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T O P I C    R E V I E W
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:47:44
1980年代起,軍機研發突破過往2年設計、2年試飛慣例,導致數量種類大幅減少,令人懷念飛機設計百花齊放但也錯誤百出的1940~1960年代;而那時代的戰鬥機中,技術上牽涉最廣而能順帶提到最多東西的飛機,小弟會認為是F8U/F-8,從二戰末到X-32及Checkmate都扯得到。

噴射引擎解決了螺旋槳速度越接近音速則效率越差的問題,但引擎推力低於1000公斤則很難做出性能合理的單引擎噴射戰鬥機,低於2000公斤則很難讓艦載機正常起降,等到英國NeNe引擎首度滿足2000公斤條件後,問題就輪到音障。
音障包含阻力、推力、控制等多層面問題,F-86與MiG-15率先以改變機翼碰撞氣流角度減低震波阻力,但付出升力、滾轉、偏航、俯仰控制的代價,機身結構較差且使用鋼纜控制的MiG-15,即使用翼刀阻擋邊界層流,滾轉及俯衝還是不如結構好且用液壓控制的F-86,尤其F-86俯衝可超音速但MiG-15不行,以致西方找到對MiG-15的必勝戰術,以俯衝及快速滾轉為主的垂直面機動戰術。
而F-86及MiG-15迴避機身對進氣道氣流負面影響,採用機鼻進氣設計,帶來機身內缺乏連續大空間、裝油比較少、大型雷達/偵察設備/炸彈等武器安裝困難等問題,導致這種設計除了當晝間便宜量產戰鬥機外,都無法接受。

美國海軍首批總推力超過2000公斤的噴射艦載戰鬥機,是原始設計均為機翼裝多具引擎、有加裝雷達當夜戰機能力的直翼機F2H/F-2、F9F/F-9及F3D/F-10,因此都沒用機鼻進氣,F-9換成單引擎後依然如是;另一批先進技術案,則是有機鼻要裝雷達而選機身左右進氣的單座無尾後掠翼機F7U,以及沒機鼻只能機翼進氣的單座全翼機F4D/F-6。
這種結構比較容易增加機身內空間裝東西,解決F-86及MiG-15的弱點,但就必須研究如何消極的減低機翼機身對引擎進氣干擾,並在近10年後、F-8推出前後,發展成積極藉由這種干擾提高推力。
無尾翼的F7U沒有水平尾翼控制問題,並引進後燃器在必要時提高推力數成,故速度及運動性都極高,但錯選西屋系列引擎,以及主翼須兼顧俯仰與滾轉的複雜控制,帶來F7U致命的3個缺點:加後燃器的推力依然不足讓起降安全性低到致命,加後燃器耗油太兇讓航程短到致命,以及F-16時代才成熟的控制技術現在就用導致可靠性差到致命。
F-6很明智地做了一系列修改,特別是加機鼻與換引擎,變成單引擎單座無尾三角翼全天候戰鬥機,系統簡化與起降能力改善,成為艦載機史上首架勝過陸基機、創下平飛速度及爬升率世界紀錄的飛機,讓其研發太久導致服役慢、及高速容易失控導致空中解體的新人殺手等缺點,變得可忍受。
如果F-6沿用西屋系列引擎,那可能就與水上起降三角翼噴射戰鬥機XF2Y/XF-7一樣,起降及推力問題始終沒解決,最後因為空中解體而被取消,比推力夠但空中解體讓皇家空軍訂單被Javelin搶走、只剩皇家海軍採購的Sea Vixen還慘。

F7U、F-6、Javelin、Sea Vixen、Scimitar都是雙引擎先進構型重型機,是比較非機鼻進氣設計有無尾翼的最佳對照組,除陸基的Javelin之外,其他4架比C-47還重的艦載重型戰鬥機,失事率都高得嚇人,無尾翼的更慘,讓海軍認知到須進一步重視艦載機起降設計,不能勉強飛行員,美國海軍再也不用載人無尾翼戰鬥機。
不過有尾翼也不是後掠翼機在航艦上起降的一切的解答,稍晚提出的後掠翼案F3H/F-3與XF10F,犯下與F7U相同的錯誤,選用西屋引擎,先不說推力只有目標6成,下大雨居然會熄火……換引擎前的F3H-1,是史上罕見的有雷達可夜戰非全天候戰鬥機,凸顯夜間戰鬥機與全天候戰鬥機的不同之處。
F-3與Javelin還凸顯一個問題,尾翼在某些情況下,控制效率會明顯降低,MiG-15的這狀況比F-86惡劣,F-3與Javelin進一步惡化到完全喪失改變機首俯仰角能力的深失速狀態;而F-3會出現問題的一個狀況,是航艦降落時……這讓F-3著艦失事率直逼F7U,也讓尾翼設計成為1950年代飛機設計的一個重要課題。
海軍選擇F-3時,XF10F受令引進可變翼技術,以便與F-3比較優劣,先選擇提高起降性能的可變傾角、再換成起降性能與續航能力都增強的可變後掠角,海軍接受可變後掠角設計,開始製作原型機。
鑑於F7U複雜電傳控制困難,XF10F飛控回歸機械式設計,主翼掠角改變時整個主翼會前後滑動,減低氣動力中心移動幅度,然後主翼固定後掠翼時的武器掛架保留還可跟著轉動,主翼外側還能上折以便航艦停放,Gundam ZZ等級的複雜變化與脆弱結構……複雜度空前絕後高又加上材料強度不足的主翼,可靠性低落。
XF10F最早只是F9F-4/5後掠翼版,換可變傾角翼時迴避離心引擎,把主翼拉到機背、水平尾翼放到下方尾管旁、機輪換回F4F以前的垂直收放式,換可變掠角翼及軸流引擎後,機輪位置與胖機身不變,水平尾翼拉到垂直尾翼頂端,結果控制效率低落及飛行員衍生震盪問題嚴重,西屋引擎推力還低,讓飛行員嘲諷說很不可靠的主翼機械結構其實最可靠……
至於主翼以外都很近似的F3H-1與XF10F比較,XF10F優點是航程較長、起降速度較低,其他不如F3H-1;英國Scimitar率先採用的翼面吹氣縮短起降距離的邊界層控制技術,在F-9測試成功,XF10F喪失起降優勢;F-6展現可疑的平飛超音速能力、原編號F9F-9的F11F/F-11確定能平飛超音速,次音速XF10F僅存的價值,就是同樣油量下能讓航程延伸數成、滿足攻擊機需求的可變掠角翼技術。
可惜的是,美國海軍這時代的攻擊機作戰半徑需求,攜帶核彈達1000英哩到1000海浬,多數艦載噴射機不是連單程自殺任務都飛不到,就是掛不了核彈,XF10F屬於機翼強度不足掛不了那種,技術被肯定,產品沒人要。
8   L A T E S T    R E P L I E S    (Newest First)
metalfinally Posted - 01/27/2025 : 21:47:55
花了一點時間讀完了
第五世代戰機有F8/A7標準當指標也是挺有趣的事
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:51:14
F-15/16/18是基於1967年以前的越戰早期空戰經驗提出,強調戰鬥機的水平與垂直迴旋能力,1967年以色列六日戰爭、越戰末期1972年的後衛二號作戰、以及1973年以色列贖罪日戰爭,飛彈發揮驚人效果,因此這之後戰機轉而強調應付飛彈的能力,現有戰鬥機攻擊機用新開發的內建外掛電戰系統,次世代機種則是一開始就強調匿蹤,帶來F-117、B-2、RAH-66、F-22、A-12、F-35等一系列計畫。
理由雖是匿蹤、而非可變傾角翼,但這些匿蹤機與F8U-1一樣,不依賴翼下掛架,也不用擔心翼下掛載影響機身側面,武器就裝在機腹彈艙、或肩翼加機身側面;怕彈艙高速高G機體變形卡住,YF-22/23最後選擇類似F-106的彈艙與伸縮掛架。
若說F-22設計只有武裝安裝位置與F-8類似,並與F-8同樣只能找零碎空間,因此攜帶武器量也偏低,那麼下個計畫,X-32/35,扯得到F-8/A-7的部分就很多了。
首先要談的是進氣道,沉重複雜的可動衝壓進氣道衰微,F8U-3的Ferri進氣道、F-22的Carte進氣道、與X-32/35的DSI進氣道,固定式衝壓進氣道復興。
1950年代只能進行2D氣流分析,氣流則是3D結構,升力會讓上下受力不均、離機身遠近的邊界層影響程度不同,分析必不符實情;隨3D運算進化,先出現從長方形變成不規則方形的Carte進氣道,下一步就是曲面構成的Ferri進氣道演化成DSI進氣道,外唇緣仍以直線產生震波,內側則以複雜曲線構成的非對稱腫包,自然除掉邊界層與產生震波,且與外唇緣震波發生正向干涉,提高壓力回收。
這些新技術分析出的輕巧固定進氣道,在相當包絡線範圍內優於舊設計沉重可動進氣道,但固定式設計的適應包絡線範圍有限,因此強調超音速巡航能力的F-22與F8U-3一樣,在引擎正面前使用洩壓門,讓F-22公布極速1.82Mach,其實是AIM-9/120有效使用速度上限,真實極速大概與F8U-3一樣,很高但沒人敢飛。
至於國土較大而機場密度較低、對戰鬥機極速要求超過2Mach的俄羅斯,Su-57的Carte進氣道就提出可變結構專利申請,可動部位與XF-103/F-105一樣,不是前緣延伸之前的LEVCON或進氣道外,而是進氣道內轉彎處,不僅能因應高速飛行,還可在一定程度內遮蔽可變機構驅動裝置及引擎正面,減低雷達迴波強度。
但,Carte進氣道還是須保留進氣口與機身間的邊界層排放區,這是難以控制的雷達迴波來源;DSI進氣道取消邊界層隔流區,代以能加速氣流、產生震波與削弱邊界層的腫包,不僅以易估計雷達迴波的腫包代替難估計的邊界層隔流區,腫包還有更佳的引擎正面遮蔽效果,附帶增加機內裝油或其他東西的空間。
於是,DSI進氣道爆紅,宣稱最早為低於2Mach的F-16 DSI及X-32/35引進、JF-17服役,卻讓大家忘記其前身Ferri進氣道,及率先應用與服役的倍音速機F-105……

