飞控之伤 瑞典萨博“鹰狮”战斗机诞生记

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JAS-39原型机列队

1987年4月26日,JAS 39“鹰狮”原型机下线,标志着萨博战斗机进入多用途时代。萨博之前的萨博-35“龙”和萨博-37“雷”式战斗机都是一机多型设计,以一种平台派生出战斗机、攻击机和侦察机三种型号。瑞典政府在1979年开始研究这两种战斗机的后继机,看看能否用一种机型来包办所有三种任务,仅仅需改变外挂载荷就行。

“鹰狮”的每小时飞行成本仅为48000瑞典克朗,相当于5900美元,其中还包括了燃油

由此一来,将能大幅降低新战斗机的采购和操作成本,因为仅需一种机型、一套备件和一套培训计划就能建立起一支多用途战斗机机队。在研究中,瑞典政府把服役寿命总成本提高到与作战性能相同的高度,此外该机的作战灵活性和适应性也被视为是实现可负担性目标的重要途径。

为了在分散基地操作,JAS-39被设计成仅需很少人力就能维护

新机的双座教练型将保留单座型的全部作战能力,这也与上两代萨博战斗机不同。瑞典空军对年该机提出了许多苛刻要求,如能在800米长的积雪跑道起降,能在分散基地中由一名技术员和五名义务兵组成的地勤小队完成加油补弹和两次飞行间的检查,而且时间被限制在短短的10分钟内。此外该机还要具备很高的速度、加速能力和机动性来执行战斗和侦察任务,并且能挂载重型弹药来执行对地攻击任务。

为了满足这些要求,萨博在评估了多个布局后最终还是选择了驾轻就熟的鸭式三角翼布局。和萨博-37“雷”不同,新机的鸭翼将是全动式的,与主翼后缘的升降副翼相配合后将保证飞机的机动性能。正如“雷”式所证明的,鸭式设计能满足短距起降要求。

鸭翼在着陆滑跑时还可以大角度偏转作为阻力板

和萨博-37一样,新战斗机同样将采取高下沉速率降落来实现短距降落。为了取消萨博-37上沉重的反推装置,新机的鸭翼可在降落后大角度向下偏转,起到大面积减速板的作用。由于新战斗机需要应用最先进的机身、传感器和发动机技术,研制难度颇大,所以萨博与沃尔沃飞机发动机、爱立信无线电系统、FFV维护航空技术公司共同组成了JAS产业集团,分担资金与风险。“JAS”意为战斗、攻击和侦察。

第一架JAS-39A生产型101号

经过两年的研究和试验后,JAS集团于1981年6月3日向瑞典政府提交了方案书。瑞典国防物资局(FMV)之前研究过采购国外现成战斗机的可行性,但对F-16、F-18和“幻影”2000等先进战斗机进行评估后,结果发现没一种能够完全满足要求。JAS集团的方案于是通过了瑞典政府的批准,JAS-39项目在1982年5月6日正式启动。同年6月30日,JAS集团获得制造5架原型机和30架初始生产型的合同,这些飞机被称为第一批,另外还获得了2000年前交付110架第二批飞机的订购意向。

“鹰狮”的孕育

在项目总监汤米·伊瓦尔松的领导下,JAS 39被定义成一种单发轻型鸭式三角翼布局战斗机,具有放宽静稳定性设计,也就是机身重心位于升力中心之后,以先天不稳定性来提高机动性能。和同代其他战斗机一样,JAS 39只能凭借计算机辅助的线传飞控来保持飞行,该机将采用三重冗余的利尔西格勒飞行控制系统。

在JAS 39上,无论是线传飞控还是用于多用途能力的先进航电,都需要大量研发工作。该机航电的核心是爱立信EP-17电子显示系统,具有三个下视显示器和一个广角平视显示器,显示通过两套SDS 80计算机系统处理后的信息。该系统能通过修改软件来进行升级和扩展功能,为未来发展留出了空间。

