f4II鬼怪战机简介_鬼怪简介

2020-02-27 其他范文下载本文

f4II鬼怪战机简介由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“鬼怪简介”。

美国F-4“鬼怪Ⅱ”战机小考

飞设12 姬兴

航天航空学院

前言

„„„„„„„„„„„„„„1

概述

„„„„„„„„„„„„„„1

原型机

„„„„„„„„„„„„„6

主力机型

„„„„„„„„„„„„„9

后续机型

„„„„„„„„„„„„12

曾经的辉煌

„„„„„„„„„„„15

终成历史

„„„„„„„„„„„„17

F-4对未来战机的借鉴意义

以及个人的思考

„„„„„„„„„19

航天航空学院

1、前言

记得小学一年级的时候，就认识了这款战机，那时所见只是一个心爱的玩具，却已被它修长的身姿所吸引。后来随着对航空航天这方面了解的越来越多，愈发喜爱这款战机。就如同有人喜爱苏-27那天鹅般的外形，并且一眼就能看出它的机动性能非比寻常一样，我认为F-4的外形是具有美的，而且这种美必将在今后的战机中得以延续！

时光荏苒，走进大学的我辗转来到飞行器设计与工程这个专业学习，并有机会用（更多的是摘录）一篇论文来描绘它，感到很快乐。我也相信通过这篇论文，我能更全面的了解它，欣赏它，甚至在今后我如果能设计一款飞机，我会将它的基因融入进去。

2、概述

“鬼怪Ⅱ”无疑是二战后最著名的战斗机，第二代战斗机的典型，至今仍在很多场合出现。不过随着这种生产周期持续19年（一说24年）、总量产达5195架的战斗机逐步退出现役，“鬼怪”II露面的次数也在减少。这种麦克唐纳自行研发的战斗机最初设计为一种不装备机炮的全导弹全天候截击机，采用当时最尖端的雷达和空空导弹技术。首批生产型F4-B于1960年开始交付美国海军，用作舰载战斗机。第二年美国空军也看中了“鬼怪”II，和F-4B略有不同的F-4C最终装备了战术空军司令部共23个战斗机联队的16个。越南战争爆发后，作为多用途战斗机的“鬼怪”II被大量投入实战，攻击中通常以大编队的形式执行轰炸任务。“鬼怪”II的改进型号（F-4E和F-4J）也在20世纪60年代末期参与了越南战争，“鬼怪”II还大量出口到

航天航空学院

英国，以色列、前西德和日本。

2.1 性能参数

尺寸

机长：17.76米（58英尺3英寸）。翼展：11.7米（38英尺5英寸）。机高：4.96米（16英尺3英寸）重量

空重：127000千克（28000磅）。最大起飞重量：26308千克（58000磅）飞行性能

F-4三视图

最大速度：2414千米/小时（1500英里/小时）。航程：3700千米（2300英里）。发动机：双发通用电气J79-GE-15（F-4C）。推力151千牛（34000磅）武器装备

机鼻中一门M61型20毫米机炮（仅F-4E有）：翼下4个挂架和机身半埋入式弹舱（仅能携带导弹）最大可外挂7257千克（16000磅）炸弹/火箭/导弹（包括AIM-7“麻雀”导弹、AIM-9“响尾蛇”导弹、MK82和M117通用炸弹、AGM-12“小斗犬”空对地导弹、LAU-3火箭弹发射器等）

航天航空学院

外形特征

后掠式下单翼布局，外侧机翼上反角明显，座舱下部机身两侧进气道，气泡型座舱，后掠式垂尾，平尾带上反角。

2．2绰号及标志

2.2.1鬼怪II 提及F-4很多人误以为起绰号为“鬼怪”，实则“鬼怪”这一绰号早在F-4诞生十年前就已名花有主，即同为麦道公司研发的FH-1舰载喷气战斗机，可能是公司觉得鬼怪形容F-4这个快的来无影去无踪的战机十分贴切，所以又冠以F-4“鬼怪”II（Phantom II）的名称。2.2.2标志

