话说F-15EX（上）_风闻

今年7月13日，美国空军正式向波音下达了第一批F-15EX的订单，以11.92亿美元的封顶价格在2020财年采购8架F-15EX战斗机。虽然单价算起来高达1.49亿美元，但这其中包括了一次性的前期工程开发成本和相关的支持服务费用。

美国空军后续还将在2021财年采购12架，从2022到2025年持续采购64架，总数将达到84架，总额不超过228.9亿美元，包含研发、制造、测试、认证、交付、维护、升级等全部费用。合同还包括一项多达200架的选择权，空军预计将购买至少144架，单位成本可望被控制在8770万美元。

> 对比一下，洛马今年9月1日发布的最新项目报告显示，生产数量达到169架的第14批次F-35A单价下降到7790万美元；2019年全年洛马交付了F-35各型共131架，超额完成3架

这是波音公司的一大胜利，将给圣路易斯工厂的F-15生产线带来第二春，在波音737 Max全球停飞、KC-46加油机被空军退货以及新冠疫情造成航空业大萧条的背景下显得尤为宝贵。

F-15原型机首飞于1972年7月27日，距今整整48年。F-22早在9年前就已停产，F-35交付量目前已经超过555架，美国空军在进入四代机时代四分之一个世纪后还在改进一款非隐身的三代机，让它服役到2050年代，这种做法真的让人跌眼镜，完全不像一贯以来力求在技术上领先对手一代的那种霸气风格。F-15EX到底是务实之选，还是波音为了自己的利益向政府施压的不光彩所得呢？本文来探究一下。

从A到E

【 初始概念演变 】

F-15的发展历史可以追溯到上世纪60年代中期，深陷越战泥潭的美国空军多次遭遇F-105、F-4等高性能二代机被老旧的米格-17击落的尴尬局面，为此下定决心验证一种代号为F-X的下一代战斗机，以确保美军的空中优势。1965年10月，美国空军正式拿出规格说明书开始招标，有8家投标，包括麦道在内的4家入围进一步开发，共提出了500多种设计构想。

通过对越战空中战例的大量分析发现，F-4这样的大型全天候导弹载机往往发挥不出高空高速远距离导弹拦截的优势，一方面是因为当时空空导弹的可靠性远低于预期；另一方面受众多政策和交战规则方面的限制，美机必须目视识别目标后才能发起攻击，不得不被拖入中低空和米格-17、米格-21等轻小灵活的日间战斗机进行并不擅长的近距离格斗，而且美国空军飞行员在当时很少接受格斗训练。额外添加的对地攻击能力给空战性能带来很大的负面作用，已经不能适应当时的空战环境，于是1966年10月所有方案都被退回重新设计。

之后两年麦道又开发了多种方案，尝试过可变后掠翼和大型三角翼，起飞重量27吨、极速2.7马赫、推重比0.75等指标颇为前卫，实际上就是一架优化过的翻版F-111。

苏联在1967年将米格-25公开，频频打破世界飞行高度、速度和爬升率记录，情报显示它是一种集高速度、大航程、高机动性和大功率雷达于一体的超级战斗机，甚至对SR-71“黑鸟”构成巨大威胁，对它明显高估的美国空军遭遇到前所未有的压力；和海军联合采用F-111的计划告吹后，海军转而投资F-14并认为它同样满足空军F-X的全部要求。

内忧外患之下空军把F-X计划的优先级提到了最高，并采纳了空战老鸟约翰·伯伊德少校和他的“战斗机黑手党”苦心专研提出的能量机动理论，第一次把充裕的动力和高机动性放在了战斗机设计的首要位置。放弃时髦的变后掠翼，将最大速度指标降到2.5马赫，缩小体积减轻重量，采用单座，通过高推重比、低翼载提高机动性，这就是日后名满天下的F-15。当时提出的口号就是“没有一磅重量用于对地攻击”，以纯空优设计力图压倒震惊整个北约军界的米格-25。

1968年9月美国空军提出修正过的招标文件，设计需求为单座、双发、空对空任务最大起飞重量18吨、最大飞行速度2.5马赫、空战推重比达到1:1。投标的4家公司中通用动力被空军刷下，剩下的费尔柴尔德-共和、北美-罗克韦尔和麦克唐纳-道格拉斯进入概念规划研究阶段。

