基本介紹
- 中文名稱：F-104戰鬥機
- 英文名稱：F-104 Starfighter
- 前型/級：F-102戰鬥機
- 次型/級：F-105戰鬥轟炸機
- 研製時間：1952 年 11 月
- 服役時間：1958年1月26日
- 定型時間：1954年2月7日
- 國家：美國
- 研製單位：美國洛克希德公司
- 飛機類型：第二代噴氣式戰鬥機
發展沿革,決策立項,研製歷程,技術特點,氣動設計,動力系統,火控系統,光學瞄具,雷達系統,性能數據,衍生型號,服役動態,總體評價,
發展沿革
決策立項
1951 年 12 月，洛克希德的設計天才、當時的首席設計師凱利·詹森前往韓國的美軍空軍基地，會見了不少 F-86“佩刀”的飛行員，聽取他們對未來戰鬥機的意見。出人意料的是，飛行員的回答驚人的一致——戰鬥機重量增大、複雜性增加的趨勢使得飛機越來越難以控制，最理想的飛機應該是比現役戰鬥機更輕、更廉價、速度更快、升限更高、爬升率更大、並具有良好機動性的飛機。回國後，凱利竭力說服洛克希德管理層投資研製一種新型戰鬥機：簡單而易操縱，輕型廉價，但性能卻遠優於當時現役的所有戰鬥機。1952 年 11 月，洛克希德正式啟動這個輕型戰鬥機項目。需要注意的是，美國空軍此時仍未就這個項目表態。這個項目事實上是洛克希德公司自行投資發展的。
到了 1953 年 1 月，美國空軍“武器系統 303A ”項目招標揭曉，洛克希德的輕型戰鬥機原型中標。當年 3 月 12 日，美國空軍和洛克希德簽訂契約，要求其生產兩架原型機供驗證評估，並賦予空軍飛機編號 XF-104 ，洛克希德內部的設計代號則是 083-92-01。
研製歷程
1954年2月7日，第一架XF-104（生產序號：53-7786）原型機出廠。在2月24至25日間，該機在嚴格的保全措施下被運往愛德華茲空軍基地。
F-104三線視圖
F-104三線視圖直至1954年3月26日，XF-104才重新升空，在起落架收起狀態下完成了第3、4次試飛。試飛中發現，XF-104原來的偏航阻尼器效率很低，使得機頭在飛行中發生不穩定的左右偏擺現象。後來通過改進方向舵定中裝置加以解決。
1955年12月，XF-104的1號機交付美國空軍。但該機也於1957年7月11日墜毀，該機正在為一架F-104A伴隨護航，卻遇到尾翼顫振問題。
1954 年 7 月，美國空軍向洛克希德訂購 17 架 YF-104A 預生產型用於試飛。
1956 年 2 月， 第一架 YF-104A（55-2955） 出廠，在嚴格保密情況下運抵愛德華茲空軍基地。1956 年 2 月 17 日，該機由洛克希德試飛員赫曼·菲斯·索曼駕駛進行了首次試飛。
1958 年 5 月 7 日， 霍華德·C· 詹森少校駕機在愛德華茲空軍基地上空進行動力躍升飛行，最大飛行高度達到 27,813 米，創造了一項世界高度紀錄。
技術特點
氣動設計
F-104最初構想的作戰模式是在超音速狀態下巡航（當然是開加力的，和現代的“超音速巡航”完全是兩種概念）和空戰，為此高空高速性能成為重中之重。為了實現設計目標，凱利·詹森採用了獨樹一幟的設計。
F-104戰鬥機
F-104戰鬥機薄得可以“切牛排”的F-104機翼和同時代的米格-21的機翼前緣半徑對比。可以看出，即使和同樣注重高速性能的米格-21相比，F-104的機翼前緣半徑仍然要小得多（上/中上）。
高效率的吹氣襟翼大幅改善了F-104的低速性能，使得這種高速構形飛機能夠滿足空軍的起降要求（中下）
只能單向偏轉的副翼。由於翼展小，副翼操縱效率令人擔心，而T形尾翼布局大迎角操縱性極差，二者結合使得飛機一旦失控就可能根本無法改出（下）
全機採用正常式布局，單發單座，兩側進氣，機翼為帶大下反角的平直翼，T形尾翼布局。為了減小阻力，機身長細比較大，並有明顯的蜂腰設計。
