F-111超音速戰鬥轟炸機

F-111超音速戰鬥轟炸機

F-111是美國通用動力公司研製的雙座雙發多用途戰術戰鬥機,也是世界上第一種實用型變後掠翼戰鬥機,主要用於夜間、複雜氣象條件下執行遮斷和核攻擊任務。

基本信息

F-111 Ardvark(土豚)

F-111是美國通用動力公司研製的雙座雙發多用途戰術戰鬥機,也是世界上第一種實用型變後掠翼戰鬥機,主要用於夜間、複雜氣象條件下執行遮斷和核攻擊任務。

F-111超音速戰鬥轟炸機F-111超音速戰鬥轟炸機

60年代初,美空軍要求研製一種以對地攻擊為主的超音速戰鬥機,以取代F-105,海軍要求研製一種以艦隊防空和護航為主的戰術戰鬥機。當時的國防部長麥克納馬拉在三軍裝備的發展中強調推行“經濟效果”政策,要求減少機型以節約經費,最後決定在新發展成功的變後掠翼技術的基礎上,研製能同時滿足空、海軍要求的通用戰鬥機F-111。
1961年末,美國空、海軍正式提出設計要求。由於任務上的差別,決定研製兩種型別:以對地攻擊為主的空軍型F-111A和以對空截擊為主的海軍型F-111B。1962年11月國防部宣布通用動力公司為F-111戰鬥機計畫的主承包商,主要研製A型;格魯門公司為研製B型的夥伴承包商。共製造了23架原型機,其中18架A型,5架B型。首架F-111A於1964年12月試飛,1967年10月生產型正式交付部隊使用。首架F-111B於1965年5月試飛,但由於結構超重,性能達不到要求,飛彈火控系統研製也遇到困難,最後於1968年停止發展,海軍取消了對B型的訂貨。

主要型別

F-111超音速戰鬥轟炸機F-111B原型機
F-111共有9種型別,總共生產了486架。在F-111的基礎上還研製了FB-111轟炸機
原型機 用於研究、發展、試驗和鑑定。
F-111A 空軍型,共生產141架,裝TF30-P-3發動機和Mk1型電子設備。
F-111B海軍艦載型防空戰鬥機,除5架原型機外,只生產了2架生產型。1968年停止發展。後來2架改為F-111K原型機,供英國鑑定用。英國取消訂貨後,由美國空軍用作研究和發展飛行,新代號為YF-111A
F-111C 澳大利亞空軍的攻擊型,外形與FB-111相似,裝TF30-P-3發動機和Mk1型電子設備,共生產24架。由於看到其它各型連續出現結構問題,澳大利亞拒絕接收,經大量修改後到1973年5月才交付。1978年澳大利亞為其中的4架增加了偵察能力。
F-111D 空軍型,與F-111E相似,裝TF30-P-9發動機MkII型電子設備,在導航和空對空武器發射精度方面有所改進。1973年2月交付完畢,共生產96架。
F-111E 在F-111A基礎上,重新設計了進氣道,改善了M2.2以上的發動機/進氣道匹配,共生產94架。
F-111F 基本上同F-111D,裝TF30-P-100發動機,推力增大25%,裝MkII B型電子設備,綜合了F-111E和FB-111電子設備的特點,共生產106架,1976年11月交付完畢。
F-111G 隨著冷戰結束,美國戰略空軍司令部決定將其FB-111A改裝成既可執行核攻擊,又可執行常規任務的雙重任務戰鬥機。改裝後的飛機編號為F-111G。1989年年初完成了頭兩架的改裝,計畫94年改裝完畢。美國空軍按計畫在1991年6月至1992年上半年之間把這些飛機轉交給戰術空軍司令部的第27戰術空軍飛行聯隊,以接替其F-111D執行訓練任務。
EF-111A 電子干擾型,1973年開始由格魯門公司用兩架裝了AN/ALQ-99雷達干擾裝置的F-111A進行試驗,用於在較大範圍內發現正在工作的雷達,共改裝了42架F-111A為EF-111A
由於F-111是第一架實用的變後掠翼戰鬥機,加上美國當時推行“一攬子契約”購置政策的影響(主要是靠計算數據決定取捨,試驗驗證不充分),使F-111在服役初期暴露不少問題,如性能未達到預定指標(特別是結構超重);對機翼中央承力翼盒材料的斷裂韌性考慮不足,致使飛行中機翼轉軸接頭下板斷裂造成毀機事故;多次發生發動機加力燃燒室熄火和進氣道節流引起的發動機喘振等。上述問題,在後來的型號中逐步得到解決。經修改後,F-111在第二次進入越南作戰中,戰損率為0.2%,而B-52為2%。
鑒於F-111機隊的任務範圍不斷地擴大,各型F-111一直在不斷改進,到1982年,共花費了2.4億美元以改進其電子設備,重大的改進基礎上有14項之多。其中包括:攻擊雷達、地形跟蹤雷達慣導系統控制顯示裝置都卜勒雷達等。
由於海軍取消了B型的訂貨,使生產數量大大減少,故單機價格大幅度上漲。此外各型的機載電子設備不同,飛機價格出入頗大。美國空軍1972年採購96架F-111D,每架972.2美元,1975年採購12架F-111F,每架1712.5萬美元。
海灣戰爭中,142架F-111E/F和12架EF-111A參加了戰鬥,為壓制伊拉克防空火力、奪取戰場制空權發揮了很大作用。美國空軍原計畫用A-12隱身攻擊機接替F-111,1991年美國國防部取消了A-12計畫。F-111的最終退役時間進一步推遲,美國空軍為F-111制訂了一系列改進計畫,使之服役到2010年。
F-111上前改進情況
F-111超音速戰鬥轟炸機F-111B設計草圖


