發(fā)展沿革
研制背景F-5 的發(fā)展可以追溯到1954年,當時(shí)美國諾斯羅普公司派出一個(gè)團隊訪(fǎng)問(wèn)歐洲和亞洲,以了解北大西洋公約組織(簡(jiǎn)稱(chēng):北約)和東南亞條約國家的防務(wù)需求。根據訪(fǎng)問(wèn)結果,公司決定自行投資研制一種超音速戰斗機,并且該機應相當廉價(jià),易于維護,能從短跑道和二級機場(chǎng)甚至航母上起降。
設計方案1955年,諾斯羅普公司正式啟動(dòng)設計代號N-156的輕型戰斗機項目(武器系統 SS-420A)。在確定最終構型之前,N-156提出了幾個(gè)不同的版本。其中,N-156TX采用翼下發(fā)動(dòng)機吊艙和串列雙座布局;N-156NN則是海軍型,氣動(dòng)布局類(lèi)似格魯門(mén)的F-9F,原本是為了美國海軍護航航母和與之尺寸相近的英國皇家海軍航母準備的。隨著(zhù)美國海軍護航航母封存,N-156NN方案就此夭折。諾斯羅普最終選定了N-156F方案。同時(shí)該方案還衍生出一個(gè)高級教練機方案,代號 N-156T。兩個(gè)方案都采用后機身并列雙發(fā)、機身兩側進(jìn)氣構型。
諾斯羅普向空軍和海軍提交了他們的設計方案。海軍首先拒絕了諾斯羅普的建議——隨著(zhù)海軍輕型航母的退役,他們已經(jīng)不再需要這種小飛機了??哲娮畛跻膊恍蕾p諾斯羅普的兩個(gè)方案,因為他們認為沒(méi)有必要去采購輕型戰斗機。但空軍確實(shí)需要一種新的教練機來(lái)取代已經(jīng)過(guò)時(shí)的洛克希德T-33,于是諾斯羅普決定繼續改進(jìn) N-156T以滿(mǎn)足空軍的要求(1955年空軍通用裝備需求SS-240L)。1956年6月,空軍宣布將采購N-156T教練機,并賦予設計代號 T-38,綽號“禽爪”。諾斯羅普獲得授權首先制造3架原型機。
簽約研制1958 年初,N-156F模型運交空軍評估??哲妼υ摍C進(jìn)行了深入研究,并認為,該機可以作為一種廉價(jià)戰斗機提供給美國的盟國,以解決那些國家希望建立較現代化的空軍、而又無(wú)力購買(mǎi)昂貴的美軍現役截擊機的困境。1958年2月25日,空軍與諾斯羅普簽訂合同,要求該公司制造3架N-156F原型機,此外還訂購了一架靜力試驗機。
第一架N-156F制造耗時(shí)1年。它采用了無(wú)加力的YJ85-GE-1渦噴發(fā)動(dòng)機,最大推力953千克。該機于1959 年5月31日出廠(chǎng),然后運往愛(ài)德華茲空軍基地。1959年7月30日,該機由試飛員盧·內森操縱進(jìn)行了首次試飛。此時(shí)飛機尚未裝上2門(mén)航炮。盡管發(fā)動(dòng)機推力不足,但仍然在首次試飛中突破了音障。加力J85-GE-5發(fā)動(dòng)機(加力推力 1,746千克)趕上了第二架原型機的進(jìn)度,裝備該發(fā)動(dòng)機的N-156F 2號原型機(59-4988)很快加入試飛。但2號原型機的生產(chǎn)被暫時(shí)擱置,因為國防部尚未作出是否采購N-156F的決定。
正式投產(chǎn)1962年4月25日,美國國防部宣布它已選中N-156F作為軍援計劃(MAP)的戰斗機。軍援戰斗機將采用美國空軍的序列號,以方便記錄。1962年8月19日,N-156F被正式賦予官方設計代號F-5A和綽號“自由戰士”。同時(shí),F-5A的雙座教練型被賦予F-5B的代號,雖然看起來(lái)和T-38教練機頗為相似,不過(guò)該機實(shí)際上保留了F-5A的全部作戰能力。
1962年10月,諾斯羅普獲得第一筆價(jià)值 2000 萬(wàn)美元的固定價(jià)格合同,用于生產(chǎn)F-5A/B,其中單、雙座的比例約為 9:1。
1965年,在越南戰爭中,由于F-4等重型戰斗機維護起來(lái)很麻煩,美國空軍一度考慮過(guò)采用相對簡(jiǎn)單便宜的F-5。為此,一批F-5A經(jīng)過(guò)改進(jìn)后進(jìn)入越南進(jìn)行實(shí)戰測試。美國空軍本打算把自己裝備的單、雙座F-5賦予F-5C/D的編號。但這項計劃在測試結束后就取消了,F-5C/D沒(méi)成為現實(shí)。
1968年,美國空軍宣布了一項國際戰斗機計劃(IFA)作為F-5的后繼者,要求其空戰能力更強一些,主要對手就是米格-21。有8家公司參與了競爭,最后諾斯羅普公司用J85-GE-21發(fā)動(dòng)機改裝的F-5A-21獲勝。經(jīng)改進(jìn)的飛機最后編號為F-5E,綽號“虎”Ⅱ。F-5E于1972年 8月11日首飛成功,1973年服役。F-5F是F-5E的雙座教練型。