鬼怪式战斗机的象征符号是一个被称为“鬼怪”（The Spook）的古怪的卡通鬼，这个卡通形象是麦道公司的技术艺术家安东尼·托尼·金设计的，最初是作为臂章使用。“鬼怪”的称呼源自于第12战术战斗机联队（即驻麦克迪尔空军基地的第4453战斗训练联队）。这个卡通形象几乎出现在所有与F-4相关文化的产物中，在世界的不同地区，因当地文化的不同会有相应的变化。例如，英国皇家空军的“鬼怪人”有时候会戴着圆礼帽，含着烟斗。

2.3鬼怪家族

第一架F-4（原型机）于1958年5月27日首次试飞。F-4A F-4B F-4C F-4D F-4E F-4F F-4G（绰号野鼬鼠）

航天航空学院

F-4J F-4L F-4M F-4N F-4S RF-4C RF-4E RF-4EJ QF-4N3、原型机

3.1设计初衷

朝鲜战争结束后，空战理论与战斗机装备技术水平均有了长足的发展。在越战前，主流的战斗机设计思想包括如下要点：

1.认为飞机的速度是决定空中优势的主要因素。为了保证飞机具有大速度，必须竭尽一切努力减小阻力，甚至不惜牺牲爬升率和机动性。F-104、米格21就是典型的范例。

2.主张研制多用途战术战斗机，要求飞机兼有空战和对地攻击能力，即主张研制战斗轰炸机，而不再像以往那样研制单纯的防空截击机或专用对地攻击机。

3.为对抗装备大射程对空/对地制导武器的敌机，截击机的战术被设想为利用速度优势追赶或快速逼近目标，并利用先进的火控武器系统（以使用半主动雷达制导空空导弹为突出特征）在尽可能远的距离上将敌机歼灭。

最终麦克唐纳的新型飞机定位为一种全天候舰载截击机。飞行员从一人增加到两人，后座的武器官将负责操作机载雷达。

3.2 XF4H-1原型机

1955年7月25日，美国海军订购了两架实验型的XF4H-1和五架预生产型的YF4H-1。原型机于1958年5月27日首次试飞。

航天航空学院

3.2.1气动外形

为了达到高速的目的，机翼设计成45°的悬臂式下单翼。翼根翼型为NACA 0006.4-64（修形）、机翼折线处为NACA 0004-64、翼尖为NACA 0003-64（修形）。前缘后掠角45°，平均相对厚度

XF4H-1原型机

5.1%，翼尖相对厚度3%，安装角1°，外翼上反角12°。

航天航空学院

风洞测试表明，原有的翼型会出现侧面不稳定的情况，有必要把机翼上反角增加5°，然而，这样修改设计意味着要重新设计机身中段的钛质骨架结构，因此麦克唐纳的工程师采取了一种新方法：把机翼尖端部分弯曲12°，恰好等效于将整个机翼弯曲5°。机翼尖端的犬齿前缘结构也改善了飞机在大迎角时的可操作性。全动式水平尾翼

颇具特色的上反翼的下反角定为23°，以提高飞机在大迎角时的可操作性，同时避免水平尾翼受到引擎的气流冲击。同时，飞机涵道增加一块可动面板，以调节超音速飞行时进入引擎的气流。机头安装AN/APQ-50型雷达，从而获得全天候截击能力。机头部分加长20英寸（50厘米）以增加起飞时的迎角。

修长的机身，大角度后掠翼，双发加力发动机，尖锐的机头，造就了F-4带给人们的美感，同时也使它拥有了在当时条件下尽可能的高速。

3.2.2世界纪录

作为原型机的XF4H-1就一举打破了多项世界纪录，可见其优异性能。

1959年12月6日，第二架XF4H-1原型机爬升到30040米，打破了之前由苏联苏霍伊T-43-1（苏-9战斗机的原型机）创造的28852米的原世界飞行高度纪录。执行这次飞行的是美国海军飞行员小劳伦斯·E·菲林特，他首先将飞机在14330米高度加速至2.5马赫，然后以45°角爬升到27430米，最后关闭引擎，任由飞机顺着惯性爬

