很多人一旦提到F-15戰鬥機，就會自然而然想到這句口號，「沒有一磅重量用於對地攻擊」，。時至今日，F-15「鷹」式戰鬥機已經在多個國家中服役將近半個世紀，甚至已同F-4「鬼怪」II戰鬥機一樣成為一種流行文化的代表作品，比如最早的變形金剛動畫中的紅蜘蛛、驚天雷和鬧翻天三人就能變形為F-15「鷹」式戰鬥機，而在韓國空戰電影《R2B返回基地》中，F-15K戰鬥機的精彩表現也為所有觀眾留下了深刻的印象。（當然這部劇也嚴重削弱了它的實力）
波音F-15EX戰鬥機想像圖
自從1976年服役以來，「鷹」式戰鬥機家族在不斷發展壯大的同時，也在多次局部戰爭和地區衝突當中充分展示了自己的優異作戰性能，而未來即將服役的F-15EX戰鬥機也預示著「鷹」式戰鬥機作為一款半個世紀以前的設計依然擁有相當充裕的改進潛力。然而在今天的網際網路上，即便在已有大量技術資料處於解密狀態的情況下，依然有不少人或者團體不斷嘗試抹黑這款經典作品，甚至將其蔑稱為「二代氣動」、「力大飛磚」、「純粹依靠優秀的引擎堆起來的平庸設計」，然而事實真是如此嗎？顯然稍有常識的人都不會這樣想。
作為F-4「鬼怪」II，這款人類歷史上最優秀的第二代戰鬥機（沒有之一）的正統繼承者，「鷹」式戰鬥機究竟擁有多麼強大的實力才能有資格接下這份重任呢？這也是本文希望闡述的內容。
首先，為什麼F-15「鷹」算是我個人最喜歡，也是個人認為唯一一款在總體設計水平上能夠超越F-16「戰隼」的第三代戰鬥機呢？我暫且將「鷹」式戰鬥機的成功秘訣按照優先度分為三個部分：整體設計思路，氣動外形，發動機，有的人也許會奇怪，為什麼發動機會排在那麼後面，實際上不光F-15，幾乎所有美制戰鬥機都能按照優先度套用這三個標籤，因為在發動機領域，英國的羅羅公司難道不配同普惠、通用電氣一道叫板嗎？你們看看基本型的AL-31F發動機的推力都有12.5噸，F100發動機的推力為10.6噸，雖然它們在推重比和控制系統上存在根本差距，但誰的推力更高也是一眼就能夠看得出來的。氣動設計方面我們後續慢慢分析，至少在發動機領域掉分的法國人還能在這裡挽回局面，英國人在氣動領域方面的成就也絲毫不遜於美國人，那麼真正讓美國人在軍用飛機設計領域能同其他西方國家和蘇俄拉開根本性差距的地方是什麼呢？沒錯，就是整體設計思路。
講到這裡，很多讀者也許無法理解為何我會在文章開頭得出那麼違反「常識」的結論，那麼接下來我們就依次從氣動外形、整體設計和發動機三個方面對「鷹」式戰鬥機進行初步分析吧。眾所周知，F-X計劃於1965年正式立項，距離「滾雷」行動開始也僅過了幾個月的時間，因此將F-X計劃的誕生歸咎於越南戰爭的「慘痛」教訓也是完全說不過去的（且不說越戰時期的F-4「鬼怪」II戰鬥機的空戰損失數量僅為51架，其中部分F-4戰鬥機還是在掛滿炸彈等非空優配置的情況下被擊落的），甚至我們把時間往後推，先進戰術戰鬥機（ATF）項目也是在20世紀70年代，也就是F-15A戰鬥機剛剛進入服役的時間左右開始進行前期的預研工作的，也就是說哪怕在沒有越南戰爭的情況下，美軍在新一代戰鬥機服役的同時乃至不久以後都必然會立刻啟動下一代戰鬥機的研究工作。
越戰時期的F-4「鬼怪」II戰鬥機
雖然美國空軍在F-X計劃初期也有過關於下一代戰鬥機究竟應該注重多用途能力還是純空優性能的爭論，但在博伊德等人的努力下，F-X計劃於1968年正式將發展方向確立為純空優戰鬥機（當然這其中也有美國空軍對於米格-23、米格-25的實力的錯誤評估的因素在內）。