諾斯羅普公司共生產(chǎn)了1871架F-5系列戰斗機,加拿大、荷蘭、西班牙、韓國、瑞士和中國臺灣等國家或地區授權生產(chǎn)了776架。1987年,F-5E在美國停產(chǎn),不過(guò)后來(lái)又用多余的散件裝配了一些,最后一批在1989年交付。據估計,在全世界26個(gè)國家和地區的空軍中約有1700架F-5仍在服役,另有約800架與F-5在同一種原型機上發(fā)展而成的雙座型教練機在美國空軍中服役。據F-5戰斗機的設計和制造商諾斯羅普·格魯門(mén)飛機公司估計,全世界現役的1700架F-5戰斗機中約有1/2可能會(huì )進(jìn)行延壽和更新改裝??偟母赂难b費可高達15億美元。另外美空軍800多架現役雙座型教練機中的一半也要進(jìn)行電子設備的現代化改裝。對于飛機和機載設備制造廠(chǎng)商來(lái)說(shuō),這是一個(gè)很有吸引力的市場(chǎng)。
技術(shù)特點(diǎn)
氣動(dòng)設計F-5雖然是低檔戰斗機,但其機動(dòng)性能相對同時(shí)代戰斗機來(lái)說(shuō)并無(wú)遜色。F-5的爬升率略低于米格-21,但盤(pán)旋性能,尤其是穩定盤(pán)旋角速度優(yōu)于米格-21。
飛機的爬升性能主要取決于推重比、翼載荷及阻力系數。在其它條件相同的情況下,推力越大爬升率越高。但是飛機做直線(xiàn)飛行時(shí),不但要考慮推力,還要考慮阻力。在阻力方程中,飛機的阻力和機翼面積成正比。如果機翼面積越?。ㄏ鄳囊磔d荷就越大),阻力就越小。正常起飛狀態(tài)下,F-5A的推重比為 0.6,F-5E為0.64,而米格-21∏Φ為0.81,米格-21БИС為0.86。雖然F-5推重比低于米格-21,但爬升率相比差距并不大,其中一個(gè)原因就在于F-5的機翼面積相對較小,翼載荷較大。
但另一方面,當其它條件不變時(shí),減小翼面積必然降低飛機的最大升力,這樣就會(huì )降低飛機可以達到的最大過(guò)載,也會(huì )降低飛機的盤(pán)旋性能。
飛機做盤(pán)旋機動(dòng)時(shí),有瞬間盤(pán)旋和穩定盤(pán)旋兩種基本情況。做瞬間盤(pán)旋時(shí)不要求保持飛行速度和高度,飛機以最大升力側飛,升力提供向心力。做穩定盤(pán)旋時(shí)要求保持高度和速度,飛機必須以一定坡度側飛,升力的垂直分量用以平衡重力,水平分量提供向心力。另外在速度軸向上發(fā)動(dòng)機推力必須等于阻力。
由此可見(jiàn),飛機的瞬間盤(pán)旋性能主要取決于飛機所能獲得的最大升力,而穩定盤(pán)旋則要求在增大升力的同時(shí)盡量減小阻力,主要取決于亞音速時(shí)的升阻比。F-5雖然翼面積較小,但是機翼后掠角?。ㄇ熬壓舐咏?2度,米格-21為57度),升力線(xiàn)斜率較大。尤其是它采用了邊條翼的布局,大大提高了飛機的升力系數,彌補了機翼面積小造成的升力損失。F-5所采用的中等后掠角中等展弦比(展弦比3.82)機翼非常適合在高亞音速和跨音速區域飛行,在這個(gè)區域里升阻比較大。F-5E的亞音速升阻比約為10.7,而米格-21約為8.4。亞音速升阻比高對穩定盤(pán)旋性能和巡航能力都有利,也有利于提高飛機的短距起降能力。從上表的數據可以看出,F-5的起飛和降落滑跑距離明顯低于米格-21。
動(dòng)力系統F-5A具有比T-38更大的進(jìn)氣口,以適應發(fā)動(dòng)機更大的空氣流量。在進(jìn)氣道后部?jì)蓚冗€有矩形百葉窗式輔助進(jìn)氣口。進(jìn)氣道內部設計有附面層抽吸孔,以吸除進(jìn)氣道內殘留的附面層。兩臺發(fā)動(dòng)機可以通過(guò)后機身下部維護口蓋接近和拆裝。由于重量很輕(265千克),僅憑人力即可將發(fā)動(dòng)機拆下。N-156E采用的是J85-GE-5發(fā)動(dòng)機,F-SA則改進(jìn)為J85-GE-13(軍用推力1234千克,加力推力1851千克)。
所有燃油均裝在機身油箱內,機翼不設油箱,形成“干冀”結構—事實(shí)上由于機翼相對厚度和絕對厚度都很小,也不可能設機翼油箱。除了機身油箱外,F-5A還有一對相當有特色的冀尖副油箱,和常見(jiàn)副油箱不同的是,它們也是按照跨音速面積律來(lái)設計的,具有明顯的蜂腰特征。不包括副油箱,F-5A機內載油量為1678千克。
操縱系統操縱系統采用傳統的機械-液壓操縱系統,并裝有增穩控制系統,用于方向舵配平、俯仰/偏航振蕩抑制。增穩控制系統與操縱系統共用液壓系統,機上沒(méi)有應急渦輪泵,以雙余度液壓系統和一套電氣系統來(lái)保證可靠性。