EP-17电子显示系统还让JAS 39无缝融入瑞典空军的现有防空网络,该系统不仅能让战斗机与地面控制中心实时共享大量数据,海鸥实现了战斗机之间的数据链通讯。为了测试这些新技术,一架JA 37“雷”式战斗机进行了新航电和飞控系统的改装,于1983年1月开始试飞,这架飞行实验室对这些尖端技术的发展做出巨大贡献。

为了实现挂载沉重外部载荷时能仍能承受硬着陆的冲击,JAS 39的机身结构和起落架必须非常强壮。同时湿了保持轻量化,JAS 39近30%的结构采用复合材料制造,大多数是碳纤维材料。为了让飞机使用寿命超过50年,萨博把尽可能多的机身组件设计成低维护甚至是免维护。

JAS 39将安装一台沃尔沃飞机发动机公司的RM 12涡扇发动机,也就是通用电气F404-400的特许生产版本,只是进行了减重改进。该机的雷达由爱立信和GEC马可尼公司联合研制,其设计基于“海鹞”的“蓝雌狐”,这是一种小而强悍的雷达,它的另一种发展型就是“台风”战斗机的“捕手”雷达。

SPK39模块化侦察吊舱II在2005年开始飞行测试

JAS 39将安装一台PS-05/A雷达,这是一种频率捷变脉冲多普勒X波段雷达,能够探测和跟踪120公里距离上的多个空中或地面目标。在空空模式下,雷达可同时引导多枚导弹进行超视距攻击。雷达系统还能得到了挂载于前机身下方的前视红外(FLIR)传感器吊舱的补充,来自雷达和吊舱的信息和图像被显示在座舱内的多功能显示器上。

JAS 39将具有六个翼下挂架和两个机腹挂架,前机身的左侧内置一门毛瑟BK-27 27毫米机炮。

在1982年的一次命名活动中,JAS 39获得了“鹰狮”(Griffin)的绰号,也就是萨博商标上的那只鹰狮兽。在接下来的6年时间里,超过3000人为“鹰狮”及其系统的研制项目而辛勤工作。到1987年4月26日萨博五十周年庆典期间,JAS 39原型机正式下线。

驾驶原型机进行地面测试和首飞的是萨博试飞员斯蒂格·霍姆斯特罗姆,他在1984年加入萨博前是瑞典空军试飞员和参谋军官。由于他具有丰富的高速喷气机驾驶经验,所以进入萨博后担任了“鹰狮”试飞员。“鹰狮”原型机39-1在1988年12月9日做好了首飞准备,斯蒂格回忆道:“我并不紧张,我们做了这么多工作,已经完全为首飞做好了准备。”

“我作为军队飞行员已经习惯了听从上级的命令,但我去了萨博后发现这里的命令和想法可能会来自任何地方,上下左右。这里没有权威,大家一起分享知识,解决问题,于是我就这样做好充分准备。”

在接下来的两个月里,斯蒂格和其他试飞员轮番驾驶39-1原型机,探索飞机的性能,扩展飞机的包线。这些早期试飞引起了专家们对飞控系统的一些担忧。

斯蒂格说:“‘鹰狮’项目的规模如此之大,如此重要,我们上上下下都非常开放,想向纳税人展示他们的钱到底花在了何处。出现问题时我们会向他们开诚布公出。这种政策是对项目的成功产生了看不见的影响。”

多灾多难的线传飞控

1989年2月2日,试飞员拉尔斯·拉德斯特罗姆驾驶39-1原型机返回林雪平时,飞机在降落中坠毁。事故原因是飞控系统俯仰控制律存在缺陷,导致降落时出现飞行员诱发振荡。拉德斯特罗姆在这次坠机中受伤,断了一只手臂,其他无大碍。萨博立即与与美国Calspan公司合作开始飞控软件的校正和修改,使用一架经过改装的NT-33A“流星”作为飞行试验台。

斯蒂格·霍姆斯特罗姆回忆道:“这架原型机的坠毁让试飞计划往后拖延了一年,萨博被迫把第一架生产型飞机改装成仪表测试机。”