X-32/35與F-105相似處,還不只是衝壓進氣道而已,更重要的是取代A機。
美國陸軍航空隊時期的A-XX,是輕轟炸機,主要任務是攜帶大量數十磅到數百磅輕炸彈,進行戰壕大範圍制壓與殺傷;美國空軍時期的A-X,則是因A-7而引進空軍的攻擊機,從A-7外號之一、小B-52,看得出美國空軍把攻擊機當轟炸機。
輕轟炸機是從二戰後期P-47起,逐步被戰鬥轟炸機取代,F-105/4時代取代完成;X-32/35則是因F-16/18的航程載彈乘積遠不如A-7,取代F-111與A-6的A-12計畫因冷戰後砍錢取消,空軍先以F-15E墊檔,海軍海陸趕快提大幅提高航程載彈乘積而不顧空戰能力的F/A-18E/F當緩衝,並各自提具匿蹤性的先進A-12替代案。
海空軍提新案不是問題,問題是新案更貴,冷戰後美國國會拒絕撥款,只能保留1個新戰鬥機計畫;相較於從零開始的海空軍案,起始略早於B-2及F-22的海陸AV-8取代案,超音速垂直起降戰鬥機,因已有一定進度,唯一被保留。
先前成功服役的垂直起降噴射機,Harrier性能約等於Hunter,AV-8B航程載彈乘積約達A-4等級,Yak-38勉強說是全面降級的F-11,到1980年代,不管空戰還對地打擊都不足,因此美國海陸與英國合作開發F-16水準的垂直起降戰鬥機。
現在問題是,垂直起降噴射機美英傾向單引擎以維持可靠性,單引擎F-16等級戰鬥機無副油箱作戰半徑約300海浬,海空軍的F-111與A-6作戰半徑是1000海浬級,而且還有匿蹤、不能外掛副油箱與武器要內載的需求,不靠可變掠角翼又要有一定程度空戰纏鬥能力的單引擎機,這是不可能的任務。
但,至少1000英哩作戰半徑,是從外海直抵蘇聯內陸重點的需求,也是替代A-12計畫都更貴的主因,蘇聯瓦解之後重新評估,內載燃油彈藥的作戰半徑可縮為400~750海浬;海陸強調至少具STOVL能力,作戰半徑只要F/A-18A/C陸基起飛加副油箱的400海里水準;空軍要便宜,作戰半徑達A-7等級便可接受;海軍則要求有A-5不掛副油箱的水準,理論上掛副油箱後便可與A-5/6掛副油箱一樣接近1000海浬,但最終跌回A-7系列腿最長的A-7A等級。
結果,這案子除追加超音速飛行、匿蹤、STOVL能力以外,關注重點指標就是A-7指標,畢竟F-16/18的空戰能力滿意而打擊能力不足,A-7咒縛發作。

進氣道與作戰半徑以外,X-32/35還有第3點與F-8有關,或說有相似之處。
X-35的技術雖然常被認為與Yak-141有關,但實際上X-32/35與Harrier的垂直起降機制是同一個來源,早死而沒看到其成果的法國飛機設計師Michel Wibault:與渦輪螺旋槳及渦輪扇類似,以噴射引擎為核心,驅動垂直推力用風扇,並以多組風扇、Wibault概念之一是4組,透過機械調控,兼顧垂直起飛與姿態控制。
這種只靠1個引擎提供多組推力的方式,複雜度、重量、耗油等都低於多引擎設計,而且機械式多引擎不可能精確控制各引擎輸出一致,在電動式功率密度強大到可滿足需求前,這也是維持各推力點輸出穩定的最佳方式,弱點是傳動可靠性。
為確保可靠性,P.1127選擇性能普通、但機械結構可算噴射引擎史上最簡單的Orpheus為核心,風扇直接裝Orpheus前,變成中高旁通比渦輪扇Pegasus,分別把外側旁通氣流及核心氣流導向前後共4個向量噴嘴,推力分配由氣動力決定,姿態控制從引擎抽氣到翼端與機身頭尾,X-32沿用此方式,把尾噴嘴減為1個。
這設計的賣點是可靠易減重,但引擎擺在重心,與燃油彈藥搶空間,飛機一定肥,面積率或匿蹤控制不易;X-32用類似F-8的前機身及肩翼,把油裝在連續的機背機翼結構中,並把主翼兼油箱增大到沒得裝尾翼,以渦流襟翼彌補無尾翼的問題。
因為Harrier的機身兩側噴嘴、機腹縱列起落架不適合傳統起降型號,故改成DSI進氣道與噴嘴裝機身中線,進氣道從F-16的腹下推回F8U-3的機鼻,武器也學F-8用空出的肥機身側面塞大彈艙,主起落架則學A-4裝在機翼整流罩內。
於是,X-32機鼻類似F8U-3、胖得像皮卡丘,充滿英國醜到翻但實用的風格。
不同於圍繞引擎把機翼機身各裝備東拼西湊貼上去的X-32,X-35是F-22模式的有機身再塞引擎,氣動力外形設計易,機身中線空間與F-86等機鼻進氣飛機一樣,被動力系統佔滿,油彈裝備都要貼在外側,很容易不肥但重,動力系統維修性可靠性都差,是以Yak-38/141為首VTOL高速噴射機主流模式與多數失敗原因。
油箱以外的系統好安排,風扇進氣口在機背、引擎進氣口在機身兩側,進氣口後方空間安排起落架與彈艙,適形夾艙化;但因作戰半徑需求拉大,早期前翼三角翼案主翼油箱不夠,只好研發新引擎提高推力,讓機身能拉長,X-35還能保持機身平整,F-35只好追加一堆腫包,成為不必要結構重量比X-32更多的肥閃。
雖然不必要結構重量較多的X-35觸犯VTOL設計禁忌,但X-32與F7U一樣的無尾翼觸及海軍禁忌,機首下進氣也容易吸跑道雜物與蒸氣及排氣,最後垂直起降測試階段,X-32B暫停,因此由X-35得標成為F-35。
但,還是有人看上X-32這種結構,或者說是F-8結構的優點,全球第2種單引擎匿蹤戰機Checkmate,就是同樣的機身與肩翼設計,進氣口、左右兩側武器艙、機腹武器艙位置,且因無VTOL需求而變得細長,說像X-32更像F-8,至於F8U-3的Ferri進氣道與Checkmate這個目前最複雜DSI進氣道的外觀,就更不用說了。
至於X-32構型的另一個弱點,穿音速氣動力中心移動太大,曾困擾主翼弦長偏長的F-6與SAAB-35,Mirage系列用較小面積、對運動性產生明顯負面影響的三角翼,X-32則靠渦流襟翼克服;Checkmate在2023年公開新構型,主翼尾端加裝類似F-6的控制面,是為克服控制問題,還是與F-6一樣航艦起降用,不得而知。

至於第六世代戰鬥機,因為現有計畫機作戰半徑要求通通都逼近F-111,已公布提案至少雙引擎,J-36甚至是3引擎,X-32與Checkmate這種F-8構型單引擎設計,因為裝油用大主翼已經大到快要全翼機水準仍不夠,幾不可能重現。
但,美國嫌棄現有雙引擎NGAD設計太貴而希望有便宜有人機提案,另外還會有大量便宜配套無人機,F-8的架構對這些案子,應該還會有明顯參考價值。
雖與F-8無關,但3引擎J-36的3個進氣道,與前文提過的F-107/111進氣口設計經驗,以及前文沒提到、F-14備用案的3具J79引擎版A-5經驗,則可能有關:前緣延伸下方邊界層的厚度,以F-111經驗,恐非DSI腫包能處理,故用Carte進氣道;目前固定衝壓進氣道因需考慮起降效率,設計最佳速度低於2Mach,但J-36或許可以安排純超音速衝壓進氣道,如機背DSI進氣道,是否如此可關注。

即使後代與F-8類似結構的設計,只是趨同演化的結果,要堅持Checkmate源自MiG-21,也必須說不易否定;但從另一個角度來說,經典設計會不斷以其他面貌重現,其他設計則不然,好的能在飛彈或玩具上看到,糟的就幾乎永不再現,這是因為常常重現的設計有其合理性,難以重現的設計往往有某些致命缺陷。
最遲從1960年代末期開始,幾乎每個軍機計畫都要與研發預算搏鬥,美中新冷戰可能展開,後冷戰時期研發時間充足到太多的環境,可能不再現;現在的新戰機計畫,與其從零開始收斂到最佳解,一開始就選定某些經典設計為基礎,或是廣泛蒐羅過去失敗案例與原始案比對,先行淘汰行不通或太耗時耗錢的方案,雖然缺乏創新的機會,但會是個省時的方法。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:50:49
雖然輸給F-5E/F,但F-8、還有F-104,仍有希望:理想戰術戰略轟炸機F-111、終於裝AWG-9與6發AIM-54且能在500公里外滯空2~3小時的F-14、從接近海平面到近30公里高空目標都可能攔截的F-15等機,單價超過1000萬美元、F-4的4~20倍,在石油危機後都貴到美國不太可能10年買上千架,需要自用兼外銷的便宜墊檔機取代F-4與A-7,新機F-5E/F性能不夠也不能上航艦,就是希望。
雖然最後獲勝的,是全新設計的F-16、以及F-5A/B另一條路演化版YF-17/18,但參賽的F-8改良版很像肩翼版F-16,尤其雙方進氣道位置幾乎相同,不再是F-8的機鼻下,而是往後拉到接近機腹,一方面因應氣泡座艙帶來的面積率修正,同時藉機縮小垂直尾翼面積,這對隨渦流升力而生的高攻角飛控而言,尤其重要。
但同樣是機腹進氣,F-8改良型與F-16的差異,就像另一組同樣是機身兩側進氣、F-104改良型與YF-17的差異很像,設計邏輯差距超過10年,以致舊機失敗。
最重要的差異在進氣道,1950年代的F-104及F-8都有意無意的以衝壓進氣提高推力,並因而獲得成功,這概念也延續到新案子中;但1960年代就沒這樣順利,代表性失敗案例是F-111,為減低體積重量,進氣道又短又靠近機身,衝壓錐震波與機身、翼前緣延伸互相干涉,這個1/4圓形衝壓錐進氣口的邊界層紊流問題,可能比機背進氣的F-107還嚴重,配上硬加後燃器又趕進度導致想得到想不到狀況都會給你熄火的TF30,理論2.5Mach極速與7.33G運動性,都做不到。
F-111因此成為分水嶺,後來的2Mach以上案子,比它早的YF-12/SR-71或Mirage系列這種持續改良版,仍用衝壓錐,剩下多改用可因應速度及攻角調整、因此結構最複雜也最重的長方形可動斜板進氣道;不追求高速的案子就用固定進氣道,並仔細研究讓形狀最佳化,過去流行的圓形相關對稱設計變得極為罕見;然後不管可變還是固定,進氣口與機身距離都比舊設計更大,減低邊界層影響。
F-16設計更優越之處,在於F-111案痛定思痛後,仔細設計的扭曲進氣道、邊界層隔流區、與前機身,能平順的融入機身後半引擎結構形成的圓柱體中,這是理想單引擎戰鬥機的引擎裝機翼設計,確保最低阻力重量的設計,還有變形但可以靠程式修正對雷達影響的大尺寸機鼻雷達罩,改掉引擎裝機翼設計一直都不能裝較大雷達與天線的問題,這也是後來J-10做不到導致進氣道凸出的設計。
相較之下,F-104改良案仍用衝壓進氣口,對極速需求僅1.8Mach的案子而言是製造無謂重量;F-8/A-7改良案看不到明顯的邊界層隔流設計,加上還是肩翼,裝油空間不如F-16阻力稍大的的翼胴融合;即使主翼尾翼同平面的F-16也犯下會深失速的錯誤,但電腦控制線傳飛控能緩和這問題,重及油量少沒辦法緩和。
F-104及F-8改良案沒搶到空軍市場,國會又要求海軍用YF-16/17挑一個,選定被取代的F-4與A-7廠商協助;競標結果,9項要求中,YF-16改造案在4.5項要求未達門檻,0.5項是單一引擎故障時飛行能力,YF-17改造案則只差著艦速度。
因此,YF-17改造案得標,有地圖顯示器的A-18取代A-7,沒有地圖顯示器的F-18取代F-4,後來所有飛機都裝一樣的航電,就稱為F/A-18。
YF-16改造案失敗,不僅是優劣極端帶來不到門檻項次偏多的弱點,以及海軍F-3吃過著艦時深失速苦頭而對此反感,協助此案廠商先前F7U與F-8著艦能力劣跡、A-7進氣口吸蒸氣與起落架煞車造假等問題的成見,還有F-16堪稱二戰後起落架最糟糕典範設計,替海軍設身處地,真的很難找到採用YF-16改造案的理由。
YF-17改造案F/A-18得標,同樣有錢賺的F-4廠商沒問題,A-7方當然馬上激烈抗辯,但海軍此案把取代F-4看得比取代A-7還重要,同時也是藉此表達對F-8/A-7的不滿,因此所有指責與A-7再改良提案,得到的也只是海軍各種搪塞。
即使F/A-18後來持續改造強化安全性,作戰半徑從原訂的逼近A-7,掉到只有1/3的相當於A-4,作戰半徑與炸彈攜帶量乘積甚至不到A-4的一半,但美國海軍與海陸都寧可投資F/A-18E/F、A-6F、甚至AV-8B,也不給A-7機會,法國F-8P在1999年退役,A-7H在2014年退役;不過,與F-8有關的故事,還沒結束。