武器系統F-5戰斗機標淮武器是機頭上部?jì)砷T(mén)20毫米M-39轉膛炮(每門(mén)備彈280發(fā)),不知為何諾斯羅普選擇了將航炮口設置在機頭上表面的設計,這樣在白晝射擊炮口煙霧嚴重阻礙飛行員的視界,在夜間射擊時(shí)炮口焰甚至會(huì )造成飛行員短暫失明(諾斯羅普后來(lái)在YF-17上重復了這一設計,并延續到F/A-18)。翼尖掛架可以?huà)煅b兩枚AIM-9空空導彈。此外,F-5A/B機身和翼下共有5個(gè)掛點(diǎn)(N-156E為3個(gè))可以用于掛載其它武器,包括:響尾蛇導彈,227千克MK-82通用炸彈和蛇眼炸彈、454千克MK-83通用炸彈、907千克MK-84通用炸彈、340千克M-117炸彈、LAU-68A/A和LAU-68B/A火箭發(fā)射器、航炮吊艙以及副油箱等。少數后期改型增加了發(fā)射小??盏貙椀哪芰?。最大載彈量2800千克。
機載設備F-5A的機載航空電子設備相對比較簡(jiǎn)單,包括一個(gè)普通光學(xué)瞄準儀、塔康導航系統、超高頻電臺、羅盤(pán)和敵我識別器,沒(méi)有火控雷達和電子計算機。 F-5E改進(jìn)了電子設備,增加了一臺AN/APQ-153火控雷達(或者是AN/APQ-157、AN/APQ-159),采用可計算前置角的瞄準儀,CADC大氣數據計算機及盲降系統等。其中AN/APQ-153火控雷達的最大探測距離為33千米,在使用機炮時(shí)為機炮射擊測距和計算前置角,在使用導彈時(shí)其測距范圍150~18 500米,錐型掃描,可以為紅外格斗導彈提供目標位置數據。大氣數據計算機可以計算飛機的高度、表速、馬赫數、空速和攻角。
F-5E的電子對抗設備包括雷達告警器、箔條/紅外干擾分配器和外掛的保形干擾系統(CCS)。CCS系統安置在機身或者機翼下,可以接受雷達告警信號并產(chǎn)生雷達欺騙信號和噪聲干擾信號。系統全重僅23千克。
F-5系列戰斗機的電子設備總的來(lái)說(shuō)追求輕便簡(jiǎn)單,但是要求可靠性高。相對于其對手米格-21,它的電子設備還是齊全得多。尤其是采用了兩側進(jìn)氣的方式,機頭設備艙有較大的空間安裝火控雷達等電子設備,而機頭進(jìn)氣的米格-21要做電子設備方面的改進(jìn)則費盡周折。
通用電氣公司已對諾思羅普公司生產(chǎn)的"虎鯊"F-5G戰斗機上安裝的多工作方式雷達進(jìn)行初期試驗。第一臺雷達原型機將在11月在實(shí)驗室中試驗。之后還要在C-54飛機上作飛行試驗,在FSO戰斗機上的初期試飛預計將于1983年末進(jìn)行。
英國《防務(wù)新聞》2003年3月11日報道工程支援系統公司(ESS)獲得了一項幾百萬(wàn)美元的合同,用于檢修和升級14套AN/APQ-159(V)-5雷達系統,以支持美國空軍的F-5戰斗機這項合同包括在今后二年內提供重要的雷達部件、測試設備和后勤支援設備。 F-5戰斗機的火力控制雷達系統最初是由該公司的防御電子和自動(dòng)化分部于1973年為原諾斯羅普公司的F-5戰斗機制造的。這次升級標志著(zhù)把F-5飛機雷達系統的壽命延長(cháng)到2015年。
戰機比較
F-5戰斗機的主要作戰對象是蘇聯(lián)米格-21戰斗機,應分析比較兩種飛機的性能。
機動(dòng)性能飛機的機動(dòng)動(dòng)作是由最基本的爬升和盤(pán)旋組合起來(lái)的。從上面的對比可以看出,F-5在設計上主要是考慮亞音速和跨音速區域的機動(dòng)性能,而米格-21則更適合超音速截擊作戰。
另外,衡量發(fā)動(dòng)機推力的時(shí)候還必須考慮發(fā)動(dòng)機的推力曲線(xiàn)和飛機的進(jìn)氣效率。發(fā)動(dòng)機的性能,一般給出的只是地面測出的臺架推力值。在實(shí)際飛行中,發(fā)動(dòng)機推力隨速度和高度的不同而有較大變化。進(jìn)氣系統的效率也會(huì )影響發(fā)動(dòng)機的推力。如果進(jìn)氣道設計不當,導致進(jìn)氣道總壓恢復系數降低或者進(jìn)氣量不足,都會(huì )使實(shí)際推力大大降低。F-5的整個(gè)推進(jìn)系統,包括發(fā)動(dòng)機的推力曲線(xiàn)和進(jìn)氣道的形狀,主要是為了適應高亞音速區域的飛行而設計的,而米格-21不可避免地要照顧到超音速飛行的需要。因此,在實(shí)際飛行當中,F-5的推進(jìn)系統應該更適應機動(dòng)作戰區域的要求。
