
YF-17 和 F-18 的对比,照片为 YF-17,轮廓线条为 F-18

F-18 的座舱
首架 F-18 与 1978 年 9 月 13 日完成,11 月 18 日完成首飞,首飞进行了 50 分钟,达到 300 节速度,6,500 米高度。试飞员反映,飞行非常平稳,操控十分容易。年底之前已经达到超音速,一年后试飞航次超过 100 次。

试飞中的 F-18 原型机
诺思罗普出于无奈才找上麦道,两家在生意面前各怀鬼胎也就不奇怪。麦道和诺思罗普从合作的一开始就不愉快。原先的约定是麦道负责美国海军的舰载型 F-18A,诺思罗普负责外销的陆基型 F-18L,但是诺思罗普指责麦道在外销机会面前总是把自己的舰载型推上前来,对诺思罗普的陆基型避而不提,滥用诺思罗普的技术转移。诺思罗普甚至在 1979 年 10 月把麦道告上法庭,官司一直打到 1985 年 4 月才协议解决。麦道向诺思罗普支付五千万美元,买断诺思罗普对 F-18 的知识产权。此后麦道独家拥有 F-18 的外销权。麦道当然不大地道,喧宾夺主,夺人之爱,但诺思罗普的指控也不是那么站得住脚。F-18L 外销不利的主要原因是外国空军对美国空海军自己不选用的“外销专用型”不信任,美军自己用的型号,全面试验、系统性能、器材供应都有保证,外销专用型,就要自己出资来保证这些东西了。这种谨慎是有道理的,印度空军选用推力转向的苏-30MKI 的教训就是例证。诺思罗普想重复 F-5 外销 2,500 多架的奇迹,但是忘记了 F-5 的外销大多数是美国军援的结果。诺思罗普在官司解决之前已经“拎清”这个问题了,F-18L 计划已经中止,麦道的协议解决正好为这一不愉快的篇章划上了句号。

向法国推销 F-18L,实际上就是 YF-17 重新喷漆
F-18 外销的第一个用户是加拿大空军。加拿大空军寻找 F-104(在加拿大叫 CF-104)的替代有日子了。加拿大没有赶上 F-16 的头班车,但 F-18 实际上对加拿大更合适,加拿大广阔的北方人烟罕至,对于天空中孤零零的战斗机来说,与其说是陆地,倒和大海差不多,F-18 的超视距空战能力对加拿大承担的北美空防司令部的职责也比 F-16 的短兵相接更有用。

加拿大参加老虎会的 CF-18(即 F-18A)
F-16 的技术成就十分扎眼,但F-18在技术上是内秀,其实不比 F-16 弱。F-18 的大边条在机翼上方形成强烈的漩涡,增加升力,极大地提高了大迎角下的稳定性和操控性能,米格-29 和苏-27 的大边条不能说没有受到 F-18 的启示。F-18 首次在轻型战斗机上采用双垂尾,双垂尾前移以填补机翼后缘到平尾之间的气动间隙,大大减小了阻力。双垂尾外倾,得以避开大攻角飞行时机身对垂尾的遮挡,增加方向稳定性。外倾的双垂尾容许在起飞时两侧舵面同时向内翻转(toe in),依靠外倾的角度,形成额外的向下的压力分量,以主轮为支点,及早地使机头抬起来,缩短起飞距离;在着舰滑跑时,则两侧舵面同时向外翻转(flare out),充当减速板,并形成使机头向下的压力分量,加强刹车效果。不过实用中,一般起飞、着陆都是向内翻(toe in),这是因为舰载机着舰时,实际上是按起飞的动作,这是准备万一着舰失败,可以立刻复飞。这 toe in 或 flare out 是单垂尾不可能做到的。直立的双垂尾除了作减速板外,也不能做到外倾双垂尾的其他功能。说起来,toe in 使机头及早抬头的功能可以通过压平尾来实现,但一压平尾,就等于产生负升力,机头是抬起来了,但总升力也损失了。用外倾的双垂尾实现这个功能,平尾可以用来产生额外的升力,对缩短起飞距离有好处。当然,外倾的双垂尾还对减小侧面的雷达截面积有好处,但这应该不是 F-18 设计时的重点。

F-18 起飞时双垂尾明显的 toe in

F-18F 着陆,应该可以用双垂尾 flare out 来帮助减速,但航母上着陆主要靠着陆钩和阻力索减速,发动机反而是全加力,以备万一着陆失败好立即复飞,所以双垂尾也按起飞时一样 toe in 了

F-18 双垂尾 flare out 的图没有找到,只找到了这张 F-22 双垂尾 flare out 的,意思是一样的。这架 F-22 应该是在半空中作减速动作,看那襟翼、副翼、垂尾一起动作的情景,这种动作以前只有在理论上可以,完全靠飞行员手动操作太麻烦了,有了线控,计算机把那个控制面动作多少全管起来,飞行员就不用费那个心了

F-18F 准备弹射,注意其巨大的襟翼,这是 F-18 及其出色的低速性能的基本保证,注意和下图中 F-16 的襟翼相比较,后者的要小多了。注意两者都用前缘襟翼,大大加强了机动性和起落性能。中国的歼-7MG 除了采用双三角翼外,最重要的一点也是采用了前缘襟翼

F-18 的大边条下的进气道的作用和 F-16 的机腹进气道作用类似,在大迎角下将进气理顺了再“喂给”进气道,对 F-18 出类拔萃的大攻角性能功不可没。YF-17 的大边条的根部和机身的接合处原先有一条长长的开口,用于将大边条下机身表面的呆滞空气排放出去,不影响进气道的效率,尤其是在大迎角的情况下。另外,通过这个长条开口排放到机身上方的气流形成一个“气墙”,对大边条形成的漩涡达成有效的控制,提高漩涡的稳定性。但是,F-18 在早期的试飞中就发现了速度和航程不足的问题。麦道把这个开口填没了 80%,只在进气口旁边留一小个开口,以泄放边界层,希望以此来减少原先的长条开口形成的阻力。然而,这样一来,长条开口的“气墙”作用没有了,大边条所形成的漩涡的稳定性难以保证,尤其是在大迎角的时候,最需要漩涡的稳定性。计算流体力学的仿真研究和 NASA 的飞行试验表明,漩涡正好在垂尾前破裂,对垂尾形成强烈的不稳定冲刷,导致严重的垂尾颤振和疲劳问题。好几架早期的 F-18 的垂尾根部很早就发现裂纹,对飞行安全带来严重的威胁。当时的临时补救办法是在垂尾根部“打补丁”,但这不是解决问题的办法,后来一个麦道的工程师灵机一动,在大边条的上表面增加一个小小的扰流片,帮助对漩涡的导向,解决了这个问题。
