大衛(wèi)之鷹,以色列“獅”式戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)始末
? ? ? ?1973年的中東戰(zhàn)爭(zhēng)打破了以色列軍隊(duì)不敗神話:情報(bào)預(yù)警系統(tǒng)失靈,地面防御系統(tǒng)遭到破壞,軍隊(duì)紀(jì)律和動(dòng)員出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題,近500輛主戰(zhàn)坦克被摧毀,近三分之一的戰(zhàn)斗機(jī)遭受損失。戰(zhàn)后檢討導(dǎo)致以色列航空工業(yè)公司(IAI)根據(jù)“鷹”(Nesher)戰(zhàn)斗機(jī)專門發(fā)展了其J79發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)型——“幼獅”(Kfir),用于攻擊地面目標(biāo)。但“幼獅”只是基于法國(guó)“幻影”5的臨時(shí)解決方案,到70年代末,以色列空軍意識(shí)到自己需要一種全新戰(zhàn)斗機(jī)。
“獅”的誕生
? ? ? ?通過(guò)生產(chǎn)“鷹”和“幼獅”,以色列此時(shí)已經(jīng)積累了研制戰(zhàn)斗機(jī)所需的經(jīng)驗(yàn),于是著手制定了雄心勃勃的輕型戰(zhàn)斗機(jī)自研計(jì)劃,命名為“獅”(Lavi)?!蔼{”將是一種戰(zhàn)斗轟炸機(jī),被設(shè)計(jì)用來(lái)直接取代代以色列空軍現(xiàn)役的“幼獅”和更陳舊的A-4“天鷹”攻擊機(jī)。
? ? ? ?以色列政府試圖通過(guò)研制“獅”增加工作崗位,留住航空工業(yè)所需的高技術(shù)人才,并增加以色列戰(zhàn)斗機(jī)的出口競(jìng)爭(zhēng)力,降低美國(guó)對(duì)以色列的政治影響。更重要的是與當(dāng)時(shí)埃及即將獲得的F-16A/B戰(zhàn)斗機(jī)相比(此時(shí)以色列剛接收首批F-16),“獅”是一種為以色列空軍定制的武器,沒(méi)有泄密之憂。以色列估計(jì)整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)成本為7.5億美元,每架“獅”的制造成本是700萬(wàn)美元。
? ? ? ?以色列政府在1979年宣布了“獅”式戰(zhàn)斗機(jī),項(xiàng)目在1980年2月正式啟動(dòng)。當(dāng)時(shí)以色列空軍擁有全球空軍中最豐富的戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn),畢竟自1948年以來(lái)一直在為生存而戰(zhàn),因此全世界航空工業(yè)都對(duì)以色列將要研制什么樣的戰(zhàn)斗機(jī)很感興趣。美國(guó)在原則上支持該項(xiàng)目,并同意以色列使用美國(guó)提供的外國(guó)軍事銷售(FMS)信貸來(lái)購(gòu)買“獅”所需的美制組件。
? ? ? ?一開始,“獅”被定位成一種輕型近距空中支援和戰(zhàn)場(chǎng)遮斷戰(zhàn)斗轟炸機(jī),僅需執(zhí)行次要空戰(zhàn)任務(wù),該機(jī)具有單座型和雙座教練型,后者將具備全部作戰(zhàn)能力。IAI為“獅”選擇了通用電氣公司的F404渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),這種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展自YF-17的YJ-101,已被F/A-18“大黃蜂”艦載戰(zhàn)斗機(jī)采用,最大軍推4990千克,最大加力推力8028千克,能提供現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的所有無(wú)憂操作,似乎是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
F404還是PW1120