F-5為了獲得較好的機動(dòng)性能,還采取了一些在當時(shí)比較先進(jìn)的氣動(dòng)手段。從開(kāi)始就采用了前緣襟翼,但是僅在起飛和著(zhù)陸時(shí)使用。在F-5E上改進(jìn)為機動(dòng)襟翼,和后緣襟翼聯(lián)動(dòng),在M數不超過(guò)0.95時(shí)起作用。起降或低速機動(dòng)時(shí)前后緣襟翼分別放下24°和20°;中速機動(dòng)時(shí)前后緣分別放下18°和16°,或者12°和8°;巡航時(shí)前緣襟翼收上,后緣放下8°;超音速飛行時(shí)都收上去。采用這樣的變彎度設計,可以提高飛機的抖振邊界和最大升力系數,在給定的升力系數范圍內,可以取得較高的臨界馬赫數,改善亞音速巡航和機動(dòng)性能。尤其是在低速情況下,最大升力系數增加較多,誘導阻力因子也相應下降。采用前緣襟翼還能改善飛機的失速性能??傊?,采用變彎度機翼,可改善飛機在亞音速情況下的起降、機動(dòng)和巡航性能,但是增加了超音速狀態(tài)下的誘導阻力和波阻,降低了飛機的超音速性能。
從F-5(N156F)開(kāi)始,就在機翼上采用了邊條翼的設計。最初的邊條翼形狀為三角形,面積僅相當于主翼面積的2.2%。由N156T發(fā)展而來(lái)的T- 38的主翼形狀和F-5A相同,但是由于F-5A采用了邊條翼的設計,最大升力系數比T-38增加20%。F-5E進(jìn)一步改進(jìn)了邊條翼的設計,采用雙折線(xiàn)的外型,面積增大為主翼面積的4.4%,最大升力系數比T38增大50%。這同時(shí)也降低了飛機的縱向和方向安定性。這在F-5E上尚屬于可接受的范圍,但是由于F-5F的機頭比F-5E長(cháng)了約1米,細長(cháng)的頭部降低了飛機的方向安定性,因此在F-5F上增加了一對翼刀。

F-5戰斗機
空戰性能F-5A和F-5E均采用兩門(mén)20毫米 M39航炮,在對空作戰時(shí)可以攜帶AIM-9導彈。其機頭下垂,座艙視野開(kāi)闊,下視視角11°,比米格-21大3.3°。飛機外型尺寸較小,發(fā)動(dòng)機尾煙清潔,使之在格斗中的目視目標非常小,不容易被對方飛行員發(fā)現。雖然F-5的外型尺寸較小,但座艙還是盡量做得比較寬大,使飛行員不感到局促。儀表布局也比較合理,使飛行員可以集中精力注意艙外的情況。這體現了美國武器對人機工程的一貫重視。而早期的蘇式飛機在這方面就較差。米格-21的座艙非常狹窄,容易使飛行員疲勞,從而降低了持續作戰能力。這些不能進(jìn)行量化比較的性能,反而往往是影響戰斗力的重要因素。
綜上所述,F-5主要設計點(diǎn)在高亞音速區域的格斗,用很低的推重比就實(shí)現了優(yōu)良的起降、巡航和盤(pán)旋、爬升性能,尤其是穩定盤(pán)旋性能超過(guò)米格 -21。米格-21與之格斗時(shí)不適合進(jìn)入水平機動(dòng)。但是米格-21的推重比較大,水平加速性?xún)?yōu)于F-5,升限和最大馬赫數大大超過(guò)F-5,因此米格-21 在作戰上應該盡力保持主動(dòng),從高空高速進(jìn)入截擊;如果作戰不利則直線(xiàn)加速擺脫對手,不宜與F-5進(jìn)行纏斗。
飛行性能F-5E有2個(gè)翼尖導彈發(fā)射滑軌和5個(gè)外掛點(diǎn)。一般可在機腹下攜帶一個(gè)1041升副油箱,還可以在機翼下各帶一個(gè)。當它攜帶3個(gè)副油箱和2枚響尾蛇導彈時(shí),作戰半徑可以遠達1084千米;帶2枚MK82炸彈和3個(gè)副油箱的高-低-高遮斷半徑為917千米,低-低-低半徑為621千米;最大炸彈載荷時(shí)作戰半徑194千米,最大轉場(chǎng)航程2947千米。對于這樣的輕型戰斗機來(lái)說(shuō),具有這么大的作戰半徑是十分難得的。相應的,米格-21БИС戰斗機帶三個(gè)490升副油箱時(shí)作戰半徑只有350到450千米,最大轉場(chǎng)航程1900千米。F-5E還可以在機鼻右上方增加一個(gè)加油探頭和受油嘴,由KC130和KC135加油機進(jìn)行加油,加滿(mǎn)內部油箱和三個(gè)副油箱的時(shí)間為7分鐘。通過(guò)空中加油,F-5E各種任務(wù)下的作戰半徑可以增大37%至69%。
F-5E的最大外掛重量為4745千克,有效載彈量3324千克。米格-21的外掛重量只有1000到1300千克。即使米格23戰斗機,最大外掛重量也只有3589千克,有效載彈量2075千克??梢?jiàn)F-5的掛載能力是十分驚人的。
F-5具有這樣的掛載能力,首先與其設計任務(wù)有關(guān)。最初設計F-5的時(shí)候,就是以對地攻擊能力為主。它所采用的中等后掠角中等展弦比的機翼,在亞音速區域升阻比較大,這樣可以在小阻力的情況下獲得較大的升力。邊條翼和變彎度機翼進(jìn)一步提高了升力,減小了誘導阻力,這些都有助于提高掛載能力和增大航程。F-5的機體結構設計也較合理。它的尺寸和米格-21相當,但F-5A的空重僅3670千克,F-5E也不超過(guò)4500千克,遠低于米格-21的空重,而F-5E的最大起飛重量11202千克,超過(guò)了米格-21БИС。