等恢复试飞时,许多问题已经得到了解决,人们逐渐恢复了对该机的信心。瑞典政府在1992年6月落实了1982年合同中110架意向订单,并把这批飞机定义为第二批,包括96架JAS 39A单座型和14架JAS 39B双座型,后者前机身长了66厘米以增加第二个座舱,这意味取消内置机炮并减少内油,两者在其他方面相同。

“鹰狮”项目在1993年8月8日再遭沉重打击,JAS 39 39102在斯德哥尔摩水节上为公众表演,飞行员还是拉尔斯·拉德斯特罗姆。表演起初一切顺利,直到他滚转飞机开始做一个急转弯时,“鹰狮”失去了控制,倒霉的拉德斯特罗姆只能弹射逃生。39102坠毁在港口的一个小岛上,幸好错过了成千上万聚集在一起的观众。一名女士在这起坠机中胳膊被烫伤,还有几人受轻伤。

挂在降落伞下的拉德斯特罗姆落在同一个岛上,没有受伤,飞机则消失在熊熊烈火和浓烟中。对于许多飞机研发项目来说,接连坠毁两架飞机很可能会导致整个项目被取消。不过萨博在“鹰狮”项目上开放态度让人们普遍了解的这次事故的细节,几小时后瑞典武装部队就公开宣布了这起事故。

新闻界和公众对此都非常欢迎,感到自己受到了尊重。鉴于“鹰狮”项目对瑞典的重要性,瑞典政府在一周内进行了两次民意调查,显示大多数公众赞成完成飞机研制。公众意见也影响了决策者,“鹰狮”项目得以继续。正如斯蒂格·霍姆斯特罗姆所说的:“我们的开放态度让所有人都了解情况并对项目的可行性感到满意。”

最后的调查显示这次事故是飞控放大了飞行员大幅而猛烈的操纵输入所致。“鹰狮”在1993年12月恢复了飞行。

步入正轨

到1994年4月,萨博已经制造出五架JAS 39原型机和两架生产型飞机,进入进行全面试飞和评估项目。到1996年,该机的飞控软件升级成ADA语言,大幅简化了未来升级和重新编程。

直到此时,JAS 39的飞控软件问题才得到了彻底解决。斯蒂格回忆道:“(‘鹰狮’)是如此可控,如此敏捷,这架小飞机的性能令人印象深刻,气动和操纵系统协调一致,现在问题全部解决了。这是一架令人愉快的飞机,细微操纵输入也如此精确和完美,手中的迷你操纵杆让该机成为了飞行员的梦想。(‘鹰狮’)不仅易于飞行,降落也很简单容易。”

“鹰狮”越来越受到飞行员的欢迎,由于JAS集团成功实现了设计目标,该机的销量得到增长。随着第二批飞机的下线,其他国家的一些空军也对购买“鹰狮”产生了兴趣。旺盛的需求同时推动了该机的升级,由于计算机技术在JAS 39研制期间取得了长足进步,也就是说“鹰狮”改进型将有更强大的处理器和航电。

“鹰狮”改进型也将增加空中加油能力,在前机身左侧发动机进气口上方增加可收放加油探头。空中加油大大扩展了“鹰狮”的作战半径,同时由于飞行时间延长,原先的氧气瓶已无法满足取药,所以该机还将配备机载氧气生成系统。1998年,39-4号原型机首先装上了加油探头,在英国空中加油有限公司的操作下与英国皇家空军的一架VC-10加油机进行了空中加油测试。

瑞典政府在1997年6月订购了“鹰狮”改进型,定义为第三批,包括50架JAS 39C单座型和14架JAS 39D双座型,从2003年开始交付。

JAS-39A“流星”超视距空空导弹测试机

2007年,萨博开始把31架第二批JAS 39A/B升级成C/D标准,使瑞典空军的“鹰狮”机队更加统一。2006年起,“鹰狮”还被作为六国MDBA“流星”主动雷达制导超视距空空导弹项目的测试机,在瑞典维斯德尔测试靶场进行了各种测试。

