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机翼能切菜F104战斗机专坑盟国的飞行棺材!德国
- 2021-07-18 04:27-

  在一些比较积极向上的文字资料当中,说到人类航空发展史都会用壮丽,勇敢,无畏,英魂这种词来形容。然而实际上人的航空发展史就是不停的坠机历史,再简单点来说,就是各种试飞员飞行员的花样死亡历史。

  历史上有很多飞机在服役过程当中都有着非常高的坠毁率,这些飞机不安全的唯一原因就是设计不够出色,有些是固有的缺陷,有些则是当时的科学技术达不到设计要求,造成飞机性能不均衡。而现在的飞机不管是战斗机还是民用飞机出事故的概率已经非常低了,因为通过近百年的积累,人类对飞行器的设计已经到一种比较成熟的阶段,再加上计算机设计的辅助,可以这么说,以后诞生的飞机当中不会再出现所谓的寡妇制造者。

  话虽这么说,但这并不意味着我们不会再研究那些历史上出现的寡妇制造者,这个最著名的寡妇制造者恐怕就是美国的F104战斗机。本期我们就来说一说这一款具有划时代意义的飞机,也是飞机设计鬼才凯利约翰逊的著名作品。

  在说F104之前,大致说说战斗机发展的一些方向。进入喷气式时代之后,飞机的速度得到了显著的提升,但是早期的喷气式战斗机并没有丢掉机动性高的优点,最为著名的就是米格15以及他的对手F86,这两种战斗机都使用了后掠翼布局,既保证了不错的高速飞行能力,也有很好的近距离格斗能力。

  我们直接来看第3代战斗机,第3代战斗机的典型代表就是美国的F15和F16,这两种战斗机的机动能力和灵活性都是非常不错的,但是高速飞行能力其实和二代机几乎没有区别,而且二代机当中有些飞机的飞行速度甚至比这两个还要快得多。苏联这边也一样,不管是苏27还是米格29,它的飞行速度并没有比之前的飞机快多少,但是机动能力比之前高了不少。前面说到的这4种战斗机直到目前为止依旧是世界上机动能力最顶尖的机种之一。而这些飞机的战斗史也表明,在冷战期间飞机的灵活性和高机动能力对空战的胜败起着决定性的因素。

  然后我们再来看二代机会发现二代机非常强调高速飞行能力和爬升能力,核心的原因是另一种武器的问世,空对空导弹。二代机的典型代表就是我们要说的F104,和目前依旧在世界上广泛使用的米格21级的战斗机一样,这些飞机都有非常好的高空高速飞行能力,也都将导弹作为主要的进攻武器。

  当然在二代机中也有一些比较另类的存在,比如说萨博公司研制的萨博32战斗机,依旧使用了4门机炮。二代机的想法是好的,因为只要导弹的性能比较优秀,飞机以非常快的速度接近目标,再以极快的速度发射导弹击落敌方战斗机,最后高速返回,这样就让空战变得非常简单而且干脆利落。但这里的前提就是导弹要足够先进,如果导弹不够先进的话,机炮还是最为可靠的武器,F4战斗机表示深有体会。

  也正因为如此,美国在研制第3代战斗机的时候,全部强调这些飞机要有非常好的近距离格斗能力和极为优秀的敏捷性,哪怕是F14这种截击机意味非常浓郁的飞机,都有很好的近距离格斗能力。所以我们在之前的节目中也说过,5代机很有可能会重回截击机时代,因为5代机的雷达电子系统已经发展得非常先进,远程空空导弹也愈发精进,再加上更为优秀的隐身技术,截击战术其实非常适合第5代战斗机。

  说完这些我们再来看F104研制的时代,当时美国的主力战斗机F86和米格15多次交手,设计师凯利约翰逊听取了各方面的意见之后,认为新飞机,要有如下的特点,轻巧灵活,速度快,爬升率高,其实这些优点都是第3代战斗机天生具备的优点。这些特点可不是军方要求的,而是经验丰富的飞行员们最想要的。其实F104的失败正是源于这里。