? ? ? ?但情況很快發(fā)生了改變,“獅”的設(shè)計(jì)理念在1982年發(fā)生了很大變化,進(jìn)化為高性能多用途戰(zhàn)斗機(jī),需要同時(shí)勝任近距空中支援和防空及空中優(yōu)勢(shì)任務(wù)。顯然以色列空軍對(duì)“獅”的生存能力提出了更高要求,輕型戰(zhàn)斗轟炸機(jī)已經(jīng)無(wú)法在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上幸存。
為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),“獅”在總體設(shè)計(jì)上需要將小型化、氣動(dòng)效率、高機(jī)動(dòng)性、復(fù)雜軟件系統(tǒng),以及高速、遠(yuǎn)程掛載大型有效載荷的能力結(jié)合在一起。以色列政府于1982年批準(zhǔn)了IAI制造5架“獅”原型機(jī),其中三架是雙座型。該機(jī)在當(dāng)年10月開始全面開發(fā),生產(chǎn)目標(biāo)為至少300架單座型和60架雙座教練型。
? ? ? ?性能增強(qiáng)也意味著“獅”的重量直線上漲,到1982年10月,“獅”的最大起飛重量已經(jīng)達(dá)到17噸,并仍在快速攀升。F404此時(shí)已經(jīng)推力不足,因此“獅”改用了普惠PW1120渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。PW1120是F100發(fā)動(dòng)機(jī)的縮小型,后者已被F-15“鷹”和F-16戰(zhàn)斗機(jī)采用。PW1120保留了F100核心模塊、傳動(dòng)箱、燃油泵、前涵道和數(shù)字式電子控制裝置,兩者之間的通用性達(dá)到70%,只有寬弦低壓壓氣機(jī)、單級(jí)無(wú)冷卻低壓渦輪、簡(jiǎn)化的單氣流燃燒室和輕型尾噴管是全新設(shè)計(jì)的。
PW1120原型發(fā)動(dòng)機(jī)于1982年開始試車,1984年開始進(jìn)行飛行測(cè)試,當(dāng)時(shí)計(jì)劃在以色列境內(nèi)由貝特謝梅什發(fā)動(dòng)機(jī)公司按許可證制造。由于PW1120與F100的通用性,以色列空軍無(wú)需為這種發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)存過(guò)多單獨(dú)備件。
? ? ? PW1120的飛行測(cè)試是在一架F-4E“鬼怪II”戰(zhàn)斗機(jī)上進(jìn)行的,該機(jī)不僅被用于“獅”式戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā),還是“戰(zhàn)錘2000”戰(zhàn)斗機(jī)的原型機(jī),后者將升級(jí)現(xiàn)代航空電子設(shè)備和系統(tǒng),并使用PW1120取代冒黑煙的通用電氣J79渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。PW1120最大軍推6350千克,加力推力9298千克。
? ? ?PW1120的試飛非常成功,使F-4E在不開加力的情況下超過(guò)1馬赫,戰(zhàn)斗狀態(tài)推重比達(dá)到1.04,比標(biāo)準(zhǔn)F-4E高出17%,掛載18枚炸彈時(shí)的低空最大速度從1046公里/小時(shí)增至1120公里/小時(shí),持續(xù)轉(zhuǎn)彎速度提高15%,爬升速度提高36%,中等高度加速性提高27%。1987年“戰(zhàn)錘2000”原型機(jī)在巴黎航展上進(jìn)行了表演。
機(jī)身設(shè)計(jì)
? ? ? “獅”是一種單發(fā)多用途戰(zhàn)斗機(jī),主要被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行高速突防打擊任務(wù),同時(shí)還有較高的機(jī)動(dòng)性和生存能力。
? ? ?人們總是喜歡將“獅”與F-16進(jìn)行比較,因?yàn)檫@兩種戰(zhàn)斗機(jī)有相似的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。從本質(zhì)上講,“獅”的體形更小、配備的發(fā)動(dòng)機(jī)推力更低,整體推重比低于F-16。與傳統(tǒng)布局的F-16不同,“獅”從一開始就被確定采用近耦鴨式三角翼布局,這是因?yàn)镮AI已經(jīng)在“幼獅”上積累了關(guān)于這種氣動(dòng)布局的豐富經(jīng)驗(yàn)。三角翼重量相對(duì)較輕,可在提供足夠的燃料容量,大迎角時(shí),鴨翼提供了額外升力和方向控制。