航天航空学院

升至最高点。当飞机下降到21300米后，菲林特重启引擎并恢复正常飞行模式

1960年9月5日，一架F4H-1创造了500公里闭合航线平均速度1958.16千米/小时的世界纪录。

1960年9月25日，一架F4H-1创造了100公里闭合航线平均速度2237.26千米/小时的世界纪录。

4、主力机型

在通过种种“行动”力压竞争对手后，F-4正式开始了自己服役之路。第一型F-4A（原F4H-1F）舰载舰队防空战斗机，共生产了45架，装两台通用电气公司J79-GE-2涡轮喷气发动机，只是F-4家族的试水之作，之后BCDE型才造就了F-4的不朽传奇。

4.1 F-4B 该型机为全天候战斗机，装备美国海军及美国海军陆战队。共生产649架，包括12架F-4G。

4.1.1动力系统

由A型的J79-GE-2型发动机换装为两台J79-GE-8发动机，单台加力推力75.7千牛（7710公斤）。

4.1.2 火控及航电系统

F-4B的雷达升级为更大的AN/APQ-72型，机头雷达罩变得更大，因此重新设计了座舱盖，增大了驾驶员的视野，减少后座舱的幽闭感。F-4B/C使用的AN/APQ-72机载截击雷达属Aero-1A火力控制系统的一部分。主要特点为圆锥扫描、脉冲加连续波。

航天航空学院

圆锥扫描方式的缺点是测角精度较差、抗干扰能力不好，因此使用脉冲方式完成对目标的跟踪。除雷达外，Aero-1A系统还包括AN/APA-157导弹制导雷达，AN/AAA-4红外搜索与跟踪设备，Aero-1A导弹发射装置和大气数据计算机。红外装置装在机头下方，作用距离为30千米。雷达天线为抛物面型，液压驱动。该雷达具有较好的抗干扰能力。但由于大部分采用电子管电路，故体积、重量和维护性能较差。

4.1.3武器挂载

可携带4枚“麻雀”III空空导弹，没有固定航炮。随着后续机型的发展，F-4所挂载的武器弹药也越来越多，甚至包括核炸弹。

4.2 F-4C 由B型改进的空军用战术战斗机，共生产583架。装两台J79-GE-15发动机，单台加力推力75.7千牛（7710公斤）。

在导弹控制系统中用APQ-100雷达代替APQ-72，主要改进是增加了地形测绘和手控投弹时显示距离的空对地功能。

机翼内侧挂架可挂AGM-45“百舌鸟”反辐射导弹。

4.3 F-4D C型的改型，加强了对地攻击能力，共生产了825架。D型飞机装备的Aero-1A系统使用的雷达和火力控制组分别改为AN/APQ-109和AN/APA-165，增加了空对地测距和手控地形跟踪功能。

航天航空学院

部分D型飞机的对地攻击武器增加了AGM-65“幼畜”空对地导弹、AGM-62“白星眼”电视制导炸弹以及GBU-8/B、GBU-9/B等制导炸弹等。

4.4F-4E D型的多用途改进型，主要用作制空战斗，兼顾对地攻击。是F-4型中生产最多的一款机型，共生产1350架

4.4.1 动力升级

两台通用电气公司的J79-GE-17加力式涡轮喷气发动机，该发动机是美国最为著名的涡喷发动机，发展了多种改型，装备于多个型号的美军作战飞机。单台加力推力79.6千牛（8120公斤），耗油率0.2千克/牛顿·小时（0.84千克/公斤·小时）。

4.4.2 航电改进

著名的J79-GE-17，由通用公司研发

F-4E采用AN/APQ-120火力控制雷达是在APQ-72、APQ-100和APQ-109雷达的基础上研制的设备。把脉冲搜索雷达、连续波制导雷达和目标截击计算机三部分结合归一。

4.4.3 回归航炮模式

实践证明航炮仍在相当一段时间内起着不可替代的作用，就连当今最

航天航空学院

先进的F-22战机也甩之不掉，故自E型后，“鬼怪”也不得不加装固定式M61机炮以改善近战性能

5.后续机型

5.1 侦察机型

RF-4C 该型机是由F-4C改装而成的照相侦察机，F-4C上的武器系统和雷达都被专的照相侦察器材代替。RF-4C最显著的特征是更长更尖的机首，里面安装了照相机、地形测绘雷达、红外影像等设备。RF-4E F-4的侦查衍生型外销版，共制造了150架。RF-4EJ 该型机是RF-4E的日本自卫队专用型，共制造140架，后升级航空电子设备称为“RF-4EJ改”，携带AN/APG-66J雷达。