其機翼設計尤為特殊。為了抑制飛機在俯仰軸和航向軸產生耦合動作（即荷蘭滾）的趨勢，機翼採用了高達10度的下反角。機翼平面形狀為小後掠角的平直翼系列。翼展極小，僅有6.68米！以至於試飛員第一次見到XF-104時竟然問到：“機翼在哪兒？”翼根和翼尖的相對厚度均只有3.36%。由於機翼弦長小，翼根絕對厚度也很小，只有0.105米！機翼前緣半徑更是小到令人瞠目的地步——只有0.41毫米！有人開玩笑說，這已經可以拿去切牛排了。這樣特殊的機翼根本無法以常規方法製造，而且常規結構也無法保證其強度，所以F-104的機翼實際上就是用實心鋼板銑出來的。為了減阻，其機翼面積也相當小，僅有18.22平方米。
為了降低起降速度，F-104還採用了附面層控制技術（也就是“吹氣襟翼”），從而成為世界上第一架採用這種技術的戰鬥機。常規襟翼放下後，在其上表面會產生紊流，從而導致襟翼效率下降。F-104則從發動機第17級壓氣機處引氣至襟翼、機翼結合部，當襟翼放下至15度時，引氣系統開始工作，當襟翼達到45度最大偏度時，引氣系統也處於全開狀態。高壓氣流從襟翼鉸鏈線處的狹縫沿襟翼上表面噴出，給當地附面層補充能量，減小了由於附面層分離而導致的紊流，從而提高了襟翼效率，F-104的失速速度因此減小了15節！全展向前緣襟翼和後緣襟翼聯動，用於飛機起降和低速機動。副翼比較特別，只能單向偏轉，並且受後緣襟翼影響，當後緣襟翼處於全放下位置時，副翼只能達到最大偏角的65%。
F-104採用T形尾翼布局，顯然是出於減阻的考慮。T形布局，平尾的尾臂長，因此面積可以減小，配平阻力也小。但這種布局最大的問題是，較大迎角時，由於受機翼下洗流影響，平尾可能失去操縱能力——一旦飛機進入失控狀態，這種缺陷很可能是致命的。全動平尾是作為一個整體組件安裝在垂尾頂部，因此無法差動——事實上這種設計，差動的效果也不會好。
由於高聳的T形平尾，加上F-104的高速度，使得洛克希德的設計人員認為，常規向上彈射方式很可能造成飛行員與尾翼相撞，從而嚴重威脅飛行員的安全。為此，洛克希德為F-104設計了獨特的向下彈射座椅——當然，這種方式並非他們首創，共和的XF-103也是如此。但問題是，根據後來的統計數據，大多數彈射都是在低空低速階段，高空高速彈射是極其罕見的。向下彈射方式使得飛行員在起降階段和低空難以逃生。連續多次彈射失敗之後，洛克希德最終決定重新為F-104設計向上彈射的座椅，即C-2型座椅。為了防止飛行員彈射後撞尾翼，C-2座椅的彈射火箭的推力加大了，以縮短飛行員在尾翼前方危險區的停留時間。此外，C-2座椅還設計了飛行員肢體保護裝置：座椅底部的保護拉索掛在飛行靴後跟，一旦彈射程式啟動，拉索自動收回，將飛行員雙腿拉回以避開上面的儀錶板——否則彈射時飛行員的雙腿可能會被儀錶板切斷。
動力系統
F-104採用了通用動力公司研製的J79渦噴發動機。在當時來說，這是一種相當先進的發動機，推重比較高，迎風面積小，耗油率較低，因此被凱利·詹森選中作為F-104的首選動力。其改進型後來在F-104後期型、F-4、以色列“幼獅”戰鬥機甚至F-16的出口簡化型F-16/79上都得到套用。在利用J79的強大推力，F-104的最大平飛速度可以達到M2以上。為了和這種先進的發動機匹配，F-104採用3維多波系超音速可調進氣道。利用半圓錐形的激波錐前後移動調節進氣道喉道面積，配合放氣系統和旁通系統，使得進氣道在各種飛行條件下都能滿足發動機的要求。這種設計在很多人看來都很平常甚至早已過時，然而在那個年代，這種設計卻被列入“絕密”。在當時公開的所有F-104照片上，其進氣口細節全部被保護罩擋住了——那情形倒是和80年代末F-117和B-2剛公開時差不多。
F-104戰鬥機
