天空鬼怪－－麦克唐纳 F-4“鬼怪 II”重型战斗机(编辑ing)

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“斯贝-鬼怪”分析

　　“斯贝”发动机是英国罗尔斯·罗伊斯发动机公司针对中，近程旅客机的需要，吸取“Conway”发动机的使用经验，在 50 年代末期开始设计的一种低旁通比涡轮风扇发动机。六十年代中期起大量投入使用。“斯贝”发动机分喷水的民用型和加力的军用型。
　　1964 年民用型“斯贝”装于“三叉戟”、BAC-111 等民用客机。军用型“斯贝”装于 F-4K、F-4M、法国的幻影 IV 和西德的 F-104G 等军用战斗机。截至 1984 年底，民用“斯贝”生产 2,762 ，军用“斯贝”生产 1,241 台。1978 年 至  1983 年军用“斯贝”和民用“斯贝”生产台数如下表。



        
“斯贝”MK202 军用发动机，也用于我国“飞豹”战斗轰炸机。“斯贝”MK203 与 MK202 基本相同，只是改进了再热控制系统



        
　　在发动机的长度、直径和重量上，军用“斯贝”比民用“斯贝”大，但两者基本结构相似，只是军用“斯贝”在热部件的主要材料上大有改进.使地面静止加力比达 70%，高空高速加力比达 30%，军用“斯贝”比民用“斯贝”推重比增加15%。下表是民用“斯贝”和军用“斯贝”的比较。



        
　　早在 1962 年 2 月麦道公司考虑 F-4 系列飞机发展时，就筹划采用推力更高、巡航更好的军用“斯贝”发动机，并排了方案，取名 “斯贝-鬼怪”飞机。这种飞机在 F-4 飞机基础上加粗机身中段，进气道重新设计，机翼作局部更改。为适合于英国航空母舰比美国短的特点，前起落架支柱加长，以吸引英国军方，争夺军火市场。
　　后来，美国空军希望 F-4 飞机机内装 M-61 六管炮和搜索瞄准雷达 APQ-72，这样飞机重量增大，因此，美国空军也想用“斯贝”发动机作为动力。但 F-4 飞机的发动机 J79 的生产厂商美国通用公司极为反对，并加速推出 J79 的改进产品。
　　1964 至 1966 年麦道公司推出 F-4 飞机的三种改型设想：带“斯贝”的 F-4，美国海军所需的 F-4J，美国空军所需的  F-4E。麦道公司在 1963~64 年间向还美国海军提出了多个以 F-4L 为代号的“鬼怪”先进改型计划。但是都没有获得海军的青睐。其中最著名的是内部代号 98F0A 的计划，该计划准备为“鬼怪”配备罗罗公司 RB.168-25R Spey 涡扇发动机，六枚“麻雀”III 导弹或者两枚“不死鸟”远程导弹。大推力的“斯贝”发动机使得“鬼怪”可以在小型的航母上应用，而这些航母以前只能使用 F-8 十字军战斗机。但是在“斯贝”带来的好处和费用增加以及发动机通用性之间进行取舍后，海军决定放弃该计划。
　　适合英国所需的“斯贝”F-4 飞机受到英国朝野的重视，后来由于装“斯贝”的 F-4 飞机遇到技术上难点和飞机成本增加，导致英国订购总数从 290 架减到 122 架，削减 60%。
　　1966 年 6 月英国海军的第一架装军用“斯贝”的 F-4K 飞机在美国爱德华兹空军基地和美国海军试验中心进行试飞。可是试飞中加力系统出现麻烦，从火焰稳定器出来的火焰出现分离，火焰结构急剧变化，加力燃烧室颤振。为此，英国海军拒不接机，拖到 1968 年 3 月。1967 年  2 月英国空军使用的 F-4M 飞机在美国首飞。

