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化作一团璀璨火球,QF-4靶机的故事
作者:发布时间:2017-08-02 13:43:12来源:VR日报

随着J79发动机点燃加力燃烧室,从尾喷口喷出橙色火焰,“鬼怪”们咆哮着开始快速滑行,迅速冲入潮湿的天空。在空中重新编队后,F-4飞入海面上方巡航,准备执行任务。虽然早上的天空平静安宁,却潜伏着致命的敌人。半小时后,“鬼怪”遭受到突如其来的致命的攻击。一名年轻的战斗机飞行员在无线电里兴奋地大喊:“Fox Two!”,表示他刚刚发射了一枚AIM-9“响尾蛇”空空导弹。这是他发射的第一枚实弹,导弹准确飞向其中一架“鬼怪”,虽然这架F-4赶紧急转来躲避攻击,同时还释放出大量干扰弹,但还是被导弹直接命中。“鬼怪”变成一团坠落的火球,但空中始终没有出现两顶降落伞。

F-15飞行员在实弹射击中向靶机发射AIM-120空空导弹/图 来源网络

上面这个情景不禁让人想起越南天空中的典型空战,但这次遭遇却发生在墨西哥湾的佛罗里达海岸上空,受害者是美国空军最后一批QF-4“鬼怪”全尺寸空中目标(FSAT)靶机中的一架。‍

美国空军是在1963年开始装备F-4“鬼怪”战斗机的,直到1996年4月,当爱达荷州空中国民警卫队在博伊西退役其最后一批F-4G“野鼬鼠”后,“鬼怪”才结束了在美国空军的一线服役。

在接下来的时间里,美国空军的F-4在有人/无人全尺寸靶机(FSAT)项目里获得了新生,从上世纪90年代末开始接替QF-106靶机。这个帮助测试和评估空空导弹和地空导弹的新任务使许多封存已久的老F-4得以从“飞机坟场”重返蓝天。

被导弹击毁的QF-106靶机/图 来源网络

QF-4中的“Q”前缀是靶机之意。在F-4之前,美国空军就有把退役战斗机改装成无人驾驶靶机的传统,先后出现了康维尔QF-102“三角剑”(1974年-1985年)、北美QF-100“超级佩刀”(1983-1992)和康维尔QF-106“三角标枪”(1990-1998)。QF-4是接替QF-106的最理想选择,因为当时的“飞机坟场”封存着数百架“鬼怪”,而且美国海军早在1972年就开始把F-4改装成靶机使用,证明了“鬼怪靶机”的实用性。最后还有一点,那就是QF-106曾因脆弱的起落架在无人降落中发生过几次事故,而舰载机出身的F-4肯定不存在这个问题。

1983年被AIM-54不死鸟击毁的美国海军QF-4靶机/图 来源网络

QF-4的改装

佛罗里达州廷德尔空军基地的第82靶机中队(ATRS)在过去近20年里一直操作着QF-4系列靶机。中队的第一架QF-4是在1997年接收的,最后一架则是在2014年11月19日获得的,这架飞机就是QRF-4C 68-0599,在改成靶机前已经在戴维斯-蒙森空军基地的“飞机坟场”储存了20多年。

廷德尔空军基地的QF-4E靶机,外翼段和垂尾都被涂上了醒目的橙色/图 来源网络

在QF-4项目的整个生命周期中,美国空军共获得314架QF-4,全部改装自F-4E多用途战斗机、F-4G“野鼬鼠”和RF-4C“侦察鬼怪”。

项目的承包商BAE系统公司从1995年开始改装QF-4,主要改装对象是机体状态较好的F-4G“野鼬鼠”和F-4E战斗战斗机,因为当时这些飞机刚退役不久,仍具有完善的零件供应链。公司在项目早期也曾改装了几架RF-4C侦察机,但这种飞机前缘机动缝翼,飞行性能不如F-4E和F-4G,于是就作罢。但随着F-4G和F-4E机体的耗尽,BAE公司在2007年又恢复了对RF-4C的改装。

被改装成QF-4的RF-4C/图 来源网络

当被选中的“鬼怪”被拖出“坟场”后,这里的第309航空航天维护和再生大队(AMARG)就会把飞机维修到适航状态。然后“鬼怪”就飞往加州莫哈韦沙漠机场,在这里由BAE系统公司耗时大约160天改装成无人靶机,随后交付廷德尔空军基地进行空军验收试飞。整个过程耗时7个月,每架飞机的改装成本大约是80万美元。