在不少習慣使用「肉眼風洞」的人士眼中，F-15戰鬥機沒有採用邊條、翼身融合、前緣縫翼，也沒有採用某些人士特別喜歡鼓吹的中央升力體等一系列「財富密碼」式「三代機氣動設計」，因此他們往往都嘲笑F-15屬於「二代機」外形，同時有些人士也注意到F/A-18戰鬥機的LERX設計，並習慣將其同F-15進行對比，以便凸顯蘇聯人的氣動設計和美國人不存在明顯差距（F/A-18在1980年投產，米格-29在1983年服役，蘇-27則是1985年），但我們將時間向前移，就會發現20世紀50年代的格魯曼F-11F「虎」式戰鬥機就有採用邊條，更廣為人知的F-5和F-111系列飛機也有採用邊條，而翼身融合設計更是早在二戰爆發以前的洛克希德P-38「閃電」戰鬥機和日後的麥克唐納XP-67原型機當中就有使用，格魯曼F-14「雄貓」戰鬥機也屬於中央升力體氣動外形，某些人士所推崇的F/A-18，其前身P.530也是1968年的設計，不管從哪個方面看，美國人都比蘇聯人更早在飛機氣動布局上運用以上「財富密碼」。甚至如果我們再將目光轉移至F-X計劃本身，當時參加競標的北美NA-335方案也看似更加符合所謂的「三代機氣動外形」，那麼問題來了，F-5和F-111是否能夠因為擁有邊條而被譽為第三代戰鬥機呢？你們總不能說「土豚」一個除戰鬥機以外什麼都能幹的玩意也是三代機吧。（當然，F-111「土豚」攻擊機的設計水平直到今天都屬於可變後掠翼飛機的絕對巔峰之一，另一個便是F-14「雄貓」戰鬥機）
F-15過於簡潔的氣動外形往往成為某些人口誅筆伐的對象
格魯曼F-11F「虎」式超音速戰鬥機
P-38的翼身融合設計爭議比較多，我個人傾向於算作翼身融合的雛形
麥克唐納XP-67原型機屬於最早採用翼身融合的設計之一
諾斯洛普F-5戰鬥機
通用動力F-111「土豚」攻擊機
F-111攻擊機的部分邊條甚至還是可動的，推測主要用於控制滾轉
從另一側拍攝的F-111攻擊機
採用中央升力體結構的F-14「雄貓」式戰鬥機
作為新晉「貓」黨，還是得多加一張照片的
F/A-18「大黃蜂」艦載戰鬥機
諾斯洛普P.530項目，後來演變為今天的F/A-18「大黃蜂」
北美公司用於競標F-X計劃的NA-335方案的風洞模型
北美公司NA-335項目很明顯非常符合「財富密碼」式氣動外形
批判完所謂的「財富密碼」以後，我們就來分析一下為何麥道公司會採用這種看似平凡的氣動外形吧。首先，麥道公司認為美軍的下一代戰鬥機應當在飛行性能上面超越當時所有已知或未知的對手，攜帶的武器必須同時具備在遠距離和近距離消滅敵機的能力，航電設備和武器系統必須滿足一人即可操作的需求，飛機必須在保障高性能的同時儘可能地降低維護需求以滿足戰時需要，因此我們可以看出他們的方案一直貫徹著簡潔的理念，而這也是F-X計劃未同海軍的VFX計劃一樣採用可變後掠翼設計的原因之一。（當時VFX計劃的進度明顯更快，空軍並不想在F-4「鬼怪」II之後再採購一款海軍飛機，因此不選擇採用可變後掠翼設計在某種程度上也是為了避免兩者重複性太高而被迫合併的命運）
F-15戰鬥機的機翼的17個設計點
F-15戰鬥機的機翼並未加裝前緣縫翼，而是採用非常罕見的前緣錐形扭轉設計。在20世紀60年代，隨著CFD和計算機技術的飛速發展，麥道公司得以在設計F-15戰鬥機的時候運用全新的CADE系統，即在選用機翼參數以後將它們同其他有關於飛機布局的參數混合在一塊，根據發動機、機載設備和武器系統的需求，通過計算機來確定飛機的方案和重量數據，最後再進行性能估算以檢查該方案是否滿足設計需求。（有說法稱光是翼型就有高達107種方案，原型機首飛前的風洞測試的時間也高達23000小時）雖然最初入選的類菱形機翼具有優秀的超音速性能，但它在亞音速段過早產生的翼尖分離現象會引發很大的誘導阻力，最後經過層層選拔，得出兩款分別採用和不採用前緣襟翼且帶有錐度扭轉的方案，其中前者雖然能夠推遲氣流分離的發生以滿足跨音速機動需求，但帶彎度的機翼會降低超音速性能，同時前緣襟翼也會帶來增重的風險；後者的錐形扭轉雖然會帶來一定的超音速阻力代價，但同樣具有較好的跨音速機動性，並且不需要擔心前緣襟翼增重的影響，而最後的結果大家也有目共睹，F-15戰鬥機的機翼前緣帶有錐度扭轉（有利於減小誘導阻力，同時也能夠增加亞音速航程和提升大迎角機動性能），相對厚度由翼根向外逐漸減小，彎度則由翼根向外逐步擴大，在經過試飛以後麥道又決定將翼尖切去一個斜角以減小翼根彎矩。