取代F-4/A-7的F-16/18,因偏重取代F-4的空戰能力,加上容易開後燃器導致燃油消耗過多,作戰半徑理論實際差距大,又證明攻擊機超音速缺效率;因此F-16/18的4個能裝重武器掛架中,與A-4一樣,有2個常態使用副油箱,一但沒有副油箱,對地打擊作戰半徑的表現也就接近A-4,短腿;相對於A-7是6個掛架裝重武器,副油箱使用頻率相對低,在打擊任務上,A-7有2~4倍的掛載彈性。
雖然1個掛架1發導向炸彈或飛彈、比6個掛架30發無導向炸彈更有效,且A-7光電莢艙要佔用重武器掛架,是個弱點,但F-16/18比較依賴加油機,讓航艦方對大量攻擊機須轉任夥伴加油機、海陸對掛架少載彈少,都感不滿,F-18A/B/C/D成為輿論箭靶;而F-16直到C/D Block 30/32為止都沒有地圖顯示器,直到F-16C/D Block 40/42引進由APN-237、APQ-126後代之一所組成的AAQ-13,替多功能顯示器追加相關顯示功能,等於把A-7航電移植到F-16,都凸顯A-7的價值。
美國海空軍不是不在乎F-16/18載彈量與航程乘積不如A-7,隨後F-15E/F-16XL可視為介於F-111與F-4/A-7,或有A-7最大武器外載、兼具A-7最大燃油內外載作戰半徑的案子;F-16C/D Block 40/42起強化全天候地貌飛行與作戰能力,加大副油箱甚至CFT,就是為了延伸作戰半徑甚至釋放掛架;F/A-18E/F也是讓F/A-18作戰半徑或載彈量回到原始要求A-7等級的案子,由此可見A-7已形成一種咒縛。
更倒楣的是F-20,輕巧、還有可動斜板進氣道,讓這架取代F-5E/F的飛機纏鬥及速度不下於F-16,可是作戰半徑與載彈量乘積不只不到A-7、甚至不到A-4水準,美軍根本不會要;外銷的話,上有F-16/18,下有退役二手機,不然就去買蘇聯、西歐、甚至中共那些便宜飛機,F-20就沒有市場生存空間。
A-7咒縛不僅影響到第四世代戰機發展,甚至繼續影響第五世代戰機發展。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:50:14
A-5採用後,U-2在蘇聯上空被擊墜,宣示防空飛彈已能應付高空高速飛機,高速高RCS的B-58/XB-70/XF-108/A-5失去價值,須轉為讓敵人雷達看不到的方式穿透防空系統,如干擾與摧毀、壓低跡訊到背景值、及躲在遮蔽物後,帶來干擾系統及反輻射武器、匿蹤及大氣電波傳播預測、與雷達地貌飛行系統的進化。
二戰開始的雷達地貌飛行,只是顯示特定等高面以上的地形圖,要人員比對等高線地形圖導航,測距精度也不足,需人工而非自動比對地圖及迴避追隨地形,膽大的乘組員可靠自己肉眼或地圖資料飛到地形面以下躲避,但視野不佳環境時常須爬高重畫地圖,F-104G又多出顯示器需低頭看且可能被操縱桿阻擋、高速繪圖解析度太差等問題,成就該機服役初期可怕的失事率。
F-105D應用的ASG-19在R-14/NASARR之外,還有APN-148提供同時下方高度顯示;A-5由專職人員操作的ASB-12,進一步追加雷達連動慣性導航及飛控連動數位射控電腦,不用全靠人工,還有結合攝影機與視線高度的投影顯示器,解決F-104G碰到的外界視野問題;但它們仍是導航用等高面繪圖,躲在地形面下迴避地形所需座艙外地貌影像顯示,靠肉眼或星光夜視系統,能見度差一樣不行。
因此,美英空軍開始研發能全天候自動迴避與追隨地形的系統,後來的F-111/APQ-110及TSR-2/AIRPASS II;不過英國尋求突破二戰末建立的艦隊防空的雷達連網系統,美國則因韓戰困於低能見度惡劣天候日期太多,早於雙方空軍提出靠雷達可低空迴避甚至識別地貌的攻擊機案,後來的Buccaneer與A2F/A-6。
Buccaneer低空掠海飛行需求,帶來雷達迴避海浪及同時從雜波中找目標的雷達操作模式,為此開發的AIRPASS II被TSR.2團隊修改成地貌迴避/追隨系統,以HUD提供即時警示,再移回Buccaneer,並成為後來所有地貌追隨雷達使用的作業方式;A-6則用上APQ-88/92為首一堆雷達,重點是垂直雷達地形圖繪製用APQ-92,讓飛行員在任何能見度下,像日間看地形一樣迴避與導航。
NASARR/ASB-12、AIRPASS II、APQ-92各有其優缺點,後來強調地形追隨的專業超音速攻擊機,通常選擇是F-111與Tornado IDS這樣用多種雷達多個天線,把AIRPASS II與ASB-12的優點整合在一起;而因雷射導向武器出現,光電成為標配,APQ-92的雷達垂直地形繪圖成為選配,朝E-8/APY-3專業戰場繪圖演化。

A-6雖與A-5是近乎同期的不同需求設計,但攜帶4顆副油箱與1發核彈也有1000海浬級作戰半徑,核攻擊能力同級,傳統武器攻擊的5個多重掛架掛28發500磅炸彈,則超過A-5的4個掛架4發炸彈;Buccaneer最大航程與最大載彈量都不如A-6,但同樣攜帶4發1000磅炸彈時,無空中加油作戰半徑與A-6同為600海浬級,因此一般將A-6與Buccaneer當同級艦載攻擊機,因這2架飛機能達到U-2事件後的新要求,還有更強的非核打擊能力,也就順利採購服役。
但,先不說A-6與Buccaneer不能超音速飛行讓海軍有微詞,價格貴成為大問題。
英國因海軍替代空軍成為核嚇阻主力,水面艦預算挪給核潛艦與SLBM,航艦快速裁減,Buccaneer需求減少,價格貴還好;美國海軍超級航艦持續增加,A-6貴就難多買,且取代現有單座單引擎機的是F-4與A-6,更貴的雙座雙引擎機,海軍優先投資E-2與AWG-9/AIM-54平台,需要便宜機種輔助沒錢多買的A-6。
A-3攜帶戰略核武與A-4攜帶戰術核武的作戰半徑,一定條件下都是1000海浬級,而A-4攜帶戰略核武則是單程達1000海浬,A-6與輔助A-6的便宜攻擊機需求也相當,只是更苛,以放寬航艦起降條件,換攜帶傳統武器攻擊也要這航程。
A-4便宜,但無副油箱掛傳統武器作戰半徑剩1/3,故海軍提便宜超音速攻擊機案,有效載彈量與作戰半徑乘積超過A-4的2倍,依需求提高作戰半徑或載彈量。
這時美國換政權,引入一堆企管人士,對所有計畫進行重新評估,空軍引進海軍F-4成為F-110,換得後來F-111研發主導權;F-4可超音速攻擊,便宜艦載攻擊機案取消超音速需求,用現有設計改裝節省時間經費,於是,參賽機種就是些老臉孔:F-1E升級或F-100海軍版、A-4放大拉長版、F-8縮短版、A-6單座簡化版。
F-8案因機內空間大於F-86/100案,單引擎比雙引擎的A-6案更易壓價,肩翼裝多重掛架及大型外載彈性優於低翼A-4案,成為美國海軍的A-7;而美國陸海空三軍注意到英國Harrier前身P.1127,美國海陸將Harrier視為自身攻擊機案最佳解,Harrier成熟前的墊檔案,則因A-7初期技術問題,不再追隨海軍,沿用A-4。
本未參與此案的美國空軍,則警戒陸軍動作頻頻,先測試F-5/A-4/G.91等機的密接支援能力,又投入P.1127與開發AH-56,威脅空軍地盤,提出專業密接支援機計畫,當下以F-100D負責,並研發比P.1127及AH-56先服役的墊檔機、與比P.1127及AH-56更合用的完美機種,完美機種就是毀了AH-56、迫使陸軍選不同屬性攻擊直升機AH-64的A-10,至於墊檔機種為求快速,就被塞了已得標的A-7。
從1955年比陸基戰機還好的F8U試飛開始,1960年代美英空軍採購比陸基機還好的艦載機、F-4/A-7/Buccaneer為主力,到1970年代中期A-5及F-14改良版都沒能賣給空軍為止,中間這接近20年時光,是海軍航空史最驕傲的高峰期,但也成為後來艦載戰鬥機發展時的沉重包袱,問題在空軍引進A-7後浮現。