  有了新的方向,洛克希德公司便自行开始研制新的飞机,也就是F104的前身。1953年1月美国空军正式开始新项目招标,洛克希德因为进行了前期的研究,所以很快就获得了胜利。美国空军便赋予了新飞机XF104的代号,一代名机的研发正式开始。

  XF104的整体外形和后来问世的F104比较类似,机头尖锐,机身修长。机头有一个体积不算大的座舱,发动机进气口位于机身两侧,机尾则安装一台大推力的涡喷发动机,并且有一个战斗机中不太常见的梯形尾翼。主翼是梯形结构,还在翼尖设计了副油箱。

  早期的原型机安装的是推力较小的发动机,因此XF104刚开始试飞的时候甚至不能达到超音速飞行状态。如果大家看我们之前的F5节目就会知道,F5在早期试飞中甚至可以做到不开加力突破超音速。

  XF104早期装备的是J65B3涡喷发动机,推力比较小,而到了1954年飞机换用的J65W7,加力推力超过46千牛,换了新发动机的飞机性能非常出色,在试飞中达到了1.79马赫的飞行速度,已经很接近两马赫。

  有意思的是,XF104作为F104的原型机,居然一架都没有保留下来,全部坠毁,可见早期的战斗机安全性是非常低的,也算是预言了未来F104战斗机的服役史,为世界带来了数百位寡妇。

  预生产型飞机的型号是YF104A,最大的变化就是换用了新型发动机和发动机进气口。先来说发动机,最早的YF104A使用的还是源自XF104的发动机,虽然性能相比之前的老旧发动机有了非常大的提升,但是整个F104项目计划安装的是著名的J79发动机,性能表现比以前的发动机好了至少一个层次,是全世界最著名的涡喷发动机之一。

  J79发动机的研发商是美国通用电气公司,开发于上世纪50年代,只要飞机的气动布局出色,发动机可以保证飞机以持续两马赫的速度飞行。J79发动机的参数比较先进,是当时全世界最为先进的涡喷发动机,装备了大量美国飞机,而且各个都是创造记录的优秀飞机。

  J79的长度为5.3米,直径0.98米,干重1.75吨,其最大推力达到52.96千牛,加力推力更是达到了79.33千牛,动力非常强劲。使用J79发动机的飞机非常多,有美国曾经的主力F4战斗机以及超级舰载机A5民兵团员攻击机,两马赫超音速轰炸机B58使用的也是4台J79发动机。美国后来向其他国家推销的猴版F16,也就是F16/79战斗机使用的也是J79发动机。令人意外的是,F16/79战斗机在换用了所谓的更为落后的涡喷发动机之后居然拥有更好的高空飞行性能,而这也是涡喷发动机最大的优势。

  发动机的推力变大了,那么相应的对进气要求也就会增加,洛克希德改进了发动机进气口的形状,并且在进气口增加一个当年的黑科技装置,也就是如今看起来非常落后而且古典的进气调节锥。

  关于进气道的一些知识,大家可以观看我们之前做过的一些节目,主要是双火悍将的节目。亚音速飞机包括客机在飞行的时候,发动机吸入的气流速度都是低于音速的,所以并不用设计过于复杂的进气口和进气道。但是当飞机需要进行超音速飞行的时候,尤其是超过两马赫的超音速飞行时,就需要设计非常复杂的进气调节机构以及进气道。

  飞机高速飞行的时候,近期调节椎向前运动,通过激波来让气流速度下降,从而保证高速飞行时发动机能够持续高效的工作。进气道内还设计了其他机构将多余的空气用于发动机辅助散热。实际上目前设计最为先进而且复杂的进气调节锥安装在SR71黑鸟侦察机上,在这里就向大家介绍这么多,黑鸟的节目我们会详细介绍进气调节锥以及应用在黑鸟身上极度先进复杂的进气设计,不要错过哦。

  进气调节椎这个东西问世之后,很快就装备了大量第2代战斗机,像法国的幻影3以及前苏联的米格系列飞机都使用这种如今看起来非常落后的调节装置。但是在当年,这可是绝对的黑科技,以至于洛克希德在公开展览这架飞机的时候,都要想尽办法遮挡住进气口的设计,太容易模仿了。

