日本F-2战机座舱系统雷达系统属于世界先进水平

http://www.sina.com.cn 2008年02月09日 11:55 航空世界
日本F-2战机座舱系统雷达系统属于世界先进水平
日本F-2的滑行品质比F-16更恶劣

  4架原型机分别进行4个方面的测试第一架XF一2A主要进行飞行测试。测试飞机的飞行品质,性能、发动机系统测试;第二架XF一2A进行飞行品质测试、外挂飞行、电子系统,任务稳定性.系统性能测试:第一架XF-2B进行飞行测试、滚转、任务稳定性,系统性能和通信/导航/识别(CNI)系统测试;第4架XF-2B则是进行火力测试,武器测试.投放以及任务稳定性测试。第三架飞机完成了尾旋测试。第四架双座型飞机上由于安装了试验仪器.因此只能有一名飞行员。 XF一2的1000次飞行测试被分成4个阶段。第一阶段用来进行基本的飞行测试。掌握飞机飞行性能。1995年第4季度开始。1996年第3季度结束。第二阶段测试分配给系统测试、飞机蒙皮和飞机结构测试。这个测试从1996年第4季度开始,1997年第3季度结束。第三阶段的测试主要是进行任务稳定性测试。包括火炮发射和其他武器测试,1997年第3季度开始.1998年第2季度结束。第四阶段测试的重点是最终测试.在1998年第二季度到1999年3月进行。

  1998年7月28日,日本防卫厅发现F-2在试飞过程中一体成型复合材料机翼因耐不住高压高振动飞行环境而发生结构龟裂的严重弊病,其服役时间只能再度拖延.但日本防卫厅仍旧决定所有4架XF一2在1999年继续进行测试。日本防卫厅宣布“振动可能是由于电脑辅助作动产生的”。在特定情况下.飞机尾旋性能也需要改进.副翼部分的连接也需要加强,电池内的电子感应器和辅助发电器也存在问题。这些问题使飞行测试时间增加了9个月。

  1999年5月,东京附近的技术研究总部第三研究所进行静力测试时,一号机主翼内部发生龟裂现象,为改善受到理论计算以外的极大作用力影响。静力测试只能暂时停止3个月,整个计划因而推迟。10月12日.首架批生产型F-2在小牧膏的机场首飞.不过当年10月飞行测试时又发现新问题.特别是在携带8枚导弹时,在发射4枚后剩下4枚(两翼下2枚,翼尖2枚)情况时.飞机如果处在跨声速水平飞行状态会产生自行滚转现象.垂直尾翼也测到超过计算值的应力。为了找出问题以及确认新的飞行测试时间表,计划又艇了3个月。日本防卫厅于12月30日宣布F一2项目延后至2000年6月为止,并增加5亿5100万日元的预算。

  日本防卫厅进行的测试是由两个公司分别负责的。最初一半的测试由技术研发所进行。但测试人员都是日本航空自卫队的人员。以后的测试则是由日本航空自卫队的航空测试发展中心(ATDW)进行的。而这些飞机原本隶属于技术研发所。之后更换了隶属单位.编号和很多东西都要发生变更。1997年12月1日,所有4架XF-2的编号从技术研发所序列改为日本空自序列。第一架XF一2A从63-0001改成63-8501.第二架XF-2A从63-0002改成63-8502.第一架XF-2B从63-0003改为63-8101.第二架XF-2B从63-0004改为63-81 02。所有生产型的F-2A的生产序号都包括“0085”(在编号的最后3位),所有F-2B飞机的编号包括“8100”。

  2000年6月28日。日本宣布F一2从开发至运作测试全部结束.4架原型机共累积进行1170次飞行测试。

  机身结构

  F-2机身的横截面和F-16完全相同,但由于需要更大的空间来携带更多的燃油和更大的电子系统.因此机身中段就需要加长。F-2机翼重新进行了设计,比F-16的翼面积增加了25%:F-2的翼面积为34.84平方米.而F-16的翼面积为27.87平方米。翼展也从9.45米增长为11.13米。这些长度数据包括翼尖的空空导弹发射导轨的宽度。这些改变可以满足武器挂载的需要。每个机翼下面都有6个挂点.翼尖有空空导弹发射导轨。机翼后掠角为33度。展弦比为3.35,下反角为0.225度。厚度比为4.3%。机翼的垂直投影轮廓和F-16类似,但后缘机稍稍前掠。

  和F一16相比,平尾也增加了20%。面积从5.92平方米增加到7.05平方米,垂尾和F-16C相似。尾部机身上安装了两个腹鳍,每个腹鳍的长度为0.699米,面积为0.75平方米。