A-7雖架構源自F-8且外形極相似,但實則是不同的飛機:不須超音速及起降條件放寬,主翼取消可變傾角結構、減低後掠角、修改控制面、厚度強度增加,裝油能力強化;肩翼下方大空間且主翼強化,掛載能力從F-8的2~4個掛架與2~6個掛載點,增為10個掛架34個掛載點,航程載彈乘積基本高於A-4的3倍;引擎、航電、以及彈射起飛相關結構全數換上最新科技成果,但問題就在這時出現。
首先是引擎,性能重於可靠性的J57縮小版J52用在A-6,J52核心發展成美國最早一批旁通渦輪扇引擎TF30,本來要給AWG-9平台F6D延長滯空時間用,F6D取消就轉用在A-7及F-111,這2架飛機的航程與作戰半徑因渦扇而明顯增大、滿足甚至超過需求,但不熟悉的渦扇,讓這個沒那麼可靠的核心更不可靠。
糟糕的是,A-7起落架設計惡化引擎不可靠問題,重掀美國海軍的惡夢。
航艦彈射以前是用短鋼纜勾住螺旋槳機前方主輪及附近結構,把飛機拉了彈出,但噴射機主輪在後,變成比較不穩定的推,1950年代的艦載機多半改成在機身結構適當處加掛勾,用長鋼纜在機身上捆得像性虐待影片那樣,讓飛機「上天」,這對機身結構比較好,但耗時也容易浪費鋼纜,所以當時航艦出現鋼纜回收角。
為縮短起飛間隔,現在改用彈射器直接勾住前輪的做法,A-7是最早改用這種方法的艦載機之一,不同於不勾前輪、起飛前機鼻上仰的F-8,勾前輪的A-7機鼻低,機鼻下進氣口比較容易進雜物,固體雜物還可以事先整理甲板,可是彈射器的蒸氣就不行,引擎必然受蒸氣影響,起飛推力不足、不穩定,影響起飛安全性。
改彈射方式還要強化機腹與起落架結構,最早一批飛機沒經驗就須做足實驗,但A-7立下一個進入管理學教科書的惡例,偽造資料以省時省錢,靠吹哨者告發。
影響A-7A~C的進氣道與起落架問題,對空軍版的A-7D影響小,但TF30推力可靠性都嫌不足,因美英軍事交易的交換條件之一,買英國Spey改成TF-41,裝上A-7D;Spey是英國第2批渦扇引擎,以問題都大致找出後的高可靠性著稱,海軍便跟著引進可靠的引擎,還有可靠的M61機炮取代Mk.12機炮,成為A-7E。
更重要的是航電:A-7系統用品都源自飛彈用的APN-149,經若干修改,因RF-4C機鼻裝偵照設備後塞不下APQ-72,升級成地貌兼武器射控雷達APQ-99,APQ-99再升級成F-111地形追隨飛行用的APQ-110,A-7A~C則內建APQ-110簡化版的地貌迴避飛行用雷達APQ-115/116、及應該共用一堆硬體的APQ-99射控雷達。
APQ-116進一步進化,把APQ-99、導航、數位電腦等一堆系統整合,還強化測距精度的A-7D/E用APQ-126,精簡有效的對空對地與地貌飛行多用途雷達,有趣的是還改良了對海面目標搜索能力,成為空軍強化對海能力而被海軍採用的角色顛倒產品;這系列雷達後來持續改良,用在C-130、H-53/60、V-22、以及LANTIRN莢艙中,搜救直升機很貴的直升機全天候地貌雷達,其中之一就是這家族。
比雷達更重要的是駕駛人機介面,A-7與同時開發的英法合作計畫,Jaguar,都用了HUD,以及這時代攻擊機的新裝備,移動地圖顯示器,代替專職導航人員比對紙本雷達,F8U-3做不好的壓低乘員工作負荷,A-7藉此踏出成功的一大步。
而A-7與Jaguar的比較,顯示美國當年評估次音速攻擊機比較好的結論正確:Jaguar空戰能力相對較佳,還用上與F-4一樣的架構增加機內油箱空間、以及可以掛大型武器的肩翼,但航程與載彈量差距相當明顯,即使最危險的中歐戰場深入阻絕打擊的任務,Jaguar可能比A-7安全點,但其他環境中,A-7會更有用,並因而搶下F-84F、F-100替代機市場,讓A-7生產量比F-8多1/4,超過1500架。

不過,A-7主要客戶是美軍、以及二手外銷,當成商品來看,不如外銷量更大的F-104、F-4、A-4,以及外銷客戶為主的F-5,問題在A-7定位的不上不下。
美軍雖當A-7是便宜下位機,但其對地航電卻是RF-4/F-111這類最高階軍機用品改良版,至少要有權買F-4的國家才有資格買A-7,而同期機載雷達技術上只有英國AIRPASS達美國水準,瑞典PS-03略遜,法國Cyrano更差,最糟的蘇聯RP-9/21差到讓蘇聯積極消化APQ-72/AWG-10,讓美國對航電外銷設限嚴格。
且A-7的雷達也有問題,APQ-115比APQ-110的主要簡化處,在於APQ-110有2個天線,F-111另有1個天線的APQ-113負責射控,APQ-115只有1個與射控的APQ-99共用天線,因此F-111可以同時進行等高線繪圖、精確對地測距、射控,A-7只能分時切換,反應速度較慢不說,當時航電當機率很高,沒備用很糟。
所以,多雷達天線的F-111或Tornado IDS是全天候地貌追隨攻擊機,A-7遜一籌。
空戰能力方面,A-7名聲雖不如A-4,纏鬥也不致無能為力,但追擊敵人噴射轟炸機攻擊機需有40%速度優勢,故1960年代戰鬥機一定要超音速,讓A-7不適合當戰鬥機,當攻擊機略遜一籌的Jaguar反而可以。
雖說設計源自F-8的A-7要改回超音速戰鬥機,或是盡可能轉用A-7零件與技術去重啟F-8生產線,以拓展外銷並不困難,而實際上當時也有這樣的案子,首先是F-8升級與取代F-5A/B的外銷輕戰鬥機案,但評價是性能最好卻不合格。
從一次大戰起,始終有設計團隊鍾情於價格一半、性能九成的輕戰機概念;F-5A/B起源與F-11、F-8、A-4同梯,是用以對抗MiG-19、但與F-11一樣太輕小導致彈性不足的設計,評價與同時強調性能F-86等級、但材料只有1/3及工時1/5的英國Gnat類似,性能偏低但便宜簡單,當高等教練機及低價援外戰機剛好。
不過隨後越戰開始,因防空飛彈及對地打擊任務需求,空戰多發生於中低空,美國發現韓戰對MiG-15必勝的高空發現敵機俯衝脫離戰術無法執行,迴旋性比較重要,削弱F-5A/B而放大MiG-17/19優勢,又加上蘇聯開始外銷MiG-21,F-5A/B不夠用,對抗MiG-21、替代F-5A/B的新款便宜援外戰鬥機標案正式展開。
這次標案有F-4簡化版、F-104/8改良版、F-5升級版投標,考慮到這還是半買半送要美國出錢他國享受的案子,最終得標的是最便宜且氣動力最先進的F-5E/F。
F-8的架構雖然優良,但終究是1950年代上半技術,到1960年代,F-111與MiG-23/27的可變掠角翼技術,以及F-5A/B無意、SAAB-37與F-5E/F有心以前緣延伸及前翼製造渦流升力強化迴旋性的新技術,都讓F-8/A-7的氣動力設計過時。
雖然也有構型類似F-8的案子,但Jaguar與三菱F-1等於是F-4換肩翼解決尾翼問題的版本,有應用渦流升力,進氣道輪艙等突出腫包則是更佳的面積率調整方案;Mirage F1含進氣口在內的前機身等於F-104的改良版,之後則等於F-8省掉可變傾角設計的改良版;面積率設計最自然而與A-5相似的MiG-25,則以2.8Mach以上速度優勢輾壓,基本上都吸收1950年代各案教訓,做到青出於藍而勝於藍。
艦載機市場上,英法買了Buccaneer與Etendard,並研發艦載版Jaguar;飛行甲板長度210m的Colosuss級與Majestic級用戶,可操作飛行甲板268m的Essex級航艦用機A-4、或VTOL機P.1127,A-7要Midway級280m以上飛行甲板,沒機會。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:49:47
F-4的帳面性能不如XF-12F及F8U-3,她能獲勝、並在成為一代名機的理由,在於其曲折3次變身經歷留下的各種餘裕,能滿足越戰的改良急需,致訂單不衰。
F-3的結構不是F-8這種引擎裝機翼的典型戰鬥機,而是與XF-88及F-101一樣、轟炸機或雙引擎戰鬥機的機身外加引擎結構,座艙後直到尾衍的機身,就是佔機身直徑長度都一大半的超大載物空間,類似結構艦載機還有美國海軍A2F/A-6及皇家海軍的Buccaneer,可以空出彈艙,也可以當超大油箱用。
這巨大油箱帶來的呆重,在強調快速起飛的時代是負面因素,但現在需求是1000英哩以上核轟炸(不論單程或來回)航程、或航艦100海浬以外巡邏100分鐘以上,這個巨大油箱就成為只有可變掠角翼能取代的優點。
F-3首次變身,F3H-G/H,改用2具引擎,整架飛機與翼面也跟著放大,開始有後來F-4的外觀,還用個有趣的設計:機鼻與座艙在內的進氣道以前機身,是單雙座至少有各4種的可拆式模組:用APQ-50系列雷達的全天候版、用APG-30等級雷達的日間版、全相機偵察版、電戰版;至於武器有內建於機首模組的4門20mm機炮或56發火箭,以及機身下5個掛架、翼下左右各3個掛架的外載。
美國海軍賞識F3H-G/H的概念,但,日間戰鬥機案已選了輕小便宜單引擎機F-11/8,取代A-1攜帶核彈單程超過1000英哩的噴射輕攻擊機案,也由F-86最終改良型FJ-4/F-1E、及有3個多重掛架18個掛點的新機A-4等單引擎機得標;夜間戰鬥機、戰術偵察機、電戰機使用的航電、武器、與偵照系統,正由F-10、F7U、F-3等機的衍生型進行技術與戰術測試,測完才會讓F3H-G/H安裝。
當下F3H-G/H的立即需求,是美國海軍當時最重要的案子,取代A3D/A-3、作戰半徑1000英哩以上的超音速核攻擊機,正選是正在替空軍開發同樣用途F-107、3Mach戰略轟炸機XB-70及攔截機XF-108的北美所提A3J/A-5案,F3H-H為基礎改造、取消可換機首及引進A-4多重掛架的AH案,就是墊檔。
F-3與F-100A都是不知道尾翼正確設計時期的同水準產物,改良到AH及F-100B/107時,引進面積率與半隱藏掛架減低攜彈超音速阻力,以加大全動式垂直尾翼、避過主翼尾流而下打水平尾翼配套修改主翼外側等半吊子尾翼修改,進氣道改良到引進從內往外推的可動斜板衝壓進氣道,雙方技術水準還是相同。
而依據F-107經驗,XB-70與A-5一開始就納入面積率,開發全新材料結構,設計攜帶與拋射時不受震波影響的後拋彈艙,衝壓進氣效率更佳、甚至能增加升力與減低阻力的向下斜板衝壓進氣道等新世代技術,並設計全新世代的射控導航多功能整合航電體系、如A-5的ASB-12系統,領先AH技術至少1代。
不過AH也有些A-5不如的優點:源自戰鬥機的結構強固而抗G力高,纏鬥及抗彈片能力居優勢;11個小掛架變成5個重型裝備多重掛架、及4個低阻力半隱藏掛架,外載掛點最多可達32個;後座專職電戰人員方面,A-5與Sea Vixen一樣把人埋在不見天日空間內,AH則是雙座教練機般完全開放,空戰多對眼睛。
F-105及A-5通過驗收,意味墊檔的F-107及AH只能退,但空對空飛彈的技術戰術研究完成,超音速夜間戰鬥機案終於要正式執行,AH的第3次變身,F4H出現,而在F4H-1首飛後6天,F8U-3試飛,雙方展開競爭,F-4傳奇就此開幕。