瑞典国防物资局在2010年9月启动“流星”导弹与“鹰狮”的全面整合项目,在2013年完成,使JAS 39成为第一种装备这种先进空空导弹的战斗机。2010年,瑞典空军的JAS 39C/D在一项临时升级中具备了发射IRIS-T近距红外制导空空导弹和GBU-49激光制导炸弹的能力。

打击犀牛偷猎者

“眼镜蛇”头盔显示器

瑞典空军共订购了204架“鹰狮”,其中第一架在1993年6月8日交付。第一个装备“鹰狮”的一线部队是索特奈斯的第7联队,然后是卡灵厄的第17联队和律勒欧的第21联队。最后的第三批飞机在2008年11月26日交付。同样在2008年,瑞典空军所有现役“鹰狮”都装备了“眼镜蛇”头盔显示系统(HMDS)。

2011年3月29日,瑞典政府宣布派出8架“鹰狮”前往西西里岛的西格诺拉空军基地参加联合国利比亚禁飞任务,该机在4月8日执行首次任务。

瑞典空军退役中校佩尔-奥洛夫·埃尔德认为“鹰狮”的利比亚任务非常成功,在西格诺拉证明了自己的作战灵活性。“鹰狮”在任务中不仅能在地面上接受目标信息,在空中也能这么做,是禁飞任务中唯一能够做到这一点的战斗机。

鉴于“鹰狮”的数据链能力以及该机对联合国侦察行动做出的贡献,瑞典政府在2011年6月8日向战区增派5架“鹰狮”。该机挂载的萨博模块化侦察吊舱系统(MRPS)发挥了特别作用,能实施回传高分辨率照片和其他传感器的数据。到利比亚战事于10月24日结束时,“鹰狮”共飞了650架次作战任务,作战飞行时间接近2000小时,为联合国部队提供了超过15万幅的侦察图像。

国际“鹰狮”全家福

捷克JAS-39以老虎会涂装而闻名

匈牙利JAS-39EBS HU

除瑞典空军外,“鹰狮”的外销颇为成功,目前已装备另外四个国家的空军,分别是捷克、匈牙利、泰国和南非,巴西即将成为新一代“鹰狮”E/F的第一个外销用户。“鹰狮”的出口成功基于许多因素,其中最重要的是该机的操作成本较低,其次是世界一流的航电系统、以及全面兼容北约标准。与其他战斗机相比,“鹰狮”仅需简单维护设备和一半维护人员就能伺候,在服役寿命期间具有非常高的成本效益。

南非JAS-39D

“鹰狮”的第一个海外客户是南非,该国在1999年签订了购买26架“鹰狮”C/D飞机的合同。南非“鹰狮”接受了一些定制改装以便挂载南非自行研制的弹药,如丹尼尔公司的A-Darter第五代空空导弹,此外该机还能挂载法制泰利斯数字化联合侦察吊舱,与南非空军的情报收集系统连接起来。

南非的26架“鹰狮”战斗机取代了老旧的“猎豹”战斗机,这批JAS 39C/D中有9架是双座型。由于南非废除种族隔离制度后新政府需要大力改善民生,削减了军费预算,导致南非空军的规模持续缩减,许多一线飞行员感到前景黯淡纷纷退役谋生,有的到他国做雇佣兵,让自己的飞行技术和作战经验再次有了用武之地。南非空军面临着严重的战斗机飞行员流失问题,据报道在2010年南非仅有8名受过训练的“鹰狮”飞行员,而这一数字在2005年是30名,2008年是20名。

除了“鹰狮”飞行员数量不足外,南非空军甚至拿不出保持该机正常飞行训练的费用。2013年3月13日,南非国防部长表示因支付不起每小时6000-8000美元的飞行费用,几乎一半的JAS-39战斗机而停飞。2013年9月,窘境中的南非空军被迫对全部26架“鹰狮”进行轮换封存以节约费用,也就是说每架飞机都会在飞行-封存状态中连续轮替。随着近几年南非政府加大对空军的投入,“鹰狮”战斗机这才逐渐解封。