光是用於風洞測試的翼型就高達74種
除了機翼以外，由於F-X計劃要求新式戰鬥機需要達到2.5馬赫的極速指標，因此F-15戰鬥機的兩臺發動機選擇採用窄間距布局以便減小阻力（它在飛行時速為2.2馬赫時的阻力係數僅次於F-14），同時這種布局也利於減小橫滾轉動慣量和後體阻力。F-15戰鬥機的推重比非常高（可達1.2至1.4），兩臺發動機同樣帶來很大的增重影響，因此它在後機身兩側都有一段很大的尾撐以增加尾臂，眾所周知尾撐結構不但容易產生阻力，往往會對噴管和後體產生嚴重的不利幹擾，而這個問題的解決方法也充分體現了麥道團隊在氣動領域的紮實功底：當時共有四種間距和整流不同的方案入選，其中採用相對較寬的尾撐間距的3號和4號方案的阻力相比性能最好的2號方案更低，4號方案的尾撐和噴管-後體間的整流又是最短的，由於整流結束於噴管以前，因此它的阻力也是最低的，但由於4號方案的外形使尾翼的支撐肋厚度太薄，因此無法承受尾翼的載荷（F-15戰鬥機的水平和垂直尾翼都布置於尾撐上面），所以最後獲勝的還是3號方案，後者在0.9馬赫左右的幹擾阻力接近4號方案，可以較大地改善巡航性能和機動性，同時麥道工程師也選擇F-15戰鬥機的後機身的最後一個受力框的位置前移了1米並將後體收縮角減至9度，從而有利於噴管表面的壓力恢復（當然也有增重的不利影響，畢竟設計本身就是需要取捨的）。
在綜合研究噴管性能和飛機氣動性能之間的影響後，麥道公司選擇將巡航噴管的收縮角由24度減少至20度，同時為提高方向穩定性，F-15戰鬥機的垂尾展弦比有所增加，垂尾面積擴大約12%，並因此得以讓亞音速段的巡航阻力降低約5.5%左右。除此以外，由於F-15戰鬥機將以空優任務為主，所以噴管的選擇也必須慎之又慎，其中非軸對稱噴管由於重量大的原因而落選（雖然巡航阻力最低），而在軸對稱噴管方面總共有收斂式和兩種不同膨脹比的收斂-擴散噴管，最後膨脹比為1.61的收斂-擴散噴管由於在典型作戰剖面上面擁有最佳的綜合性能而成功入選。
由於F-15戰鬥機的水平尾翼相對靠後（位於尾撐上面），配平力矩更大，因此非常有利於提升超音速配平能力（米格-25「狐蝠」就因為超音速配平的問題，只能夠成為真正意義上的「人操火箭」）。從具體數據來看，F-15戰鬥機雖然沒有前緣襟翼和邊條等增升裝置，但卻擁有高達1.6的升力係數和11.3的升阻比，相比之下擁有中央升力體和邊條等氣動設計的米格-29「支點」戰鬥機只有1.45的升力係數和10.5左右的升阻比，而採用邊條設計的F-16「戰隼」戰鬥機的升力係數為1.7，升阻比為11.5，採用LERX設計的F/A-18「大黃蜂」戰鬥機的升力係數為1.8，升阻比為10.6，採用可變後掠翼和中央升力體的F-14「雄貓」的升阻比和升力係數分別為15和2.3，在我之前寫的文章中就曾經提到米格-29戰鬥機的航程過短的缺陷應歸結於升阻比過低，而不是內油容量低的因素，這也算蘇聯設計師為保障作戰性能而在航程指標上做出的取捨，因此從這種角度來看，蘇-27「側衛」戰鬥機可被當作「水多加面，面多加水」思想的直觀體現，即通過放大機體，以重量增加和性能下降的代價，增加內油容量以便滿足航程需求（當然蘇-27在設計之初也並沒有如此強調航程指標），從中我們也能夠看出正是美國和蘇聯在氣動設計水平方面存在根本差距，才使得美國設計師不需通過「拆東牆補西牆」的方式來設計一款軍用飛機，而這種設計理念和技術水平層面的根本差距將在後面的「整體設計思想」篇得到進一步體現。
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