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楼主: 万磁王

动物凶猛——波音F/A-18“大黄蜂”舰载战斗机

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:23:38 | 显示全部楼层
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  与 YF-17 相比,“大黄蜂”的翼面积增加了 4.64 平方米(从 32.52 平方米增加到 37.16 平方米),翼展和弦长都有所增加以改善低速性能。机翼为变弯度梯形翼,前缘后掠后缘平直。前缘有全翼展襟翼,后缘内侧有液压动作的单缝襟翼。这些翼面都在计算机的控制下收放,自动改变机翼弯度,以便在整个性能包线内达到最佳升阻比。后缘外侧的副翼可作为襟副翼使用进一步增强低速操控性,襟翼和副翼也可差动用于滚转控制。外翼段可向上折叠,铰链就在副翼和襟翼的交界处。每侧内翼段安装有 1 个 363 升油箱,大多数燃油装在机身油箱内。
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YF-17 和 F-18 的对比,照片为 YF-17,轮廓线条为 F-18
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F-18 的自动变弯度机翼在降落时前缘可下偏 30 度,后缘可下偏 45 度

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:23:50 | 显示全部楼层
  为了增加内部载油量,与 YF-17 相比“大黄蜂”的后机身加宽了 10.16 厘米(4英寸),发动机向两侧外移一点,机背明显增宽增高。巨大的机背中容纳了主油箱,容量分别为 1,613、943、757 和 2,006 升,这些油箱在座舱和发动机前端之间的机背内部纵列布置,所有油箱和输油管线都是自封闭的,油箱内壁还敷设有泡沫材料,机鼻上方右侧增加了可收放空中受油管。
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F-18 的总体布局

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:24:04 | 显示全部楼层
  YF-17 简单的主起落架轮距为 2.10 米,为了增加在航母甲板滑行时的稳定性,F-18 的主轮距增加到 3.11 米,粗壮的跪式起落架可以承受着舰时 7.32米/秒的下降率。主起落架向后并旋转 90 度收入进气道下方的机腹中,双轮前起落架向前收入前机身。
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F-18 结构独特的跪式主起落架
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粗壮的双轮前起落架

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:24:14 | 显示全部楼层
 全动平尾是铝合金蜂窝结构,石墨/环氧树脂复蒙皮,可用于俯仰控制和滚转控制,作为“尾副翼”增强滚转性能。
  为了有效利用边条拉出的涡流,F-18 的双垂尾是必需的。双垂尾前移以填补机翼后缘到平尾之间的间隙,大大减小了跨音速阻力。垂尾前移还减少了尾喷管的干涉气流,同时由于不需要在后机身布置垂尾的支撑结构而减轻总重。
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计算流体力学仿真计算的结果,可以清楚地看到边条涡流产生的情况和流向

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:24:29 | 显示全部楼层
 进气口布置在边条下方根部,在大迎角下边条将进气理顺了再“喂给”进气道,对 F-18 出类拔萃的大攻角性能功不可没。由于不要求“大黄蜂”能飞 2 马赫,所以就不需要复杂的可调斜板进气道,采用了简单的“D”形进气口,并配有附面层隔离板,两个进气道唯一可动的部件就是边条顶部的放气门。固定式附面层隔板可将呆滞附面层气流沿着坡道流向机腹和边条放气门释放掉。垂尾间的后机背安装有双铰链液压控制的减速板,这样在减速板展开式对飞机的俯仰操纵影响最小。
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F-18 的进气口和附面层隔板
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F-18 的尾部减速板

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:24:42 | 显示全部楼层
  “大黄蜂”在机身结构中大范围采用了先进复合材料。铝合金占了结构重量的 50%,合金钢占了 16.7%,钛合金占了 12.9%。机翼、垂尾和平尾结构中大量使用了钛合金,机翼折叠接头也是钛合金的。机身约 40% 的表面是石墨/环氧树脂复合材料蒙皮,这种材料占结构总重的 9.9%,剩余 10.9% 的重量是其他各种材料(塑料、橡胶等)。
  YF-17 6,800 千克静态推力的通用电气 YJ101 涡喷发动机被其衍生型 F404-GE-400 所取代,后者最大推力 7,257 千克。F404 是低旁通比涡扇,旁通比 0.34,比起 YJ101 这种的“泄露式”涡喷发动机来说属于真正的涡扇了。F404 的推力和 J79 差不多,但重量仅是后者的一半多一点。该发动机具有三级钛合金风扇,一排固定式进气导向叶片和一排可变导向叶片,七级压气机,前三级为可变叶片定子,最后是单级高低压涡轮。
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通用电气的 F404 发动机

