F-104“星”(Starfighter) 单座超音速制空战斗机

　　本世纪50年代，美国从朝鲜战争的阴影中刚刚走出来，急切需要一种用于夺取制空权的“制空战斗机”，要求轻便，高速，爬升快，机动性好。

　　经三年研制，1954年，洛克希德公司试制成功F—104战斗机，同年2月试飞。1958年开始装备部队，是一种二倍音速的轻型单座单发战斗机。

　　 F—104的设计在当时来讲是相当“超前”的：它拥有极优异的飞行性能和极现代化的外形。为追求高速度，在竭力减轻全机自重的情况下，飞机采用了别具一格的悬臂式小展弦比梯形实芯结构中单翼，机翼前缘被制成尖锐的刀刃型。半圆形的二元侧面进气口带有中心锥体，尖锐的机头罩内安装雷达，尾部为T形尾翼，整架飞机具有火箭一般的外形。

　　 F—104在试飞中虽然创立过多项世界飞行纪录，但由于航程过短，事故率居高不下，所以外销更多于自用，先后有许多西方国家大量采用或仿制，而美军自己仅使用300架左右。

　　 F—104主要改型有：F—104A，单座截击机，装J79—GE—3B型喷气发动机，后有少量改为靶机和航天员训练飞机。
　　 F—104B，双座教练机。
　　 F—104C，有限全天候战斗轰炸机，装J79—GE—7A型发动机。
　　 F—104D，C型的双座教练型。
　　 F—104G，单座全天候多用途战斗机，专为当时的联邦德国空军从C型改来。后成为北约标准机种，大批生产。该改型采用新的火控系统，可携带各种对空、对地作战火器。改装了垂直弹射救生座椅，大型垂尾和机动襟翼。
　　 RF—104G是它的侦察改型；TF—104G是它的双座教练型。
　　 日本仿制使用的F—104G改称F—104J（部分设备更改）。
　　 F—104S是从G型改成的截击机。改用J79—GE—19发动机。飞机的机动性、爬升率、加速性，作战半径均有改善。
　　 加拿大仿制生产的G型称为CF—104。

　　 F—104总产量为2700架。

　　 F—104的固定武器是1门20毫米M61型6管机炮。机身与机翼下可外挂1．8吨弹药，如炸弹、“麻雀”Ⅲ或“响尾蛇”空对空导弹，“小斗犬”空对地导弹等等。

　　 F—104正式参战的机会几乎为零。

一、飞机发展和服役概况

　　XF-104是根据1953年3月11日签订的合同研制的原型机，共有2架。由于原来计划采用的J79发动机的研制进度赶不上飞机试飞的需要，所以XF-104装备的是XJ65-W-6发动机，军用推力为3540kg(7800lb)，加力推力为4630kg(10200lb)。第1架(首飞时发动机还没有加力装置)和第2架原型机分别于1954年2月28日和10月5日首飞。装备1门固定式的20mm M61“火神”6管炮，有2个外挂架。第2架原型机于1955年4月在试飞中坠毁，第1架原型机于1955年10月交付给空军，1957年7月也在试飞中坠毁。

　　YF-104A是装备J79发动机的研制发展用的试验机，开始装备的是J79-GE-3，后来换装成改进了加力燃烧室的J79-GE-3A，军用推力为4220kg(9300lb)，加力推力为6710kg(14800lb)。在换装发动机的同时加长了机身，增加了机内的燃油量。加装了腹鳍，垂尾后移，装备1门固定式的20mm M61“火神”6管炮。1954年10月17日订购了17架，第1架飞机于1956年2月17日首飞。60年代部分YF-104A被改装成QF-104A无人靶机。

　　F-104A是单座截击型，装备加力推力为6710kg的J79-GE-3A发动机。装备1门固定式的20mm M61“火神”6管炮，有5个武器挂架。F-104A-1和F-104A-5两批飞机装备MA-10(AN/ASG-14T1)火力控制系统。F-104A-10以后的飞机装备AN/ASG-14T2火力控制系统，其基本组成与MA-10系统相同。1955年10月开始订购，总共生产了153架，1958年1月开始交付，同年12月交付完毕。先后装备了第83、第56和第337截击机中队。后来有部分F-104A战斗机换装成加力推力8120kg(17900lb)的J79-GE-19发动机。由于这种飞机航程短和火力弱，特别是不能装备与地面“赛其”防空系统交联的数据传输设备，于60年代初全部退出现役转入空军国民警卫队的第151(田纳西州)、第157(北卡罗来纳州)和第197(亚利桑纳州)3个飞行中队。在“柏林危机”期间，上述3个中队于1961年11月～1962年8月先后被动员重新进入现役，并部署在欧洲，第151和第197中队部署在前西德，第153中队部署在西班牙。紧张局势缓和后，3个中队的飞机再次配置给防空空军(ADC)，分别划归第319和第331两个截击机中队。在1962年10月“古巴危机”时再次担负了战斗警戒任务。F-104A截击机的最后退役时间是1969年12月(第319中队解散)，前后总共服役12年。在退役后的F-104A飞机中，1架改成CF-104的原型机，3架被改成超高空飞行训练用的NF-104A，24架(含部分YF-104A)被改成无人靶机，10架买给了巴基斯坦空军，25架买给了我国台湾省，16架买给了约旦。