> 费尔柴尔德-共和的方案，在升力体机身下方安装宽间距的发动机短舱

> 采用腹部进气的北美-罗克韦尔方案从上表面看形如单垂尾的苏-27，带有两副巨大的腹鳍

1969年12月空军宣布麦道胜出，中选的设计方案类似于固定翼的F-14，其双垂尾的空气动力构型都来自美国航空航天局的风洞试验成果，采用宽阔扁平的升力体机身搭配大面积的机翼，翼载荷只有357.5公斤/平米（上一代F-4的翼载则是452公斤/平米）。

> 麦道的F-15设计演进图，从各个方案中可以看到F-4、F-14、FY-22甚至是米格-23的影子

> 1972年7月17日首飞的YF-15原型机，没有翼尖斜切结构

【 F-15A/B 】

“鹰”式战斗机最初的型号为单座的F-15和双座的TF-15教练型（F-15C首飞后才更名为F-15A/B），采用全新的普·惠F-100涡扇发动机，空战推重比达到1:1。原计划发射25毫米无壳弹的福特-飞歌GAU-7机炮遇到严重的研发问题被放弃，转而安装标准的M61A“火神”机炮。

F-15在进气道下采用半埋的保型方式携带4枚“麻雀”中距半主动雷达导弹，翼下复合挂架再携带4枚“响尾蛇”红外格斗导弹和2具副油箱，同时具备非常有限的对地攻击能力。先进的AN/APG-63 脉冲多普勒雷达具有上视上射和下视下射能力，可以发现在高、低空飞行的目标，作用距离达到160公里。

F-15在气动上的设计相当简单，甚至没有前缘机动襟翼，只采用了带有固定锥形扭转前缘的大面积主翼。在试飞中发现特定高度速度条件下（9144米以上、0.9-0.95马赫、6G以上机动）会出现抖振现象，为此从第4架原型机开始翼尖斜切，平尾前缘增加锯齿，解决抖振和颤振问题。

> 主翼尖斜切和平尾前缘锯齿结构

F-15的水泡型座舱高高隆起，只有一个加强框，风挡为单片式，向飞行员提供了360度环视视野。它还开创性地采用了HOTAS操纵杆，将常用的开关按钮集成在驾驶杆和油门上，配合平显实现了“手不离杆”操作，令飞行员不用低头查看仪表就能实现大部分功能，目光始终注视前方，提高了态势感知能力。

> F-15A座舱布满了机械仪表

F-15采用矩形二元进气口，进气道内设置了四波系可调斜板。整个进气口总成可以在大气数据计算机的自动控制下围绕进气道底部的铰链向下无级偏转以改变进气口横截面，和可调斜板配合可以在各种高度和速度范围内自动匹配发动机的进气量。在低速状态下进气口向下偏转最多能达到-11度，进气口本身也能产生相当大的升力，超音速状态时还能提供相当于平尾1/3的配平力矩，起到和鸭翼相似的作用。

因为研制年代较早，F-15尚未配备数字化电传操纵系统，它的双重飞控系统一套采用了传统的液压控制，另一套是模拟线传操纵的CAS自动控制增益系统，虽然和2年后首飞的F-16上采用的静不稳定电传操纵系统相比还有不少差距，但实际增稳效果非常出色。

1983年5月1日，一架以色列空军106战斗机中队的F-15B在训练飞行中和一架A-4N相撞，A-4N爆炸坠毁，F-15B的右翼几乎从翼根处被整个撞掉，只剩最内侧的60厘米，前舱飞行员打开CAS和发动机加力后成功控制住失控的飞机并在机场成功着陆，两个月后换上新机翼重返蓝天。

1990年3月19日，美国空军埃尔门多夫基地第21混合联队的一架F-15在空战训练中发射了一枚地勤误装的“响尾蛇”实弹，命中编队中的另一架F-15，其左侧平尾脱落，右侧垂尾方向舵也破损严重，但飞行员仍然把受伤飞机飞回基地。从这2个极端案例可以看出F-15升力体机身、进气道、飞控系统和生存力设计都非常成功。

