1975 年 11 月美国海军与通用电气签订了 F404 涡扇发动机的研制合同,1976 年 1 月 22 日向麦道订购了 9 架单座和 2 架双座全尺寸研发(FSD)飞机,1978 年 7 月 FSD 原型机首飞。作为麦道和诺斯罗普协议的一部分,F-18 的机身分工份额为 60/40,如果诺斯罗普获得 F-18L 订单的话,这个份额将会逆转。诺斯罗普负责制造机身中段和后机身,以及垂尾,麦道负责制造机翼、平尾、前机身和座舱,所有组件将运至麦道圣路易斯工厂进行总装。

  为了对 F-18 有个直观的印象,美国海军借用了第二架 YF-17 在加州木古角的太平洋导弹测试中心、马里兰州帕图森河海军试飞中心、加州中国湖海军武器中心进行试飞。

涂成迷彩色的为第 2 架 YF-17,此时正做为“F-18 的原型机”进行试飞

F/A-18“大黄蜂”的结构

  在麦道最初的合同中,F-18 被称为 Model 267。Model 267 保留了诺斯罗普 YF-17 原型机的总体布局,具有双发动机、双外倾垂尾和翼根边条(LERX)。但是为了上舰,该机的结构与 YF-17 相比变化较大,机身和起落架都经过了加强以适应舰载操作,机翼可折叠,同时增加了尾钩,机内载油量加大以满足海军规定的任务半径。

F-18 没有原型机,只有所谓的 FSD 飞机

  与 YF-17 相比,“大黄蜂”的翼面积增加了 4.64 平方米(从 32.52 平方米增加到 37.16 平方米),翼展和弦长都有所增加以改善低速性能。机翼为变弯度梯形翼,前缘后掠后缘平直。前缘有全翼展襟翼,后缘内侧有液压动作的单缝襟翼。这些翼面都在计算机的控制下收放,自动改变机翼弯度,以便在整个性能包线内达到最佳升阻比。后缘外侧的副翼可作为襟副翼使用进一步增强低速操控性,襟翼和副翼也可差动用于滚转控制。外翼段可向上折叠,铰链就在副翼和襟翼的交界处。每侧内翼段安装有 1 个 363 升油箱,大多数燃油装在机身油箱内。

YF-17 和 F-18 的对比,照片为 YF-17,轮廓线条为 F-18

F-18 的自动变弯度机翼在降落时前缘可下偏 30 度,后缘可下偏 45 度

  为了增加内部载油量,与 YF-17 相比“大黄蜂”的后机身加宽了 10.16 厘米(4英寸),发动机向两侧外移一点,机背明显增宽增高。巨大的机背中容纳了主油箱,容量分别为 1,613、943、757 和 2,006 升,这些油箱在座舱和发动机前端之间的机背内部纵列布置,所有油箱和输油管线都是自封闭的,油箱内壁还敷设有泡沫材料,机鼻上方右侧增加了可收放空中受油管。

F-18 的总体布局

  YF-17 简单的主起落架轮距为 2.10 米,为了增加在航母甲板滑行时的稳定性,F-18 的主轮距增加到 3.11 米,粗壮的跪式起落架可以承受着舰时 7.32米/秒的下降率。主起落架向后并旋转 90 度收入进气道下方的机腹中,双轮前起落架向前收入前机身。

F-18 结构独特的跪式主起落架

粗壮的双轮前起落架

  全动平尾是铝合金蜂窝结构,石墨/环氧树脂复蒙皮,可用于俯仰控制和滚转控制,作为“尾副翼”增强滚转性能。

  为了有效利用边条拉出的涡流,F-18 的双垂尾是必需的。双垂尾前移以填补机翼后缘到平尾之间的间隙,大大减小了跨音速阻力。垂尾前移还减少了尾喷管的干涉气流,同时由于不需要在后机身布置垂尾的支撑结构而减轻总重。

计算流体力学仿真计算的结果,可以清楚地看到边条涡流产生的情况和流向

  进气口布置在边条下方根部,在大迎角下边条将进气理顺了再“喂给”进气道,对 F-18 出类拔萃的大攻角性能功不可没。由于不要求“大黄蜂”能飞 2 马赫,所以就不需要复杂的可调斜板进气道,采用了简单的“D”形进气口,并配有附面层隔离板,两个进气道唯一可动的部件就是边条顶部的放气门。固定式附面层隔板可将呆滞附面层气流沿着坡道流向机腹和边条放气门释放掉。垂尾间的后机背安装有双铰链液压控制的减速板,这样在减速板展开式对飞机的俯仰操纵影响最小。

F-18 的进气口和附面层隔板

F-18 的尾部减速板

  “大黄蜂”在机身结构中大范围采用了先进复合材料。铝合金占了结构重量的 50%,合金钢占了 16.7%,钛合金占了 12.9%。机翼、垂尾和平尾结构中大量使用了钛合金,机翼折叠接头也是钛合金的。机身约 40% 的表面是石墨/环氧树脂复合材料蒙皮,这种材料占结构总重的 9.9%,剩余 10.9% 的重量是其他各种材料(塑料、橡胶等)。

  YF-17 6,800 千克静态推力的通用电气 YJ101 涡喷发动机被其衍生型 F404-GE-400 所取代,后者最大推力 7,257 千克。F404 是低旁通比涡扇,旁通比 0.34,比起 YJ101 这种的“泄露式”涡喷发动机来说属于真正的涡扇了。F404 的推力和 J79 差不多,但重量仅是后者的一半多一点。该发动机具有三级钛合金风扇,一排固定式进气导向叶片和一排可变导向叶片,七级压气机,前三级为可变叶片定子,最后是单级高低压涡轮。