最后的“大猫”

王威

作为世界上第一种第三代战斗机，F-14在气动和结构设计上都独具特色，外观上有一种特有的气势和美感，不仅极快地完成从设计到装备部队的过程而且拥有梦幻般的远距空战能力，再加上电影《壮志凌云》的推波助澜，使得它在军迷中拥有很高的人气，很多军迷亲切地称之为“大猫”。而这架诞生于冷战高潮之时的重型舰载战斗机，也随着冷战的结束，于2006年退役，过起了“拿退休金”的生活。之后，F/A-18已牢牢占据了美国海军航母甲板的主力位置。但让我们回到1991年，如果具有和美国在大洋上展开海空大战能力的苏联仍在，现在甲板上的明星会是谁？

由于取代A-6E的A-12因为进度拖延、成本超支等一些问题被国防部枪毙，美国海军的空面打击能力无疑会陷入一个“真空”状态。A-12项目刚被取消，苏联也轰然倒下，国会并不想把过多的预算花在国防开支上，再重新研制一架新型的攻击机必然是不可能的，精明的厂家们纷纷抛出了基于现有平台进行发展的设计逻辑。这种设计思想的好处一目了然：基于成熟的平台既避免了技术风险，又降低了成本；在面对国会的审查时，可以是现有战斗机的改进型，也可以是一个全新的型号。

在A-12项目流产后，格鲁门公司（后与诺斯罗普公司合并为诺斯罗普·格鲁门公司——编者注）便向海军推销他们的F-14改进计划：“雄猫快速打击型”（Tomcat Quick Strike）。快速打击型的改进集中在以下几个方面： 装备“蓝盾”导航和攻击吊舱，为APG-71雷达（装备F-14D）加入对地模式，进一步强化空面能力。在武器方面，加装AGM-84E反舰导弹和AGM-88反辐射导弹，使F-14可以遂行反舰和反辐射任务。但该计划也存在自身的问题。在海军看来，快速打击型相对于当时的F-14B/D并没有本质上的区别，同时F/A-18也开始进行相应的升级计划，且其成本优势非常明显。

并不想失去订单的格鲁门公司意识到必须拿出点真东西来打动海军，于是本文的主角——“超级雄猫21”（Super Tomcat 21） 计划被摆上了台面。相对于F-14，Super Tomcat 21有用更大的作战半径、更长的空中作战巡逻（CAP）时间、更远的探测距离以及多样的探测手段，同时飞机拥有更好的抗损伤性能以及灵活的战术作战能力。

Super Tomcat 21 相对于F-14，外观上的最大区别就是将3片式风挡改为整体式前风挡，优化了飞行员的视野，翼套增加了外凸折线。F-14依靠翼套和变后掠机翼获得了高达15的亚声速升阻比，而Super Tomcat 21的外凸作为一个前缘边条（Leading-edge Root Extension，LERX）产生额外的升力，进一步提高了巡航效率，其亚声速升阻比甚至高于波音737客机，额外的升力也可以进一步降低飞机的进场速度。在燃料方面，通过在修改外形的翼套内增加油箱，Super Tomcat 21的机内载油量从F-14A的7.4吨提升到了8.2吨，在甲板风速14.8千米/时的条件下执行舰队防空作战（挂载4枚AIM-54、2枚AIM-120和2枚AIM-9）时的最大弹射起飞重量可以超过35吨。机内燃油和最大弹射重量的增加，有效地保证了Super Tomcat 21的截击和空优作战能力，加上本身优异的亚声速和超声速性能，Super Tomcat 21成为了名副其实的全任务战斗机。它可以在执行任务的每一个阶段都获得较为满意的性能，同时不必过分依赖于加油机。这对空中加油能力比较孱弱的海军来说是非常重要的。

雷达方面，F-14D的AN/APG-71雷达的对空性能十分优秀。该雷达拥有单脉冲角跟踪、数字扫描控制、超视距目标识别、袭击判断等多种模式，增加了非合作目标识别技术，对雷达目标回波进行高分辨率的精确考查，以完成敌我识别，避免了一般IFF设备中的缺陷及混乱。AN/ APG-71可以探测210千米外的战斗机，在扫描大空域角的同时，可以跟踪24个目标，并对其中的6个发起攻击。由于海军对于对地攻击的要求，Super Tomcat 21采用的APG-71雷达增加了合成孔径（SAR）高分辨率地图测绘功能；多普勒波束锐化状态可在5°～60°扇形区域内的任何角度上对37～90千米远的目标区进行实时高分辨率测绘；对密集目标的分辨能力（方位）比原来提高12倍，具备了攻击判断能力，攻击判断时对64千米处的目标方位分辨率达18米，16千米处的方位分辨率可达2.5米。

