機的進度,裝備該發動機的 N-156F 2 號原型機(59-4988)很快加入試飛。但 2 號原型機的生產被暫時擱置,因為國防部尚未作出是否採購 N-156F 的決定。

1962 年 4 月 25 日,美國國防部宣布它已選中 N-156F 作為軍援計劃(MAP)的戰鬥機。美國的北約和東南亞條約盟國現在能夠以低廉的價格採購一種具有世界水平的超音速戰機。軍援戰鬥機將採用美國空軍的序列號,以方便記錄。1962 年 8 月 19 日,N-156F 被正式賦予官方設計代號 F-5A,並賦予官方綽號「自由戰士」。同時,F-5A 的雙座教練型被賦予 F-5B 的代號,雖然看起來和 T-38 頗為相似,不過該機實際上保留了 F-5A 的全部作戰能力。

1962 年 10 月,諾斯羅普獲得第一筆價值 2,000 萬美元的固定價格合同,用於生產 F-5A/B,其中單、雙座的比例約為 9:1。[1] 

1965年,在越南戰爭中,由於重型戰鬥機維護起來很麻煩,美國空軍一度考慮過採用相對簡單便宜的F-5。為此,一批F-5A經過改進後進入越南進行實戰測試。美國空軍本打算把自己裝備的單、雙座F-5賦予F-5C/D的編號。但這項計劃在測試結束後就取消了,F-5C/D沒成為現實。

1968年,美國空軍宣布了一項國際戰鬥機計劃(IFA)作為F-5的後繼者,要求其空戰能力更強一些,主要對手就是米格-21。有8家公司參與了競爭,最後諾斯羅普公司用J85-GE-21發動機改裝的F-5A-21獲勝。經改進的飛機最後編號為F-5E,綽號「虎」Ⅱ。F-5E於1972年 8月11日首飛成功,1973年服役。F-5F是F-5E的雙座教練型。

諾斯羅普公司共生產了1 871架F-5系列戰鬥機,加拿大、荷蘭、西班牙、韓國、瑞士和臺灣等國家或地區授權生產了776架。1987年,F-5E在美國停產,不過後又用多餘的散件裝配了一些,最後一批在1989年交付。

設計特點

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武器系統

2門20毫米M39A2型機炮;7個外掛點,可掛載2枚「響尾蛇」空空飛彈和各種空地飛彈,雷射制導炸彈及各類常規炸彈。

動力系統

2臺通用J85渦噴發動機。

性能參數

機長:

14.45 米

機高:

4.06 米

翼展:

8.13 米

機翼面積:

17.30 平方米

空重:

4.41 噸

正常起飛重:

6.83 噸

最大起飛重量:

11.21 噸

最大載重量:

3.18 噸

巡航時速:


最大時速:

1741 公裡

作戰半徑:

220~1060 公裡

轉場航程:

2860 公裡

實用升限:

15790 米

最大爬升率:


起飛滑跑距離:

610 米

降落滑跑距離:

762 米

註:上述性能適用於E型機。




裝備情況

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中歐地區

早在20世紀70年代,瑞士空軍已開始對其主要機種進行現代化換裝,諾斯羅普公司生產的F-5E被選中,以替代英國造「獵人」式戰鬥機執行防空任務。瑞士於1976年開始的代號為「和平阿爾卑斯」(Peace Alps)的換裝計劃,通過美國軍火外銷途徑初步選購了66架F-5E和6架F-5F,隨後又在1981年增購32架F-5E和6架F-5F,所有F-5均在1985年3月交付瑞士空軍,並擔任「瑞士巡邏兵」(Patrouille Suisse)特技飛行隊表演用機。平時僅有3個中隊執行戰備任務。然而一旦有戰事爆發,可全部動員所有戰鬥機中隊,F-5E機隊也將進駐前線機場。瑞士空軍的F-5E戰鬥機主要用於防空任務,裝備AIM-9P「響尾蛇」飛彈,也有部分為可執行對地攻擊任務並能攜帶AGM-65G雷射制導炸彈的攻擊機。

F-5戰鬥機

F-5E綽號「虎」,是 F-5的改進型。1970年它被美國國防部選為「國防戰鬥機」,作為F-5A的後繼機,在80年代初用來裝備一些軍事受援國和受援地區的空軍。其中向臺灣提供了100架,並於1979年前在臺灣裝配完畢。