为了把F-4改装成QF-4,BAE系统公司在飞机上安装了一套数字式控制系统以实现无人飞行,远程遥控操作飞控、油门、襟翼、起落架、刹车、减速伞和尾钩。他们还为飞机增加了多普勒计分系统、应答机、第二套自动驾驶仪和用于无人机编队飞行的GPS。改装F-4E时还要拆除机鼻的20毫米机炮,代之以配重,雷达虽然保留却被禁止使用。大部分QF-4的外翼段、平尾和整个垂尾都被涂成醒目的橙色,表示自己是一架不同于现役战斗机的无人机。

在理论上,多数QF-4在改装完毕后还有300小时的剩余飞行寿命。理想情况下,QF-4会在测试和训练中先消耗掉其中的290小时,然后被拆除掉弹射座椅和其他非必要设备,变成彻底的无人机后在最后10小时的飞行中被实弹击落。第82中队在任何时候都会保持20架靶机的规模,其中5架为无人构型,5架处于某种状态的改装中,10架处于适航或维护状态。

QF-4的任务

只有少数现役军方飞行员飞过QF-4,驾驶/遥控该机的大多是美国政府雇佣的平民雇员,他们大部分人持有驾驶/遥控有人/无人状态QF-4的双重执照,具有超过1000小时的F-4驾驶经验,少数人还持有三重执照,也就是说还能遥控小型靶机。

QF-4在廷德尔执行三种任务:有人复训、有人遥控飞行、无人遥控飞行。

其中有人复训是针对QF-4双人机组的训练,除了让他们熟悉飞机的操作,还会涉及一些战术机动和仪表训练,如第82中队的QF-4曾向同基地的F-22中队提供过异机型空战训练支援。

有人遥控飞行是针对遥控操作员的训练,虽然此时QF-4处于无人驾驶状态,但机上会有一名安全飞行员在从起飞到降落的全过程中保证飞机的安全,他只在出现问题或需要加速训练进程时才会介入操纵。

无人遥控飞行需要在遥控操作员、软件工程师和基地安全部队的通力合作下进行,为了保证安全,无人状态的QF-4在起降时需要封锁“无人机走廊”附近的一部分空域。

遥控操作员通过摇杆和键盘操纵飞机,他面前只有一个显示飞行仪表画面的显示器,不能直接看到飞机的外部景象。大多数武器测试和评估实弹打靶飞行都由计算机操纵,这样才能实现以精确参数进行飞行,如有必要还能重复测试过程。廷德尔海湾靶场的无人机控制系统和白沙导弹靶场的无人机编队控制系统能同时遥控6架QF-4编队飞行,通过GPS导航让每架飞机都精确飞在自己的位置上。

QF-4E双机编队,其中的无人机放下了尾钩准备降落/图 来源网络

无人驾驶QF-4E的拦阻降落/图 来源网络

QF-4靶机的遥控操作台/图 来源网络

如果QF-4被导弹击中失去控制,或者出现数据链断开无法重新连接的情况,飞机就会在3到4分钟后自毁。如果QF-4出现数据链信号不稳定的情况,无法在计算机系统的遥控下自动降落,此时就要使用地面移动控制系统进行目视遥控降落了。这套系统安装在一辆面包车上,车顶有两个控制位,一名操作员负责平尾和油门,另一名负责控制侧滑和航向。面包车停在跑道一端,让遥控操作员能直接观察飞机的姿态,之所以使用两人遥控是因为这种遥控的工作负荷很大,要知道飞行员在降落中能直接感受到飞机的姿态和速度,而控制员只能通过仪表来观察。

最后使命

美国空军自1959年以来就要求战斗机飞行员在实弹训练和评估武器系统时必须使用无人机作为目标,同时美国法律也要求任何导弹系统在全面生产前都要通过杀伤测试,也就是击落全尺寸靶机。虽然目前小型无人靶机的发展如火如荼,但无法模拟出真实战斗机的飞行特性和性能包线,雷达和红外特征也相距甚远。

第82靶机中队是美国空军中唯一能为导弹实弹测试提供靶机的部队。第82中队不仅向美国三军提供靶机服务,还为商业客户和外国客户提供收费服务,如洛克希德·马丁和波音公司、新加坡和丹麦国防部。

一旦QF-4被改装成无人构型后,预期剩余寿命就定格在15分钟到三到四架次飞行之间。有的QF-4首次实弹测试中就被击落,有在平安度过几次测试后才被击落,也发生过F-4被击中数次后仍在飞行的事情,这取决于进行测试的导弹/飞机。实弹打靶在佛罗里达州廷德尔空军基地和新墨西哥州霍洛曼空军基地进行。