1987年1月,格魯門公司開始了對42架EF-111A機載設備進行改進的工作。1991年3月,格魯門公司又獲得了價值1.558億美元的契約,用以完成全尺寸發展階段的系統改進計畫。通過對硬體軟體的改進,將大大增強EF-111A雷達的干擾能力。按計畫,改裝將於1996年1月完成。
1988年10月1日,美國空軍用英國航宇公司簽訂契約,決定在未來的5年中英國航宇公司對美國駐紮在英國境內的約150架F-111EF-111F進行疲勞試驗和機載設備改裝。後來,由於這些飛機將於1994年撤回到美國本土,便停止了改裝工作。由英國航宇公司改裝的最後一架F-111F於1991年2月5日交付美國空軍
1989年9月,美國空軍決定由羅克韋爾公司對79架F-111D和84架F-111F進行改進。1990年3月又取消對F-111D的改進計畫,決定讓F-111D逐步退役。對F-111F的改進內容主要包括:裝備綜合顯示座艙,加裝環形雷射陀螺慣導系統GPS系統,電子設備艙重新布線。按計畫,第一架原型機1991年4月試飛,先進行3個月的生產試驗,然後由空軍進行1年試飛,生產型定於1993年8月交付。
1990年8月23日,羅克韋爾宣布它獲得了改進澳大利亞的22架F-111的契約,改進工作總耗資3.2億美元,羅克韋爾公司獲得了其中1.6億美元的契約。該計畫涉及18架F-111C和4架RF-111C,主要是對機載設備進行改進。改進後的飛機將裝備數字式電子設備MIL-STD-1553B數據匯流排。原型機已於1990年8月在美國試飛,澳大利亞工業界將生產21套所需的改裝設備,1995年底完成改裝工作。

簡介

F-111是美國通用動力公司格魯門公司研製的一種變後掠翼戰鬥機,也是世界上第一種實用型變後掠翼飛機。該機於1962年開始研製,空軍的A型原型機於1964年12月首次試飛,A型的生產型從1967年10月開始裝備部隊。海軍的B型原型機於1965年6月試飛,後因結構超重於1968年停止發展。

F-111超音速戰鬥轟炸機F-111最終型F-111F

F-111採用並列雙座雙發布局形式,其動力裝置為兩台TF30-P-9渦輪風扇發動機,單台靜推力為5650千克力,加力推力9500千克力。其機翼後掠角的變化範圍為16度~72.5度,可滿足各種高度速度下飛行時的空氣動力要求。由於某些原因,初期的F-111曾出現過機翼轉軸斷裂、加力燃燒室熄火、發動機喘振等問題。在後來的型號中,這些問題逐步得到解決,成為空軍比較好的主力重型戰鬥轟炸機。F-111的主要特點是航程遠、載彈量大、能全天候攻擊,主要用於在夜間和不利氣象條件下執行常規和核攻擊任務。F-111曾參加過1991年的海灣戰爭
F-111E的數據