Super Tomcat 21计划在机身的AIM-54“不死鸟”导弹整流罩里加装攻击前视红外系统以及地形跟踪雷达，座舱内将加装一具可投射红外图像的衍射平视显示器（HUD）。依靠地形跟踪雷达和导航吊舱，Super Tomcat 21可以轻松地完成夜间的低空突防任务。原来F-14D机头下的红外跟踪和电视成像系统也将进行性能升级。这套系统在升级前可以在130千米的距离上识别DC-10加油机，对大型战斗机的识别距离也可以达到60千米，同时可以为AIM-54导弹提供处理后的目标数据，让F-14可以在雷达静默的条件下进行攻击。识别传感器的升级极大的提高了Super Tomcat 21的探测，特别是识别能力，Super Tomcat 21可不依靠于识别效果不稳定的非合作目标识别技术和预警机的支持，依靠自身的能力进行目标识别，并在远距离进行攻击。

F-14的高升力系统在1968—1972年进行了6000小时的风洞测试后定型，这套系统由前缘缝翼、后缘机动襟翼和翼套扇翼组成，其中前缘缝翼最大展开角度为17°，后缘机动襟翼的展开角度为35°，翼套扇翼的展开角度为14°。高升力系统由中央大气数据计算机控制，根据迎角及马赫数控制这3块翼面的动作角度，确保F-14在各种飞行状态下保持最佳的升阻比。在高升力系统收起时虽然最大可用升力系数也可以高达1.6，但是由于抖振十分严重，难以准确追踪目标，多数情况只能用于防御机动。而在使用高升力系统时最大可用升力系数与最大可用于跟踪的升力系数基本重合，这主要是由于前缘缝翼极大地减弱了抖振强度，增强了F-14在进攻机动中的精确跟踪射击能力。此外，翼套扇翼和后缘机动襟翼提供的额外升力可以增强F-14的起降性能。Super Tomcat 21在这套高升力机翼的基础之上，重新修改了机翼，增大了前缘缝翼和全翼展后缘襟翼的面积和展开角度，两者的展开角度分别达到了21°和40°。甲板弹射状态下Super Tomcat 21的机翼升力相对于F-14提升了25%，最大升力系数（24°迎角）达2.8，这是变后掠翼带来的最明显的收益。作为三代机气动设计代表的F-16，其在可用迎角内的升力系数也不过1.6。而修型后的机翼使Super Tomcat 21升力斜率和升力系数明显高于F-14，这也使得Super Tomcat 21在空重比F-14增加了450千克的条件下，其最大起飞和最大着舰重量相对F-14分别提高了1.5吨和1吨。Super Tomcat 21的最大着舰重量为26吨，因此可以携带4枚AIM-54、2枚AIM-120和2枚AIM-9在甲板上降落。弹射起飞时对于甲板风的要求也进一步降低，Super Tomcat 21以35吨起飞重量进行弹射起飞时仅需要14.8千米/时的甲板风，而F-14D则需要超过40.7千米/时的甲板风才能在同样重量下弹射起飞。

在动力方面，Super Tomcat 21将会使用F110-GE-129发动机，这意味着Super Tomcat 21可以进行马赫数1.3的超声速巡航。格鲁门同时表示，如果海军需要，Super Tomcat 21可以装上矢量喷管和电传飞控系统。F-14这个平台本身就拥有非常好的大迎角机动和超声速机动能力，F-14的瞬态迎角可以达到50°以上。两伊战争中，伊朗的飞行员屡次使用令人瞠目结舌的大迎角机动动作进行攻击。格鲁门的风洞试验结果表明，Super Tomcat 21在不依靠矢量推力的情况下，可以维持77°迎角，不发生任何非指令性的影响飞行品质和安全的偏离和失控。尽管矢量推力提供的俯仰控制力矩在超过70°迎角后就无法为控制飞机俯仰操控提供帮助，但是其对于滚转加速度的贡献是显而易见的。F-14由于采用了宽机体的升力体布局，加之主翼采用了扰流片而并非副翼进行滚转（差动平尾辅助），其滚转性能一直为人诟病。而宽间距发动机局部可以最大限度地发挥差动矢量推力的滚转力矩大的优势。此外，矢量推力对于低速俯仰速率的改善也很大， F-22的低速俯仰速率就明显高于没有矢量推力的F-16。低速格斗时俯仰姿态的改变是非常致命的，在头盔瞄准系统和大离轴角导弹普及的现在，低速时高俯仰速率配合大迎角稳定性，可以让Super Tomcat 21在耗尽能量的不利态势中对敌机进行致命的攻击。