被拆除了弹射座椅的无人构型Qf-4E,剩下的日子已经屈指可数了/图 来源网络

在廷德尔的实弹打靶中,QF-4在遥控下先从2100米长的跑道上起飞,再沿2100x90米的“无人机走廊”向南飞入海面,这样降低了数据链断开时飞机坠入城镇的风险。同时还有两架E-9A(冲-8)飞机一同起飞,用机载侧视雷达建立起一个“射击区”,避免危及海湾地区的民用船只。

在普通实弹测试中,导弹不会安装战斗部,取而代之的是遥测设备。QF-4只要不被导弹直接命中就能在测试中生存下来,这样能延长了靶机寿命,降低操作成本,无人机的机载评分系统会告诉计算机系统导弹是否实现“击坠”。为了增加难度,计算机系统会在导弹命中前遥控靶机做各种防御动作,如6g转弯、垂直机动、释放干扰弹、实施电子干扰等,甚至会在命中前一刻遥控靶机做一个最后挣扎以避免被直接撞击。但随着现代导弹精度的提高,QF-4经常遭遇被直接撞落的事情,AIM-9X就是一种非常可靠的导弹杀手。如果QF-4没被击落且飞机完好,就直接飞回基地,放下尾钩从跑道南端进行拦阻降落。如果飞机已经受损,就飞到安全区域自毁。

被AIM-9X直接撞落的QF-4/图 来源网络

在霍洛曼,人们还有一个很少使用的选择,那就是遥控受损靶机降落在附近的干湖床上,这里有一条航天飞机以前使用的跑道,只是已经不再维护。一次,一架QF-4E在测试中被AIM-9打掉左平尾,但飞机仍能正常飞行,只是速度不能低于200节(370公里/小时)。以这种速度降落在霍洛曼非常危险,所以操作员就把飞机遥控降落在了干湖床上。这次降落非常成功,事后不得不用卡车把它运回33公里之外的基地。

被AIM-9撞掉左平尾,侥幸逃生的QF-4E/图 来源网络

在某些任务中,参加测试的部队会从美国空军测试和评估部门搞到一个“击坠许可”,也就是说靶机在导弹接近时不得进行规避。第82中队还装备着各种小型靶机,出于节约目的,在这种“击坠许可”任务中被消耗掉的通常是一架小型靶机,当然根据测试需要也可以是QF-4。第82中队总是能根据任何客户的需要提供合适的靶机。

为了给导弹制造难度,QF-4会在测试中施放干扰弹/图 来源网络

廷德尔的QF-4曾参加过AIM-9X“响尾蛇”和AIM-120先进中程空空导弹的实弹测试项目,霍洛曼的QF-4参加过洛马公司PAC-3“爱国者”地空导弹的测试和F-22战斗机的作战测试,以及BAE系统公司的导弹逼近告警系统的测试。QF-4为新型飞机、导弹和软件的测试提供了真实的威胁数据。除了武器测试外,第82中队还负责为战斗飞行员的实弹射击训练提供靶机,让年轻飞行员们在逼真的战斗环境中获得自己的第一次实弹射击机会。2014年,第82中队完成了295次实弹射击训练支援。

遗产飞行

在执行靶机任务时,QF-4很少离开廷德尔和霍洛曼空军基地。对于飞过和维护过“鬼怪”的人来说,这种越战时代的战术战斗机一直让他们深感自豪。2004年在第82中队的推动下,QF-4成功加入美国空军的遗产飞行计划,填补了遗产飞行中朝鲜战争战斗机和现代战斗机之间空白。6架QF-4E被涂上了具有纪念意义的作战涂装,其中4架在廷德尔,两架在霍洛曼。QF-4E从2005年起开始参加美国空军在东西海岸航展上的遗产飞行编队。

这些参加遗产飞行的QF-4E同时也执行第82中队的日常任务,随着前6架飞机在2007年开始耗尽剩余寿命,一批新的QF-4被涂上了纪念涂装,这次为了简化后勤,这些飞机都涂上了相同的东南亚迷彩。

参加遗产飞行的QF-4E靶机/图 来源网络

遗产飞行QF-4E总能成为航展的焦点/图 来源网络

QF-16,第四代靶机

2015年5月,QF-16靶机完全取代了廷德尔空军基地第82靶机中队总部的QF-4,使新墨西哥州霍洛曼空军基地的第1分队成为最后装备QF-4的部队,QF-4在这里支援附近白沙导弹靶场(WSMR)的测试和武器系统评估。