武器裝備:一門20毫米M-5l型六管機炮,備彈2000發。機身彈艙可帶炸彈或核彈。機翼下共有8個掛架,可帶小型核彈炸彈火箭彈等。

尺寸數據:翼展19.2米(後掠角16度時),9.74米(後掠角72.5度時),機長22.40米,機高5.22米,機翼面積57平方米(後掠角72.5度),展弦比1.34~7.56。

重量數據:空重21700千克,正常起飛重量36800千克(內部滿油,無外掛),最大起飛重量41500千克,最大載彈量13610千克。

性能數據:最大平飛速度(高度11000米以上)M2.2/2340千米/小時,(海平面)M1.2/l470千米/小時,實用升限15500米,作戰半徑1100千米,最大轉場航程10000千米,起飛滑跑距離900米,著陸滑跑距離900米。

結構特點

F-111超音速戰鬥轟炸機“寶石平頭釘”紅外瞄準吊艙
F-111參加了自越戰以來的各次美軍大型作戰行動,其中值得一提的是F-111在海灣戰爭期間採用了巨型的GBU-28雷射制導炸彈。當時美軍缺乏能夠貫穿伊拉克堅固防空工事的炸彈,為此用203mm火炮的炮管作為彈身,臨時趕製了重達2177千克的GBU-28炸彈。多枚該類炸彈立即被空運到海灣,由F-111攜帶攻擊了伊拉克堅固目標。期間F-111還頗費了一番功夫來解決掛載這么大型的炸彈帶來的氣動問題。下圖為F-111攜帶以BLU-109為戰鬥部的GBU-24A/B雷射制導炸彈

F-111的設備包括,AIC-26機內通話設備,ARC-123ARC-164無線電通信設備,AJN-16慣導系統,ARN-84塔康導航系統,APN-167雷達高度表ARN-58全向無線電信標,URT-33雷達信標,AYK-6通用計算機,FC-11飛行控制系統,APQ-146雷達,APQ-161攻擊雷達,KB-18A偵察/攻擊照相機,ASG-27光學瞄準具,APX-64敵我識別器,APS-109雷達尋的及警戒設備,ALR-41雷達告警器,AAR-34電子對抗設備,ALE-28消極干擾設備ALQ-119及ALQ-87電子對抗吊艙,ALQ-94電子對抗干擾設備
武器系統包括機身彈艙和8個翼下掛架可攜帶普通炸彈飛彈核彈。機身彈艙長5米,可掛1顆1360千克炸彈。機上可掛6枚AIM-54“不死鳥”空空飛彈,還裝一門M61型6管機炮,備彈2000發。左、右翼各有4個掛架,其中內側兩個掛架可以隨機翼後掠角的變化而轉動,始終保持與機身縱軸平行。外側兩個掛架是固定的,可拋掉。後掠角為26°時最多可帶50顆340千克的炸彈,或26顆454千克的炸彈。後掠角為54°時,可帶18顆炸彈。後掠角為72.5°時,可帶10顆。但由於F-111實用中並不適合作為空優或攔截的戰鬥機,因此一直沒有真正實用AIM-54之類的武器

FB-111是美空軍在F-111基礎上發展的戰鬥轟炸型,偏向於戰術低空高速突防轟炸任務。
格魯門公司在通用動力公司F-111A機體的基礎上研製的專用電子對抗飛機,用以取代EB-57、EB-66電子對抗飛機。EF-111A於1975年1月開始研製,1977年3月氣動力原型機開始試飛。同年5月帶全套干擾系統的第二架原型機試飛,1981年11月EF-111A開始交付使用。美國空軍共採購EF-111A飛機42架,所有飛機已交付完畢。