在F-15A服役早期，美国空军大大低估了F-15飞行性能对发动机的影响，对油门变化程度和一个架次中发动机动力循环次数的认识过于保守，导致F100发动机磨损严重，大仰角机动或者高空高马赫数打开加力时发动机失速故障时有发生，服役第一年中每千小时发动机失速高达12次，令新锐的F-15机队频繁停飞，成了著名的机库皇后。发动机的困扰经过普惠公司的不懈努力，直到80年代初才基本解决。

> 1982年5月3日，美国空军第53维修单位的3名机械师在挪威博多空军基地参加“合金特快”演习，维修一架F-15A的F100发动机

1976年1月，F-15开始交付兰利空军基地的第1战术战斗机联队，替换F-4E成为国土防空和前线空优的绝对主力。尽管初期问题不少，F-15A/B仍然带领世界空军进入三代机时代（比海军的F-14晚2年入役），对同期其它国家的空军战斗机形成代差优势，在战云密布的欧洲前线筑起一道严密的“鹰墙”。

在1972-1979年间，F-15A共生产了384架，包括18架FSD全尺寸发展型测试机，F-15B共生产了61架，包括2架FSD型。

【 F-15C/D 】

1979年开始麦道转产C/D型，采用了PEP2000升级套件：为APG-63雷达安装了可编程序信号处理器，可以在不改动硬件的情况下拓展雷达性能，兼容挂载的新式武器或电子设备；机内载油量增加910公斤，并可以在进气道两侧加装保型油箱再增加4.2吨燃油，或搭载其它电子设备及传感器；最大起飞重量增加到31吨。其它改动还包括增强的起落架、数字式中央计算机和过载报警系统，令飞机在任意载重量下都能飞出9G的机动动作。

> 开加力起飞的F-15C

双座的B型和D型属于同型教练机，主要用于飞行中队内的飞行员培训，后座是教员席，飞控设备和前舱相似。单座型在设计的时候就考虑了座舱的扩展性，在座椅后预留了巨大的空间，除了左侧安装ICS内置电子对抗设备外其它地方就非常奢侈地空着，甚至能半躺下一个人。因此双座型的机体结构改动非常小，长度也没变化，只是换了一个弧度更大的座舱盖并略微缩小了油箱容量。

> 单人驾驶的F-15D，飞行员佩戴了JHMCS头盔瞄准具

1985年起生产的F-15C/D实施了MSIP多阶段改进项目，包括：升级中央计算机，采用可编程序武器控制系统以发射新版本的“响尾蛇”、“麻雀”和AIM-120A空空导弹，改进了电子战系统，雷达升级到APG-63(v)1，提高了可维护性，最后43架F-15C换装了为F-15E研制的APG-70雷达。

> F-15C可安装保型油箱，但实战中很少使用，只有在需要时才临时安装

1985年起F-15C/D将发动机升级到F100-PW-220，安装了数字化发动机控制系统以提高油门响应速度，减小磨损，降低油耗。

F-15C在1979-1985年间共生产483架，F-15D共92架。它们除了主起落架舱有些许变化外外观和F-15A/B几乎没有区别，只能通过垂尾上的尾码来区分。

> F-15C座舱，左下角比A型多了一个多功能阴极射线显示器

【 F-15E 】

1978年，美国空军开始考虑F-111的后继机，此时麦道早已悄悄地自费展开了F-15拓展型号的研制工作。空军在考察了麦道的F-15E和F-111F等选项后建议采纳麦道方案。为此麦道改装了第二架TF-15A原型机作为F-15E的验证机，并于1980年7月首飞。

1981年3月，美国空军正式招标后来被称为双重任务战斗机的开发项目，寻求一种具备强大纵深遮断能力又不需其它战机护航支持的战斗轰炸机。参加竞标的有通用动力的F-16XL、麦道的F-15E和帕纳维亚的“狂风”，但后者缺乏可靠的空战能力，也不是美国产品，早早出局。