F-104戰鬥機火控系統
AN/ASG-14T（MA-10）火控系統實際上自YF-104開始裝備，A/B/C/C四個主要機型均有採用，只是隨時間推移略有改進，從而使原本設計作為晝間截擊機使用的F-104具有在夜間簡單條件下作戰的能力。不過由於設計初衷的限制，使得採用該系統的F-104隻具有有限的對地攻擊能力——即使是戰術攻擊型C/D型也是如此。
該系統由通用電氣和美國無線電公司研製，由光學瞄準具分系統、紅外瞄準具分系統（紅外觀察儀）、搜尋/測距雷達分系統組成。其主要功能包括：搜尋、跟蹤空中目標，測定目標距離；計算航炮前置角；計算“響尾蛇”飛彈的發射區域；對地面目標進行概略瞄準。在對空攻擊時，可以使用M61“火神”航炮或AIM-9“響尾蛇”飛彈，分別以前置跟蹤/純追蹤方式射擊；對地狀態時，主要使用航炮、炸彈、火箭彈，以固定光環瞄準進行俯衝攻擊。
從聖胡安機場加力起飛的F-104C，翼下外掛物疑為火箭發射巢。這種飛機由於火控系統的限制，仍只具有簡單的對地攻擊能力。而今能看到的F-104C掛載對地武器的照片並不多
正在接受波音KC-97“同溫層加油機”空中加油的F-104C。由於過於強調高速性能，使得F-104的續航能力遠不能滿足美國空軍的要求。即便加裝了空中受油管，這種飛機依然不討空軍喜歡。
光學瞄具
該系統是火控系統的核心部件，不僅擔負火控計算任務，還是主要的攻擊顯示部件。其主要功能是：計算航炮對空射擊的前置角：計算“響尾蛇”飛彈的發射區域；對地目標概略瞄準。由於F-104C服役期間系統改進，該系統具有兩種光學瞄準具：序號56-938之前的F-104C採用擾動光學瞄準具，光環直徑隨目標翼展和距離在5～60毫英寸之間變化（目標翼展需手動裝定）；後期型採用雷達測距，取消光環測距功能，光環直徑固定為50毫英寸。
紅外瞄準具分系統，其主要功能是在夜間或雷達受干擾時指示目標方位，以叉線形式顯示在瞄準具上，叉線交點即目標位置。該系統對4發大型目標作用距離22.5～24公里，對戰鬥機大小的目標作用距離1.6～6.5公里。
雷達系統
F-104A/C的雷達系統組件與外形古怪的天線。
主要功能：搜尋空中目標；測定目標距離，並以電壓形式輸送給瞄準具；提供發射飛彈所需的距離範圍、角度範圍。雷達重量77公斤，拋物面天線直徑約70厘米。工作頻率9,000～9,600兆赫。搜尋範圍範圍32公里，採用螺旋掃描方式，此時波束為3.9°圓錐波束；跟蹤距離16公里，採用圓錐掃描方式，此時波束為3.9°×10°扇形波束。
該雷達有3種工作狀態：
搜尋狀態：當F-104被地面引導至預定空域後，即開始以螺旋掃描方式搜尋目標。當目標距離在16～32公里之間時，以圓弧形式顯示；當目標接近到16公里以內時，即以圓環方式顯示，飛行員按下跟蹤開關後，雷達進入跟蹤狀態。
跟蹤狀態：此時天線進行在機頭前20°空域內進行圓錐掃描。天線反向旋轉（順時針轉向逆時針），並藉助反向的慣性力把拋物面反射器撐開一個縫隙，波束變成扇形波束。由跟蹤轉入搜尋的過程與此相反。在跟蹤狀態下，雷達顯示器距離刻度設定為16公里，距離波門（圓環形）在228.5～2,742米之間不斷擴大縮小，直至碰上目標，此時目標圓和距離波門重合，目標截獲，“鎖定”指示燈亮。雷達開始連續向光學瞄準具輸出目標距離信息，瞄準具則自動計算射擊前置角。若需截獲其它目標，則可以再次按下跟蹤按鈕，重複上述過程。
抗干擾狀態（自動尋的狀態）：此時雷達發射機不工作，只作為無線電定向器使用。無論從前述哪一種狀態轉入抗干擾狀態，天線掃描方式均保持原樣不變。顯示器刻度為32公里，但由於無回波信號，距離刻度無意義，只能確定干擾源方向。
性能數據
以F-104G為例：
乘員：1人
長度：16.66米
翼展：6.63米
高度：4.11米
機翼面積：18.22平方米