“斯贝”MK202 加力燃烧室和尾喷管单元



        
　　带军用“斯贝”的 F-4 飞机除采用 F-4J 飞机的成果外，发动机进气口加宽 152 毫米，增加进气门，采用 AN/AWG-10  火控系统，机头雷达罩可折叠，平尾下反角减小为 15 度，主起落架加强，前起落架加长 0.5 米。F-4M 飞机采用低压轮胎和更好的刹车装置，机身下带 6.7 米长的雷达和红外线综合的电子侦察吊舱。无论是 F-4K 还是 F-4M，由于飞机重量加重，机身变粗，使全机阻力增加，最大速度变小，升限降低，但转场航程和起飞性能有所改善。
　　由于 F-4 飞机发展改进的需要，J79 发动机的改进改型几乎与飞机的改进改型前后相应。装于 F-4 飞机的 J79 发动机，从原型机装的 J79-GE-2A 发展到 J79-GE-17 前后共六个改进型，起飞推力由 70,608 牛增加到 80,415 牛，提高 13%。这些改进型的重量和尺寸几乎没有多大变化。
　　J79 发动机由 17 级压气机，10 个燃烧室和 3 级涡轮组成，加力推力可以调节，起动时可用火药燃气和地面气流，在 17 级压气机处可引气到飞机附面层吹气系统、座舱增压系统和设备冷却系统。J79 发动机在加力和军用推力工作状态时，飞行高度要低于 11 公里，使用时间不超过 30 分钟，高于 11 公里，不超过 2 小时；负过载允许时间 30 秒，零过载不大于 10 秒；在高度大于 3 公里，飞机表速小于  280 公里/小时时使用加力可能熄火，其它高度，表速稍大于 280 公里/小时时，由于开炮、大迎角机动可能引起发动机停车。

J79 发动机结构图

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军用“斯贝”发动机的压气机由高压 12 级，低压 5 级共 17 级，10 个燃烧室，4 级涡轮，围绕发动机的环形通道的外函道和加力排气收集器等五大部分组成。“斯贝”发动连续工作最大高度不低于 21 公里。发动机处于水平位置，可向任一侧倾斜 20 度，如斜45度，限时 30  秒。发动机下倾 0~45 度位置，同时可向任一侧有不大于 10 度的倾斜。发动机处于水平线以下 90 度位置。限时 15 秒。发动机上仰  0~90 度位置，同时可向任一侧有不大于 10 度的倾斜。负过载和零过载飞行限时 15 秒，如开加力限时 7.5 秒。在“斯贝”发动机使用过程中曾发生起动，地面慢车，喷口控制系统，加力，T1、T3、T6 控制系统，燃滑油漏油系统，低压转子组件，发动机振动，空气流量控制系统，发动机性能，燃油系统和滑油系统等方面 12 项故障。
　　“斯贝”发动飞与 J79 发动机主要参数对比见下表。“斯贝”发动机比 J79-17 相比短 2%，直径大 10%，空气流量增加  22%，重量增加 7%，加力推力大 15%，军用推力大 6%，加力耗油率提高 3%，军用状态耗油率低 12%，高度 11 公里 M 数  0.9 的空中耗油率低 18%。“斯贝”发动机加力推力与 J79-GE-8 比大 29%，与 J79-GE-10 比大 21%。
　　由此可见，军用“斯贝”发动机与早期 J79 发动机相比，在起飞加力，巡航耗油率上有明显的优势，但随着 J79 发动机的逐渐改进，其比势也在下降。“斯贝”发动机由于空气流量大，进气道截面积大和发动机直径大引起飞机机身截面积加大，从而引起飞机阻力增加。
　　应该说，民用“斯贝”发动机经受了“三叉戟”、BAC-111 等客机的考验。军用“斯贝”在幻影 IV、F-104G 和 F-4 飞机上使用过，但无论从其生产数量或从使用后实际效果看，远不如民用“斯贝”有名气。值得注意的是，军用“斯贝”发动机的使用都不是从飞机原型开始作为选择动力装置的对象，而是在已有飞机上由于改进需要而被采用，并没有得到发展，从而军用“斯贝”发动机实际使用量不大。
　　其实，道理很简单，在一个比较有名的民用发动机基础上改为军用发动机，远不如专为军用飞机所设计的发动机更适合于军用飞机的特点。民用发动机着眼点是耗油低的经济效益，而军用飞机更为重要的是作战指标，要求发动机体积要小、重量要轻。这种先天的不足是难于改变的。
　　尽管 F-4J 和 F-4B 装的 J79 发动机加力推力比“斯贝”还低 10,000 多牛、但 F-4J 和 F-4B 全面看性能还是优于 F-4K和 F-4M。