F-5E是以前蘇聯的米格-21和蘇-7為主要作戰對象而研製的,要求它的中、低空性能接近於米格-21,同時還具有對地攻擊的能力。據報導,在研製F-5E時,特別注意改善它的空戰機動性。

F-5F是F-5E雙座戰鬥/教練型。由於增加了一個座椅,故機身增長了 1.04 米。F-5F動力裝置是兩臺通用電氣公司的J85-GE-21型渦輪噴氣發動機,單臺推力2268公斤(帶加力)。其火控系統與F--5E基本相同。

F-5F在機頭右側裝1門M-39A2型20毫米航空機炮,備彈 140 發,翼尖2枚 AIM-9 型「響尾蛇」空對空飛彈。除此之外,翼下和機身下還可以吊掛3175公斤的炸彈,MK-82型500磅炸彈,SUU-20型炸彈和火箭發射巢等。其電子設備有: AN/ARC-164型超高頻通訊設備,SST-181X波段雷達應答器,AN/APX-72敵我識別器, AN/ARA-50型超高頻無線電羅盤,AN/ARN-118型塔康導航系統,AN/ARN-108型盲目著陸系統,CPU-80型航向電子計算機以及AN/AIC-18型機內通訊聯絡系統等。

F-5F的生產型於1974年9月25日首次試飛,首批於1976 年投入服役。該機機長15.72米,翼展(翼尖不帶飛彈)8.13米,機高4.01米,尾翼翼展4.31米,飛機空重4346公斤,最大起飛重量11192公斤,最大平飛速度(11000高空)M1.55,最大巡航速度(發動機不加力)M0.98,經濟巡航速度M0.80,最大爬升率(標準大氣壓/海平面)10130米/分,實用升限15484米,航程(帶最大燃油量,且著陸時有20分鐘的備用油)2946公裡。如今,臺灣只少量地裝備有這種飛機,它也是臺灣較為先進的機種之一。

據報導,這種飛機每架售價 550萬美元,世界上有近二十個國家和地區購買了這種飛機。

東南亞地區

新加坡空軍裝備有24架F-5E和6架F-5F,可攜帶AIM-9「響尾蛇」空對空飛彈,最後一批5架是以備份零件組裝而成。事實上,新加坡也是最後一個使用美原廠生產的F-5E的國家。新加坡宇航公司曾自行將8架F-5E改裝為RF-5E。1994年又從約旦得到7架F-5E。新加坡空軍的F-5E/F也換裝新HUD/WAC等航電設備,以及SPS-2000雷達告警裝置、利頓LN-93雷射慣性陀螺儀、兩具多功能彩色顯示屏、HOTAS油門推桿,和一套空中數據控制器,所有功能可由1553B數據總線完成集中處理。然而,這其中最具特色的則是FIAR Grifo F/X強化型脈衝都卜勒火控雷達,這種雷達有10種空對空及14種空對地搜索模式,可與先進中程空對空飛彈及半主動式反輻射飛彈協調運作。為能安裝這種新型雷達,在機鼻內的部分電子設備組須向後方延伸,因此取消了一門20毫米機炮以便容納較大型的雷達天線,這批經過現代化改裝的機型為F-5S/T。

馬來西亞於1982年訂購了17架F-5E與3架RF-5E偵察機。馬來西亞空軍的F-5中隊均用於防空任務,並將型號改為M29。裝備有AIM-9「響尾蛇」和精確制導炸彈,可在空戰結束後用於發動對地攻擊。此後馬來西亞又從泰國獲得4架F-5F。印尼也裝備有16架F-5E和4架F-5F,1995年3月曾進行過性能改進。

泰國引進27架F-5E和3架F-5F,泰國空軍的F-5E被稱為BKh.18A戰鬥機。1985年6月,20架F-5E交由以色列IAI進行性能提升改裝,加裝了LN-39慣性導航系統、AN/ALR-46雷達警示接收器、ALE-40電子戰/熱焰誘餌發射器,以及馬可平視顯示器與空中告警裝置。還有18架僅加裝平視顯示器和慣性導航系統,用於執行對地任務,此外泰國空軍還購得通用電機公司的GPU-5/A型30毫米機炮吊艙,掛載於機腹中線,這款機炮艙內攜帶有一門四管GAU-13/A轉膛機炮,射速為每分鐘2400發。