服役及其任務

EF-111A能執行以下三類任務:遠距離干擾,在敵方地面炮火射程以外建立電子屏障,掩護自己的攻擊力量;突防護航干擾,伴隨攻擊機沿航路連續干擾敵炮瞄準雷達飛彈制導雷達,掩護近距支援攻擊機。EF-111A的機體、發動機與F-111A基本相同,但加強了垂尾,在垂尾翼尖上有電子對抗短艙,這也是EF-111外表最大的特徵。修改了武器艙,加裝了機身腹下艙。電源系統改用兩台90千伏安的發電機,改進了空調系統。

F-111超音速戰鬥轟炸機F-111F 系統圖解

遠距干擾:若干架EF-111A在戰區前沿地帶已方一側、敵方地面武器射程之外繞圈飛行,利用干擾機產生電子屏障,隱蔽自己的攻擊機的飛行路線和機動方式,使之不被對方雷達發現。
突防護航:又稱隨隊干擾,EF-111A伴隨自己的攻擊機突入敵方防線,抵達重要目標,沿飛行路線連續干擾敵方防空網的各種電子設備,使其防空系統發生混亂、延遲和失去效能,從而保護自己的攻擊力量。
近距空中支援:支援己方的對地攻擊力量攻擊機,保護攻擊機,利用其干擾能力使敵人的炮瞄雷達和防空飛彈的制導系統陷於癱瘓。
動力裝置採用2台TF30-P-3渦扇發動機,單台推動力82.3千牛(8400千克),機內載油量18920升。共有兩名乘員,一名駕駛員,一名電子對抗操作員。主要機載設備包括AN/ALQ-99E戰術干擾系統,AN/ARC-109特高頻指令儀,AN/ALQ137(改)自衛系統,AN/AL-62(V)4終端威脅警告系統,AN/APX-64敵我識別器,AN/APQ-160攻擊雷達,AN/APQ-110地形跟蹤雷達,AN/APN-167雷達高度表,AN/AJQ-20A慣性導航系統,AN/ARN-50特高頻定向器,AN/ARN-58儀表著陸系統,AN/ARC-112高頻通信電台。1987年開始發展EF-111A的改進型,包括改進控制顯示系統,增加兩台計算機與雙匯流排,改裝GPS慣性導航系統。EF-111A不帶武器,通常與帶反輻射飛彈的F-4G“野鼬鼠”反雷達飛機或其他作戰飛機協同作戰。

EF-111A的改進主要集中在多項機載設備上,主要有:加裝ALE-40干擾投放器;加裝ARC-190高頻單邊帶電台;改用標準大氣數據計算機和加裝AAR-34紅外護尾告警系統。對EF-111A的改進更多地集中在ALQ-99E戰術干擾系統的改進上,在1984~88財年曾提出分三階段全面改進其接收機、處理機、干擾機的計畫,該計畫於1988財年中止。1991財年又提出新的改進計畫要求改進ALQ-99的天線系統,維護性能,增加新的發射機與編碼器,驗證新的激勵器
目前美軍的F-111系列已經接近全部退役,而最大的海外用戶澳大利亞也在尋求其F-111機隊的後繼機型。2000年1月澳大利亞“航空6000計畫”項目出台,正式徵求後繼機型。這一訊息立刻在世界航空界引起巨大反響,美國英國法國瑞典幾家大型飛機製造公司紛紛提出各自的投標計畫,準備搶奪這塊肥肉。F-35 JSF戰鬥機、F/A-18E/F戰鬥機、“鷂”式垂直短距起落攻擊機、F-22戰鬥機F-15E“颱風”戰鬥機、“陣風”戰鬥機、JAS-39戰鬥機等的生產商們全部都積極的開始了準備工作。

2003年5月,波音澳大利亞公司成功的進行了AGM-142E防區外武器澳大利亞皇家空軍F/RF-111C戰鬥機的模擬整合。這種新武器將增加澳軍F-111的戰略攻擊能力和生存力。在為AGM-142飛行試驗計畫進行準備的過程中,波音公司正在修改模擬發射階段使用的原型飛機插入軟體硬體