空重：6,350千克
最大起飛重量：13,166千克
動力系統：1 × 通用電氣J79加力發動機
推力：44千牛（最大推力） 69千牛（加力推力）
最大飛行速度：2.0馬赫（2,459千米/小時）
實用升限：15,000米
航程：2,623千米
作戰半徑：676千米
爬升率：240米/秒
翼載荷：510千克/平方米
推重比：0.53
武器系統：執行截擊任務帶“麻雀”III和“響尾蛇”空對空飛彈各2枚；執行對地攻擊任務帶“小鬥犬”空對地飛彈、普通炸彈或一顆900千克核彈，此外安裝有一門M61 20毫米機炮。
衍生型號
XF-104
XF-104是根據1953年3月11日簽定的契約研製的原型機，共有2架。第1架原型機於1955年10月交付給空軍後試飛中墜毀。第2架原型機於1955年4月在試飛中墜毀。
YF-104
裝備J79發動機的研製發展用的試驗機。
F-104A
F-104A是單座截擊型，裝備加力推力為6,710千克的J79-GE-3A發動機。裝備1門固定式的20毫米M61“火神”6管炮，有5個武器掛架。F-104A-1和F-104A-5兩批飛機裝備MA-10（AN/ASG-14T1）火力控制系統。F-104A-10以後的飛機裝備AN/ASG-14T2火力控制系統，其基本組成與MA-10系統相同。
F-104B
F-104B是A型的雙座教練型，發動機與A型相同。增加了尾翼面積，去掉了機炮，保留了4個外掛架，可掛2枚“響尾蛇”空對空飛彈。火力控制系統是AN/ASG-14T1。1957年1月26日首飛，共生產了26架。
F-104D
F-104D是C型的雙座教練型，但實際上是由 B 型改進而來。發動機與C型飛機相同，去掉了機炮，保留了5個外掛架（有的資料說機翼下沒有外掛架，只在翼尖掛“響尾蛇”飛彈）。1958年11月開始交付，1959年9月交付完畢，共生產了21架。
F-104F
F-104F 是專門為原聯邦德國空軍生產的雙座教練機，用於在洛克希德 F-104G 戰鬥機服役之前培訓飛行員。該機由 F-104D 改進而來，換裝用於 F-104G 的 J79-GE-11A 發動機，換裝馬丁·貝克彈射座椅，但機身結構未經加強，也未裝備全天候雷達。
F-104S（ASA）
在多國參加的F-104G製造計畫中，義大利要求專門發展一種具有對空能力的先進F-104，稱為F-104S（S為麻雀飛彈之意）。。1988 年起，經過升級改進的 F-104SASA 陸續服役， 前後共改裝 150 架。未經改裝的 F-104S 於 90 年代末陸續退役。
位於北京郊區的大湯山空軍博物館收藏1架義大利空軍贈送的退役F-104S戰鬥機。
CF-104G
加拿大生產的F-104G。
F-104J
F-104J是日本在第2次防衛計畫中為其航空自衛隊選定的防空截擊機，是在G型基礎上研製的F-104的防空截擊型，由日本三菱公司仿製生產。
1974年、1978年和1981年第201中隊、第206中隊和205中隊的F-104J戰鬥機退出現役，部隊解散。1982年以後第202中隊、第203和第204中隊先後換裝成F-15J戰鬥機，1985年第207中隊解散，到此日本的F-104J戰鬥機全部退役。
服役動態
F-104是美國洛克希德公司研製的超音速戰鬥機。1951年開始設計，1954年2月原型機首次試飛，1958年開始裝備部隊、因航程短、載彈量小未成為美國空軍的主力戰鬥機。1958年洛克希德公司對F-104C的機體結構重新設計，提高了結構強度，改進了航電設備，研製成多用途戰鬥機F-104G，被德、日、加、意、荷、丹麥等國採用（或在G型基礎上改型），進行大批量生產。F-104主要型別有A、C、G、J、S等。共生產近2000架。
F-104戰鬥機