“斯贝”与 J79 发动机的比较



        
F-4B 的升级版——F-4N

　　到了 1970 年海军开始关注舰载机的老化问题，许多“鬼怪”已经服役十年显得老态龙钟了。当年海军提出了改装翻新 F-4B 的 Bee Line 计划。最终有 228 架 F-4B 进行了改装，飞机型号改为 F-4N。
　　被选中进行改装的“鬼怪”被送往海军北岛基地，在那里接受改装前的检查。改装中使用了很多全新的部件，包括机体结构增强，飞机上的电缆全部更换。飞机的发电系统换成 10KVA 恒速交流发电机。F-4N 保留了 B 型较薄的机翼和轮胎，雷达和机头下的红外探测设备。
　　F-4N 安装了 F-4J 那样的带缝翼的平尾以解决从超音速减速到亚音速时发生的“马赫压缩”问题，并能降低着舰速度。所有 F-4N 的内侧前缘襟翼都被锁死。

为了避免干扰到平尾缝翼，F-4N 内侧前缘襟翼锁住不用



        
　　F-4N 装备了 Sanders 公司 AN/ALQ-126 或 -126B 欺骗式电子对抗设备，其长条形的天线导流罩安置在进气口的上侧，这是 N 型和 B 型的显著区别。虽然 J 型和 N 型用的都是 AN/ALQ-126，但是因为电缆的缘故 N 型的天线整流罩更长些。

VF-201 的 F-4N 150642，注意进气口上方的 AN/ALQ-126 长条形天线


        
　　AN/ALQ-126 的雷达告警天线安在机翼和进气口下表面。其他的设备还有头盔瞄准具，新的附带自动高度报告装置的格斗计算机。APX- 76 或者 APX-80 空对空 IFF 设备，AN/ASW-25 单向数据链。B 型原来的 J79-GE-8 发动机被保留，但是加了抑制黑烟的装置。
　　第一架 F-4N 于 1972 年 6 月 4 日首飞，并于 1973 年 2 月加入现役。以下中队使用过 F-4N：
　　　　大西洋舰队 VF-41，VF-84，VF-171。太平洋舰队：VF-21，VF-51，VF-51，VF-111，VF-151， VF-154，VF-161。海军后备部队：VF-201，VF-202，VF-301，VF-302 以及海军陆战队：VFMA-112，VFMA- 134，VFMA-314，VFMA-321，VFMA-323，VFMA-351，VFMA-531，VFMAT-101。
　　F-4N 在美国海军中待得并不长，大部分在 1970 年代中后期就被 F-14 取代了。只有珊瑚海号航母的 VF-154 将 F- 4N 一直使用到 1983 年底。F-4N 在海军和陆战队后备部队服役几年后被 F-4S 和 F/A-18 所替代。海军最后一个 F-4N 中队 ——驻德州达拉斯的 VF-201 于 1984 年 2 月将它退役。VFMA-134 中队于 1985 年将陆战队最后一批 F-4N 退役。

F-4N 150639 退役后被涂成空军王牌 Robin Olds 中校的 F-4D 座机



        
　　F-4N 退役后有许多被改为靶机，代号 QF-4N。第一架 QF-4N 出现在 1983 年。和之前的 QF-4B 相比，QF- 4N 的机动性好得多，被用来模拟最灵活的目标。而这种灵活性来源于 QF-4N 拆除了一切和靶机无关的设备，将重量减到最低。整个后舱被用来安置  AN/ASA-32 模拟式自动驾驶仪和飞行控制系统。但前舱的设备被保留下来，需要时可以由人工操作飞机。