航天航空学院

日本自卫队的F-4 5.2 不断升级

F-4J 该型机是美国海军与海军陆战队使用的最后一款F-4衍生型。F-4J修正了许多F-4B的缺陷，通过添加新系统近一步提升了性能。F-4N 1972年“蜜蜂线”升级计划中对F-4B进行升级后的版本，性能类似F-4J水平，也有改装了无烟引擎，共改装228架。F-4S 该型机是F-4J的升级版，改装了无烟引擎、强化机身、增强机动力，共制造302架

5.3 远销世界

F-4F 该型机是专门为西德改良生产的F-4E，西德先后共采购175架。相较于标准的F-4E，这批鬼怪式少了一个内部油箱，故重量较轻，航天航空学院

而且不能携带AIM-7“麻雀”空空导弹。1983年，经过ICE计划改装后，这批鬼怪式战斗机改换与F/A-18“大黄蜂”战斗轰炸机相同的AN/APG-65雷达，并能够发射AIM-120先进中距空空导弹。第一批改装后的F-4F在1992年服役。F-4K 该型机是英国皇家海军所采购的F-4外销版，70年代以后，皇家海军的无敌级航空母舰服役后，F-4K也成为了英国最后一种可以在传统航空母舰上起飞的战斗机。F-4M 英国皇家空军F-4K升级版，使用劳斯莱斯引擎，共制造116架。F-4还出口到包括澳大利亚、埃及希腊、伊朗、以色列、日本、西班牙、韩国和土耳其在内的多个国家。

5.4 F-4G野鼬鼠

涂装了全新的黑色喷漆的F-4，专用于发现、识别敌方地面防空雷达和地-空导弹阵地，并用反辐射空-地导弹攻击，配合其他战术攻击飞机完成任务。该机除一般的电子干扰设备之外，还有定向天线、计算机控制的接收装置、信号活动监视设备和地对空导弹发射告警装置。

在海湾战争中，它是唯一一种能够有效压制敌方防空武器的现役战机，为美军闪击伊拉

航天航空学院

克立下了赫赫战功。

5.5老骥伏枥

加装了哈姆反辐射导弹（最右侧）的F-4G QF-4靶机系F-4“鬼怪”飞机的遥控操纵改型，大量用于美国先进对空武器试验。英国BAE系统公司是向美空军提供QF-4靶机的唯一供应商，诗中“落红不是无情物，或做春泥更护花”，作为美国唯一的在役F-4系列飞机，它还在继续发挥着自己独有的作用。

6．曾经的辉煌

6.1技术创新

F-4所采用的创新技术包括先进脉冲多普勒雷达，机身骨架中大量使用钛。

6.2世界纪录

 天空燃烧者行动：1961年12月22日，一架进过改装的鬼怪式（加装喷水设备）创造了飞行速度2585.086千米/小时的绝对世界纪录。

 1961年12月5日，另一架鬼怪式创造了平飞高度20252.1米的世界纪录。

 高跳行动：鬼怪式在1962年初期创造了一系列爬升高度耗时世界纪录，包括34.523秒爬升到3000米、48.787秒爬升到6000米、61.629秒爬升到9000米、77.156秒爬升到12000米、航天航空学院

114.548秒爬升到15000米、178.5秒爬升到20000米、230.44秒爬升到25000米和371.43秒爬升到30000米。这一时期的鬼怪式在最后一次创纪录飞行中突破了最大飞行高度100000英尺的纪录，但这一结果没有得到官方的承认。

鬼怪式共刷新了16项飞行世界纪录，除了天空燃烧者行动外，所有创造飞行纪录的飞机都没有经过改装。其中五项速度纪录直到1975年F-15“鹰”式战斗机出现之后才被打破

6.3奔赴战场

6.3.1越南战争

F-4B/C/D三型战斗机都参加过越南战争，在空战中F-4战斗机总共击落107架米格战斗机，占被击落飞机总数的78%以上。被击落的飞机中包括33架米格-

17、8架米格-

19、66架米格-21。F-4C在空战中共击落了42架米格战斗机，其中米格-17和米格-21各21架。

F-4D于1966年开始参加越南战争。在空对空作战中，1967年6月5日，F-4D在河内近郊首次击落米格-17，在整个战争期间共击落了44架米格战斗机，其中有12架米格-