通常這種相似雙機或多機競爭時,除非Hunter與Swift這種通通有獎、或X-32/35這種觀感與完成度實在差太多的狀況,敗方都會受到較多同情,認為敗方性能比較好;F-104這架賄賂規模遠高於剩餘能量的飛機,確實是這種政治勝利的典範,但F8U-3卻敗得不冤,即使有些優點,卻有3個致命弱點:多用途能力與產品壽命低不只一點,衝壓進氣與引擎可靠性難修改的差,乘員工作負荷破表的高。
F8U-3很早便確定引進衝壓進氣口及J75引擎,據此進行設計最佳化,F4H的3次變身在J65/67/79之間猶豫很久,進氣口引進可動斜板設計晚、修改多,不必要的盲腸呆重多;F8U-3尾翼選擇正確讓機動性及飛行怪癖少,甚至號稱能在F4H周圍轉圈,F4H水平尾翼下偏及主翼外側的補償性上仰,穩定性及控制問題都改善,卻不是F8U-3的解決,因此在1960年代末期再次進行多項運動性相關的細節修改;F4H正面風擋比F8U-3多兩道框,空戰中F8U-3的正面視野有優勢。
但在那個最新戰鬥機5年後就變成單程自殺核攻擊機的時代,F8U-3載彈能力與F8U-1/2比沒好多少,過氣就只能是另一架F-11,表演機;F4H的3次變身競標過日夜間戰鬥機與輕重攻擊機,單用途來看的盲腸與呆重是多用途保證,當戰鬥機落伍了,還能像有餘裕的F-10或結構樂高化的Hawker,轉換用途再戰10年。
F8U-3不僅多用途能力比F4H差一截,動力系統也是弱點:F8U-3的J75推力高,剩餘能量及水平迴旋居優;F-4選可靠的J79,雖然阻力大推重低,但油門調整快且不易喘震熄火,帶來垂直機動需要的高加減速及耐操等隱形優勢。
這個容不容易喘震與耐操的優勢,又因進氣道設計的差異而放大:F-102B/106、F-100B/107、F3H到F4H一系列變身,只是用最簡單方式讓現有穿音速機進氣道變成2Mach機進氣道,事後諸葛知道邊界層處理仍不足,故F4H-2改造進氣道,裝可動斜板的邊界層隔流板加大伸長,斜板則可依條件修改制動條件,易升級,提供僅次於A-5的各種速度攻角進氣效率;F8U-3在1.xMach的引擎喘震熄火,始終無法確定產生條件及成因,試誤法找出的進氣口也不知道如何修改,無解。
進氣道以外,還有個乍看下F8U-3居優勢、實則不然之處,航艦起降:可變傾角翼讓F-8系列擁有起降升力與視野優勢,但F-4一如Scimitar、Buccaneer、A-5等機,引進邊界層控制技術在翼面吹氣,讓F-8起降時操作反而居劣勢,加上F-4起落架位置與結構強度都優於F-8,不管理論還是後來起降統計,F-4都更安全。
最重要的,在於解決單駕駛複雜航電的工作負荷問題,F-4被美國海軍指定為有專職電戰人員的雙人座機,讓工作負荷合理,甚至可以追加工作,而F8U-3設計團隊則是「要加第2人我們寧可放棄此標」的態度,相當異常,這就要細說航電。

F8U-2NE/F-8E與雙座F8U-1T測試機,都由同架F8U-1改裝,改裝成F-8E時AWG-3裝在座艙後主翼前,加裝座艙時不僅要把機身拉長0.61公尺,還要拆掉AWG-3、2門機炮、半數飛彈掛架、與空中加油口,多功能APQ也要換成小的單功能地貌雷達APN-149;F8U-3比照辦理的話,雙座訓練型長度還能壓在19公尺以下,但作戰機勢必超過20公尺,除非學F3H-G/H拆機翼之前機身,否則上不了航艦。
公司方面的終極解決方案是架長得像F-105盜版的XF9U提案,承認F8U架構不可能在長度限制內兼顧航電與雙座,因此F8U-3只能沿襲F8U-2的APQ-83/AWG-3模式,用更先進更自動的AWG-7及APQ-74/75;而F3H-G/H時代就有雙座化配APQ-50選項的F4H,就選擇雙座版APQ-50/Aero-1A系統升級案,APQ-72/Aero-1A。
APQ-72這個源自APQ-35的體系,至少有F-2/3/6/7U/10、Javelin、Venom/Sea Venom等機用過,是當時西方用戶最多、操作方式最熟悉的全天候戰鬥機雷達兼射控系統體系,而且Q不僅能整合搜索與射控,導航、地貌、光電、甚至多種類型武器,也都能依需求加入,單座款還是有至少3隻手的問題,雙座款就沒有操作障礙,美國海軍至此對全天候多用途戰鬥機單座化也是呈放棄態度,指定F-4雙座。
F8U-3既非雙座,就只能學本來給F-102A、最後F-106才成功的戰系,由ASQ-25等感測器、ASG-25射控、以及資料鏈與武器等組成的單座機用全自動戰系MA-1MX-1179,在地面站與雷達指揮甚至遙控下接戰,等於把第2個人擺在地上,所以只要1個駕駛就能全天候攔截。
但F-106有個墊檔,與F-102A用F-89的E-1/6終極升級版MC-3戰系同源的雙座用戰系,MG-13/WA-217A戰系的F-101B,側面說明當時美國空軍沒找到壓低單座全天候戰鬥機駕駛負荷的方式,自動化APQ-74/AWG-7能讓F8U-3單座化嗎?
這點或可參考APQ-35體系的全自動化末裔:蘇聯獲得F-4J用APQ-72/AWG-10後,參考發展出MiG-23用Sapfir-23/R-23系統,並進一步演化成MiG-29A與Su-27B用的N011/019時,因參考雙人版用在單座機上,加上武器與空戰環境比1950年代更複雜,評語是即使純空優機,還是要4隻手才能操作;蘇聯提出的解答就是全自動模式,由射控帶飛機直線飛向目標發射飛彈,駕駛不會也不能干預。
但當西方得知N011/019架構由來與接戰邏輯後,就用簡單的迴避機動欺騙MiG-29A/Sapfir-29,讓系統失去目標接觸、或在射程外就發射飛彈,同時自投羅網衝向我方飛彈,利用電腦邏輯弱點獵殺MiG-29A,飛彈射程越長、飛機氣動力性能越高,獵殺起來越容易,早20年走這條路的F8U-3其實是走上死路。
但單座全天候多功能戰鬥機從1970年代起成為主流,這是另1條航電路線的努力,先是以F-105D用ASG-19雷達配的R-14、及F-104G/S用F-15/21/24為中心的戰系,NASARR,而後最佳解答是英國Lightning用的AI.23/AIRPASS雷達戰系。
NASARR核心源自巡弋飛彈導航系統NAVAN,轉化為XB-70、A-5用ASB-12等導航與攻擊系統,再轉化為多用途戰鬥機戰系,系統座標系從過去搜索與射控雷達的極座標,換成導航系統用易換算的直角座標,不同作戰作業模式可以有共通的顯示與操作模式,資料顯示與操控整合度高,堪稱戰機航電史的革命進化。
但F-104G以失事率高出名,錯誤的水平尾翼、高翼負荷不夠靈活、西德飛行員素質低得可怕之外,F-15/NASARR顯示所有資訊的顯示器,在座艙內低到被操縱桿擋住之處,駕駛無法同時看座艙外與顯示器,故常常超音速直衝奈何橋;F-105D在ASG-19與R-14/NASARR的顯示器外,另有APN-148及額外的離地高度顯示儀,擺在不管抬頭或低頭都可順便看到的位置,便安全得多,但還是不夠便利。
美國電子科技正確選擇數位化,錯誤走類比路線的英國,卻注意到人機介面重要性,1942年就提出把主要資訊整合投影在光學瞄準器的HUD、以及主要功能鍵放在駕駛桿與油門把手上的HOTAS概念,把低頭看資訊、雙手離開操縱桿與油門桿等危險行為減到最少程度,並在近20年努力進行資訊顯示與控制程序自動整合後,於AI.23/AIRPASS時期實用,終於確保駕駛2隻手2顆眼就夠。
NASARR的直角座標系統、及資訊數位化處理,加上AIRPASS、特別是追加對地打擊能力版AIRPASS II的HUD與HOTAS,才是單座全天候戰鬥機的解答。