? ? ? “獅”的翼面積為38.50平方米,比F-16的大38%,展弦比2.1,僅為F-16的三分之二。機(jī)翼前緣后掠54度,在鴨翼氣流影響范圍之外布置有前緣機(jī)動(dòng)襟翼。機(jī)翼后緣略微前掠,布置有四片升降副翼。和F-16一樣,“獅”的機(jī)翼翼尖也裝有導(dǎo)彈導(dǎo)軌,可掛載兩枚“怪蛇3”紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈。全動(dòng)鴨翼位于飛行員座椅之后的前機(jī)身兩側(cè),對(duì)座艙視野的影響被降到最小,鴨翼略微上反。
? ? ?再次和F-16一樣,“獅”的垂尾被安裝在后機(jī)身上方的一個(gè)島型結(jié)構(gòu)上,在大迎角下能憑借鴨翼脫體渦來(lái)增強(qiáng)方向穩(wěn)定性。同樣該機(jī)也具有類似F-16的兩個(gè)腹鰭,前三點(diǎn)式起落架設(shè)計(jì)與F-16接近。
? ? ? “獅”采用四冗余線傳飛控和放寬靜穩(wěn)定性設(shè)計(jì)(10%至12%之間),驅(qū)動(dòng)9塊飛行控制表面,無(wú)機(jī)械備份。也就是說(shuō)“獅”是一架靜不穩(wěn)定的飛機(jī),和F-16一樣依賴計(jì)算機(jī)來(lái)維持飛行。
“獅”在外觀上與F-16最為相似的設(shè)計(jì)是前機(jī)身下方的集成附面層隔板的笑口狀皮托進(jìn)氣口,這種設(shè)計(jì)能提供令人滿意的大迎角進(jìn)氣性能。前機(jī)身底部扁平,將空氣引導(dǎo)至進(jìn)氣口,避免在側(cè)滑狀態(tài)下出現(xiàn)進(jìn)氣不穩(wěn)定。“獅”的進(jìn)氣道彎曲程度更大,防止發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片的迎頭暴露,降低了迎頭雷達(dá)截面積。??
? ? ? ?“為了降低結(jié)構(gòu)重量,“獅”的機(jī)翼及其附屬結(jié)構(gòu)、腹鰭、機(jī)身蒙皮、垂尾、鴨翼廣泛采用復(fù)合材料制造,復(fù)合材料占比達(dá)22%,IAI稱這將使“獅”的雷達(dá)截面積顯著降低。
座艙與航電
? ? ? ?一般來(lái)說(shuō),戰(zhàn)斗機(jī)原型機(jī)首先試飛的應(yīng)該是單座型,然后才是雙座型。但I(xiàn)AI首先設(shè)計(jì)了“獅”的雙座型,并將單座型的后座空間預(yù)留給未來(lái)航電升級(jí)。以色列空軍計(jì)劃最初30架生產(chǎn)型“獅”都是雙座型,以幫助培訓(xùn)飛行員。
和F-16一樣,“獅”也具有一個(gè)視野極佳的氣泡座艙蓋,但不是無(wú)隔框設(shè)計(jì)。該機(jī)的座艙沒(méi)有采用F-16的側(cè)置操縱桿,因?yàn)镮AI想要一個(gè)傳統(tǒng)中置操縱桿,根據(jù)以色列戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的意見,采用中置測(cè)力操縱桿的話,即使飛行員右臂或右手在戰(zhàn)斗中受傷,也能用左手操縱飛機(jī)返回基地。此外,側(cè)桿還意味著右側(cè)控制臺(tái)上的空間較小。
? ? ? ?由于以色列F-16飛行員經(jīng)常抱怨頸部疼痛,以及后傾座椅會(huì)抬高飛行員的膝蓋,導(dǎo)致可用面板空間減少,因此“獅”安裝了較為直立的彈射座椅而不是F-16為了提高抗荷能力的大后傾座椅?!蔼{”采用當(dāng)時(shí)最新的座艙設(shè)計(jì),具有HOTAS油門和操縱桿,休斯公司的寬視場(chǎng)衍射平顯和三個(gè)下視顯示器(其中兩個(gè)是彩色的),后者通過(guò)與頭盔顯示器共享數(shù)據(jù)來(lái)確保顯示冗余。