南越空軍曾於1972年接收到18架從伊朗轉交來的F-5E,其它的同型機也多半是從美國的盟國轉手而來。但在南越空軍的作戰記錄上卻不常見到F-5E的出擊記載。在1975年4月30日越南統一之前,南越空軍曾有多達22架以上的F-5E和4架F-5A飛抵泰國尋求庇護,美國將這批戰鬥機全部運返本土的麥克利蘭基地(McClellan AFB)封存,以待日後再轉售給其他國家。這批回到美國的前南越空軍飛機,後被用作美國空軍成立的假想敵中隊編制機種,用於模仿「敵對」國家使用的米格機型,參與美軍訓練。其中曾有兩架F-5E被贈送給東歐國家,一架於1977年贈予波蘭,捷克,該機現陳列於布拉格的科貝裡(Kbely)航空博物館。

東北亞地區

韓國也是F-5E的主要使用國之一,除RF-5E之外,幾乎所有的F-5系列均有裝備。總計共有126架F-5E和20架F-5F。1980年,韓國的韓航軍用飛機工廠與諾斯羅普公司籤約授權在當地批量生產48架F-5E和20架F-5F,以及其J85-21發動機,在1974—1986年間,共製造出233架F-5E/F交付韓國空軍使用,其發動機由三星航天製造。

1981年8月8日,國民黨空軍第5聯隊少校考核官黃植誠駕駛1架美制F-5F戰鬥教練機借考核新飛行員之機,駕機起義。當他飛到福建龍田上空時,後座的飛行學員許秋麟堅決要求回臺灣,黃植誠便掉頭飛到東引島以西讓許跳傘,隨後再次飛往大陸,在福建福州機場安全降落。黃植誠獲得獎金65萬元,1988年被授予上校軍銜。而臺灣國防部長高魁元則因此事引咎辭職[2]  。

1989年2月11日,臺東737聯隊第7飛行大隊44中隊輔導長林賢順,以空中考察為藉口,駕駛一架F-5E戰機從志航基地起飛,貼海面低空飛行,繞過鵝鑾鼻雷達站。5分鐘後,臺空軍發現飛機失蹤,才派出12架同款戰機攜彈升空追擊。最後,林賢順在大霧茫茫中棄機跳傘,降落在廣東豐順縣[3]  。

西亞與中東

1971年,沙特在美國代號為「和平蒼鷹」的軍事援助計劃下獲得其第一批20架F-5B和30架F-5E戰鬥機。1975年,在「和平蒼鷹」二號計劃中沙特再次得到40架F-5E和22架F-5F。1982年,沙特又獲得10架RF-5E偵察機,還另外添購了4架F-5E和1架F-5F。沙特的F-5戰鬥機被用於對地支援任務。此外,還能搭載AGM-65A/B「幼畜」飛彈,可執行對地及反艦任務。甚至據傳沙特還以F-5E搭載法制馬特拉R。550「魔術」空對空飛彈。電子裝置則有LN-33慣性導航系統與加裝的空中加油管,可配合KC-130進行空中加油作業。此外,美方還提供有ALQ-101/119電子戰吊艙。雙座型還在座艙內裝有諾斯羅普公司生產的AVQ-27雷射標定系統。在海灣戰爭期間,沙特F-5E以執行支援任務為主,其中一架曾於1991年2月13日被伊拉克地面炮火擊落。

1982年巴林獲得8架F-5E和4架F-5F戰鬥機,但到最後F-5E/F僅剩下5架。1974—1976年間,伊朗共有166架以上的F-5E/F,編成8個中隊,並維持了較高水平的作戰能力。這批戰鬥機還裝有慣性航行系統和武器/彈道投擲計算機。但至1988年兩伊戰事結束時,伊朗僅剩餘不到一個中隊的F-5E。1975年美國提供約旦61架F-5E和12架F-5F,稍後又從蘇丹取得一架F-5F,可能僅有1個中隊仍在使用F-5E/F。

北非與中非

美國於1981年出售16架F-5E和4架F-5F給摩洛哥,以及一批為數不詳的AGM-65B對地飛彈和「石眼」集束炸彈,1989年10月,12架前美軍駐英國基地的F-5E假想敵機也轉售給摩洛哥。突尼西亞購買了6—8架F-5E,和4架F-5F,這批戰鬥機在1984—1985年間完成交付。在1978年美國向蘇丹提供了10架F-5E和2架F-5F,涉及這項交易的資金還是由沙特暫時墊付,以供蘇丹抵禦親蘇聯的衣索比亞。蘇丹在1982年和1984年分別取得這批戰鬥機,駐防於喀土木,然而蘇丹卻在索馬利亞與衣索比亞之間爆發的奧加登危機中接收大批兩架叛逃的衣索比亞方面叛逃的F-5E。至於肯亞空軍,則於1976年向美訂購有10架F-5E和2架F-5F。