  F104的机体为全金属结构,主要材料为硬质铝合金,也在一些特殊部位使用了不锈钢和钛合金。飞机的主翼翼展和面积比较小,而且非常薄,是典型的超音速飞机设计特征。F104战斗机的机翼前缘薄到什么程度呢?其最薄的地方厚度仅有0.41毫米,相当于一把没有开刃的刀,如果地勤人员动作幅度比较大的话,还有可能会被机翼前缘割伤。如果说割伤可以避免的话,那其他的问题就比较严重了。现在飞机的主油箱一般都设计在机翼上,因为机翼比较厚实,这样可以把机内空间腾出来安装其他设备,客机可以多运载乘客和货物,轰炸机可以扩大弹仓的容积,隐形战斗机也可以增加弹容量。F104因为机器非常薄,所以没法在机翼内设计油箱,也没有办法将起落架支柱安装在机翼上,只能安装在机身内部,这就导致机身内部的有效容积进一步减少。不仅如此,机翼太薄使得液压动作筒的尺寸也有所限制,液压缸的缸壁厚度不能大于25毫米,否则就难以安装。

  至于起降性能差的问题,洛克希德使用了吹气襟翼设计,高端一点的称呼是附面层控制技术,就是我们以前在X计划首期节目短距起降运输机中说道的康达效应,也是全世界第一种使用吹气襟翼的战斗机。具体的工作流程是用特殊管路从发动机那里引来高压气体,当襟翼放下的时候气流会高速流过襟翼和机翼的缝隙,这个缝隙是专门设计的,可不是加工工艺的问题。气流高速流出后会减少乱流使得襟翼的操纵效率更高,看见没有,这架飞机的技术是领先时代的。

  飞机的T型尾翼很独特,主要的优势是减少阻力。然而平尾有可能把弹射的飞行员削开,对于F104这么个经常弹射的飞机来说就成了全面贯彻制造寡妇的别有用心设计。有意思的是,洛克希德解决的办法非常粗暴,向上弹射容易被削死,那么我看机身下面没啥东西,就向下弹射吧!

  这样一来问题更严重了,向上弹射有一定的概率的撞到尾翼,但是飞机发生事故一般都在低空以及起飞降落阶段,本来飞行员还有一定的几率存活,这下你直接把人在跑道上拍成肉泥,难不成飞行员还得倒飞弹射?洛克希德解决新问题的办法更为粗暴,根据牛顿定律,力大砖飞,那就加大弹射火箭的推力,缩小加速时间,进而减少被撞的几率。也不知道有没有飞行员在弹射当中扭伤脖子或者留下内伤呢?反正早期飞机设计过程中充满了这种顾头不顾腚的做法,事故率高那是自然的。

  武器方面,F104是使用了美国空军飞机标准的M61火神机炮,F104是第一种携带M61机炮的飞机,备弹量为725发,连续射击7秒就会打完所有的弹药。翼尖位置可以挂载两枚响尾蛇导弹,在需要转场的时候也可以挂载副油箱。机身中线位置的挂架甚至可以携带核炸弹,其他部分挂点也可以携带一些炸弹或者导弹。但问题是机身的起落架高度比较低,在地面滑行的时候,地面的石头什么的弹起来有可能将导弹的导引头打坏。

  尽管F104在研制初期有很多性能指标,但实际上这些指标并没有完全达到,F104的最大优势就是非常不错的爬升性能和加速性能,总的来说它的整体飞行性能偏向于高速,不是一种格斗型的战斗机。翻看国际上的记录就会发现,F104是世界上第一种量产的两马赫战斗机,是上世纪60年代爬升率和升限的世界纪录保持者,其创造的最高飞行高度高达27813米,可绝不简简单单是一架寡妇友好飞机。

  1958年,F104正式装备美国空军,然而好景不长,美国空军在使用F104的过程中发现了非常多的问题。可以直接的说,这架飞机并没有达到美国的使用要求,甚至没有被当成一种截击机使用,也没有被降级当成战斗轰炸机使用,因为它的有效载荷太小,尽管,这是一种明确参考飞行员意见设计的的轻型飞机。F104装备部队没多久后就开始淘汰,美国在1969年就将所有的F104战斗机退役,事实上F104的主要服役对象根本不是美国,而是美国所谓的友好国家和盟友。如今问起这些国家的退役飞行员有关于F104的问题,相信他们的内心深处为你准备了不少和中指一起使用的国际及通用语言。