設計特點

(除註明者外,主要指A型)
機翼 可變後掠翼。懸臂式上單翼,無上反角。採用NACA64A系列翼型,帶有常規機翼負扭轉(外洗,向翼尖方向減少迎角)。有5根翼梁,前後緣之間、從翼根到翼尖為整體壁板蒙皮,前、後緣均為蜂窩夾層結構,可動段上有全翼展前緣縫翼和後緣雙縫襟翼。兩活動外翼中間有一個4.2米長的盒形長梁(由D6AC特種鋼製成),主梁兩邊各由一根直徑21.6厘米、長50厘米的樞軸與兩個外翼連線。飛行員通過液壓作動筒控制機翼改變後掠角。國家航空航天局(NASA)對變後掠翼進行了十多年的研究才在F-111上實際套用。飛機在方案布局定型之前進行了近5000小時風洞試驗,在原型機試飛前的試驗時數增至21000小時。機翼後掠角變化範圍為16°~72.5°,起飛時為16°,著陸及亞音速巡航時26°,高、低空超音速時可選用72.5°以下適當的後掠角。

F-111超音速戰鬥轟炸機飛行特點
機身 機身為半硬殼式全金屬結構,基本結構材料為鋁合金,蒙皮為蜂窩夾層壁板。在載荷集中部位和高溫部位採用了合金鋼,機身主要結構件是一根T形縱梁,發動機吊掛在由縱梁伸出的支臂上。
尾翼 尾翼採用普通懸臂式後掠尾翼。除水平尾翼翼尖和垂直尾翼中段外,均採用蜂窩壁板。全動式平尾可以差動,也可以對稱運動。起副翼和升降舵作用。平尾機翼處於同一平面內,全後掠時,兩者形成三角形翼,但它們之間有一間隙,此間隙儘量保持在25.4厘米左右,以免在機身、機翼和尾翼之間形成紊流。全動式平尾除控制俯仰外,並可差動與擾流板配合進行橫向操縱
起落架 可收放前三點式,液壓操縱。雙輪前起落架向前收起,單輪主起落架採用三角架結構,收起時左右輪架各繞樞軸向下轉90°,與機輪並在一起,然後向前收入機內。主輪採用低壓輪胎,有防滑系統和圓盤式剎車。主起落架艙門在機身底部向下折,在飛行中起減速板作用。
動力裝置 A型裝兩台TF30-P-3加力渦輪風扇發動機,單台推力55.41千牛(5650公斤),加力推力93.16千牛(9500公斤)。燃油箱分布在機翼和機身內,載油量為14515千克,空中加油的受油口在機身頂部座艙後方。進氣道內1/4圓錐形調節錐由計算機控制,並設有附面層隔板和擾流裝置。F型改裝兩台TF30-P-100發動機,單台加力推力111.80千牛(11400公斤),裝有液壓機械控制的進氣道系統,帶可調激波錐。
座艙 採用整體彈射座艙,按設計要求,該救生艙可在零高度、零速度或M2.5時彈射救生救生艙包括全部飛機儀表和一個直徑21米的降落傘。艙的上部向後突出一塊,構成機身蒙皮的一部分,救生時用作短翼,當座艙與飛機脫離後起穩定作用。該艙是密封的,可在水面飄浮,萬一飛機掉入水中, 有從15米深的水下彈出水。最近已將直徑21米的降落傘換成由3具直徑為15.9米的小傘構成的多傘系統。
系統 兩套壓力為206× 105帕(210公斤/厘米2)的液壓系統,主系統供飛行操縱用,公用系統也作備份主系統。除一般用途外,主系統和公用系統還分別擔負右翼和左翼的變後掠操縱。任何一系統的功率均足以擔負兩個機翼的變後掠操縱。
機載設備(F-111F) AIC-26機內通話設備,ARC-123及ARC-164無線電通信設備,AJN-16慣導系統,ARN-84塔康導航系統,APN-167雷達高度表,ARN-58全向無線電信標,URT-33雷達信標,AYK-6通用計算機,FC-11飛行控制系統,APQ-146雷達,APQ-161攻擊雷達,KB-18A偵察/攻擊照相機,ASG-27光學瞄準具,APX-64敵我識別器,APS-109雷達尋的及警戒設備,ALR-41雷達告警器,AAR-34電子對抗設備,ALE-28消極干擾設備,ALQ-119及ALQ-87電子對抗吊艙,ALQ-94電子對抗干擾設備

