图说雄猫

万磁王

原作者：文/LUNA 图/Danis Rechie


来自空翼

　　2006年，在航母甲板上工作了三十余年的F-14雄猫战斗机领到了退休通知书告别了服役生涯，作为外形最具美感的战斗机之一，雄猫是战斗机里的人气之王，在其退役十周年之际，本文通过文字配合漫画的形式，向各位读者细说大猫一些不为人知的小故事，缅怀大猫的一点一滴。
“为什么是变后掠翼”
　　进入上世纪60年代后，苏联轰炸机对美国航母战斗群的导弹饱和攻击逐渐成为现实，美国海军需要一种能够在远离航母的空域长时间巡逻并能够搭载远距空空导弹在敌轰炸机攻击之前就将其击落的防空战斗机。但是越战的经验和F-111B研制的失败也使海军认识到不能仅强调战机的超视距远程空战能力，新型舰载战斗机也必须拥有优秀的格斗能力。
　　作为防空飞机及对地攻击飞机，必须有较大的飞行速度和较好的机动性能，而作为舰载机，又必须拥有很低的起飞着陆速度和较大的航程及作战能力，能够把这些要求很好地统一到一架飞机上，F-14选择变后掠气动布局是唯一的答案。
　　为什么变后掠翼可以满足这些自相矛盾的需求?下面我们分项说明这些气动力特性变化对于飞机性能的影响。
　　1）升力斜率：当机翼处于小后掠角状态时，由于相对厚度及展弦比大，拥有很高的升力斜率，而此时增升装置效率也很高（多数变后掠翼飞机采用全展襟翼，充分发挥其性能），使得变后掠飞机在起飞和着陆阶段获得较高的升力系数，降低了飞机的起飞着陆速度。F-14之前的F-4J，由于需要保证高速性能，其后掠角高达51°，只能用降低翼荷载的方式降低进场速度，相同条件下的进场速度比F-14高了近30公里/小时，而F-14之后的F-18，尽管为了低速性能而生，其进场速度也比F-14高了15公里/小时。

万磁王

　　2）零升阻力系数：在亚音速范围内，各后掠角度的零升阻力基本没有差别，这是因为后掠角改变对于机翼浸润面积的变化极小，摩擦阻力基本是相同的，对于进入超音速明显增大的波阻就不同了，由于后掠效应延缓了压缩性作用，减弱了激波强度，大后掠角时机翼波阻大大减小。变后掠飞机利用这个特性，可获得较好的高速性能。这里我们拿在三代机里超音速性能一流的F-15来进行对比，在挂载4枚麻雀和4枚响尾蛇油量相同的情况下，F-14从0.8马赫加速到1.8马赫的时间比F-15快了20秒，可能有好奇的读者想知道F-18的数据，然而F-18在这种挂载条件下只能飞到1.3马赫。

万磁王

　　最大升阻比：在亚音速范围内，小后掠机翼拥有最好的气动效率，而在超音速范围内，大后掠机翼拥有优越性，这也是为什么进入超音速时代后，战斗机普遍使用大后掠角小展弦比布局。而变后掠翼飞机在各个飞行速度都有较好的气动效率，也就是说比按后掠翼飞机可以在执行任务的每一个阶段都达到较为满意的性能，这是固定翼飞机难以达到的。

万磁王

　　但是变后掠翼飞机并非完美无缺，其较高的结构重量和相对复杂的设计依然是制约变后掠翼飞机发展的命门。

万磁王

“翼套的秘密”
　　F-14的凶猛外形很大程度上源于其宽大的翼套，对于固定翼飞机，当飞行速度由亚音速变为超音速时，由于气动力分部的变化，通常会是静稳定度有一个较大的增长，对于变后掠翼飞机来说，这个问题更加突出，F-111跟MIG23就是典型的反面代表，转轴过于靠近翼根，静稳定度随后掠角变化太大，过载能力受到限制。而SU-17这种转轴过于远离翼根的，又造成了变后掠气动收益过小的缺点。因此转轴的位置密切关乎到飞机的性能，F-14采用了展向靠外的转轴位置，约为30%机翼半展长处，大大减少了气动中心的移动量，在超过M1.3后，气动中心甚至会前移。而并不满足的格鲁曼又为F-14装备了一种秘密武器——翼套扇翼，这个扇翼平时收纳在F-14A的翼套中，根据不同的速度，攻角和机翼后掠模式及后掠角，它可以自动从翼套中伸出，提高升力，减小由于变后掠造成的气动中心后移量和水平尾翼向下荷载，从而增加了飞机的超音速机动性，它使得F-14A的+8G包线向左移动到M1.8，这是绝大多数三代机不具备的能力，要知道F-14还是一架静稳定设计的飞机，1973年6月，格鲁曼首席试飞员西威尔带着《Aviation  Week》的一名编辑，在10668米，以M1.3的速度飞出了+6G。但翼套扇翼只安装在了F-14A上，在当时，一套扇翼的价格高达150万美元，并且F-14本身的超音速性能也足够优秀，F-14可以不依靠扇翼在M2.0飞出+8G，所以F-14B/D并未安装。