    先进的座舱系统   

  F-2的座舱采用了当时最先进的技术,采用了一平三下的布局。像F一16一样,驾驶杆安装在右侧的面板上,油门杆在左边的面板上。

  高亮度平视显示器系统包括显示组(Du)、电子组(Eu)和平视显示器面板。平视显示器不但提供基本的飞行信息,也有经过处理的信息、目标信息、武器发射信息和攻击阶段所需的其他信息。飞行员的仰视视野超过20度,方位角超过30度。电子组系统控制显示组,主要有下列功能:一个主电脑视觉(LCOS)控制功能,可以进行空对空射击,空空导弹电脑控制系统的备份,仪器降落系统(ILS)显示功能和一个座舱光学补偿测算器。控制质量过程跟踪(HQDT)功能,可以在进行训练的时候在平视显示器上模拟目标。

  三个横河电机生产的多功能显示器,包括两个102毫米x102毫米的显示器和一个在主控制面板上的1 27毫米x127毫米显示器组成。所有显示器都是液晶显示,三个屏幕的显示模式都是可以互换的。这些显示屏的预热时间少于2小时。多功能显示系统由两个程序控制驱动器(PDG)驱动。多功能显示器有11种显示模式,红外探测模式(FLIR和IRST)可以以后再增加。现有的显示模式是存储控制系统(sMS),火力控制雷达(FCR)、地图(MAP)、电子干扰系统(Ew),高度显示器(ADI)、水平地形显器(HSI)、数据传输器(DTE)、战斗控制系统(FLCS)、警告测试(TEST),自动测试表(CLST)和飞行计划(NOTE)。在左侧面板还有一个小的彩色显示器,用来显示飞行数据。这个显示器也是液晶显示器,大小为60毫米x92毫米。先是空速,马赫数、气压高度、磁性方向、滚转信息,过载级别、转动比、迎角.垂直速度。在主屏幕上.主要有下列标准的设备:发动机油温、发动机喷口位置、发动机随速.发动机涡轮前温度显示,油量流动、载油量.时钟.等待高度、等待指南针、迎角索引.速度、液压压力、紧急动力组(EPU)载油量。舱压力高度。

  前方控制面板(UFC)安装在平视显示器面,包括整体控制面板(ICP),扩展能力数据入电子组(EXD EEU)、飞行员错误列表显(PFLD)。前方控制面板主要用来进行CNI功能IcP控制自动驾驶模式(A/A或A/G).屏幕选扫CNI器材的数据输入、控制平视显示器的亮度对比度,控制CNI数据。整体控制面板(ICP):一个单色显示,可以显示4行文字(每行20个字:PFLD显示飞行系统中的警告和错误信息,这个在极射线管显示器LED)可以显示最多25个字。

   F一2B后座舱的显示系统和前座舱的基本相同,只是去除了平视显示器和整体控制面板。所有显示模式都相同。

  操纵杆和油门杆调节可以实现完整的手不控杆控制(HOTAS)。目标控制转换.武器发射、显示控制按钮.导弹逐级阶梯转换、发射等都在控制杆上。雷达天线控制器.Dy模式选择器.EMI转换器、手动测距.通信转换、速度模式转换.刮斗模式转换、遥感控制等都安装在油门杆上。目舱的环境控制系统(ECS)使用发动机进气驱动空调和压力器。乘员的氧气是由机载氧气制造系系统 (OBOGS)提供的。

  F-2的导航系统包括惯性参照系统(IRS)、地图产生器、空气数据探测系统(ADSS).TACAN VOR/ILS和雷达高度计。IRs可以测量加速度和飞机运动的角速度、输出速度、高度比.方向,位置和高度。它使用环形回转仪和向下的INS进行精确位置计算和快速时间校准。IRs的具体细节并没有公布。但T一2上的环形回转仪每1分30秒 校准一次时间。在静止的状态下,3分钟校准一次。F-2的IRS当然会比T-2的好。一个非官方的消息表明F-2的IRs的误差小于0.8毫米/飞行小时。

  移动地图显示

    电子地图产生器包括电子设备.图像产生设备和地图数据记忆卡。基本的显示模式是将“纸地图用3D形式显示出来。主显示器显示的是飞机的标志、高度警告显示、导航点、飞行计划路径用户预定路线标志和地形高度线。ADSS包括一个多用途空气数据电脑(MADC)、整体压力和静态压力测量器.迎角探测器.侧滑角探测器.温度探测器和热源探测监控器。MADC输出气压高度、校准空气速度、马赫数和测算过的外部实际温度。TACAN,VOR/ILS和雷达高度计都是标准装备。雷达高度计.高度测量范围大约从0到1500米。误差小于+/-2%。仪器在进行60度滚转和+/--30度俯仰的情况下也能继续工作。

