以色列LAVI獅式戰鬥機

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更新時間: 2013-09-05

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以色列LAVI獅式戰鬥機是以色列飛機工業公司於1980年代已研製出原型機、后因經濟等問題而停止研製的輕型戰鬥機。

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1 以色列LAVI獅式戰鬥機 -簡介

以色列「獅」LAVI 戰鬥機以色列「獅」LAVI 戰鬥機

以色列是中東一個人口不足500萬的蕞爾小國,建國后在與周圍阿拉伯國家不斷的戰爭中磨練出一支善戰的軍隊和一個不斷發展壯大的高科技軍事工業體系。「獅」是以色列飛機工業公司於1980年代已研製出原型機、后因經濟等問題而停止研製的輕型戰鬥機。其首要任務是近距空中支援和遮斷,第二位任務是截擊防空,另外還有教練型。據稱中國的殲-10就是在「獅」戰鬥機的技術基礎上研製的。

2 以色列LAVI獅式戰鬥機 -研發背景

以色列從1948年接收第一種戰鬥機以來,陸續裝備英國、法國和美國研製的作戰飛機。上世紀五六十年代,以色列空軍依賴法國提供的戰鬥機,如以色列的第一種2倍音速戰鬥機「幻影」IIIC。然而,1967年6月5~10日的「六日戰爭」后,法國拒絕交付以色列已付款購買的50架「幻影」5戰鬥機,從而迫使以色列決心發展自己的戰鬥機。1971年,以色列研製的多用途戰鬥機「幼獅」(Kfir)樣機完成試飛計劃。該機為仿製「幻影」5,並在其基礎上大幅改進,裝美國的J79發動機,前置鴨翼,性能比「幻影」5有很大提高。該機大量裝備以色列空軍。「幼獅」的樣機剛完成試飛計劃,以色列飛機工業公司就開始考慮發展其後繼機型,以適應新技術的發展。「獅」是為滿足以色列空軍的要求而專門設計的,用以取代以色列空軍的A-4攻擊機、「幼獅」和F-4戰鬥機。該機具有機動性好,能高速突防,一次通過轟炸準確度高等特點。此外,由於採用作戰損傷容限設計,飛機有較高的戰場生存能力。

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3 以色列LAVI獅式戰鬥機 -研發過程

以色列LAVI獅式戰鬥機lavi戰鬥機

最初的基本方案確定新飛機是一種以空戰為主的小尺寸、低成本輕型戰鬥機。由於以色列是小國,又剛仿製出「幼獅」,基本設計思想依然圍繞著改進「幼獅」而展開,確定了立足於用渦升力獲取最大升力,提出了類似於「幼獅」的固定前翼近距禍合鴨式布局。但進一步的工作因第二次中東戰爭而中斷。1974年,中斷的布局設想具體化,基本設計原則是採用已經驗證的「幼獅」的氣動力布局並確定選用美國當時正為F-15和F-16研製的F100發動機。但是最終方案交空軍審定時,空軍認為其性能低於F-16而予以否決,並表示將直接採購F-16。為提高性能,設計人員考慮將原有的單發方案改為雙發,並初步選擇英國羅羅公司的RB-199或美國通用電氣公司的GE-404。另外就是完全改變飛機外形和氣動布局,徹底擺脫「幼獅」。為尋求新氣動布局,進行了不同機翼與進氣道布局的選型。因選用的發動機都為渦扇型,對進氣道誘發的氣流畸變十分敏感,因而大迎角氣流畸變特性是進氣道形式選擇的重點。設計人員按皮托型、二元型和有可動錐的軸對稱型進氣道形式分別設計了不同的全機布局進行風洞試驗,以評估各方案的流場畸變特性。進氣道儘可能放在低位置,以減少大迎角時機翼誘發的上洗流的影響。試驗中還進行了各種機翼、前翼和垂尾匹配的鑒定。經過全面評估,設計人員確信這種雙發布局的性能可以超過F-16。但飛機的尺寸必須加大。可是到了1979年秋,因為預算上的原因,這種意見又被否決。LO-33方案確定基本構型 設計人員被迫再次轉向小尺寸的單發布局。根據前3個階段的經驗,最終確定的飛機基本構型為三角形機翼帶近距藕合全動前翼,腹部進氣。選用美國通用公司F404一級的發動機作為動力,再結合先進的飛行控制、航空電子和結構技術來彌補小尺寸的缺點。LO-33方案得到了賞識,國防部於1979年末向政府提出以這個小尺寸方案為基礎,自行研製戰鬥機以替代採購F-16。兩個月後,政府批准了這個方案,並責成國防部、空軍和以色列飛機工業公司組成聯合工作組進行具體設計,空軍很快地提出了使用要求和設計指標,並將新機定名為「獅」(Lavi)。至此,該計劃才正式納入軌道。以色列於1979年正式宣布「獅」戰鬥機方案;1981年4月選定普拉特·惠特尼公司的PW1120發動機為「獅」的動力裝置,1982年2月與普拉特·惠特尼公司簽定合作生產合同;1983年6月,以色列與格魯門航宇公司簽定為「獅」研製複合材料機翼和垂直安定面的合同;1986年7月21日,第一架「獅」原型機裝配完畢,1986年12月31日首次試飛。