万磁王

“灵巧的雄猫”
　　尽管F-14可以被看成是为了AWG-9雷达和AIM-54导弹而生的战斗机，但是越战的经验告诉美国海军，导弹并不能像他们想象的那样让战斗机在几十公里外就结束一切战斗，换句话说，F-14不能仅依靠强大的雷达和远程导弹作战，雄猫必须拥有在刺刀见红的空中格斗中杀死对手的性能。
　　标志性的变后掠翼为雄猫带来了优异的格斗性能，为了容纳不死鸟导弹而设计的宽发动机间距机体也为雄猫带来了额外的升力贡献，凭借着傲视群雄的升力系数，F-14A在发动机推力并不出众的情况下拥有三代机中无与伦比的低速稳定盘旋性能和全包线的瞬间盘旋性能。

万磁王

　　1973年，一架安装了尾旋改出伞和其他设备的比标准型重了3.1吨的F-14A与一架减重1.3吨的F-4B进行空中格斗。在测试中，F-4B无法在进攻态势下持续跟踪F-14，F-14可以使用大过载转弯使F-4B无法获得机炮攻击的角度，或者直接加速甩开F-4B，脱离其机炮射程，抑或使用超过50°攻角的大攻角机动进行气动减速，使F-4B前冲，从而交换攻守态势。而在防御态势下，F-4企图在全加力状态的下降盘旋中摆脱F-14，同时使用方向舵试图增加跟踪的困难性，飞行过载达到8G，攻角接近30单位，而F-14可以轻松的保持在F-4转弯轨迹的内侧，事后发现，F-4B的玻璃纤维复合材料翼尖在大过载机动中被撕裂。

万磁王

“全能的不死鸟导弹”
　　AIM-54导弹和AWG-9雷达F-14强悍制空能力的保证，AIM-54也是世界上第一种射后不管具有多目标攻击能力的远程空空导弹，对5平方米反射面积的6个不同目标的最大攻击距离为96公里，最广为人知的是1973年的那次同时对60~80公里的6架靶机进行攻击的实验，直接命中四架，一枚不死鸟脱靶，一架靶机故障不计分。但本篇主要介绍不死鸟的典型目标打靶实验。
　　超音速轰炸机：一架BQM-34E在15000米以M1.5的速度模拟敌方超音速轰炸机，同时带有主动雷达干扰进行自卫，AWG-9用边跟踪边扫描模式在244公里处就烧穿了BQM-34E的干扰，在距离目标203公里处发射了一枚不死鸟，并且准确的命中了这架BQM-34E，在这次攻击中，不死鸟的高抛弹道带着它飞上了30000米的高空。

万磁王

　　巡航导弹：尽管大猫拥有当时无与伦比的多目标远程攻击能力，但是也不能保证没有漏网之鱼，但是对于紧贴海面突防的巡航导弹，不死鸟依然得心应手。这次的倒霉蛋变成了BQM-34A，这架靶机以M0.75的速度，贴着海面15米的高度飞行，一架在3000米飞行的F-14很快就发现了他，在距离目标40公里处发射了一枚不死鸟，一击毙命。

万磁王

　　高机动目标：是与外界通常的印象不同，不死鸟虽然是为了打击大型轰炸机与掠海反舰导弹设计的，但不死鸟同样拥有优异的攻击大过载机动目标的能力。在一次打靶实验中，一架位于5000米高度，M0.8的QF-86试图使用垂直机动摆脱AWG-9和不死鸟的追踪，QF-86先是用一个5G的破S下降了2000米，随后用6.5G的机动改出俯冲，就在QF-86刚改出的时候，不死鸟击中了他，在这次攻击中，不死鸟飞出了超过16G的过载，而不死鸟对于6-7G机动目标的有效射程高达37公里。