目前,新的QF-16靶机已经取代了QF-4/图 来源网络

2016年8月4日,QF-4E 74-1640成为最后一架被击落的“鬼怪”靶机。2016年12月,随着最后一架QF-4E靶机从第82靶机中队1分队退役,这种传奇性的战斗机结束了在美国空军50多年的服役生涯。

2017年1月,中队剩余的13架“鬼怪”被拆除了弹射座椅和发动机,移交给霍洛曼基地的第49战斗机联队作为地面靶标使用。

虽然“鬼怪靶机”从天空中消失了,但第82靶机中队使用全新的QF-16来继续自己的任务。

2013年9月19日,QF-16在廷德尔空军基地完成了首次无人飞行。2014年9月5日,第一架QF-16在测试中被击落。目前波音公司正在忙于把储存在“飞机坟场”的F-16 Block 15、25和30改装成QF-16。

QF-16相比QF-4E能够更逼真地模拟现实威胁/图 来源网络

QF-16标志着美国空军的有人/无人全尺寸靶机项目进入了一个新的时代,该机能为空空导弹提供更逼真的测试环境。与QF-4相比,QF-16的尺寸更小,具有更低的雷达反射面积,机动性也更好。更重要的是,QF-16能与美国空军一线部队的F-16共享零件,降低了维护成本。

美国空军计划最终改装210架QF-16。2017年1月起,QF-16以每月2-3架的速度交付霍洛曼空军基地,直到达到18架的满编。

QF-16靶机的遥控操作台/图 来源网络

两代靶机

在第82中队装备QF-16后,中队的飞行员获得了直接对比两种战斗机的机会。他们认为这两种战斗机都像跑车,只不过F-16“蝰蛇”更像快速而灵活的保时捷,而F-4则是体形庞大的肌肉车,如20世纪70年代的“野马”,一切都是手动操作的。

两代靶机编队飞行/图 来源网络

QF-4在改装中被拆除了所有的好东西,如平显、自动驾驶仪,加上飞机也很老,所以无法很好地配平,飞起来有点滚转倾向。驾驶F-4时手要忙个不停,所操纵该机横穿美国去参加航展是一件辛苦的体力活。QF-4的操纵杆力很轻,和T-38差不多,但大过载时就变重了,然后前缘缝翼伸出,机鼻下坠,飞机很快就失去了能量。相比之下,“蝰蛇”飞起来更容易,而且保留了平显和Link 16数据链等现代化玩意。F-16的电传飞控会在飞行员猛烈拉杆时告诉他能做什么和不能做什么,如果在F-4上做同样操作,飞机就会失去控制。

QF-4最令人印象深刻的特点之一是该机的低空能力,飞起来坚如磐石,F-16此时会发飘,特别是在炎热的日子里。F-4在中/高空飞行中需要更平滑的控制输入,特别是在较低的空速下,在机动中的犯错空间很小。QF-4的座舱视野很糟糕,而F-16有个没有隔框的气泡式座舱盖。

QF-4中最富飞行乐趣的是E型,具有机翼前缘自动缝翼,能在大迎角下伸出控制流过机翼的气流,大幅提高了机动性。QF-4E的增稳系统可以通过操纵杆上的一个按钮打开和关闭,安全飞行员在有人遥控飞行也使用同一个按钮断开飞机与遥控操作员的连接,所以安全飞行员有时会错误关闭增稳系统,使QF-4E在空中变得摇摇晃晃。

F-4E的机翼前缘缝翼/图 来源网络

QRF-4C只有机翼边界层控制系统,如果在转弯中没用方向舵修正,飞机在低速下会因左右机翼升力不平衡而猛烈滚转。驾驶QF-4E这么做时,飞机就只是稍稍摇晃,完全可以纠正。而在F-16上,根本就无须考虑方向舵,随便怎么来。

驾驶QF-4最有趣的事是驾机飞到其他基地,每到一地都会受到热烈欢迎,无论是军用还是民用机场。人们喜欢围着飞机拍照,似乎每个人都有自己值得回忆的F-4故事。有许多退役飞行员和机工长询问QF-4机组,想知道自己以前驾驶/维护过的“鬼怪”现在是否已经变成一架靶机即将被击落。但他们每个人都同意与其让这些老喷气机在沙漠中生锈,还不如变成一团璀璨的火球!

关键词: 无人机 故事 QF-4靶机
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