> 单发的F-16XL拥有17个挂点，可以同时挂载2枚“响尾蛇”、4枚AIM-120和12枚500磅重的Mk82炸弹，最大载弹量达到6.8吨

美国空军耗时2年多，对F-15E和F-16XL进行了详细的对比测试。尽管采用大面积箭型三角翼的F-16XL表现得相当惊艳，但空军在1984年最终还是选择的F-15E，主要原因却不是对地攻击性能，而是F-15E的开发费用更低（2.7亿美元对4.7亿美元），庞大的机体带来更大的发展潜力，对地攻击中双发的系统冗余度也更大。

> F-15E原型机，采用深绿色涂装，和F-15C/D的空优灰区别明显

F-15E“攻击鹰”于1986年12月首飞，1988年开始交付美国空军，共生产了236架。它在保留F-15C/D全部空战能力的同时突出了对地攻击能力，加强了机体结构（使用寿命达到之前型号的两倍），保型油箱上增加了6个武器挂点（和C/D型结构不同也不通用），共可携带10.8吨弹药；重新设计了后机身，换装更大推力的F100-PW-200/229发动机，在相同挂载条件下持续盘旋角速度甚至大于F-15C。

同时升级了数字式三余度电传飞控系统和先进的液晶显示系统，采用更先进的APG-70雷达，拥有作用距离更远的对地描能力，飞行员可以在武控官指示、投放空对地武器的同时进行空对空雷达探测、跟踪及锁定，同时拥有对空对地作战能力。

> F-15E的前座采用了1平3下的玻璃座舱设计，平显换装了新式的宽视场HUD，可以显示“蓝盾”吊舱的红外图像

E型的后座是武器系统控制官坐席，仪表设备和前舱完全不同，拥有4个操作手柄，除了驾驶杆和油门，还有两个电子设备控制手柄用于操作导航和目标照射传感器。F-15E通常在左右进气道下方分别挂载“蓝盾”瞄准吊舱系统的AN/AAQ-14瞄准吊舱和AN/AAQ-13导航吊舱，可以在昼夜复杂气象条件下进行超低空自动地形跟踪飞行，并为自身携带的制导弹药提供16公里距离上的高精度目标指示。虽然单座的F-16也具备相同的设备和性能，但F-15E由武控官单独操作武器系统，比F-16飞行员有更多精力进行精确瞄准，作业效率和任务弹性更高。

> F-15E的后座

海湾战争中一个F-15E双机编队曾创下在30分钟内投放16枚GBU-12炸弹击毁16辆伊军坦克的记录。1991年2月14日，F-15E还依靠“蓝盾”吊舱取得了迄今为止唯一一个空战战果，引导一枚GBU-10激光制导炸弹击毁了一架刚刚升空的米-24武装直升机。

> 一张经典的海湾战争照片，1架F-15C、两架F-15E和两架F-16A飞行在熊熊燃烧中的科威特油田上空

【 海外用户 】

F-15的海外用户相当少，只出口到6个最铁杆的盟国：以色列、日本、沙特、韩国、新加坡和卡塔尔。

以色列于1976年12月就获得了第一批由FSD全尺寸发展型改进而来的F-15A，共进口了32架A型、7架B型、18架C型、13架D型、25架I型（以色列版F-15E），其中“和平狐狸IV”项目用于补充损耗的5架D型因为生产线已经关闭，是由E型的机体改装的。

日本于1975年12月选定F-15作为F-4E的替代机型，共采购了165架F-15J单座型和48架F-15DJ双座型，除了电子对抗系统、雷达告警系统和核武器投射能力外，其余和F-15C/D完全相同。首批2架J型和12架DJ型由麦道生产，其余由三菱公司按许可证于1981-1997年间在日本本土制造，日后升级改装时采用了部分日本设备。

沙特在1981年采购了120架F-15C/D，1990年代中期又购买了72架基于F-15E的F-15S型。除此之外，韩国分两批引进了61架F-15K，新加坡则进口了24架F-15SG，这两家空军都已经拥有规模较大的F-16机队，采购F-15E的改型主要用于远程攻击。

> 2014年8月22日，在犹他州希尔空军基地进行武器系统评估的F-15SG正在投掷制导炸弹

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