F-5E可以攜帶多種對地攻擊武器,包括MK82/MK84炸彈、CBU24集束炸彈、“小斗犬”空地導彈、“小?!笨盏貙椧约凹す庵茖д◤椇蜔o(wú)控火箭等等。F-5系列戰斗機有很好的低空飛行穩定性,投放無(wú)制導武器時(shí)精度較高。F-5E加裝可橫滾穩定的AN/ASG-29瞄準具,進(jìn)一步提高了投彈準確性。F-5E進(jìn)行俯沖轟炸時(shí)投彈的圓概率誤差為16~18米。F-5E的設備艙空間較小,不能裝備過(guò)多的電子設備,所以在現代空戰條件下執行復雜對地攻擊任務(wù)的能力非常有限,不過(guò)仍然不失為一種廉價(jià)而性能優(yōu)良的近距支援戰斗機。
可靠維護F-5作為一種“軍援”戰斗機,考慮到使用國的技術(shù)能力限制,一個(gè)重要的設計要求就是簡(jiǎn)單可靠,易于維護。由于整個(gè)系統相對簡(jiǎn)單,因此F-5的可靠性一直比較好。這里有兩個(gè)參考量。一個(gè)是可用度,以能夠隨時(shí)出勤的飛機比例來(lái)衡量。20世紀70~80年代的統計數據表明,F-5E的可用度在0.6到0.8,而同時(shí)期F4只有0.5到0.6,F14也差不多。另一個(gè)數值是平均故障間隔時(shí)間。1982到1983年的統計顯示,F-5E的這個(gè)數據是3到4 小時(shí),而同期F-4是0.7到1.2小時(shí),F-14是0.64到0.83小時(shí)。
F-5在可維護性的設計上也有很多經(jīng)驗值得借鑒。譬如它的檢修口蓋設計成右圖中的形狀,這樣在回裝的時(shí)候防止錯位。F-5E在座艙底部設計了排水口,如果雨天座艙積水,可以自動(dòng)排水。另外,F-5的設備艙布置較為合理,相同類(lèi)型的設備集中在一起,不同類(lèi)型的設備分開(kāi)安裝。這樣,檢修時(shí)不同小組的人員就可以同時(shí)工作而不互相干擾。這些細節體現了美國的航空設計經(jīng)驗。
比較結論F-5戰斗機和主要對手米格-21比較,空戰機動(dòng)性能相當,對地攻擊能力和作戰半徑遠遠超出,電子設備比較齊全可靠和可維護性也更好,總體來(lái)看綜合性能超過(guò)米格-21。蘇聯(lián)在航空技術(shù)上略遜美國,因此非常重視戰術(shù)和技術(shù)的結合。蘇聯(lián)根據二戰的經(jīng)驗注重戰斗機的爬升性能和飛行速度,采取高空高速進(jìn)入、打了就跑的戰術(shù)。這種戰術(shù)在空中探測手段還不發(fā)達的時(shí)代非常有效。米格-21雖然在盤(pán)旋性能上不如F-5,但在速度和升限上占有很大優(yōu)勢。如果雙方的作戰環(huán)境和空戰武器性能相當,米格-21無(wú)疑占據著(zhù)一定的主動(dòng)權,打得贏(yíng)可以打,形勢不利可以加速撤離。
衍生型號
F-5E綽號“虎”,是 F-5的改進(jìn)型。1970年它被美國國防部選為“國防戰斗機”,作為F-5A的后繼機,在20世紀80年代初用來(lái)裝備一些軍事受援國和受援地區的空軍。其中向中國臺灣提供了100架,并于1979年前在中國臺灣裝配完畢。
F-5E的機身材料除了少部分采用鈦、鎂合金及鋼之外,大部分采用鋁合金材料。原機在機身中段左右各有一處凹陷設計,類(lèi)似可口可樂(lè )瓶的蜂腰部結構,這是為了有效地減小飛機在跨越音障飛行時(shí)的震波阻力。
F-5E是以前蘇聯(lián)的米格-21和蘇-7為主要作戰對象研制的,要求它的中、低空性能接近于米格-21,同時(shí)還具有對地攻擊的能力,在研制F-5E時(shí),美方特別注意改善它的空戰機動(dòng)性。
F-5F這是F-5E雙座戰斗/教練型。由于增加了一個(gè)座椅,故機身增長(cháng)了 1.04 米。F-5F動(dòng)力裝置是兩臺通用電氣公司的J85-GE-21型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機,單臺推力2268千克(帶加力)。其火控系統與F--5E基本相同。
F-5F在機頭右側裝1門(mén)M-39A2型20毫米航空機炮,備彈 140 發(fā),翼尖2枚 AIM-9 型“響尾蛇”空對空導彈。除此之外,翼下和機身下還可以吊掛3175千克的炸彈,MK-82型500磅炸彈,SUU-20型炸彈和火箭發(fā)射巢等。其電子設備有: AN/ARC-164型超高頻通訊設備,SST-181X波段雷達應答器,AN/APX-72敵我識別器, AN/ARA-50型超高頻無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán),AN/ARN-118型塔康導航系統,AN/ARN-108型盲目著(zhù)陸系統,CPU-80型航向電子計算機以及AN/AIC-18型機內通訊聯(lián)絡(luò )系統等。