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4 以色列LAVI獅式戰鬥機 -曲折經歷

以色列LAVI獅式戰鬥機製造中的原型機

「獅」主要執行近距離空中支援(CAS)和戰場遮斷(BAI)任務,其次是空中防禦。按計劃,以色列飛機工業公司將研製6架(后改為5架)原型機,前兩架作性能試飛,第三、第四架才安裝全部電子設備試飛。截止1987年8月30日,已出廠原型機兩架,試飛81個起落。由於操縱性不足,現有機翼需重新設計,加大操縱面改善飛機操縱性。1979年以色列飛機工業公司提出「獅」戰鬥機方案時確定,「獅」是小型、低成本、綜合性飛機,在以色列空軍的高低搭配中充當低檔飛機,其研製費為5.7億美元,且大部分資金需要靠美國軍援。隨著研製工作的展開,以色列軍方對「獅」提出了更高的要求,研製標準不斷提高,實際上「獅」已發展成為一種對美國戰鬥機外銷市場構成威脅的先進戰鬥機,加之以色列對新技術的研究成本估計不足,故而導至研製費用不斷上漲,按1987年估計已達20多億美元,與此同時,「獅」的單價也從1979年的600~700萬美元上升到1987年2000萬美元左右。研製費用和飛機單價的上漲使以色列內部和美以之間在該計劃上的分歧不斷加劇。在美國的壓力下,以色列內閣終於在1987年8月30日決定停止「獅」的研製。但以色列工業公司仍堅持生產第3架原型機用作發展先進戰鬥機機載設備的技術驗證機。

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5 以色列LAVI獅式戰鬥機 -技術突破

以色列LAVI獅式戰鬥機設計圖

以色列空軍提出新飛機作戰性能不能低於F-16,要有單座和雙座兩種型別,後者為教練型。外掛和空地作戰半徑應不低於F-4。除配備空空、空地雷達,還應裝載綜合電子設備和具備低可探測性、高機動性、高速突防性等高戰場生存能力。不難看出,以色列空軍有意將「獅」塑造成先進的多用途戰鬥機,以代替以色列空軍的麥道A-「天鷹」,麥道F-4「鬼怪」II和「幼獅」等機型。但以上要求從技術角度看是極為苛刻的。用一種尺寸不大於F-16的輕型戰鬥機,擔負起類似F-4這類典型雙發遠程攻擊機的空地任務,談何容易。為此,設計人員排出的設計優先程序為:空地任務,先進布局,單雙座的最大通用性。並以LO-33為基礎,確定了以下設計思想。其一,三角機翼加近距禍合前翼——這樣,可充分利用「幼獅」的經驗,只是將「幼獅」的固定前翼改成了全動式。其二,腹部進氣——這是借鑒了F-16的設計和使用經驗,在大迎角時流場畸變小,最適合於渦扇發動機。進氣道為簡單皮托型。其三,採用翼身融合體——除了能減小阻力外,還有明顯的結構上的好處,結構重量輕,還可增加有效機內容積。其四,放寬靜穩定度——飛機每放寬靜穩定度1%,最大持續轉彎率的性能就可改善1.5%,而最大瞬時轉彎率和起飛升力係數可改善3%~4%。為克服鴨式布局重心前移問題,採用了放寬靜穩定度的主動控制技術。「獅」採用隨控布局設計,有九個獨立的控制面:兩個前翼、兩個前翼襟翼、兩個內側升降副翼、兩個外側升降副翼及一個方向舵,所有控制面均由四餘度電傳操縱系統控制。計劃在今後的發展中,由這些控制面協調動作完成直接力與機身指向控制,使「獅」在沒有俯仰的情況下進行爬升或下滑。「獅」通過將發動機深埋,廣泛採用翼身融合設計和複合材料(占飛機結構22%)以降低雷達信號特徵。為能進行長時間飛行試驗,在原型上安裝了空中加油探頭式受油器,可與以色列空軍的KC-130「大力士」和波音707空中加油機配合進行空中加油,「獅」的生產型只裝伸縮管受油器。