“獅”的航電幾乎全由以色列研制,在機(jī)鼻安裝一臺(tái)埃爾塔(Elta)公司的EL/M-2035多模式脈沖多普勒雷達(dá)。該雷達(dá)發(fā)展自“幼獅”C2的雷達(dá),在當(dāng)時(shí)屬于先進(jìn)設(shè)備,可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo),具有上視和邊跟蹤邊掃描模式。雷達(dá)還具有兩種空地模式,以及地形繪制和和地形規(guī)避模式。該機(jī)還將安裝埃爾塔/埃利斯特拉公司(Elistra)研制的電子警告系統(tǒng),具有主動(dòng)和被動(dòng)模式,并得到外掛式電子戰(zhàn)吊艙的增強(qiáng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)與武器
? ? ? “獅”內(nèi)油容量3330升,比F-16少了16%,不過(guò)可通過(guò)更低阻力和和PW1120的更低油耗來(lái)彌補(bǔ)。該機(jī)最大起飛重量達(dá)到19.3噸,略微超過(guò)F-16。其普惠PW1120渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)全加力狀態(tài)能將“獅”推進(jìn)到1.85馬赫的最大速度。該機(jī)掛載8枚340千克炸彈時(shí)的作戰(zhàn)半徑為460公里,空戰(zhàn)推重比1.1,最大過(guò)載9g。
? ? ?“獅”具有當(dāng)時(shí)以色列空軍的標(biāo)準(zhǔn)武器,除翼下副油箱外,該機(jī)位于右翼根部的30毫米內(nèi)置機(jī)炮來(lái)自德發(fā)公司(DEFA),口徑30毫米,每分鐘射速1500發(fā)。從上世紀(jì)50年代的達(dá)索“神秘”(Mystere)一直到“幻影”,德發(fā)機(jī)炮始終倍受以色列飛行員的信任,甚至將其安裝在美制A-4“天鷹”上取代原先的20毫米柯爾特Mk.12機(jī)炮。“獅”的空空武器是拉斐爾公司(Rafael)的“怪蛇”(Python)3紅外制導(dǎo)近距格斗導(dǎo)彈,空地武器將包括Mk.80系列無(wú)制導(dǎo)自由落體炸彈、休斯AGM-65“小?!毕盗袑?dǎo)彈,IAI“加布里埃爾”(Gabriel)反艦導(dǎo)彈和“凸眼”(Popeye)空地導(dǎo)彈。
原型機(jī)試飛
? ? ? 首架“獅”全尺寸模型于1985年推出。1986年12月31日,IAI首席試飛員梅納赫姆·施穆爾駕駛首架“獅”原型機(jī)B-01號(hào)首飛,他在持續(xù)26分鐘的飛行中檢查了發(fā)動(dòng)機(jī)和控制裝置,降落后將“獅”的操控性評(píng)價(jià)為“出色”。
? ? ?第二架B-02號(hào)原型機(jī)于1987年3月首飛,同樣是一架雙座型,兩架原型機(jī)的后座都被測(cè)試設(shè)備占用。B-02能在機(jī)腹掛載一個(gè)副油箱,并安裝了一個(gè)特殊的空中加油探頭和幾個(gè)新的航電設(shè)備。
? ? ? 在試飛中,兩架原型機(jī)進(jìn)行了80多架次飛行,飛行速度超過(guò)1馬赫,迎角達(dá)23度。生產(chǎn)中的第3、4、5架原型機(jī)將配備生產(chǎn)型機(jī)翼、任務(wù)航電和其他生產(chǎn)型設(shè)備。飛過(guò)“獅”的飛行員對(duì)其敏捷性和推力贊不絕口,一些專家認(rèn)為在大多數(shù)方面,“獅”的性能可以與F-16C/D媲美,甚至在某些方面甚至超出。該機(jī)鴨式三角翼的在靜不穩(wěn)定上的控制權(quán)限要優(yōu)于傳統(tǒng)有尾布局,這意味著“獅”能比F-16更快轉(zhuǎn)彎。
? ? ?但是到了1987年8月,以色列內(nèi)閣卻以12票對(duì)11票以及一票棄權(quán)的投票結(jié)果取消了“獅”項(xiàng)目,此時(shí)兩架原型機(jī)已經(jīng)完成了82架次飛行,探索了很大一部分的飛行包線。這個(gè)決定遭到IAI工人的抗議反對(duì),無(wú)濟(jì)于事。IAI別無(wú)選擇,只能解雇近5000名員工。
在項(xiàng)目被取消后,IAI仍自行籌資在兩年后完成了第三架原型機(jī)B-03號(hào),該機(jī)被用作IAI的技術(shù)驗(yàn)證機(jī),以測(cè)試和評(píng)估外銷航電設(shè)備。
“獅”之死