F-5F的生產(chǎn)型于1974年9月25日首次試飛,首批于1976 年投入服役。該機機長(cháng)15.72米,翼展(翼尖不帶導彈)8.13米,機高4.01米,尾翼翼展4.31米,飛機空重4346千克,最大起飛重量11192千克,最大平飛速度(11000高空)M1.55,最大巡航速度(發(fā)動(dòng)機不加力)M0.98,經(jīng)濟巡航速度M0.80,最大爬升率(標準大氣壓/海平面)10130米/分,實(shí)用升限15484米,航程(帶最大燃油量,且著(zhù)陸時(shí)有20分鐘的備用油)2946公里。如今,中國臺灣只少量地裝備有這種飛機,它也是中國臺灣較為先進(jìn)的機種之一。F-5F飛機每架售價(jià) 550萬(wàn)美元,世界上有近二十個(gè)國家和地區購買(mǎi)了這種飛機。
F-2020世紀70年代末,當時(shí)的美國總統吉米·卡特廢除了不得制造或改裝軍用飛機用于出口的禁令。美國國會(huì )隨后宣布招標研制中等性能出口戰斗機(即所謂的FX),諾斯羅普公司遂于1980年1月正式宣布研制虎-Ⅱ的先進(jìn)改型,飛機型號暫定為F-5G虎鰲,開(kāi)始F-5G的設計。美國空軍和諾斯羅普簽下了制造4架原型機(序號82-0062-0065)的合同。隨著(zhù)1981年里根政府上臺,出于其全球的需要,美國開(kāi)始放寬武器出口限制,在諾斯羅普的一再要求下,美國空軍于1982年11月重新將F-5G代號指定為F-20A,這樣給人一種全新的戰斗機的感覺(jué)。1982年8月30日,第一架原型機在愛(ài)德華茲空軍基地試飛成功,并突破音速,達到M1.04。
1983年4月,第二架原型機(82-0063)出廠(chǎng)。該機換裝了剛剛問(wèn)世的F404-GE-100發(fā)動(dòng)機,并配齊了航電設備,包括:通用電氣的G-200攻擊雷達(即后來(lái)的APG-67)和平顯,霍尼韋爾的激光慣導,邦迪克斯的下視顯示器,泰里達因的任務(wù)計算機等。座艙蓋也經(jīng)過(guò)改進(jìn)加長(cháng),并改為水滴型。1984年5月12日,第三架原型機(82-0064)首飛成功。該機是武器系統驗證機,主要用于對空/對地武器系統測試。在該機上進(jìn)行了麻雀空空導彈、魚(yú)叉反艦導彈、各類(lèi)制導/非制導炸彈的投射試驗,還試驗了GPU-5/A航炮吊艙。
但由于始終得不到美國空軍的大批量生產(chǎn)訂單,而外銷(xiāo)中國臺灣的計劃又受阻,沒(méi)有足夠支撐生產(chǎn)線(xiàn)的制造批量,迫使諾斯羅普公司無(wú)奈放棄繼續研發(fā)F-20。1986年1月17日,諾斯羅普正式宣布,耗資超過(guò)10億美元的F-20虎鱉研制計劃全面終止,第4架原型機即日停止制造并拆毀。僅存的3號原型機被保存在工業(yè)技術(shù)博物館。
作戰機型N-156F:?jiǎn)巫膽鸲窓C原型機,只生產(chǎn)了三架。
YF-5A:三架原型機供美國空軍作為未定(Y有暫時(shí)給定的含意)的評估試行機。
F-5A:?jiǎn)巫鶓鸲窓C。
F-5A (G):挪威皇家空軍使用的F-5A版本。
XF-5A:這個(gè)番號代表用來(lái)做地面靜態(tài)測試的飛機。
F-5C Skoshi Tiger:12架被美國空軍用來(lái)在越南測試了四個(gè)半月的F-5A自由斗士。
F-5E Tiger II:?jiǎn)巫鎽鸲窓C。
F-5E Tiger III:智利空軍使用的升級版單座戰斗機。
F-5G:F-20虎鯊過(guò)渡時(shí)期的名稱(chēng)。
F-5N:智利空軍使用過(guò)的戰機,后由美海軍當作假想敵戰機使用。
F-5S:新加坡空軍使用的F-5E升級版。
偵察機型RF-5A:F-5A的單座偵察機版本。
RF-5A (G):挪威皇家空軍使用的F-5A單座偵察機版本。
RF-5E Tigereye:F-5E的單座偵察機版本。此型飛機有外銷(xiāo)沙特阿拉伯、馬來(lái)西亞及伊朗。
RF-5E Tigergazer:F-5E的升級版偵察機。此型飛機現由中國臺灣“空軍”使用,代號“虎瞰”。
RF-5S Tigereye:新加坡使用之F-5S的偵察機版本。
訓練機型F-5E戰斗機
F-5E戰斗機
F-5B:雙座教練機。
F-5B(G):挪威皇家空軍專(zhuān)用的F-5B教練機。
F-5-21:YF-5B的暫時(shí)代號。
YF-5B:一架裝有5000磅推力奇異J85-GE-21引擎的F-5B,后來(lái)該引擎成為F-5E使用的原型。
F-5D:從未產(chǎn)制的教練機種。
F-5F Tiger II:雙座教練機。
F-5F Tiger III:智利空軍的F-5F升級型.