拉丁美洲地區

巴西向美購買53架F-5E和9架F-5B,所購的F-5E均裝有用以改善飛行穩定性的垂尾延伸背鰭,以及在機背上加裝有甚高頻天線。巴西空軍裝備的F-5E戰鬥機後來均進行了性能改進以延長服役壽命,大部分加裝有空中加油裝置,可與KC-130、KC-135等加油機配合進行空中加油作業。智利向美採購的15架F-5E和3架F-5F,也裝有垂尾延伸背鰭以及機背上方的甚高頻天線,這些戰鬥機擔任著智利北部的空防任務,而南部地區領空則由其裝備的「幻影」50C戰鬥機負責。墨西哥也曾訂購過10架加裝垂尾延伸背鰭和機背甚高頻片天線的F-5E和2架F-5F。美國還向宏都拉斯出售過幾架翻修過的F-5E與兩架F-5F雙座機。

如今現狀

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英國《防務新聞》2003年3月11日報導工程支援系統公司(ESS)獲得了一項幾百萬美元的合同,用於檢修和升級14套AN/APQ-159(V)-5雷達系統,以支持美國空軍的F-5戰鬥機這項合同包括在今後二年內提供重要的雷達部件、測試設備和後勤支援設備。 F-5戰鬥機的火力控制雷達系統最初是由該公司的防禦電子和自動化分部於1973年為原諾斯羅普公司的F-5戰鬥機製造的。這次升級標誌著把F-5飛機雷達系統的壽命延長到2015年。[4] 

設計概況

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氣動設計

F-5號稱是低檔戰鬥機,但它的機動性能相對同時代戰鬥機來說並無多少遜色。下表是F-5A、F-5E和米格-21戰鬥機的基本性能對比。

不過要注意表中的數據在計算標準上有些差異。F-5的空重是純空機重量,米格-21的空重是使用空重,包括了人員、不可用燃油、部分配重以及一些設備。表中F-5的爬升率和盤旋角速度是在半油狀態下計算的,而米格-21的性能是在機內滿油狀態下計算的。如果按照滿油狀態計算,F-5的爬升和盤旋性能相應會下降約10%。

F-5的爬升率略低於米格-21,但盤旋性能,尤其是穩定盤旋角速度優於米格-21。

飛機的爬升性能主要取決於推重比、翼載荷及阻力係數。在其它條件相同的情況下,推力越大爬升率越高。但是飛機做直線飛行時,不但要考慮推力,還要考慮阻力。在阻力方程中,飛機的阻力和機翼面積成正比。如果機翼面積越小(相應的翼載荷就越大),阻力就越小。正常起飛狀態下,F-5A的推重比為 0.6,F-5E為0.64,而米格-21∏Φ為0.81,米格-21БИС為0.86。雖然F-5推重比低於米格-21,但爬升率相比差距並不大,其中一個原因就在於F-5的機翼面積相對較小,翼載荷較大。

但另一方面,當其它條件不變時,減小翼面積必然降低飛機的最大升力,這樣就會降低飛機可以達到的最大過載,也會降低飛機的盤旋性能。

飛機做盤旋機動時,有瞬間盤旋和穩定盤旋兩種基本情況。做瞬間盤旋時不要求保持飛行速度和高度,飛機以最大升力側飛,升力提供向心力。做穩定盤旋時要求保持高度和速度,飛機必須以一定坡度側飛,升力的垂直分量用以平衡重力,水平分量提供向心力。另外在速度軸向上發動機推力必須等於阻力。

由此可見,飛機的瞬間盤旋性能主要取決於飛機所能獲得的最大升力,而穩定盤旋則要求在增大升力的同時儘量減小阻力,主要取決於亞音速時的升阻比。F-5雖然翼面積較小,但是機翼後掠角小(前緣後掠角32度,米格-21為57度),升力線斜率較大。尤其是它採用了邊條翼的布局,大大提高了飛機的升力係數,彌補了機翼面積小造成的升力損失。F-5所採用的中等後掠角中等展弦比(展弦比3.82)機翼非常適合在高亞音速和跨音速區域飛行,在這個區域裡升阻比較大。F-5E的亞音速升阻比約為10.7,而米格-21約為8.4。亞音速升阻比高對穩定盤旋性能和巡航能力都有利,也有利於提高飛機的短距起降能力。從上表的數據可以看出,F-5的起飛和降落滑跑距離明顯低於米格-21。