? ? ? 不出意外,和大多數(shù)夭折的戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)一樣,“獅”之死是高研制成本和政治因素雙重作用的結(jié)果。美國(guó)一開始對(duì)這個(gè)項(xiàng)目提供了支持,同意以色列使用其對(duì)外軍事銷售(FMS)項(xiàng)目的信貸購(gòu)買“獅”式戰(zhàn)斗機(jī)的美國(guó)組件,所以這是一種嚴(yán)重依賴美國(guó)技術(shù)的戰(zhàn)斗機(jī)。有超過(guò)20億美元的美國(guó)援助和技術(shù)流入了“獅”研發(fā)項(xiàng)目,也就是說(shuō)美國(guó)承擔(dān)了該機(jī)研制成本的很大一部分,高達(dá)40%。
? ? ??到1983年,項(xiàng)目成本已從7.5億美元研制成本和每架飛機(jī)700萬(wàn)美元的制造成本分別猛增到15億美元和1550萬(wàn)美元,到項(xiàng)目被取消時(shí),單機(jī)成本已經(jīng)接近2000萬(wàn)美元,與F-16相比毫無(wú)性價(jià)比可言。在美國(guó)和以色列,人們都在問(wèn)為什么要花這么多錢研制這種戰(zhàn)斗機(jī)?在美國(guó)人眼中,與自己的戰(zhàn)斗機(jī)相比,政府似乎更愿意幫助外國(guó)研制戰(zhàn)斗機(jī)。與“獅”形成鮮明對(duì)比的是,1986年11月,諾斯羅普由于缺少軍方訂單而被迫取消F-20“虎鯊”輕型戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目,損失超過(guò)10億美元,并流失了2000個(gè)工作崗位。
? ? ???在以色列,由于“獅”項(xiàng)目在吞噬大筆寶貴的國(guó)防預(yù)算的同時(shí)卻無(wú)法在10年內(nèi)以最佳狀態(tài)服役,因此受到國(guó)防部長(zhǎng)的抨擊,1985年爆發(fā)的經(jīng)濟(jì)蕭條也使該項(xiàng)目雪上加霜。更為關(guān)鍵的是,如果沒(méi)有美國(guó)的財(cái)政幫助,以色列就無(wú)法制造出“獅”,因此當(dāng)美國(guó)國(guó)會(huì)決定撤回資金時(shí),整個(gè)“獅”項(xiàng)目就轟然倒塌。
? ? ? ? “獅”的取消使以色列徹底喪失了研制戰(zhàn)斗機(jī)的能力,至今IAI公司仍是全球航空工業(yè)的小型競(jìng)爭(zhēng)者,無(wú)法成為重量級(jí)選手。與之形成鮮明對(duì)比的是,同樣是小國(guó)的瑞典堅(jiān)持自主發(fā)展戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)略,JAS-39“鷹獅”戰(zhàn)斗機(jī)在戰(zhàn)斗機(jī)市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力,這從一個(gè)側(cè)面證明了“獅”本來(lái)是可以完成的。
? ? ? ?按計(jì)劃,“獅”的總產(chǎn)量約為300架,將從1990年開始交付,全面服役日期約為1992年,IAI生產(chǎn)線每月制造12架,該機(jī)將成為以色列空軍的核心裝備,并獲得持續(xù)機(jī)身和武器升級(jí)。“獅”被取消后,美國(guó)同意以色列訂購(gòu)額外的F-16,以及以前嚴(yán)格控制采購(gòu)數(shù)量的F-15重型戰(zhàn)斗機(jī)。
如今,“獅”仍以某種形式存在著,不,當(dāng)然不是殲-10,而是洛克希德·馬丁公司為以色列定制的F-16I“雷暴”(Sufa),“獅”的一些設(shè)計(jì)理念和技術(shù)已被融合到以色列空軍的F-16I機(jī)隊(duì)中。此外該機(jī)的綽號(hào)也被以色列空軍進(jìn)口的M-346高教機(jī)繼承。
? ? ? 今天,“獅”已經(jīng)成為回憶,B-01、04和05型原型機(jī)被報(bào)廢拆解,B-02保存在哈澤林(Hatzerim)的以色列空軍博物館,B-03原型機(jī)作為IAI先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)和座艙技術(shù)的驗(yàn)證機(jī)一直飛到90年代。