F-4是趕時間而不完美的墊檔機,因3次變身而有充足的升級餘裕,政權與國防方針轉換又讓空軍以F4H-2改造為F-4C,擴大市場又帶來不同需求,帶來F-4系列眾多不同的武裝與航電,同樣源自F-4B的APQ-72/Aero-1A的各種衍生。
隨後這系列航電的射控雷達部分,除了以地貌飛行能力為主的APQ-117以外,出現有趣的1機3名現象:APQ-72=APG-59=AWG-10、APQ-100=APG-60=AWG-11、APQ-109=APG-61=AWG-12、APQ-120=AWG-10A=AWG-14,一個應說明的誤解。
首先,APG是單純的射控雷達,APQ是多功能合體雷達,AWG是含電腦的射控系統,而到1950年代末,全天候戰鬥機的航電模組編號至少十幾種,但大部分都是綁定特定型號體系的APG/APQ/AWG,因此介紹通常只介紹關鍵系統。
至於何為關鍵系統,那就要看需求與航電發展體系:美國海軍認為APQ-81/AWG-9服役前F-4B墊檔用APQ-72足夠,故升級版F-4J只是把APQ-72配的AIM-7射控系統Aero-1A,換成射控電腦AWG-10,提供都普勒濾波及對地打擊模式,讓F-4J成為史上首款具俯視俯射能力的攔截機,對空偵測距離連帶強化,再附帶多種對地武器投擲能力;皇家海軍基於相同理由,F-4K先裝APQ-72/AWG-10英國修改款APG-59/AWG-10,然後換英國授權生產升級版APG-60/AWG-11。
美國空軍評估F4H-2/F-110,發現除航電外,空戰勝於F-106A,對地打擊優於F-105D,而價格比雙方都低;美國空軍攔截機正選是裝ASG-18的3Mach機,XF-108/YF-12,墊檔是F-106A及F-101B,戰鬥轟炸機正選是F-105D/E,F-106/YF-12的飯碗F-110搶不走,F-105就被砍單,F-4C/D/E取代F-105的航電強化方向重點,則是在APQ-72架構內加裝導航繪圖等對地模組,變成APQ-100/109/117/120。
空軍版F-4不是沒有AWG,AIM-4甚至一堆後來引進的精導武器,都是透過APQ內的AWG部份控制,皇家空軍跟著引進的F-4M,機身航電雖與F-4K同樣源自F-4J,但航電是APG-60/AWG-11引進若干APQ-100/109技術的APG-61/AWG-12,提供更強的對地打擊與核攻擊能力,成為坎培拉與Tornado IDS之間墊檔。
AWG-10/11/12還是與射控雷達掛鉤產品,但隨APQ-120大幅引進數位化固態電路系統,以及陸續加裝AGM-65、GBU-10等需要額外配套系統的導向武器,這些控制系統結合成模組化的獨立電腦組AWG-14,與APQ-120或APG-65/66等多種雷達能混裝的射控系統,AWG再變成APG等其他系統的可更換附屬模組,如日德F-4升級案APG-65/66用AWG-14、APG-63/AWG-20、APG-70/AWG-27等。

美國海軍F-8新機隨F8U-3失敗而止,下一個戰場是英法艦載超音速戰鬥機市場。
英國垂直起降噴射機P.1127超音速版P.1154取消後,皇家海軍要讓飛行甲板長度僅220~240公尺的4艘現有航艦操作超音速戰鬥機,新機還要半數零件國產,現有Sea Vixen是航電及飛彈戰力逼近F-10/AIM-7、運動性接近F-6的高級機種,美國海軍要到F-4才能淘汰F-6/10,皇家海軍也只能跟著以F-4J為基礎,用上推力比噴射引擎J79大15%的渦輪扇引擎Spey、以及其他一系列改良,成為F-4K。
法國海軍只有2艘甲板260公尺、略短於Essex級的Clemenceau級航艦,須被取代的法國版Sea Venom、Aquilon,是Sea Vixen前世代準直翼機,不管用APQ-65的雙座款還是用APQ-94的單座款,都更急於淘汰,故選擇能較快交機的F-8E改成F-8E(FN),引進翼面吹氣等改善起降能力的設計,並從APQ-94/AWG-3改成能使用R.530/550的APQ-104/AWG-4,成為最後一批新生產的F-8。
本來美國海軍的F-8會很快隨Essex級退役,但越戰讓Essex級航艦延役,最後一款能在Essex級航艦使用的戰鬥機F-8也就跟著延役,進行結構強化,主翼下能掛2000磅炸彈、AGM-62、副油箱等,轉型單程核戰鬥轟炸機;接著又因RA-5C結構壽命及零件枯竭,零件相對充裕的RF-8留用,直到1980年代中後期才退役。
而F-8這個架構的壽命,甚至更長,那就是下一個高峰的A-7。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:49:12
其實說F-8是機炮戰機頗有問題,該機有機炮沒錯,但海軍Mk.12機炮與空軍飛彈AIM-4一樣,纏鬥必發生的高G機動常卡彈,可靠性不如空軍的M39/61,並為美國海軍戰鬥機一度取消機炮的最合理原因;不過,更重要的,是在航電,以及這時代以航電為中心的武器系統進化。
F-100A與F8U-1/F-8A都用最簡單的APG-30,但F-100系列後來加裝的也只有加了APG-25、導航、ESM、射控電腦等,始終是夜戰能力不如MiG-19PF的日間戰機;F-8下一款F8U-1N/F-8B加個象徵夜戰的N,引進S2F/S-2用的次要雷達APS-67、海軍手邊最適合F-8的小雷達,便具不下於MiG-19PF的夜間戰力。
這還不夠,美國空軍在F-89D/94C/86D引進70mm火箭,理由是機炮彈射出後便不會再加速,飛機可能追過機炮彈,射出後能持續加速的火箭才安全,彈頭威力也大到容易解決越來越大的戰略轟炸機、以及整天入侵領空的間諜氣球,這才是最原始的「機炮無用論」;F-11淺俯衝開炮後飛越炮彈,導致拉起時被自己射出炮彈擊墜一事,證實戰鬥機真的會追過自己射的炮彈,故F-8機腹有個向下掀的32發火箭囊,這東西才是F8U-1主要對空武器。
但與機槍炮相比,火箭誤差大彈數少,所以F8U還有機炮與可導向的AIM-9,以彈性應對;而3種不同彈道的武器,日間可以靠肉眼修正彈道,夜間就要另覓他途,故從原始編號才看得出的F8U第一個大改型、F8U-2/F-8C,就與同期有2種武器的F-89G/H及F-102一樣,引進能對應多種武器的射控運算單元。
先前在雷達加裝Aero系列的海軍機,或直接研發將雷達與射控單元整合在一起的E與MC系列戰系的空軍機,都把雷達與射控單元裝在座艙前到機鼻處,甚至為此加大機鼻與後推座艙,但F-8機鼻到座艙間只夠勉強塞小雷達,就學反潛機幹法,以EX-16電腦為中心的火控系統、軍用編號AWG-3,與雷達分開,裝在座艙後機身內,與機炮、飛彈掛架位置相近,成為戰鬥機射控電腦獨立的開始。
AWG-3明顯改善武器應用效率,也讓F8U-2擁有更進一步的全天候作戰能力,且與雷達分開安裝,還有可各自升級的優點;F8U-2後期把雷達從APS-67換成APQ-83,F8U-2N/F-8D追加AAS-15及導控半主動雷達飛彈AIM-9C的能力,F8U-2NE/F-8E用上天線與機鼻更大、連帶增加衝壓推力與速度的APQ-94,追加自保用ESM,後來還改良結構讓主翼左右各多1個能裝1發炸彈或AGM-12的掛架及控制單元,讓本機超越F-100,成為當時最佳單座全天候多功能艦載戰鬥機。

運動性、速度、作戰半徑、航電與武器都優於同規格空軍機的艦載戰鬥機F-8,一度是美國海軍的驕傲;但比F-8早1年試飛、與F-11同樣用J65的XF-104,就飛到1.79Mach、比F-11甚至F-8A都要快,換上大推力的J79與引進衝壓進氣技術之後,成為全球首架2Mach戰鬥機;即使F-104A沒有雷達、MiG-21F只有APG-30等級測距雷達,但也是倍音速且有當時最先進航電的F-105/106、機鼻中裝雷達罩兼衝壓錐的Su-7/9及Lightning出現,F-8榮耀立即成為過眼雲煙。
所以,F-11/8得標後立即提出的同梯超音速夜間戰鬥機案,因為需適應新技術如自家超級航艦與空對空飛彈、敵人噴射轟炸機與空射反艦飛彈,修改需求拖到進度,進度一拖就追加新技術,最終成為取代F-11/8的下一梯;但因原本應該是同梯,所以取代F-11/8的這批競標者,主要是F11F/F8U/F3H改造版,以保證盡快服役為優先,全新設計如XF12F、XF9U都暫被擱置,沒想到擱置就沒了……
改造幅度最小的是F11F-1F,主要就是裝APQ-50等級雷達與引擎換J79,沒想到預估極速1.4Mach,實際極速卻高達2.04Mach,因此後來與F-104、Mirage III、SAAB-35等其他同期機競標時,技術評價都是最高,但,F11F-1F最後沒人買……
F11F-1F外銷失敗,主因是F-104背後賄絡弊案規模史上空前,以及美國自己不買;美國當初把F11F當頭選、但對F11F-1F正眼不瞧,首先是艦隊防空戰術從快速飛抵轉換為長時間站崗,F11F-1F卻是速度加快但續行時間變短,與需求背道而馳;更重要的,F11F-1F的改造強化只是那美克人合體水準,F8U-3卻是瀕死復生的賽亞人,F-4更是3次變身,強太多了。