南非“鹰狮”解封后要执行的第一项任务就是打击犀牛偷猎者。南非空军第2中队驻扎在行政首都比勒陀利亚的瓦特克卢夫空军基地,装备了19架JAS-39C/D战斗机,是南非空军唯一的“鹰狮”战斗中队。

“鹰狮”在反偷猎任务中利用机身挂载的“利特宁III”光电吊舱来寻找偷猎者。该吊舱是以色列国防公司拉菲尔(Rafael)设计的,广泛装备西方空军。“利特宁III”吊舱原本被设计用于引导激光制导武器打击地面目标,头部转球内集成有昼夜电视摄像机、激光测距仪、激光目标指示器。南非空军的“利特宁III”额外增加了监视功能,可以让飞行员对捕获的静态图像进行进一步分析。南非“鹰狮”装备了一种被叫做Link ZA的国产数据链,可以把目标信息实施传送给地面指挥中心,然后让野生动物园警察对偷猎者实施打击,并不是由飞机本身直接发射空地武器。

反偷猎任务对“鹰狮”来说有点大材小用,不过这种任务只是中队职责的一部分,并且寻找犀牛偷猎者将会是一种很好的训练方式,有助于让飞行员熟练掌握飞行技巧,保持关键作战技能,实属一举两得。

南非约犀牛数量占全球犀牛总数的75%,其中包括2000头濒危的黑犀牛。偷猎者于2015年和2016年间在南非猎杀了超过1000头濒危动物,如再不实施更严厉的反偷猎设施,南非犀牛将很快灭绝。

2004年6月,瑞典和捷克两国达成了价值10亿美元的14架瑞典空军二手JAS-39C/D的十年期租赁合同,这批飞机在2005年进入捷克空军第21中队服役。

在另一个类似的10年期租赁协议中,匈牙利也获得了14经过翻新的二手JAS-39A/B,这批飞机的编号相应改成了JAS-39EBS HU,因为匈牙利要求把这14架JAS-39A/B升级到C/D标准。

挂载波音GBU-39小直径炸弹(SDB)

匈牙利“鹰狮”在2006年至2007年之间交付,2008年开始服役。目前,匈牙利“鹰狮”正执行15分钟快速反应警戒任务,一架飞机配备了两名飞行员,可挂载AIM-9L“响尾蛇”、AIM-120C-5先进中程空空导弹、“利特宁III”瞄准吊舱和电视制导AGM-65“小牛”导弹。匈牙利正在寻求让“鹰狮”执行近距空中支援的其他弹药,其中可能会有GBU-39 SDB。2012年1月30日,匈牙利政府把租赁协议延长10年至2026年。

泰国JAS-39

泰国于2007年订购了2架萨博340“爱立眼”预警机,然后在2008年2月订购了2架“鹰狮”C和4架“鹰狮”D,2010年11月又增订了6架“鹰狮”C。首批“鹰狮”在2011年2月22日素叻他尼空军基地的第7联队。

英国帝国试飞员学校租用的“鹰狮”D

“鹰狮”的另一个用户是英国帝国试飞员学校,于1999年开始使用该机进行快速喷气机高级训练和评估,成为学校固定翼研究生课程的核心。学校的“鹰狮”在林雪平的萨博试飞基地飞行,为萨博和瑞典空军培训试飞员。

新一代“鹰狮”

2017年6月15日星期四当地时间上午10:32,“鹰狮”E 39-8号原型机在瑞典林雪平萨博机场起飞,进行了持续40分钟的首飞。原型机首飞中完成多个特技,并测试了起落架收放。萨博试飞员马库斯·旺德表示“首飞正如预期,飞机表现与模拟器体验相符,加速性能令人印象深刻,操作流畅。”

随着“鹰狮”E在2023年的服役,“鹰狮”CD也将从2026年开始退役,逐步完成新老交替

“鹰狮”E瑞典萨博JAS-39战斗机的最新改型,与“鹰狮”C/D相比出现了脱胎换骨的变化。该机具有以下改进特点:

与C型相比,“鹰狮”E的一个重大变化是载油量增加了40%以上,使最大起飞重量也相应增加到16.5吨,比C型重了2.5吨。

“鹰狮”E还更换了新的F414发动机,增加了两个武器挂架,安装了主动相控阵雷达、红外搜索和跟踪传感器、新的电子战系统。F414的加力推力9980千克(97.86kN),比“鹰狮”C/D的RM12(F404)提高了20%,也就是1800千克。额外的推力能使“鹰狮”E不开加力进行超音速飞行。

ES-05的天线被安装在一个旋转机构上,以实现全方向上的100°扫描角度

“鹰狮”E的主传感器是塞莱克斯公司的“乌鸦”ES-05有源相控阵雷达,其天线大约安装了1000个收发模块,连接到全数字多通道激励器/接收器和处理器上,架构与诺斯罗普·格鲁门和雷声公司的设计相似。ES-05的天线大小大与“鹰狮”C使用的爱立信PS-05多模雷达的天线相当,不过ES-05的天线被安装在一个旋转机构上,以实现全方向上的100°扫描角度。据塞莱克斯的说法,这允许“鹰狮”E在发射导弹后就转身离开,同时保持与导弹的数据链连接。汉斯·艾纳特表示这种雷达使飞行员能够探测垂直下方的零多普勒威胁,他还认为ES-05给“流星”导弹也带来了好处,凭借大扫描角度,在发射导弹前甚至无需把机鼻对准目标。

E型前机身的风挡根部安装了塞莱克斯的“天空-G”红外搜索和跟踪传感器和敌我识别系统的天线,在两侧进气口的鸭翼根部还安装了分布式导弹预警系统的传感器。“天空-G”已经与雷达和其他传感器完全集成在一起,使“鹰狮”E具有仅依赖被动传感器发现目标的能力。

“鹰狮”E的机身结构也经过了重大修改,机翼与机身的连接点外移以增大机身油箱的容量,在机翼连接点处的机身采用新型铝锂整体隔框设计,主起落架现在收入机翼而不是之前的机身。前起落架改为单轮,使“鹰狮”E可在具有拦阻设备的跑道上紧急降落。

“鹰狮”E加大了进气口以适应F414发动机,并且为了有源相控阵雷达的散热在垂尾根部增加了一套新的二级环境控制系统(ECS)。修改后的翼尖集成了新的电子战天线。

“鹰狮”E还配备了具有新输弹系统的弹药箱,该机沿用了C/D型的机炮,但在射击时不再抛出弹壳,因为弹壳会撞到新的机腹外侧挂架。“鹰狮”E的翼尖挂架也不同于C型,集成了电子战系统的传感器阵列。

垂尾接近顶部的位置安装了一个新的天线罩,能容纳更多的电子战系统天线。在整流罩正下方靠近垂尾前缘的位置有两个水平刀片天线。

由于新的挂架设计和机身重量分布的改变,萨博的设计师把机翼之后的机尾加长了370毫米以帮助维持重心。“鹰狮”E保留的C型的机腹中线挂架,但在其两侧个增加了一个新挂架。

“鹰狮”E基本上可以说是一种全新的战斗机,全面提升机动性、作战能力、电子战性能,这也就是萨博把该机称为下一代鹰狮的原因。

在巴西展出的“鹰狮”NG全尺寸模型

巴西于2014年10月27日正式与萨博签订正式合同,购买36架“鹰狮”E/F型战机(28架“鹰狮”E和8架“鹰狮”F),价值45亿美元。萨博将在未来几年内将在巴西建立一条“鹰狮”生产线,在当地组装这些战斗机。

作为一种成功的战斗机,“鹰狮”代表着小而精悍的单发轻型设计流派,极端重视全寿命费用和数据链能力,与大国空军的高大全设计流派截然不同。也许这种设计流派才是最适合小国空军的。

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