在超声速飞行中，随着速度的增加，飞机的气动中心会后移，导致飞机的配平阻力增加，超声速升阻比下降。简而言之，飞机的超声速机动性会下降。第三代战斗机普遍采用了放宽静稳定度或者抬式布局去解决这个问题，20世纪60年代设计的F-14很显然没有采用这两项技术。但是格鲁门的设计人员发现，通过控制可变后掠翼的转轴位置，可以减小超声速时的气动中心后移，甚至在马赫数超过1.3后，气动中心还会前移。最终 F-14采用了展向靠外的转轴位置，约为30%机翼半展长，巧妙的设计为F-14带来了傲视三代机的超声速机动性。携带6枚AIM-54、2个270加仑（约1022升）副油箱和2枚AIM-9 的F-14，在高度15240米、马赫数2.04时的过载可达7。高马赫数下机动性能的意义在于，超视距空战中F-14可以用高速完成各种占位、进攻和脱离机动，以自身的高能量状态压制对方导弹的攻击距离。而Super Tomcat 21依靠放宽静稳定度和推力矢量发动机，将会拥有达到四代机标准的超声速持续机动能力，加上前文中提到的马赫数1.3的超声速巡航能力与过失速机动能力，Super Tomcat 21拥有了满足四代机标准的全包线机动性能。

在1988年，一艘航母上的舰载战斗/攻击机机队由14架A-6、24架F/A-18以及24架F-14组成。格鲁门公司关于Super Tomcat 21效费比的报告中显示，只需36架即可完成总计38架A-6与F/ A-18的对地攻击任务，且在高-低-低-高作战剖面、攻击半径不变的条件下，其对地弹药的携带能力为A-6与F/A-18机队的2倍。如果Super Tomcat 21服役，则其与F-14的关系类似F-15C与F-15E，当时美国空军及国民警卫队的F-15C/D与F-15E的数量已经不相上下。在海军强调对地能力同时削减开支的情况下，Super Tomcat 21实际上完全可以看作是海军的F-15E，且与空战性能相对平庸的F-15E不同，Super Tomcat 21不仅增强了F-14的对地能力，对空能力也明显得到了提高。

尽管F/A-18E/F和EA-18G在目前的表现也让人印象深刻：“大黄蜂”家族通过一个所谓的“80%”解决方案，在满足了海军开支削减的前提下，保证了相对的战斗力。但F/A-18的缺点依然非常明显：飞行平台小、执行航程远滞空时间长的任务时过度依赖加油机，因为强调巡航及起降性能，导致超声速性能差，最大速度低，加速缓慢。根据美国审计署的一篇关于F/A-18E/F的使用成本报告中的图表显示，FA-18E/F携带60%的机内燃油以及2枚AIM-9和2枚AIM-120高空最大速度低于马赫数1.6；而满油携带4枚AIM-9和4枚AIM-7的F-14，则可以轻轻松松地在高空飞到马赫数2.0。当然，F/A-18E/F并不是一无是处，小后掠角大展弦比机翼给“超级大黄蜂”带来了优秀的低速格斗性能，其巡航效率和起降性能也可以满足海军的需求。

多种原因导致了F-14的改进型号无法继续在航母甲板上出现，但最核心的一点，是美国海军希望用一种可以完成所有任务的飞行平台来统治甲板。不过，把一架轻型战斗机放大成中型战斗机的效果远低于预期。大平台的好处是显而易见的，百花齐放的苏-27家族就是最好的证明。Super Tomcat 21本应该是非隐身舰载机的巅峰之作。它航程远，速度快，机动性卓越，探测能力强且载荷性能好。事实上，格鲁门公司甚至考虑过Super Tomcat 21的升级版AFS-14。AFS-14计划重新设计F-14的内部子系统，进一步减重并扩大油箱容积，采用F119发动机以及有源相控阵雷达，就像空军给F-15升级APG-63V3一样。但这一切只是美好的愿望。随着苏联解体，美国的战略重心转向太平洋，海军难以接受Super Tomcat 21相对高昂的造价，就连其优秀的性能都已经过剩而显得毫无价值。所以，当你下次听见有人聊起F/A-18E/F和EA-18G的航电性能是多么优秀的时候，不要忘了，也许海军可以有一架配备同样性能的电子设备、且飞行速度要快得多的真正的战斗机。