武器 機身彈艙和8個翼下掛架可攜帶普通炸彈飛彈核彈。機身彈艙長5米,可掛1顆1360千克炸彈。機上可掛6枚AIM-54“不死鳥”空-空飛彈,還裝一門M61型6管機炮,備彈2000發。左、右翼各有4個掛架,其中內側兩個掛架可以隨機翼後掠角的變化而轉動,始終保持與機身縱軸平行。外側兩個掛架是固定的,可拋掉。後掠角為26°時最多可帶50顆340千克的炸彈,或26顆454千克的炸彈。後掠角為54°時,可帶18顆炸彈。後掠角為72.5°時,可帶10顆。

其它

EF-lllA是美國格魯門公司在通用動力公司F-lllA的基礎上研製的變後掠翼專用電子對抗飛機,主要執行

F-111超音速戰鬥轟炸機飛行清晰圖
遠距干擾和突防護航任務。該機翼展19.20米(完全伸出)、9.74米(完全後掠),機長23.16米,機高6。10米,機翼面積48。77平方米(最大,後掠角16度)。1981年開始裝備美國空軍。機組人員2人。作戰半徑350一1500公里。實用升限13700米。最大飛行速度2215公里/小時。巡航飛行速度800公里/小時。該機裝備的主要電子對抗設備有:機群編隊集體防護用的干擾系統AN/ALQ一99E,此干擾系統共有11部干擾機,其中9部安裝在彈艙內,2部安裝在其它艙內:本機自衛用的干擾系統AN/ALQ-131(137);偶極子反射器和紅外誘餌投放裝置AN/ALE一39(40);告警接收系統AN/ALR一62和紅外偵察系統AN/ALR-23。EF-lllA電子對抗飛機上的電子對抗設備,連同其整流罩重約3噸。EF-lllA電子對抗飛機用於對敵方各型防空電子設備進行干擾。該機執行電子干擾任務,既可在敵方火力圈外巡邏實施,也可編入戰術飛機突擊編隊中執行。EF-lllA電子對抗飛機在巡邏空域執行任務時,一般要出動2一3架,另有2-3組戰鬥機雙機對其掩護。每架EF-lllA電子對抗飛機負責干擾6-8個電子目標。
F-111A 型參加過越戰,1968 年 3 月在越南的實戰使用試驗中曾受到過重大挫折。F-111C 型是為澳大利亞空軍生產的型別。F-111D 型改裝了電子設備導航設備,改進了空空武器投放系用,並換裝了發動機。F-111E型新設計了進氣道,改善了高馬赫時發動機的性能;F-111E 參加過了海灣戰爭。F-111F 型的發動機推力比 A 型和 E 型大了 35%,整合了 D 型和 E 型的航空電子設備,F-111F 在機腹安裝了“寶石平頭釘”紅外瞄準吊艙系統,能支援各種雷射/紅外/電視制導武器,1986 年,F-111F 首次參加實戰,空襲利比亞,戰損一架;1991 年又參加海灣戰爭,它的寶石路雷射目標指示吊艙在平坦的沙漠中能輕易發現伊拉克坦克,並用雷射制導炸彈攻擊,戰績不俗,據統計,在 23 天時間裡,F-111F 總共完成了 664 架次轟炸任務。精確攻擊能使飛機在執行轟炸任務時使用較小的彈頭。據文職和軍職的武器專家說,227 千克的精確制導炸彈通常攻擊坦克不夠準確,但 GBU-12 雷射制導炸彈命中率卻相當高。‘寶石平頭釘”瞄準吊艙是按攻擊短斜距的大目標進行最佳化設計的,所以在採用中空夜襲戰術時,武器系統操作員不得不掌握識別遠在幾公里之外的坦克汽車火炮和其它戰場目標的本領。所拍作戰錄像帶表明,第一批任務完成得比預料的好得多,而且飛機的生存力也明顯增強,所出動的 F-111F,全都安全返回了基地,無一受損。之所以能有這樣的戰績,是因為飛機具有能給目標以致命打擊的穗確制導武器、紅外瞄準吊艙大載彈量和長時間留空的巡航能力。

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