17、4架米格-19和28架米格-21。F-4D还在空对地作战中参加了攻击桥梁等重要目标的战斗。例如1972年5月12日，第8战术战斗机联队的16架F-4D战斗机攻击杜梅桥，其中4架飞机每架带2颗907kg的GBU-8/B电光制导炸弹，其余的12架每架带2颗907kg的激光制导炸弹，开创了精确制导武器投入战争的先河。

航天航空学院

6.3.2贝卡谷地之战

以色列的F-4G“野鼬鼠”参与了贝卡谷地之战。贝卡谷地之战中以色列自行研制的“侦察员”和“猛犬”无人驾驶飞机率先飞临叙军导弹阵地上空，诱使叙军萨姆-6导弹的制导雷达开机。制导雷达一开机，“侦察员”和“猛犬”立即把截获的无线电信号传给早已等候在空中的E-2C“鹰眼”预警机，“鹰眼”再把这一信息传给F-4“鬼怪”式战斗机。“鬼怪”获得信息后，发射“百舌鸟”反辐射导弹，准确无误地摧毁萨姆-6的制导雷达，使萨姆—6顿时变成“瞎子”。与此同时，“侦察员”和“猛犬”无人机还把截获的信息传送给埋伏在贝卡谷地山脚下的大量“狼”式地对地导弹。这样，“狼“式和”百舌鸟“导弹的攻击下，萨姆-6导弹自然更是无法招架。贝卡谷地之战用事实证明夺去了制空权，就接近了战争的胜利，而F-4G发射的发辐射导弹也因此一战成名。

6.3.3 海湾战争

海湾战争中，美国出动了 24 架 F-4G，在首批空袭中便投入使用，对伊防空雷达实施打击，使伊方雷达不敢长时间开机。在海湾战争期间，美军作战中损失该飞机 1 架，在随队掩护中 , 伊军对其十分害怕，被掩护飞机只要呼叫其代号，伊军雷达就被迫关闭。其搭载的AGM-88” 哈姆 “ 反辐辐射导弹也被公认为电子战中的最有效最

航天航空学院

直接的武器。

6.4 在空中舞蹈

F-4在“雷鸟”飞行表演队中服役了五年 ,在“蓝天使”飞行表演队中服役了六年。

7.成为历史

生产了5195架的F-4战机也终于走到了生命的尽头，由于当时技术的局限以及战争对武器需要的变化，F-4终被空军的F-15“鹰”式战斗机、F-16“战隼”式战斗机，海军的F-14“雄猫”式战斗机，蓝色涂装的F-4 海军和海军陆战队的F/A-18“大黄蜂”式战斗攻击机等所替代。

7.1自身的不足

7.1.1机动性差

修长的机型给了F-4尽可能的高速，但同时要达到静稳定，就不得不在机动性上作出牺牲。由于当时还没有在战斗机机体上采用较多份额的复合材料，F-4的重量居高不下，对飞行性能有着负面影响。由于机动性能的短板，高速高空的有时也在实战中难以发挥。普遍来说飞行员能目视观察到3600米以内距离的机动目标，因而转弯半径不大于1800米较有利。在9000米以上的高度，第二代飞机想以这样的盘旋半径实施不损失高度的速度机动是不可能的，所以高度就受了限制。

7.1.2没有航炮

忽视航炮的作用。当时有人认为空空导弹出现之后，航炮作为一种武器已没有前途。当时几乎所有新研制的战斗机，包括

航天航空学院

F-4，都没有装航炮。很快这一决策被实战证明是极为错误的。当时火控与武器技术水平还远远没有达令战机拥有超视距作战的能力，过早的抛弃航炮无疑是剥夺了F-4近距格斗的能力。后来的F-4E加装了航炮，不过也为时已晚。

7.1.3发动机

由于J79引擎在运行时会产生大量的黑烟，使得对手很容易定位鬼怪式飞机，这种缺点在鬼怪式和小型战斗机的空战中表现得尤为明显。飞行员可以通过使用加力燃烧室来减少烟雾，但是这样会消耗大量的燃料