F-5T:新加坡空軍的F-5F升級型
他國改型伊朗在F-5E基礎上改型研制的戰斗機
伊朗在F-5E基礎上改型研制的戰斗機
因為1979年霍梅尼推翻親美的巴勒維王朝,導致伊朗與美國斷交,而伊朗用逆向工程的方式拆解分析自有的F-5戰斗機,之后由伊朗研發(fā)出2款本土制戰斗機:Saeqeh戰斗機及Azarakhsh戰斗機。此型戰機可搭配中國制或俄制的武器,或伊朗國產(chǎn)及仿造的美式武器。
CF-5A:加拿大單座戰斗機版,是由加拿大空軍授權允許以CF-116自由斗士戰斗機為依據授權生產(chǎn),加拿大將其定名為CF-116A。
CF-5A(R):CF-5A的單座偵察機版,供加拿大軍隊使用,生產(chǎn)數量非常少,加拿大將其定名為CF-116A(R)。
CF-5D:加拿大武裝軍的雙座教練機版,定名為CF-116D。
NF-5A:CF-5A的單座戰斗機版,由荷蘭皇家空軍所用。
NF-5B:CF-5A的雙座教練機版,由荷蘭皇家空軍所用。
SF-5A:F-5A的單座戰斗機版,供西班牙空軍所用,由西班牙的CASA授權允許生產(chǎn)。
SRF-5A:RF-5A的單座偵察機版,供西班牙空軍所用,由西班牙的CASA授權允許生產(chǎn)。
SF-5B:F-5B的雙座教練機版,供西班牙空軍所用,由西班牙的CASA授權允許生產(chǎn)。
VF-5A:委內瑞拉空軍的單座CF-5A,如此編號命名的原因是加拿大空軍的一些CF-116轉售給委內瑞拉空軍
VF-5D:委內瑞拉空軍的雙座CF-5D教練機。
F-5plus:以色列以F-5E單座戰斗機為原型進(jìn)行的改裝升級。
服役動(dòng)態(tài)
中歐地區早在20世紀70年代,瑞士空軍已開(kāi)始對其主要機種進(jìn)行現代化換裝,諾斯羅普公司生產(chǎn)的F-5E被選中,以替代英國造“獵人”式戰斗機執行防空任務(wù)。瑞士于1976年開(kāi)始的代號為“和平阿爾卑斯”(Peace Alps)的換裝計劃,通過(guò)美國軍火外銷(xiāo)途徑初步選購了66架F-5E和6架F-5F,隨后又在1981年增購32架F-5E和6架F-5F,所有F-5均在1985年3月交付瑞士空軍,并擔任“瑞士巡邏兵”特技飛行隊表演用機。平時(shí)僅有3個(gè)中隊執行戰備任務(wù)。然而一旦有戰事爆發(fā),可全部動(dòng)員所有戰斗機中隊,F-5E機隊也將進(jìn)駐前線(xiàn)機場(chǎng)。瑞士空軍的F-5E戰斗機主要用于防空任務(wù),裝備AIM-9P“響尾蛇”導彈,也有部分為可執行對地攻擊任務(wù)并能攜帶AGM-65G激光制導炸彈的攻擊機。
東南亞新加坡空軍裝備有24架F-5E和6架F-5F,可攜帶AIM-9“響尾蛇”空對空導彈,最后一批5架是以備份零件組裝而成。事實(shí)上,新加坡也是最后一個(gè)使用美原廠(chǎng)生產(chǎn)的F-5E的國家。新加坡宇航公司曾自行將8架F-5E改裝為RF-5E。1994年又從約旦得到7架F-5E。新加坡空軍的F-5E/F也換裝新HUD/WAC等航電設備,以及SPS-2000雷達告警裝置、利頓LN-93激光慣性陀螺儀、兩具多功能彩色顯示屏、HOTAS油門(mén)推桿,和一套空中數據控制器,所有功能可由1553B數據總線(xiàn)完成集中處理。然而,這其中最具特色的則是FIAR Grifo F/X強化型脈沖多普勒火控雷達,這種雷達有10種空對空及14種空對地搜索模式,可與先進(jìn)中程空對空導彈及半主動(dòng)式反輻射導彈協(xié)調運作。為能安裝這種新型雷達,在機鼻內的部分電子設備組須向后方延伸,因此取消了一門(mén)20毫米機炮以便容納較大型的雷達天線(xiàn),這批經(jīng)過(guò)現代化改裝的機型為F-5S/T。馬來(lái)西亞于1982年訂購了17架F-5E與3架RF-5E偵察機。馬來(lái)西亞空軍的F-5中隊均用于防空任務(wù),并將型號改為M29。裝備有AIM-9“響尾蛇”和精確制導炸彈,可在空戰結束后用于發(fā)動(dòng)對地攻擊。此后馬來(lái)西亞又從泰國獲得4架F-5F。印尼也裝備有16架F-5E和4架F-5F,1995年3月曾進(jìn)行過(guò)性能改進(jìn)。
泰國引進(jìn)27架F-5E和3架F-5F,泰國空軍的F-5E被稱(chēng)為BKh.18A戰斗機。1985年6月,20架F-5E交由以色列IAI進(jìn)行性能提升改裝,加裝了LN-39慣性導航系統、AN/ALR-46雷達警示接收器、ALE-40電子戰/熱焰誘餌發(fā)射器,以及馬可平視顯示器與空中告警裝置。還有18架僅加裝平視顯示器和慣性導航系統,用于執行對地任務(wù),此外泰國空軍還購得通用電機公司的GPU-5/A型30毫米機炮吊艙,掛載于機腹中線(xiàn),這款機炮艙內攜帶有一門(mén)四管GAU-13/A轉膛機炮,射速為每分鐘2400發(fā)。
南越空軍曾于1972年接收到18架從伊朗轉交來(lái)的F-5E,其它的同型機也多半是從美國的盟國轉手而來(lái)。但在南越空軍的作戰記錄上卻不常見(jiàn)到F-5E的出擊記載。在1975年4月30日越南統一之前,南越空軍曾有多達22架以上的F-5E和4架F-5A飛抵泰國尋求庇護,美國將這批戰斗機全部運返本土的麥克利蘭基地封存,以待日后再轉售給其他國家。這批回到美國的前南越空軍飛機,后被用作美國空軍成立的假想敵中隊編制機種,用于模仿“敵對”國家使用的米格機型,參與美軍訓練。其中曾有兩架F-5E被贈送給東歐國家,一架于1977年贈予波蘭,捷克,該機現陳列于布拉格的科貝里航空博物館。