從F-5E的盤旋性能圖可看出,飛機一般在馬赫數0.7至0.9的飛行區域裡盤旋角速度最大。如果飛行速度過低則升力不足,如果飛行速度過高則阻力太大且盤旋半徑偏大,都不利於提高盤旋角速度。

機動性能

飛機的機動動作是由最基本的爬升和盤旋組合起來的。從上面的對比可以看出,F-5在設計上主要是考慮亞音速和跨音速區域的機動性能,而米格 -21則更適合超音速截擊作戰。下面是它們的飛行包線對比,從圖上更清楚地反映了這一點。圖中陰影部分是格鬥空戰最常發生的區域。飛機在這個區域裡機動性能一般最好。在進入格鬥空戰時,飛行員一般都要增速或減速,以使飛機進入該區域,從而獲得最佳的機動性能。

另外,衡量發動機推力的時候還必須考慮發動機的推力曲線和飛機的進氣效率。發動機的性能,一般給出的只是地面測出的臺架推力值。在實際飛行中,發動機推力隨速度和高度的不同而有較大變化。進氣系統的效率也會影響發動機的推力。如果進氣道設計不當,導致進氣道總壓恢復係數降低或者進氣量不足,都會使實際推力大大降低。F-5的整個推進系統,包括發動機的推力曲線和進氣道的形狀,主要是為了適應高亞音速區域的飛行而設計的,而米格-21不可避免地要照顧到超音速飛行的需要。因此,在實際飛行當中,F-5的推進系統應該更適應機動作戰區域的要求。

F-5為了獲得較好的機動性能,還採取了一些在當時比較先進的氣動手段。從N156F開始就採用了前緣襟翼,但是僅在起飛和著陸時使用。在F-5E上改進為機動襟翼,和後緣襟翼聯動,在M數不超過0.95時起作用。起降或低速機動時前後緣襟翼分別放下24°和20°;中速機動時前後緣分別放下 18°和16°,或者12°和8°;巡航時前緣襟翼收上,後緣放下8°;超音速飛行時都收上去。採用這樣的變彎度設計,可以提高飛機的抖振邊界和最大升力係數,在給定的升力係數範圍內,可以取得較高的臨界馬赫數,改善亞音速巡航和機動性能。尤其是在低速情況下,最大升力係數增加較多,誘導阻力因子也相應下降。採用前緣襟翼還能改善飛機的失速性能。總之,採用變彎度機翼,可改善飛機在亞音速情況下的起降、機動和巡航性能,但是增加了超音速狀態下的誘導阻力和波阻,降低了飛機的超音速性能。

從N156F開始,就在機翼上採用了邊條翼的設計。最初的邊條翼形狀為三角形,面積僅相當於主翼面積的2.2%。由N156T發展而來的T- 38的主翼形狀和F-5A相同,但是由於F-5A採用了邊條翼的設計,最大升力係數比T-38增加20%。F-5E進一步改進了邊條翼的設計,採用雙摺線的外型,面積增大為主翼面積的4.4%,最大升力係數比T38增大50%。這同時也降低了飛機的縱向和方向安定性。這在F-5E上尚屬於可接受的範圍,但是由於F-5F的機頭比F-5E長了約1米,細長的頭部降低了飛機的方向安定性,因此在F-5F上增加了一對翼刀。

安全性能

為了改善飛機的安定性,諾斯羅普公司對邊條翼的形狀進行了大量實驗,最後決定在F-5E的邊條翼上增加一塊小的三角形面積,這樣的設計可以使最大升力係數的增量達到70%(相對於T-38),而且還能改善飛機的安定性。以前的型號稱為A—標準,改進以後的稱為B—標準。

空戰性能

F-5A和F-5E均採用兩門20毫米 M39航炮,在對空作戰時可以攜帶AIM-9飛彈。其機頭下垂,座艙視野開闊,下視視角11°,比米格-21大3.3°。飛機外型尺寸較小,發動機尾煙清潔,使

-5戰鬥機 (18張)