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:24:52 | 显示全部楼层
  F404 发动机结构简单,活动部件相对较少。与同时代的涡扇相比,F404 遭遇的研发问题也较少。该发动机在高迎角状态下有很好的压缩机失速特性,即使偶尔失速也能通过发动机和加力燃烧室再次点火迅速自行恢复。发动机响应迅速,从怠速到全加力状态只需 4 秒。但 F-18 最初的试飞中从 0.8M 加速到 1.6M 所需时间比规定值长,尽管采取过各种改进措施,但问题依然存在。
  美国海军要求该机具有全天候作战能力,并能发射诸如 AIM-7“麻雀”这样的雷达制导导弹,YF-17 的小型雷达就被更强大的型号取代。1977 年末在与威斯汀豪斯的竞争中休斯公司的 AN/APG-65 数字多模雷达获胜。为了满足海军至少 55 千米的探测距离要求,该雷达的天线直径达 50.8 厘米,为此增加了机鼻直径。
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AN/APG-65 雷达安装有滑轨,维护时可滑出

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:25:04 | 显示全部楼层
  “大黄蜂”共有 9 个武器硬点——翼尖两个、翼下四个,进气道侧壁两个,机腹中线一个。该机保留了 YF-17 的翼尖“响尾蛇”空空导弹挂架和机头 20 毫米 M61 机炮。
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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:25:16 | 显示全部楼层
  F-18 安装了 4 余度数字式线传飞控系统,是首个安装这种系统的生产型飞机。飞控计算机根据操纵杆和脚蹬输入的数据来控制各个操纵面的偏转量,不允许飞行员飞出超出限制的动作。线传系统采用投票制运行,如果其中一个通道与其他三个通道输出不同,那么该通道就会被判定为失效,并被自动关闭。4 余度线传系统在即使两个通道都失效时,只要剩余两个通道输出一致,仍可以继续控制飞机,即使所有通道都失效,仍可通过电动备份系统操纵各翼面。该机的平尾甚至还保留了一路机械操纵备份,在最为极端的情况下,飞行员可继续进行俯仰操纵。
  借鉴了越南战场经验后,该机安装有两套独立的液压系统,分别由单台发动机驱动,其目的是在一台发动机被击中后也能保证飞机的控制。
  由于 F-18 的主要型号是单座,所以非常注重航电的自动化以减轻飞行员的工作负荷。F-18 引入了“玻璃”座舱概念,淘汰了许多表盘式仪表,并将原先表盘式仪表的信息显示在阴极射线显示器上。同时安装了抬头显示器(HUD),仪表面板上安装了两个多功能阴极射线显示器和一个水平阴极射线显示器。座舱内安装了手不离杆(HOTAS)油门杆和操纵杆,作战中需要使用到了控制开关都集成在了油门杆和操纵杆上。飞行员在战斗机无需将实现从目标上移开寻找座舱中的开关。座舱内安装了马丁·贝克 US10S(SJU-5/6)零-零火箭助推弹射座椅。
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F/A-18 的座舱

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 楼主| 发表于 2017-6-19 11:25:36 | 显示全部楼层
“大黄蜂”毒刺
  “大黄蜂”可挂载多种空空和空地武器,并可迅速在空空和空地模式中切换。
  主要的空战武器是 AIM-7“麻雀”和 AIM-9“响尾蛇”导弹。“大黄蜂”最多可挂载 6 枚“响尾蛇”(翼尖 2 枚,翼下挂架 4 枚),最多可挂载 4 枚“麻雀”(机身挂架两枚,机翼外侧挂架两枚)。“大黄蜂”在对地攻击任务中可在机翼下 4 个挂架和机腹挂架上挂载多种对地武器。
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F-18 演示极限挂载 AIM-120,尽管实战意义不大

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