F8U-3與F11F-1F一樣換大雷達、以及J57引擎換同族推力高4成的J75引擎,但更重要的,是正式引進衝壓進氣道,讓極速明顯超過F11F-1F。
讓F8U-1/2相形見拙的3種空軍新機,用的剛好是3種不同類型的衝壓進氣道設計:F-104是衝壓錐,F8U-1/2無意間採用的設計;F-106是可動斜板,F-107及下一段要提的F-4屬於此路線的進化;F-105則是義大利裔Antonio Ferri提出的Ferri進氣道,F8U-3與F-105進氣道就是源自同一個研究的結論。
將看不見的震波甚至流線可視化技術發展史上,Antonio Ferri有重要地位,他靠這技術讓大家看見震波與壓力變化的複雜度,讓1950年代後半到1980年代前半的載人機衝壓進氣道設計,除少數例外,都強調進氣道形狀對稱以簡化震波分析。
最早期衝壓進氣口屬最簡單最對稱的固定衝壓錐,但固定進氣口只針對單一速度最佳化,高推重低阻力甚至考慮超音速巡航設計的F-104與Lightning,沒衝壓也能飛到超過1.5Mach、尾翼穩定性及結構上限卻只有1.7~2.2Mach的設計,固定設計就夠了,但其它剛能超音速的飛機,不能靠固定衝壓進氣口衝到倍音速,因此從MiG-21的3段調整衝壓錐開始,大家都改用可動機構衝壓進氣設計。
倍音速戰鬥機中要大雷達與大裝油裝彈空間而不能選機鼻進氣的設計,為安裝可動機構便利,傾向把衝壓錐或可動斜板裝在接近機身的內側,但這會增加邊界層厚度,須拉大進氣口與機身間距,帶來較大的阻力;衝壓錐的錐體形狀很難隨震波及壓力調整,多數只能前後推動,可動斜板雖不易前後推動,但比較容易依照需求調整角度與洩壓,雖更重不過更具自由度,因此採用晚但較普及。
而少數不盡然對稱的例外,是Antonio Ferri研究中,替3~5Mach的攔截機XF-103、以及2Mach以上飛行1000海浬的潛射核巡弋飛彈SSM-N-9的需求,透過窮舉法找出的方案,同時利用前掠進氣道外唇緣與內腫包震波的複雜正向干涉,提供更高的進氣效率並削薄邊界層,確定固定進氣道也能讓SSM-N-9衝到倍音速,這種固定的Ferri進氣道因機腹下前掠進氣道外唇緣像湯匙,又稱匙型進氣道。
而要在低速渦輪噴射、及3Mach以上純衝壓噴射模式切換的XF-103,進氣道一定要可動可變,窮舉法找出的進氣口形狀不適合也不需要可動,XF-103就是在進氣道外界看不見的內部裝個可動塞子,兼具調整喉道面積、壓力、與切換引擎的效果,讓遷就起降速度需求、多數僅針對2Mach以下最佳化的Ferri進氣道,也有用在更高速飛機上的可能性。
XF-103與SSM-N-9沒服役,但雙方都看到Ferri進氣道的效果,就把成果轉用在其他案子,機翼缺空間的F-105B用XF-103的可動塞子,機鼻缺空間的F8U-3則在SSM-N-9成果上,追加機翼下引擎前的洩壓門,滿足2Mach以上高速端需求,並確保機翼前的雷達、射控、與武器掛載空間。
J57加上鼻錐衝壓的F8U-1極速1.7Mach、放大機鼻改善衝壓效果的F8U-2NE達1.8Mach,J75配Ferri進氣道的F8U-3實際飛到過2.36~2.39Mach,而且這還不是F8U-3的氣動力極限,而是材料與結構,2Mach以上最多只能飛10分鐘;某些人估計,F8U-3氣動力上極速可達2.7Mach,若加上助推火箭,更可達2.9Mach。
故,1960年代起的戰鬥機極速不再重要,除空戰模式改變外,阻力決定極速時代,極速與剩餘能量正相關,而決定極速的因素不管是結構、尾翼控制力、還是外載,極速與剩餘能量脫鉤,極速等於是假資料,假資料自然難有真實意義。
F8U-3極速被結構限制,主因是僅有2架原型機多沿用F8U現有零件,但為避免 像Lightning因垂直尾翼效率速限被Mirage III偷婊,F8U-3加上2組巨大可折疊腹翅,確保該機2Mach以上外掛飛彈時,仍能確保穩定性與航艦機庫停放能力。

Ferri進氣道讓F8U-3能飛到結構速限以上速度的最大意義,在於確保該機在攜帶多發中長程空對空飛彈,如500磅等級的AIM-7、甚至核彈等級AAM-N-10至少3發,攔截Tu-16/95與核彈頭反艦飛彈時,仍有逼近2.36Mach的可能,讓理論極速大致等於實用極速。
當時美國海軍最先進對空攔截戰系,F-10後期的APQ-50/Aero-1A/AIM-7,只是過渡解,海軍看到空軍XF-108用的長射程空對空ASG-18/AIM-47系統,驚豔於其射程,但對其多目標打擊能力不滿意,因此自行投資研發APQ-81雷達,以及能裝APQ-81、ASG-18相關的射控系統AWG-9、與6發AAM-N-10的飛彈發射平台。
這個平台確定的一架,就是F-10大幅改良型的F6D,因其基本設計源自AD/A-1螺旋槳攻擊機,擺明是落伍的保險案,F-11/8替代案及APQ-50/Aero-1A/AIM-7改良版是過渡案,海軍正選的先進案還找不到,誰能提出誰就贏。
所以參與過渡案的F8U-3,設計就保留從過渡變正選的餘裕;當過渡案都太勉強的F11F-1F有個具正選潛力的XF-12F,長得很像Tu-22M-3;但最後勝利者,是三轉的F-3改良版,F-4。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:48:37
韓戰MiG-15優勢震撼西方,美國海軍立即要求FJ演化出的F-86E做修改並定名為FJ-2,還要最可靠的F-9馬上照F10F最原始後掠翼版案改成F9F-6/F-9F應急;但應急修改的後掠翼機,航艦作業能力只能說「比F7U好一點」,下個改版FJ-3/F-1C與F9F-7/F-9H雖可用,服役時能確定已落伍,這就帶來下一批新的艦載戰鬥機研發計畫:失敗的F11F/F-11,當攻擊機的FJ-4/F-1E、A4D/A-4,無心插柳送空軍的T-38/F-5,以及成功到不可思議的F-8、F-4。
不管當時還是現在,F-8都是造形平凡的飛機,誰也想不到平凡造型下卻是出眾的性能,成為迄今戰鬥機設計主流、肩翼設計的開山祖;而其成功可以從2個角度來講,一是「失敗為成功之母」,一是從未知中做選擇時,不管有多少運氣成份,從實驗而非理論中找出正確選擇的重要性。

歷史上,Vought的飛機以速度著稱,想上跑道長度短的航艦,卻常常被改裝浮舟,去用跑道長度無限的海洋起降,說明該公司設計的弱點;二戰航艦暴增讓水上飛機衰退後,F4U視線不好難著艦,導致地位為備案F6F篡奪,F6U/7U推力嚴重不足到難起降,F8U就被警告不能解決這些個問題,這筆訂單甚至公司就結束了。
所以,這時各方為解決西屋引擎碰到的問題,多半跑去選最早確定問題成因、並提出解決之道團隊的方案,被稱讚為「最佳原型機用引擎」的Sapphire/J65時,F-8與F-6做一樣的選擇,重量近2倍而推力不只2倍的J57;基本設計選擇一次大戰以來戰鬥機經典配置,引擎加機翼,確保低截面積與最高單位截面積推力比。
為縮短起降距離,F-8選擇機械結構較簡單、被XF10F捨棄的可變傾角翼,加上前緣襟翼提高升力,且基於同樣易製作易拆卸的理由,採肩翼設計;為了避免著艦視野不佳,F-8座艙前推得相當誇張,確保機首對前下方視野,進氣口跟著選擇F-86D的機鼻下設計,進氣道上方則是擺人與電子系統的高聳上半機身。
可變傾角肩翼位置與XF10F舊案相同,起落架及水平尾翼也大同小異,改成從前往後八字張開加大間距,改善降落穩定性,犧牲離地高度與機腹掛架;不過越戰時期統計,F-8因著艦速度還是高於0.2Mach,起落架左右間距短,鼻輪相對脆弱,失事率高於A-4及F-4,1950年代是最安全艦載機,1960年代則最不安全。
最後剩下的就是細節部分,如彌補高聳前機身的大面積垂直尾翼;效果類似翼刀,但與艦載機折翼機構相容性佳的犬齒結構;與F-100A一樣,襟翼副翼整合為一在內側以強化高速滾轉的襟副翼;不敢在可變傾角翼加掛架,機腹高度只夠裝收縮式彈艙,就把機炮與掛架擺在高聳機身左右兩側的武裝配備。
比起只能說及格的起降能力,水平尾翼及其他細節,才是讓F-8在競標中勝過F-100海軍版及F-3雙引擎改版,成為F-11之下的備選,又在後來服役中評價超越F-11成為正選的主因。

F-8第一個成功之處,在尾翼選擇。
F-86/MiG-15解決音障的阻力問題,但沒解決控制問題,大家瞎子摸象,讓垂直尾翼迴避主翼尾流卻太小的Swift及F-100A、以為拉長力矩用T型水平尾翼卻碰上尾流的F-101/104,都與Javelin及F-3一樣失敗;加大尾翼面積提高效率的Hunter及MiG-19、無水平尾翼的三角翼機、水平尾翼與主翼同高度的F-100C及MiG-21,則局部成功;水平尾翼低於主翼的Gnat、F-11、Lightning、F-8、與F-105,因為讓水平尾翼迴避主翼尾流,加上垂直尾翼夠大甚至加腹翅強化,才是正解。
加大尾翼面積設計的局部失敗處,在於重量與阻力大;水平尾翼與主翼同高度的失敗處,在於一定攻角下控制力還是不足;無尾翼三角翼的問題,則是大家不知道波阻是受全機總截面積、而非個別部位截面積變化平緩與否影響,導致重心處截面積與波阻突增,並付出修改帶來的重量、阻力、經費等代價。
但因無尾三角翼波阻問題而提出的面積率,也讓其他飛機跟著修改,使得有蜂腰的飛機成為一時風尚,只有如F-100/101、MiG-19、Super Mystere靠推力硬幹,F-104的機翼太薄截面積太小看不出來,以及俯視圖看不出蜂腰而符合面積率的F-8、SAAB-35、Lightning例外。
SAAB-35內側主翼是當機身設計的升力體,一開始就納入機身算截面積而偶然符合;Lightning及F-8則是因其他細節設計,如Lightning圓形機鼻過渡到垂直堆疊引擎段的機身瘦化、機腹適形油箱調整,F-8機背可變傾角翼獨立於機身製作,相關結構驅動空間與整流罩就直接修改,讓全機不用蜂腰也能符合面積率,製作上比蜂腰容易,還增加一塊空間,成為超音速機的面積率設計典範。
面積率不僅讓無法超音速的F-102在拉長增大後反而可以超音速,同樣使用J57、也都是引擎外裝機翼、故進氣道引擎艙佔用空間大致相等的戰鬥機F-100與F-8,F-8明顯比F-100多了可變傾角翼、進氣道上方整塊機身結構的呆重,但F-8系列極速始終比F-100高2~3成,是否引進面積率帶來的阻力差異,是其中一個因素但還不是唯一因素,而這就要說到F-8下一個成功之處。