東北亞地區F-5A 三面圖

之在格鬥中的目視目標非常小,不容易被對方飛行員發現。雖然F-5的外型尺寸較小,但座艙還是儘量做得比較寬大,使飛行員不感到侷促。儀表布局也比較合理,使飛行員可以集中精力注意艙外的情況。這體現了美國武器對人機工程的一貫重視。而早期的蘇式飛機在這方面就較差。米格-21的座艙非常狹窄,容易使飛行員疲勞,從而降低了持續作戰能力。這些不能進行量化比較的性能,反而往往是影響戰鬥力的重要因素。

綜上所述,F-5主要設計點在高亞音速區域的格鬥,用很低的推重比就實現了優良的起降、巡航和盤旋、爬升性能,尤其是穩定盤旋性能超過米格 -21。米格-21與之格鬥時不適合進入水平機動。但是米格-21的推重比較大,水平加速性優於F-5,升限和最大馬赫數大大超過F-5,因此米格-21 在作戰上應該盡力保持主動,從高空高速進入截擊;如果作戰不利則直線加速擺脫對手,不宜與F-5進行纏鬥。

性能介紹

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作戰半徑和對地攻擊能力

F-5E有2個翼尖飛彈發射滑軌和5個外掛點。一般可在機腹下攜帶一個1 041升副油箱,還可以在機翼下各帶一個。當它攜帶3個副油箱和2枚響尾蛇飛彈時,作戰半徑可以遠達1 084千米;帶2枚MK82炸彈和3個副油箱的高-低-高遮斷半徑為917千米,低-低-低半徑為621千米;最大炸彈載荷時作戰半徑194千米,最大轉場航程2 947千米。對於這樣的輕型戰鬥機來說,具有這麼大的作戰半徑是十分難得的。相應的,米格-21БИС戰鬥機帶三個490升副油箱時作戰半徑只有350到 450千米,最大轉場航程1 900千米。F-5E還可以在機鼻右上方增加一個加油探頭和受油嘴,由KC130和KC135加油機進行加油,加滿內部油箱和三個副油箱的時間為7分鐘。通過空中加油,F-5E各種任務下的作戰半徑可以增大37%至69%。

F-5E的最大外掛重量為4 745千克,有效載彈量3 324千克。米格-21的外掛重量只有1 000到1 300千克。即使米格23戰鬥機,最大外掛重量也只有3 589千克,有效載彈量2 075千克。可見F-5的掛載能力是十分驚人的。

F-5具有這樣的掛載能力,首先與其設計任務有關。最初設計F-5的時候,就是以對地攻擊能力為主。它所採用的中等後掠角中等展弦比的機翼,在亞音速區域升阻比較大,這樣可以在小阻力的情況下獲得較大的升力。邊條翼和變彎度機翼進一步提高了升力,減小了誘導阻力,這些都有助於提高掛載能力和增大航程。F-5的機體結構設計也較合理。它的尺寸和米格-21相當,但F-5A的空重僅3 670千克,F-5E也不超過4 500千克,遠低於米格-21的空重,而F-5E的最大起飛重量11 202千克,超過了米格-21БИС。

F-5E可以攜帶多種對地攻擊武器,包括MK82/MK84炸彈、CBU24集束炸彈、「小鬥犬」空地飛彈、「小牛」空地飛彈以及雷射制導炸彈和無控火箭等等。F-5系列戰鬥機有很好的低空飛行穩定性,投放無制導武器時精度較高。F-5E加裝可橫滾穩定的AN/ASG-29瞄準具,進一步提高了投彈準確性。F-5E進行俯衝轟炸時投彈的圓概率誤差為16~18米。F-5E的設備艙空間較小,不能裝備過多的電子設備,所以在現代空戰條件下執行複雜對地攻擊任務的能力非常有限,不過仍然不失為一種廉價而性能優良的近距支援戰鬥機。

動力設備

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發動機和機載設備

F-5A採用的是J-85-GE-13,最大軍用推力12.103千牛,加力推力18.149千牛。F-5E採用改進的J-85-GE-21發動機,最大軍用推力15.582千牛,全加力推力22.246千牛。J-85-GE-21發動機重310千克(應該為幹質量),長2.858米,直徑0.533米,壓氣機9級,增壓比8.3。空氣流量24千克/秒。軍用狀態耗油率 109.1千克/千牛·小時,全加力狀態耗油率217千克/千牛·小時。