  F-2重要的火力控制系统(FCS)包括一个任务电脑(MC)、储存控制组(SMS)和火控雷达(FCR)。任务电脑有8个主程序控制单位。包括火力控制、自动防御.截击过程计算、导航计算、电磁界面(EMI)电子设备,数据控制.错误监控和系统控制。火力控制程序有3个主要功能。分别是威胁识别、空空导弹发射控制和对舰导弹,炸弹,火箭及机炮发射和火力计算。在使用的时候。防御系统会决定危险的程度。为电子对抗(ECM)确定主要目标.在。静默”状态下停止机载设备的活动。截击计算模式下.根据FCR或者基地防御地面环境(BADGE)系统.显示到达目标的过程,并利用数据线传递。导航系统主要有两个功能.分别是计算飞行路线的数据,空速以及根据惯性参照系统选择导航点。电磁界面设备避免程序利用FCR和EW系统决定特定的频率。避免系统间的干扰。

  储存控制组是围绕SMC和远程控制组(RIU)制造的——这一点和F-16相同,可以提供更大的存储空间。每个远程控制组都包括3个分系统,是导弹RIU(MRIU)、储存界面组(SlU)和发射/释放RIU(J/RRIU)。储存控制组主要有如下功能:存储装载和更新、放置决定,储存界面(重量和载荷计算).存储类型、电台选择,存储/火炮情况、存储/火炮状态决定、存储/火炮发射/火力过程.紧急喷气控制,选择性/战斗喷射控制.对数据线控制进行备份和错误监控。储存系统内置测试。储存控制组可以和下面这些系统兼容:ASM-1和ASM-2空舰导弹、AIM-7F和AIM一7M+中程空空导弹、AIM-9L和AAM-3+短程空空导弹和发射适配挂架.227千克炸弹.CBU一87/B集束炸弹、454千克炸弹、以及600或300加仑(美标)副油箱。

    先进的雷达

  F一2的火控雷达是第一个在日本制造的主动相控阵雷达,该雷达为三菱电子公司制造的。雷达的天线包括多个电子元件/接收组件,可以快速间隔操纵天线。不用机械性的扫描天线。天线里的每个模块都是由电脑控制的,可以更快速地扫描,也可以扫描更大的面积。这样,雷达可以更好地发现快速移动的目标。边扫描边跟踪(TWS)、多任务跟踪、攻击,向上攻击都是可选的模式。这个雷达的具体性能是保密的,但估计可以跟踪1 B5千米外的大型目标(雷达截面积约5000平方米),跟踪65千米外雷达截面积为5平方米的目标。在边扫描边跟踪模式下,F-2估计可以同时跟踪10个目标。

  FCR有主模式和副模式(每个副模式都对应可以使用的武器)。

  主模式AA(空对空)发现、跟踪、锁定目标,为AIM一7F/M提供持续的制导。和这个相连的副模式为AIM-7F/M的MRM(中距AAM),AIM-9L和AAM一3的SRM(短距AAM),20mmJM61A1内部机炮的GUN。

  主模式DGFT(缠斗)提供自动锁定功能,并且为AIM一9L、AAM一3和JM61A1提供近距目标锁定。

  主模式A/G(空对地)提供空对地测距、地面描绘和目标跟踪、水面目标跟踪、为AShM提供多目标水面跟踪。A/G模式可以和A/A寻找模式结合使用。相结合的副模式为Mk82GP炸弹、500-IbMk82GP炸弹,500-1bPGM和CBU-B7/B技术炸弹提供CCRP(连续计算发射点);为Mk82炸弹、PGM、CBU-87/B集束炸弹、JLAU-3和RL-4火箭舱提供CCIP(连续电脑冲击点)。为Mk82炸弹.PGM.CBU-87/B集束炸弹、JLAU-3和RL-4火箭弹藏提供MAN(手动)模式;为ASM一1、ASM一2AShM、ASM—VIS(反舰导弹可视)提供的ASM-PRE(反舰导弹预先计划)