西亞中東沙特阿拉伯在1971年美國“和平蒼鷹”軍事援助計劃下獲得其第一批20架F-5B和30架F-5E戰斗機。1975年,在“和平蒼鷹”二號計劃中再次得到40架F-5E和22架F-5F。1982年,沙特又獲得10架RF-5E偵察機,還另外添購了4架F-5E和1架F-5F。沙特的F-5戰斗機被用于對地支援任務(wù)。此外,還能搭載AGM-65A/B“幼畜”導彈,可執行對地及反艦任務(wù),還以F-5E搭載法制馬特拉R.550“魔術(shù)”空對空導彈。電子裝置則有LN-33慣性導航系統與加裝的空中加油管,可配合KC-130進(jìn)行空中加油作業(yè)。此外,美方還提供有ALQ-101/119電子戰吊艙。雙座型還在座艙內裝有諾斯羅普公司生產(chǎn)的AVQ-27激光標定系統。在海灣戰爭期間,沙特F-5E以執行支援任務(wù)為主,其中一架曾于1991年2月13日被伊拉克地面炮火擊落。
巴林1982年獲得8架F-5E和4架F-5F戰斗機,但到最后F-5E/F僅剩下5架。
伊朗在1974~1976年間,共進(jìn)口166架以上的F-5E/F,編成8個(gè)中隊,并維持了較高水平的作戰能力。這批戰斗機還裝有慣性航行系統和武器/彈道投擲計算機。但至1988年兩伊戰爭結束時(shí),伊朗僅剩余不到一個(gè)中隊的F-5E。
約旦1975年獲得61架F-5E和12架F-5F,后又從蘇丹取得一架F-5F,現僅有1個(gè)中隊仍在使用F-5E/F。
北非中非美國于1981年出售16架F-5E和4架F-5F給摩洛哥,以及一批為數不詳的AGM-65B對地導彈和“石眼”集束炸彈,1989年10月,12架前美軍駐英國基地的F-5E假想敵機也轉售給摩洛哥。突尼斯購買(mǎi)了6~8架F-5E,和4架F-5F,這批戰斗機在1984~1985年間完成交付。在1978年美國向蘇丹提供了10架F-5E和2架F-5F,涉及這項交易的資金還是由沙特暫時(shí)墊付,以供蘇丹抵御親蘇聯(lián)的埃塞俄比亞。蘇丹在1982年和1984年分別取得這批戰斗機,駐防于喀土木,然而蘇丹卻在索馬里與埃塞俄比亞之間爆發(fā)的奧加登危機中接收大批兩架叛逃的埃塞俄比亞方面叛逃的F-5E。至于肯尼亞空軍,則于1976年向美訂購有10架F-5E和2架F-5F。
拉丁美洲巴西向美購買(mǎi)53架F-5E和9架F-5B,所購的F-5E均裝有用以改善飛行穩定性的垂尾延伸背鰭,以及在機背上加裝有甚高頻天線(xiàn)。巴西空軍裝備的F-5E戰斗機后來(lái)均進(jìn)行了性能改進(jìn)以延長(cháng)服役壽命,大部分加裝有空中加油裝置,可與KC-130、KC-135等加油機配合進(jìn)行空中加油作業(yè)。巴西在2007年從約旦購買(mǎi)了11架二手F-5戰斗機,以補充自己的F-5機隊。估計巴西總共裝備了57架F-5,這批飛機正在進(jìn)行現代化升級以保證服役到至少2020年。
智利向美采購的15架F-5E和3架F-5F,也裝有垂尾延伸背鰭以及機背上方的甚高頻天線(xiàn),這些戰斗機擔任著(zhù)智利北部的空防任務(wù),而南部地區領(lǐng)空則由其裝備的“幻影”50C戰斗機負責。
墨西哥也曾訂購過(guò)10架加裝垂尾延伸背鰭和機背甚高頻片天線(xiàn)的F-5E和2架F-5F。美國還向洪都拉斯出售過(guò)幾架翻修過(guò)的F-5E與兩架F-5F雙座機。
總體評價(jià)
總的來(lái)看,如果說(shuō)在F-5(N-156E)設計初期確定的用途有二:如果爆發(fā)兩大軍事集團之間的高強度戰爭,在美國空軍保證奪取制空權的前提下,F-5戰斗機作為輔助力量執行一般性的對地支援任務(wù);在低強度戰爭中,F-5對基本沒(méi)有對空防御能力的對手實(shí)施空中打擊(典型任務(wù)如打擊游擊隊、反暴亂)。
作為20世紀50~60年代評價(jià)飛機的一個(gè)關(guān)鍵性指標,F-5(N-156E)最大平飛速度只有M1.5(F-5A由于結構增重等原因,下降到M1.4),明顯偏低。在重視對空攔截作戰的時(shí)代,這個(gè)缺點(diǎn)注定了該機不受歡迎,也表明F-5戰斗機不是作為主力空優(yōu)戰斗機而設計的。
F-5系列戰斗機是美國比較成功的出口飛機之一,該機突出特點(diǎn)是造價(jià)低廉(當時(shí)諾斯羅普最初報價(jià)是訂貨不少于650架的情況下,售價(jià)45萬(wàn)美元,后來(lái)的實(shí)際價(jià)格是75.6萬(wàn)美元),容易維護,全壽命使用費用低。該機重視飛機操縱品質(zhì)和性能的均衡,而不突出單項性能。這種設計思想實(shí)際上和當代潮流頗為接近。
意外事件
2021年6月1日,當天伊朗一架F-5戰斗機發(fā)生一起座椅意外彈射事故,導致兩名飛行員死亡。[1]
性能數據
F-5E戰斗機參考數據:
基本參數 |
機長(cháng) | 14.45米 |
機高 | 4.06米 |
翼展 | 8.13米 |
機翼面積 | 17.30平方米 |
整機空重 | 4.41噸 |
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