  那么美国空军为何不喜欢F104呢?如果凯利约翰逊用划时代的设计既满足了高空高速飞行能力和爬升能力,还通过优秀的设计获得非常好的盘旋性能,甚至可以装上大推力的涡扇发动机,那么事情的结局就完全不一样了,这可不就是F16么?F16成名的关键是什么?是他的空战能力么?没这么简单,美国把F16当做一种全能的飞机,什么活都能干。

  实际上,F104在美国不受宠的原因就是两个,第一,它的多用途能力不出色,第二,空战能力因为性能取向发生倾斜而变弱。凯利约翰逊是一个强者,可就如霍华德斯塔克一样,他们都受制于当代的技术,没能做出最完美的飞机。过分偏向于高空高速设计的F104自然要带着无奈早早从美国退役。

  洛克希德非常聪明,既然这种战斗机美国空军不愿意使用,其他国家总得对苏联,把这种飞机改进一下,包装一下,绝对会成为爆款飞机。洛克希德在F104C型的基础上改进成功了所谓的多用途战斗机F104G,成功向国外大批量销售,总产量达到2578架,属于一种高产量的飞机。

  西德是F104的装备大国,空军总共装备了607架F104战斗机,但是总共有292架飞机坠毁,接近一半,比参加越战的F105还夸张。1975年10月,洛克希德大发慈悲,向60多名寡妇和32名空军飞行员家属支付了总计1200万美元的抚恤金,但是依旧不承认自己的飞机有问题,拒绝承认赔偿责任。

  另一个使用F104的轴心国成员意大利在1992年之前损失了368架F104战斗机中的138架,比例为37%,对得起曾经轴心国的地位。加拿大作为美国的后院表现更为出色,损失率高达46%。丹麦表示自己贡献不大,损失率仅仅为24%,愧对各位列强。日本和挪威堪称F104使用者之耻,两者的表现最逊色,损失率只有15%和14%。海对岸的表现也不俗,属于第一梯队,247架摔了114架,66名飞行员死亡。

  简单的从这些事故率就可以看得出来,F104战斗机绝对是一款比较失败的飞机,甚至差点让著名的查克耶格尔身先士卒创造寡妇。

  F104之所以损失率很高,主要原因就是偏重高速设计导致飞机安全性不够好,加上早期的设计能力和技术都有限,冷战期间各国使用的频率也较高,所有因素结合在一起自然没有什么好的结果。

  不过F104并非只有坏名声,巴基斯坦装备的F104就是印度空军最为忌惮的飞机之一,德国一般将F104称作寡妇制造者或者飞行棺材,而印度居然将F104称作流氓,印度可能是唯一一个害怕F104的国家。

  值得一提的是,F104曾在实战中遭遇到我国的歼6,被歼6威力强大的火炮打得凌空爆炸,而且还被摄像机照了下来。

  NASA看中了F104非常好的高空高速飞行能力,一直讲F104当做研究机型,而且使用时间很长,从1956年使用到了1994年。

  2004年,意大利的F104终于退役,宣告着F104在世界范围内正式结束,一代名声不好的名机就此归隐。有意思的是,普通人因为媒体的渲染会将F104称作寡妇制造者,军队也因为多次损失将它称作飞行棺材,然而世界范围内却有很多飞行员很喜欢他们飞过的F104,它加速快爬升快,只要战术得当是一种相当不错的战斗机。其实从很多角度来看,F16都像是完善版的F104,对高空高速有所降低,但是获得了非常好的机动能力和灵活性,同时通用设计的战斗机还有这非常好的通用能力,一举获得军方和飞行员的共同喜欢。其实,在美国的盟友当中,F16也是F104的继承者,这也让F104看起来更像是一种被时代所局限的飞机。

  好了,剩下的就是挖坑内容,至于什么时候更新,随缘吧!有什么观点和疑问欢迎在评论区讨论,这次就这些,下次再见!

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