7.2替代者

在意识到高速高空截击机与当时的飞行控制系统，动力系统，火控系统并不相配后，二代战斗机逐渐退出了历史的舞台，取而代之的是F-

15、F-16等第三代战斗机，它们虽然没有二代战斗机的高速，但重点是强调格斗空战能力和全天候作战能力；重视飞机在亚、跨音速范围内的机动性；机载航电和武器系统的性能水平有了突破性进展。从实战结果看，第三代战斗机研制比较成功。

8、F-4对未来战机的借鉴意义以及个人的思考

虽然F-4的那个时代早已过去，但是我认为第二代战斗机，包括它的气动外形，战斗模式等理念并没有过时，只是在那个时代超前了，并没有发挥出它真正的优势，而随着技术的进步，我觉得以下几点足以使F-4重生：

航天航空学院

8.1飞行控制系统大发展

随着飞控系统的快速发展，在三代战斗机上已经实现了混合电传的飞行控制。例如，装于“狂风”战斗机上的增稳系统，是这类系统的例子，但是“狂风”式飞机上的控制增稳系统万一发生故障时，保留了一定的机械回复能力，这说明这架飞机还是静定的。然而在“歼十”战机上，我们直观的就可以感受到它是静不稳的，事实上歼-10却是采用了放宽静稳度设计，并采用四余度线传飞行控制系统，这样就可以使歼十实现重量的减轻和机动性能的提高。F-4当时的年代，还没有电传系统，要保证高速，又要达到静定，再加之复合材料并没有应用，结果就是“傻大笨”，发挥不了高速的优势，甚至没有更早的活塞发动机战机的灵巧。

8.2精确制导技术的发展

采用静不稳设计的歼十实现大迎角包括火控系统在内的战机作战系统在近年来也是突飞猛进，从导弹到精确制导炸弹，甚至智能地雷，都反映了武器“聪明”化的大趋势，美国最新型的F-35闪电II战机也终于抛弃了航炮的设计，改用近距空空导弹进行近距格斗，中距空空导弹进行超视距打击，精确制导炸药进行对地攻击，并且随着导弹精度的不断提升，超视距即结束战斗的情况会越来越多，对于战机的近距格斗性能要求也一定程度上

航天航空学院

有所减弱，这无疑给了高速战机“复出”的机会

8.3冲压发动机等新概念发动机的提出

冲压喷气发动机的核心在于“冲压”两字。冲压发动机由进气道（也称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成，比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。这一过程不需要高速旋转的复杂的压气机，是冲压喷气发动机最大的优势所在。进气速度为3倍音速时，理论上可使空气压力提高37倍，效率很高。高速气流经扩张减速，气压和温度升高后，进入燃烧室与燃油混合燃烧。燃烧后温度为2000一2200℃，甚至更高，经膨胀加速，由喷口高速排出，产生推力。因此，冲压发动机的推力与进气速度有关。以3倍音速进气时，在地面产生的静推力可高达200千牛。高超音速冲压发动机使用碳氢燃料或液氢燃料，是一种新颖的发动机，飞行马赫数高达5～16。目前尚处于研制阶段，想来在不久的将来研制成功后，战机的速度将成为战机保存自己，消灭敌人的最重要因素。

基于以上几点，以下是我对未来战机的设想：

1、部分翼面继承F-4等2代战机，以达到高速飞行下的低风阻

2、采用静不稳设计以实现高速下

航天航空学院

兼顾良好的机动性能，比如类似歼十的鸭翼设计，歼20的全动垂尾，甚至可以采用机身部位安装小型矢量喷口来保证战机高速状态下的迅速动作。

米格-25也采用了小展弦比，中后掠角以实现高速

3、大功率的发动机以保证马赫数5以上速度的实现

4、足够精确地火控系统及机载武器，足以做到超视距一击制敌

目前美国NASA也在积极研制高超声速战机，试想在超高速的战斗下，是否隐身不被雷达发现已经无关紧要，因为防空武器已经无法追赶上战机，那么战争模式也变得异常简单，先发现并在足够远的距离发动攻击，并以最快的速度撤离战场，就是胜利，否则，套用毛主席的一句话“落后就要挨打”。

X-43 高超音速验证机

航天航空学院

参考文献：