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6 以色列LAVI獅式戰鬥機 -氣動布局

以色列LAVI獅式戰鬥機Lavi 的主要氣動特性
「獅」要同時滿足最大的瞬時和持續機動性,最好的跨超音速加速性,以及最大軍用功率下的低空突防性。這對一架小尺寸飛機確是一種嚴峻挑戰,即要取得零升阻力、超音速波阻和跨音速機動升阻比之間最佳折衷。為此設計人員採取了一系列先進氣動設計。其一,高性能機翼。展弦比2.3,前緣後掠角54°,機翼的三元外形由50個不同剖面構成。其二,用飛行控制計算機(FCC)控制的隨動布局,各操縱面可以按不同的飛行條件和外掛構形編製偏轉程序,使飛機獲得最佳載荷分佈,能在極寬的迎角範圍內都有較好的阻力極線。操縱面系統包括全動前翼,高許可權機翼前緣襟翼和后緣內外升降襟副翼。其三,採用了超音速面積律設計機身。

7 以色列LAVI獅式戰鬥機 -細節考量

「獅」主要設計點放在了空地任務上,因而必須考慮能容納多種類型外掛;大掛載能力;任務半徑大,續航時間

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以色列LAVI獅式戰鬥機機翼

長以及在全外掛條件下低空高速突防。切尖翼梢和翼梢導彈,「獅」的翼梢弦長為1.15米,不僅能加掛翼梢導彈,還可減緩機翼外段的氣流分離,改善阻力性能。翼梢導彈不僅起到端板作用,增加機翼有效展弦比,而且零升阻力的代價也要小於翼下加掛方案,發射后對全機的重心和壓力中心飄移的影響也較小。小翼展、大后掠和低位置機翼。機翼翼展8.8米,是基於外掛布置的最小尺寸。從最小干擾阻力和安全投放考慮,兩個鄰近外掛間的距離最好在1.2~1.25米之間。而大後掠角的前緣也是基於可減小外掛間的阻力,同時更符合面積律要求,跨音速阻力相對較小。至於把機翼放在下位置,利於消除內外掛(通常為大副油箱)與機身的干擾,同時也便於放置起落架。起落架,大部分作戰飛機的主起落架要麼放在機身中(如F-16、F-18、「幻影」F-1),要麼放在機翼中(如「幼獅」、「幻影」2000、F-4、F-5),都需佔用較大空間,也減少了外掛點數量。「獅」則充分利用了下機翼和翼身融合體的特點,獨具匠心地把起落架設在翼身融合區內,既節省了空間,也便於安排更多的外掛點。和「幼獅」相比,翼下掛架從4個增加到6個,機身外掛從5個增加到9個,總外掛點從9個增加到15,增加近一倍。半保形外掛艙,由於起落架位置很巧妙,使機身腹部氣動外形很有利於外掛布置。「獅」採用了半保形外掛吊艙,和常規外掛吊艙相比,阻力可減小40%。由於「獅」的外掛點多,因而對全機的重心和壓力中心飄移的影響很大。這就要求有高許可權的操縱面和飛行操縱系統。「獅」的全動前翼完全能滿足最大后重心時的低頭力矩和起飛時的抬頭力矩。

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駕駛員座艙,座艙採用氣泡式風檔,視野良好。但沒有採用類似F-16的大傾斜座椅和側桿控制,而選擇了傳統的垂直座椅和中置控制桿。傾斜座椅會抬高飛行員的膝蓋,側桿操縱有三個缺點:大大佔用了右舷空間,使控制面板布置困難;在訓練中教練無法知道學員的握桿位置;如果飛行員右手受輕傷,就不能駕駛飛機返回基地。而採用中置操縱桿,飛行員可以不太困難地用左手控制飛行。

以色列LAVI獅式戰鬥機PW1120 發動機

動力裝置,一台普拉特·惠特尼公司PW1120加力渦輪噴氣發動機,加力推力82.7千牛(8430公斤)。採用腹部進氣。最大內部載油量3330升,外部載油量5100升。Lavi採用源於F100的普惠PW1120渦噴發動機,額定推力6,137Kg,加力推力9,337Kg。按照以色列空軍的說明,PW1120從1980年6月開始研製。它保留了F100的核心機,變速箱,燃料泵,輸油管,和F100相同的數字電子控制系統,僅作了少許修改。PW1120獨特的結構包括寬弦低壓的壓縮機,單級低壓渦輪,單一的加力裝置和輕型的斂散噴嘴。全尺寸測試開始於1982年6月,飛行測試開始於1984年8月。PW1120同F100有70%類似,因此,以色列空軍不需要特殊的零備件。它將按許可證在以色列生產。IAI將一台PW1120發動機安裝在以色列空軍的一架F-4E(編號334/66-0327)的右發來研究機身/發動機的結合以提升F-4E,既著名的鬼怪2000計劃,同時為Lavi測試發動機。PW1120與安裝在F-4E上的J79-GE-17渦噴發動機相比具有更大的推力,更高的效率。座艙採用氣泡式座艙罩,側面下視80°,駕駛員上半球視野達360°。駕駛艙內裝有廣角衍射光學平視顯示器和3個多用途陰極射線管下視顯示器(2個黑白,1個彩色)。裝正常位置的馬丁-貝克公司彈射座椅和中央駕駛桿。