F-104戰鬥機F-104戰鬥機於1955年4月便達到飛行速度馬赫2.0，後成為60年代世界三大高性能戰鬥機（米格-21、“幻影”3）之一。執行截擊任務時，F-104可以攜帶“麻雀”和“響尾蛇”空對空飛彈各2枚，執行對地攻擊任務時，攜帶“小鬥犬” 空地飛彈2枚，900公斤核彈1枚以及多枚普通炸彈，最大載彈量1800公斤。此外，F-104裝有一門20毫米機炮，備彈750發。
F-104較短的續航能力限制了它的一線使用，1960年，所有的“星戰鬥機”均從防空司令部退役。1958年－1959年，還生產了經過戰術最佳化的C型（77架）和雙座的F-104D（21架），它的特點是安裝了空中加油受油管和根據對地攻擊任務進行了最佳化的航空電子設備，以及掛架。1965年，“星戰鬥機”隨第479戰術戰鬥機聯隊在越南上空執行了短暫的戰鬥飛行任務，1975年，最後一批F-104從國民空中衛隊退役。
1965年9月20日10時47分，美軍一架F-104C入侵中國領空進行擦邊挑釁25分鐘入之久，我海航4師10團大隊長高翔、副大隊長黃鳳生駕駛殲6升空攔截，11時19分，美機再次入侵我國領空，並爬升至10500米，橫穿雷州半島南端。11時28分，我殲6編隊追擊美機，11時31分即在機頭左前方目視發現F-104C，此時F-104C右轉，飛向海南島，高翔駕機切入F-104C轉彎半徑，逼近目標，在距敵機290米處開炮射擊，直到距離39米才脫離，F-104C被擊落，飛行員菲利普.史密斯跳傘後被我海南民兵生擒；高翔座機被F-104C爆炸產生的破片擊傷一台發動機，帶傷成功返航。
1967年1月13日12時56分，我方雷達發現台軍一架RF-104G在福建漳州東南145公里，高度200米入侵，同時有1批4架F-104G戰鬥機自深滬灣入陸，到晉江地區上空，掩護RF-14G並企圖伺機伏擊我攔截戰機。我空軍殲擊航空兵第24師70大隊於12時45分起飛2批8架次殲六攔截，因引導失誤，未能與敵RF-104G接觸，但同時發現對方F-104G戰鬥機從右側逼近，企圖偷襲我機編隊，我地面領航員董福成當即引導我機編隊右轉彎對頭迎戰，我3號機胡壽根以斜對頭形式對一架F-104G開火射擊，耗彈48發，將F-104G擊落，台軍飛行員楊蹤敬上尉被擊斃。
1974年7月22日土耳其空軍偵察機發現一支“希臘”海軍驅逐艦艦隊出現在賽普勒斯外海，土空軍事先不與土耳其海軍聯絡核實的情況下，派出48架F-100和F-104出擊，以1架F-104被擊落的代價，取得擊沉1艘驅逐艦，炸毀2艘驅逐艦的勝利。而事後證明，這三艘遭襲驅逐艦都是土耳其海軍驅逐艦，造成232土耳其海軍官兵被誤殺。
迄今為止，各國空軍進行空戰訓練時都是用飛機牽引的靶袋充作靶機的。由於空氣阻力的影響，靶袋運動速度慢，空中機動性能也差。日本1986年進行用F-104J改裝無人駕駛飛阮試驗，能在比較接近實戰的條件下進行訓練。F-104J的飛行速度較快，給遙控帶來一定困難。為安全起見，日本防衛廳在太平洋中的琉黃列島上空進行試臉。
總體評價
F-104 最重要的意義，不在於它的性能如何如何，事故率如何如何，而在於它是噴氣時代第一種“飛行員的戰鬥機”。從凱利·詹森在朝鮮會見飛行員的記錄，我們可以發現，那些對尚在醞釀中的 F-104 的要求，其實和後來“戰鬥機黑手黨”對 F-16 的要求並無二致。只是由於當時技術條件的限制，加上對未來空戰形式的判斷，使得 F-104 最終偏向了高空高速，並為此犧牲了盤旋性能。但毫無疑問，最初的 F-104A 就是按照飛行員理想的戰鬥機來設計的。但是，飛行員理想的戰鬥機，並不是軍方理想的戰鬥機。一種“純”空戰戰鬥機並不符合軍方“高效費比”的要求。F-104A/C 迅速退役，而 F-104G 卻大行其道，其根本原因正在於此。