F-5A的機載航空電子設備相對比較簡單,包括一個普通光學瞄準儀、塔康導航系統、超高頻電臺、羅盤和敵我識別器,沒有火控雷達和電子計算機。 F-5E改進了電子設備,增加了一臺AN/APQ-153火控雷達(或者是AN/APQ-157、AN/APQ-159),採用可計算前置角的瞄準儀,CADC大氣數據計算機及盲降系統等。其中AN/APQ-153火控雷達的最大探測距離為33千米,在使用機炮時為機炮射擊測距和計算前置角,在使用飛彈時其測距範圍150~18 500米,錐型掃描,可以為紅外格鬥飛彈提供目標位置數據。大氣數據計算機可以計算飛機的高度、錶速、馬赫數、空速和攻角。

F-5E的電子對抗設備包括雷達告警器、箔條/紅外幹擾分配器和外掛的保形幹擾系統(CCS)。CCS系統安置在機身或者機翼下,可以接受雷達告警信號並產生雷達欺騙信號和噪聲幹擾信號。系統全重僅23千克。

F-5系列戰鬥機的電子設備總的來說追求輕便簡單,但是要求可靠性高。相對於其對手米格-21,它的電子設備還是齊全得多。尤其是採用了兩側進氣的方式,機頭設備艙有較大的空間安裝火控雷達等電子設備,而機頭進氣的米格-21要做電子設備方面的改進則費盡周折。

可靠性

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F-5作為一種「軍援」戰鬥機,考慮到使用國的技術能力限制,一個重要的設計要求就是簡單可靠,易於維護。由於整個系統相對簡單,因此F-5的可靠性一直比較好。這裡有兩個參考量。一個是可用度,以能夠隨時出勤的飛機比例來衡量。70年代和80年代的統計數據表明F-5E的可用度在0.6到 0.8,而同時期F4隻有0.5到0.6,F14也差不多。另一個數值是平均故障間隔時間。1982到1983年的統計顯示,F-5E的這個數據是3到4 小時,而同期F-4是0.7到1.2小時,F-14是0.64到0.83小時。

F-5在可維護性的設計上也有很多經驗值得借鑑。譬如它的檢修口蓋設計成右圖中的形狀,這樣在回裝的時候防止錯位。F-5E在座艙底部設計了排水口,如果雨天座艙積水,可以自動排水。而殲-6戰鬥機無此設計,如果露天停放需要用蒙布將座艙密封,否則一旦積水就會鏽蝕裡面的設備。另外,F-5的設備艙布置較為合理,相同類型的設備集中在一起,不同類型的設備分開安裝。這樣,檢修時不同小組的人員就可以同時工作而不互相干擾。這些細節體現了美國的航空設計經驗。這是從大量的型號設計和長期的使用維護中獲得的,沒有深厚的積累,想一蹴而就是不可能的。

總結思考

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可以看出,F-5和主要對手米格-21相比,空戰機動性能相當,對地能力和作戰半徑遠遠超出,電子設備比較齊全可靠性和可維護性也要優於蘇式戰鬥機。客觀地說,其綜合性能超過米格-21。

不過蘇聯戰鬥機也有自己的特色。蘇聯在航空技術上略遜美國,因此非常重視戰術和技術的結合。蘇聯由二戰的經驗得出一個結論:75%的空戰戰果都是在截擊作戰中取得的。因此它的戰鬥機往往比較注重爬升性能和速度採取高空高速進入、打了就跑的戰術。這種戰術在空中探測手段還不發達的時代是非常有效的。米格-21雖然在盤旋性能上不如F-5,但是在速度和升限上佔了很大優勢。如果雙方的作戰環境和空戰武器性能相當,米格-21無疑佔據著一定的主動權,打得贏可以打,形勢不佳還可以加速逃跑。因此在實戰當中誰勝誰負還要看飛行員的素質蘇聯還經常把戰鬥機的性能分開在不同型號上實現,這樣可以降低每一個型號的研製難度。比如美國六十年代的重型戰鬥機F-4,在當時是一種綜合性能非常不錯的飛機,同時具有高低空空戰能力和較強的對地攻擊能力但是前蘇聯用米格-17/19/21三種飛機就分別獲得了高中低空對F-4的機動性能的優勢,F-4隻能依靠武器系統和電子設備的優勢。而且即使這三架飛機加起來的造價,恐怕還遠不如一架F-4。這也是蘇聯武器設計思路的一種典型反映。



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