QF-4N 152235

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F-4J 的升级版——F-4S

　　F-4S 是 1970 年代中分配给 265 架（有说 248 架的）改进后 F-4J 的型号。其目的和海军的 Bee Line 计划类似，就是要将 F-4J 延寿至 F/A-18 和 F-14 将它们替换为止。
　　改进项目包括起落架和机体结构加强。飞机被解体后进行了详细检查，进行了必要的起落架和机体、机翼结构加强。机翼上加装了加强条。全机电气系统全部重新布线，液压系统换用不锈钢管。
　　为了增加机动性 F-4S 增加了双行程前缘机动缝翼，这使得 S 型的战斗转弯能力比 J 型高 50%。缝翼根据攻角自动调整位置，但也可以人工干预。由于交货延迟，最初的 43 架 F-4S 没有安装缝翼，但是后来全部进行了改进。

F-4S 的机翼前缘缝翼与 F-4E 相同，F-4S 加长了锯齿处小翼刀



        
　　F-4S 安装了数字式 AWG-10B 火控系统和 AN/ARC-159 双工 UHF 无线电以及 ARN-118 TACAN 系统（不是所有 F-4S 都有）。F-4J 上的 ALQ-126 或者 -126A 欺骗式电子对抗装置被保留，天线外形也没有改变。F-4S 和早期  F-4N 的区别就在于 S 型的电子对抗天线整流罩较短。

F-4S 的 ALQ-126 的电子对抗天线整流罩较短



        
　　“鬼怪”系列的一个顽疾就是发动机的黑烟问题，这使得它很容易被敌人发现。为此 F-4S 安装了黑烟较少的 J79-GE-10B 发动机，部分 F-4J 也进行了发动机更换。
　　F-4S 在机头，机身中部，垂直尾翼两边安装了低压编队灯。在前起落架舱附近安装有空气进气口。
　　第一架 F-4S 于 1977 年 7 月 22 日首飞。第一架装备机动缝翼的 F-4S 是 155899 号，时间是 1979 年  11 月。第一个获得 F-4S 的是 VMFA-451，1978 年 6 月接收了还未安装缝翼的“鬼怪”。其余使用 F-4S 的陆战队单位是： VFMA-112，VFMA-115，VFMA-111，VFMA-134，VFMA-212，VFMA-232，VFMA-235， VFMA- 251，VFMA-312，VFMA-321，VFMA-333，VFMA-451，VFMAT-101。

VFMA-235 的 F-4S


        
　　1979 年 12 月驻迈阿密的 VF-21 成为海军首个接收 F-4S 的中队。以下海军单位使用过 F-4S：大西洋舰队 VF- 74，VF-171。太平洋舰队 VF-21，VF-121，VF-151，VF-154，VF-161 。海军后备单位：VF-201，VF-202， VF-301，VF-302。试飞单位：VX-4 。
　　到了越战后期美国大型航母上的“鬼怪”开始由 F-14 替代。在整个 1970 年代末至 1980 年代初美国海军持续用新飞机替换  F-4S，但是有三艘小型航母例外，即“中途岛”（CVA-41），“罗斯福”（CVA-42），和“珊瑚海”（CVA-43），它们继续使用 F- 4N 和 F-4S。但是到了 1986 年，所有在大西洋舰队和太平洋舰队服役的“鬼怪”都退役了，1986 年 3 月 24 日，随着 VF- 151 和 VF-161 的 F-4S 从“中途岛”号上起飞，“鬼怪”再没有重返航母甲板。

VX-30 中队的 F-14 与 F-4S 编队飞行



        
　　1986 年后 F-4S 由岸基的海军后备部队使用，但这段历史非常短。1987 年 5 月 14 日，驻达拉斯的 VF-202 将最后一架 F-4S（155560）退役，之后该中队装备了 F-14。到了 1992 年，还在海军编制内的 F-4S 都是中国湖试验基地和木古角航空站的靶机。

VF-301 的两架 F-4S，涂上了由航空画家 Keith Ferris 提出的伪装色方案

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