系統,加雷特公司環境控制系統。氣動液壓公司自動液壓系統,採用阿貝克斯公司油泵。利爾·西格勒公司直流和應急發電機,SAFT公司主電池組和馬拉松公司備份電池組。加雷特公司輔助電源和應急電源裝置。機載設備,埃爾塔(Elta)電子工業公司的電子戰防衛系統;埃爾塔公司的EL/M2032多模態脈衝多普勒雷達(1991年裝於第3架原型機上作技術驗證);休斯公司寬視角全息平視顯示器,顯示計算機和SMS-86外掛管理系統與MIL-STD-1553數據匯流排兼容;埃利斯拉公司的雷達警戒接收器;大氣數據計算機;塔曼(Taman)公司的機載導航系統;利爾·西格勒/MBT公司的具有增穩特性的四餘度數字式電傳操縱系統;臘達(Rada)電子工業公司的MIL-STD-1750十六位中央處理機等。Lavi採用了四餘度的LearSiegler/MBT全數字飛行控制系統以增強穩定性,並且沒有機械備份。它裝在兩個盒子中,通過兩個數字通路相連。如果一個損壞,另一個能夠提供足夠的控制以返回基地。設計故障間隔時間107小時。該項目於1982年10月完成,並於1988年交付使用。「獅」曾計劃使用EltaEL/M-2035多功能脈衝多譜勒雷達發展自IAIKfir-C2的EltaEL/M-2021B多功能脈衝多譜勒雷達。Elta可編程信號處理器採用分佈嵌入式網路設計,能夠最合理分配計算機的功能,滿足系統和運算的升級需要。Lavi的電子設備採用了模塊結構--可以通過向ElbitACE-4任務計算機裝載新軟體來升級。其目的是使飛機在其壽命期內不需要對機體結構進行修改。幾乎所有的電子設備都是以色列自己設計的。飛機設計強調機動性和視野以減少在高G和高威脅的環境下飛行員的工作量。大氣計算機由Astronautics提供。大多數Lavi的電子設備已經由IAI在BoeingModel727上進行了實驗。

武器,裝一門30毫米「德發」機炮。機翼下有4個外掛點,可攜帶空-地、空-空導彈、炸彈、火箭和其它外掛物,內側的一對可掛副油箱。機身下有7個外掛點,可帶6枚Mk80系列炸彈,兩個翼尖掛點各帶1枚紅外空-空導彈。最大外掛載荷7269千克。當Shafrir2(蜻蜓2)在1978年進入以色列空軍服役的時候,Rafael的工程師開始發展怪蛇3,設計要求一個更大的彈頭以增強破壞性。該彈採用修改的彈體,外帶更大的高后掠翼和一個新型的搜尋角正負30度的紅外線導引頭。怪蛇3重120kg,工作在紅外或雷達被動模式並可以全向攻擊。其高爆(HE)彈頭重11kg,採用激光近炸引信。到1982年黎巴嫩戰爭的時候,怪蛇3已經在以色列空軍服役,並且在貝卡峽谷上空同敘利亞空軍空戰的勝利中扮演了重要的角色。它贏得了50次的空對空的勝利。怪蛇3也被出口到中國和南非,並且可能授權給中國生產,在中國其被稱為PL-8。

8 以色列LAVI獅式戰鬥機 -外形尺寸

以色列LAVI獅式戰鬥機Lavi 雙座原型機首次公開的情景

翼展8.78米
機長14.57米
機高4.78米
機翼面積33.05米2
主輪距 2.31米
前主輪距3.86米
重量及載荷
正常起飛重量9990千克
最大起飛重量18370千克
空戰重量(機內半油加2枚空-空導彈) 8324千克
最大內部載油量(可用)2620千克
最大外部載油量 4160千克
最大外掛載荷7269千克
最大使用過載-3g~+9g
推重比(作戰)1.07
性能數據
最大平飛速度(高度11000米以上)M1.85
低空突防速度
(帶2枚紅外導彈和8顆Mk117炸彈) 997千米/小時
(帶2枚紅外導彈和2顆Mk84炸彈) 1106千米/小時
盤旋角速度
持續(高度4575米,M0.8)13.2°/秒
瞬時(高度4575米,M0.8)24.3°/秒
最大橫滾速率300°/秒
作戰半徑
空-空任務(作戰巡邏) 1850千米
空-地任務(帶2顆Mk89炸彈)
(高-低-高)2130千米
(低-低-低)1110千米
起飛滑跑距離305米

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