  1986年3月,日本斥资12亿9680万日元展开机载有源相控阵雷达的研制工作,到6月13日。美国明确表态要求参与雷达的研制工作,并完全共享研究成果。美国在此次计划中,从日本成功分事刭低成本主动相控阵雷达天线镓化砷元件生产方式。美国当时生产主动相控阵天线单元的单生产成本高达8000美元,F-22上的AN/APG一主动阵列雷达上需要两千多个这样的单元,若以当时的方式生产。F一22的雷达天线部分价格就超过了半架F一16而利用日本的技术,生产主相控阵天线单元的单位生产成本不过1000美元,其实除此之外,美国还共享到了一体成型式复合材料机翼的制造方法。F-2的武器设备F-2的主要武器为AIM-7F/M中距空空导.AIM-gL/AAM-3短距空空导弹、GCS一1制炸弹 普通炸弹,JLAU-一3、RL一4火箭发射巢和ASM一2空舰导弹。 很多的美国空空导弹——包括AIM一7和M9——日本都获得了生产权。同时.日本本土短程空空导弹从20世纪60年代就开始研制.两个早期设计的AAM一1 AAM一2空空导弹在AIM一9L的基础上研制的。三菱产的pUM-3(90式空空导弹)是一种重量更轻、锁定更大的一种导弹。也可以供F-BJ/DJ使用。AAM一3就已经开始研制。1991年12月18正式获得了许可。之后就很少有细节公布。大小和布局基本和AIM一9L相同,但是l|导引头后面的控制弹翼为非常独特的带锯齿翼。这种设计使导弹的机动性更强。导引NEc研制的双色红外制导组,它的跟踪范围比AIM-9L大。AAM一3的范围为5000米.发射重量91千克。AAM一3不光可以供F-2使用。还可以在其他自卫队战斗机。包括F-5J、F-4EJ改和F-1使用。虽然日本尚没有计划大规模制造超视距空空(类似于AJM一120或者三菱AAM一-4)。但如使用这种武器。那么F-2就会处于劣势。是在1993年研制的,预备接替空自使用IM一7。这种武器的具体细节很少.该导弹是主动雷达制导导弹。1999年服役。对地武器系统为了执行精确打击任务,技术研发所和三菱_工为MK82和JM117炸弹研制了GCS一1制导和套件。GCS一1的研制从80年代开始,F-2的任务是这个项目的推动力。90年代初。这种开始使用。GCS-1是在东芝的红外跟踪器的上设计的。飞行员利用平视显示器获取信6CS一1导引头跟踪目标。这个制导套件可轻易地安装在这两种炸弹上。但重型JM117使形状不同的鸭翼。采用GCS-一1套件的炸弹的包括CCRP和CCIP,还有发射点电子连(RCCD)和释放点内部数据计算(RCID) 对于炸弹的制导方式,日本做出了不同寻常实惠的选择一采用红外导引而不是惯常制导。因为日本人认为激光制导炸弹已经-卜种很成熟的技术.因此可以不用投入研制力度只是作为一个备份方案。GCS一1系统为El本工业提供了一个发展新科技的机会。这种方案也可以避免F一2携带笨重的激光制导吊舱。空对舰武器系统 三菱重TASM-一1(80/91式空舰导弹)和后来的ASM一2(93式空舰导弹)是日本自行制的空舰导弹。ASM一1是为F一1和F一-4EJ改设计的。该导弹1973年开始研制。1977年12月进行了第一次火力测试。1979年3,ej获得了第一次目标击中记录,击中了50千米远的目标。ASM-一1于1 980年开始服役.它的导航系统和AGM-一84“鱼叉”、AM39“飞鱼”反舰导弹类似。进行海面搜索的时候,ASM一1依靠一个INS进行制导,飞行速度为马赫数0.9。ASM一1长4米,发射重量600千克,其中包括重150千克的HE弹头,最大射程为50千米ASM-1C(91式空舰导弹)是一种轻型化的ASM一1,射程扩大到65千米。并安装了改进的ECCM。 ASM一2是进一步改进型号。大小和形状都和ASM一2相同。该导弹对导航系统、推进系统和结构进行了改进,其中大量应用TSSM一1海防导弹的研究成果。1988年.这种导弹开始研制。1993年开始批生产。虽然没有官方确认,但可以想象.ASM一2可以供F-1、F一2和F-4EJ改使用,也有一些人认为该导弹还可以在F-15J和P-3C上使用。ASM一2仍旧是靠非惯性导航设备制导。但内部制导设备改成了富士通I R—CCD跟踪系统。ASM一2的推进系统改成涡轮喷气发动机,射程增加到100千米。ASM一2同时也对弹翼进行了隐身设计。(未完待续)

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