F-8的第2個成功的部分,則是在航電,航電設計帶來的航電以外設計成功。
F8U-1/F-8A與F-100A使用的雷達都是APG-30,都裝在座艙前方,不希望雷達罩干擾進氣口的F-100就後推座艙,F8U-1座艙為著艦視野而前推,就只好讓雷達罩干擾進氣口,但沒想到與MiG-19PF一樣,進氣口附近錐狀雷達罩居然不是製造阻力與亂流的負面干擾,而是提高進氣壓力與推力的正面干擾。
阻力源自機身前後壓力差,推力基於進氣口與噴嘴的壓力差,升力則是翼面上下方的壓力差造成;震波在機身前方形成強大壓力,但這壓力在開放空間降壓前就進入封閉空間的進氣道,讓阻力的一部分轉化為推力,且速度越快、阻力越大、推力跟著也越大,這種轉換阻力為推力的技術,就是衝壓推力。
最早發生這現象的是F-3機炮整流罩及MiG-17PF雷達整流罩,但這2架沒超音速,到超音速的MiG-19PF才確認,F8U也是偶然符合衝壓進氣需求,讓F-8成為美國最早且同時突破時速900英哩與1000英哩兩個門檻的戰鬥機,史上緊接在F-6之後、第2架比陸基戰鬥機還快的艦載戰鬥機。

但既已確認震波能提高推力,自然就會想到是否也能提高升力,並在彈道飛彈研究中確認,這就是壓縮升力,讓震波與高壓區通過翼下適當位置並強化,增加超音速升阻比,這是與F-8第3個成功點的肩翼選擇有關,但F-8並未引進的技術。
與最高速可能超過20Mach的飛彈重返大氣載具不同,這時戰機才要挑戰2~3Mach,震波增壓幅度低,要產生像樣的壓縮升力,要先在翼下正確位置安排能產生必要震波的結構,並強化震波在機身下方的壓力。
大型機如轟炸機可以把同樣要強化震波的引擎艙擺在翼下,盡量不多放無用物品的戰鬥機、特別是單引擎戰鬥機,只適合把機身擺在主翼下方,這時機翼選擇就不可能是低翼,最好是肩翼,而這剛好是F-8的選擇,使得F-8符合壓縮升力的第1個條件,但也是唯一符合的條件。
壓縮升力因為一定產生在開放空間,壓力易洩,因此為壓縮升力特別改進氣口與引擎艙位置、還讓翼端高速時下打再產生震波強化高壓區的XB-70,3Mach時壓縮升力最高僅達總升力的5%,並連帶製造很大的地面噪音,讓壓縮升力成為政治環保的負面用詞;只是肩翼設計又不到3Mach的其他飛機,壓縮升力效果可能在測量儀器誤差以下的千分之幾,還怕產生政治問題,所以XB-70外沒人宣傳。
雖然不能說產生壓縮升力,但肩翼容易靠低置水平尾翼提高控制性,以及很少在肩翼裝起落架而能多些裝油空間、翼面離地高而容易裝大型外載等優點,使得F-8成為戰鬥機主流設計從中低翼轉肩翼的重要轉折點。
且F-8進氣道上方的肩翼到座艙間,是個很大的連續空間,並因肩翼符合面積率的整流罩而增大,讓F-8有著比F-100更大的航電及燃油裝設餘裕,雖然讓F-8後方視野慘不忍睹,易遭偷襲,但也帶來F-8有爭議的優點,作戰半徑。
有爭議之處,就是F-8顧慮可變傾角翼結構強度,到1960年代才強化結構讓主翼下能掛東西,故在都沒有副油箱時,F-8的航程在當時是前段班,可是其他飛機一掛副油箱,F-8的航程就吃鱉了;但這時代艦隊防空任務重點是快速離艦與飛抵攔截點,而非後來的艦隊外長時間滯空,其他任務中是很有效航程與戰力加成設備的副油箱,這時只是累贅,無副油箱作戰半徑更有價值。
進一步要討論的,就是航程與作戰半徑的關係,主控因素與其說是航程,不如說是任務型態,如法國1960年代宣傳,(已轉用在單程自殺核轟炸的)F-3作戰半徑可達2200公里;F-8E(FN)可從近1800公里外的航艦起飛作戰(然後轉降附近陸上機場);皇家海軍用的F-4K(艦隊外滯空30~60分鐘的防空任務,離航艦)距離還不到600公里。不知道括號內的台詞,還以為F-4K怎麼這麼短腿……
相較於其他空戰前才丟副油箱的戰鬥機,通常沒有副油箱的F-8很容易以速度能量優勢進入空戰,加上優良的主翼尾翼設計、有衝壓推力的進氣口一樣,將F-8在纏鬥為主的空戰中評價,提高到明顯超過帳面的翼負荷及推重比等數據能呈現的感覺,甚至出現F-8是「最後的機炮戰機」這說法。
dasha Posted - 01/27/2025 : 10:48:09
XF10F根本沒生產,F-6測試表現良好威脅到先生產的F7U及F-3,廠商馬上設法挽救,其中關鍵之一就是雷達射控系統。
雷達能在肉眼無效的天候距離搜索目標,在肉眼難反應的狀況追蹤目標,以高於肉眼精度測距測向,並衍生導航、識別、被動截收等用途,針對不同用途最佳化的雷達,美國軍方賦予不同編號,如APS搜索追蹤、APN導航、APG射控等。
但飛行員手不能離開駕駛桿,手離開油門桿操縱雷達多有不便,多人座戰鬥機在那個多1人等於機身重量加10%的時代又意味低性能,因此二戰就有3人座P-61/SCR-720與單座F6F-3N/APS-6等不同戰鬥機人數與雷達功能的搭配組合。
戰後美國單座戰鬥機用簡易雷達的代表,就是F-86用機槍炮測距雷達APG-30,操作簡單可是功能少,二戰有經驗飛行員認為這玩意惡劣天候搜索、追蹤、測速測距能力,都不如他們的肉眼,只是增加重量的垃圾……
要讓雷達不是垃圾,增加專人外的另一個方式,是以自動化電子系統輔助甚至代替人,如F-89系列用的雷達APG-33/40、配上電腦後的作戰系統廠商編號是E-1/6,讓APG能兼顧APS、APN等功能,及多種武器的射控,讓P-61/SCR-720的雷達手與槍手工作整合在1人身上,讓全機從3人減為2人。
海軍的類似範例則是F-10最早用的雷達,APS-6發展版APS-21、與APG-26的合體產品,APQ-35,這裡的Q意味是複合,多個雷達拼裝在一起的多模式多用途雷達;由於F-10機尾還有獨立的APS-28,所以這架飛機還是要個電戰專人。
F-10/APQ-35是為快速服役而選擇的技術保守案,性能不如F-89/E-1,但這也拖慢F-89實用時間,1948年柏林危機後,美國空軍就撥款研發低性能填補案,沿用APG-33/E-1,得標的是F-80雙座款加裝雷達的F-94,以及F-86改良版F-86D。
本來F-94與F-86D都是雙座設計,但F-94機鼻直接裝APG-33/E-1容易,F-86即使將裝APG-30的上唇緣擴大延伸成鼻錐,進氣口擠到機鼻下後,增加的阻力迫使F-86D加裝後燃器增加推力,這時APG-33/E-1與第2人卻吃掉過多空間,不是再加重到推力無論如何不可能夠,就是要大砍燃油導致航程低到不能接受。
解決方案是APG-33/E-1單人用改良款APG-36/E-4,讓F-86D成為史上首款運動性足與同期晝間戰鬥機比美的單座全天候戰鬥機,但其航電評價是「駕駛需要3隻手以上才夠用」,因此後繼F-86K/L用更簡單的APG-37提高可用性。
同時美國海軍先研發APQ-35放大強化版APQ-36/41家族給F-10用,隨即跟進F-86D的單座全天候戰鬥機構想,由F-3裝輕小的APQ-35,F7U/F-6裝大的APQ-36;但F-10始終要專人操作的這系列雷達,需要類似空軍的E戰系才有可能單人化,故後來F-6換成APQ-41進一步改良版,模組化的APQ-50雷達/Aero 13戰系,增強自動化,F-3與F7U則是與AIM-7配套的獨立體系APQ-51/Aero-1,追加飛彈後又複雜到至少要3隻手駕駛,唯一可靠的F-10只好撐到F4H/F-4服役。

至於美國以外的戰鬥機雷達,1950年代北約用品基本上都還是美國提供,如法國取得的APQ-41外銷簡化版APQ-65;即使是二戰初期教美國製造雷達的英國,在二戰末期引進美國SCR-720當自己的Mk.X,在Javelin/Sea Vixen競標時,推出Mk.X大改版AI.17、與規格相同新設計Mk.16/18競標,但為避免失敗,同時引進屬APQ-35家族的2套雷達,可能源自APS-21的APS-57/Mk.21,及AI.17失敗備案的APQ-41改造版APQ-43/Mk.22,都是雙座機才能用的雷達。
因為這些雷達多為APQ-35族系,看F-10那個成龍大鼻,只能用非機鼻進氣的最佳化設計,這些在進氣道旁的結構,如F-3及Br.1001進氣口下方的機槍/機炮用整流罩,卻發現預料之外的現象,這經驗成為北約國家超音速進氣道設計起源。
蘇聯也曾有類似美國的SCR-720與APS-6路線之爭,最後選定的Yak-25採用類似SCR-720的大型天線案子,但後掠翼的Yak-25比F-89更緩不濟急,故先仿製F-86殘骸中發現的APG-30,但APG-30只能測距不能搜索,蘇聯的解決方案是裝2種不同天線,上唇緣裝水平張角大的搜索天線,圓錐形小張角測距天線則裝在進氣道隔板前,由飛行員比對雙方訊號,確定目標是否在正前方。
技術上蘇聯作法效果甚至不如APS-6,不過F-86D駕駛需要2隻手模擬3隻手,MiG-17PF駕駛則需要2隻眼模擬3隻眼,移動眼睛比移動手簡單,有其合理性;另外,進氣道隔板的圓錐帶來意外的效果,成為蘇聯超音速進氣道設計的起源。

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