　　F-104B是A型的双座教练型，发动机与A型相同。增加了尾翼面积，去掉了机炮，保留了4个外挂架，可挂2枚“响尾蛇”空对空导弹。火力控制系统是AN/ASG-14T1。1957年1月26日首飞，共生产了26架。
　　F-104C是战斗轰炸型，装备加力推力为7165 kg的J79-GE-7发动机(军用推力4540 kg)，具有有限的全天候能力。1958年9月开始交付，1959年6月交付完毕，共生产77架。装备了第479战术战斗机联队的4个中队。C型飞机装备1门固定式的20mm M61“火神”6管炮，有5个外挂架。装备有AN/ASG-14T2火力控制系统。No.56-938以前的F-104飞机装备扰动光环计算瞄准具。部分F-104C(No.57-910以后)飞机的光学瞄准具去掉了光学测距装置，因而光环大小不再改变，其直径为50mil。在火控计算中使用雷达测量的目标距离。1965～1967年期间，一部分F-104C被派住越南参战。1967年第497联队换装成F-4战斗机，F-104C退出现役后配属给空军警卫队的第198战术战斗机中队，1975年从空军国民警卫队退役。

　　F-104D是C型的双座教练型，发动机与C型飞机相同，去掉了机炮，保留了5个外挂架(有的资料说机翼下没有外挂架，只在翼尖挂“响尾蛇”导弹)。1958年11月开始交付，1959年9月交付完毕，共生产了21架。

　　1958年洛克希德公司对F-104C进行了重新设计后，出口给意大利等一些欧洲国家和加拿大、日本等国使用。F-104G、J、S和CF-104等战斗机武器2系统将在后面分别介绍。

二、F-104C的武器装备和火力配置方案

　　F-104C装备的武器分为固定安装的机炮和外挂的导弹、各种炸弹和火箭弹等两部分。
　　(一)固定机炮
　　在前机身座舱下左侧机内安装有1门20mm M61“火神”(Vulcon)6管炮(图2.1)，备弹量为480rds。机炮系统总重约300kg(包括供弹装置和弹药等)。

　　(二)外挂武器和火力配置方案

　　F-104C战斗机共有5个外部武器挂架：两个翼尖挂架(No.1和No.5)、两个翼下挂架(No.2和No.4)、1个机身下挂架(No.3)。翼尖挂架是专用挂架，每个最大挂载能力为454 kg(1000lb)，可挂1枚“响尾蛇”AIM-9空对空导弹或1个664L副油箱；每个翼下挂架的最大挂载能力为454 kg(1000lb)，可挂1枚实际重量小于454 kg的炸弹、或1个火箭弹发射器、或1个739L的副油箱；机身下挂架的最大挂载能力为907 kg(2000lb)。在5个挂架中只有No.2~No.4三个挂架可挂载各种空对地武器。几种典型火力配置方案如下：
　　1、F-104A空对空截击
　　(1) 每个翼尖挂架挂1枚“响尾蛇”AIM-9导弹，每个翼下挂架挂1个MA-2火箭弹发射器；
　　(2) 每个翼尖挂架挂1枚“响尾蛇”AIM-9导弹，每个翼下挂架挂1个739L的副油箱；
　　(3) 翼尖挂架挂两个664L的副油箱，翼下挂架挂两个MA-2火箭弹发射器。
　　2、F-104C空对地攻击
　　(1)每个翼尖挂架挂1枚“响尾蛇”AIM-9导弹，每个翼下挂架挂1个MA-2火箭弹发射器，机身下挂架挂实际重量小于907kg的炸弹；
　　(2)每个翼尖挂架挂1枚“响尾蛇”AIM-9导弹，每个翼下挂架挂1颗454kg炸弹，机身下挂1颗454kg炸弹；
　　(3)每个翼尖挂架挂1个664L副油箱，每个翼下挂架挂1个MA-2火箭弹发射器；
　　(4)每个翼尖挂架挂1个664L副油箱，每个翼下挂架挂1颗454kg炸弹，机身下挂1颗454kg炸弹；
　　(5)每个翼尖挂架挂1个664L副油箱，每个翼下挂架挂1个739L副油箱，机身下挂1颗B28EX型核炸弹或B43、B47、B61核炸弹。
　　1 核炸弹
　　2 上排空对地导弹，下排“响尾蛇”空对空导弹
　　3 664L(170加仑)、739L(195加仑)、860L(225加仑)副油箱
　　4 第一排大型通用炸弹第二排454kg/227kg/113kg通用炸弹第三排340kg爆破弹第四排340kg/227kg燃烧弹
　　5 上排70mm火箭弹的发射器(每个装19枚)下排127mm火箭弹的发射器(每个装5枚)
　　6 20mm“火神”炮炮舱

三、F-104C的火力控制系统

(一)概况
原文名称　Fire Control System—FCS
军用编号　AN/ASG-14(MA-10)
研制单位　通用电气公司和美国无线电公司

组　　成

　　1、光学瞄准具分系统；
　　2、红外瞄准具(也称红外观察仪)；
　　3、搜索和测距雷达分系统。
 
功　　用

　　1、搜索、跟踪空中目标，测量目标距离；
　　2、计算机炮瞄准所需的修正角；
　　3、计算红外型空对空导弹的发射区域；
　　4、对地面目标进行概略瞄准。

显示装置　光学瞄准具和雷达显示器适用武器和攻击方式
 
　 1　甚高频波道指示器
　 2　发动机进气口温度表
　 3　备用高度表
　 4　火警信号灯(2)
　 5　磁罗盘
　 6　发动机进气口温度告警灯
　 7　转弯倾斜仪
　 8　转弯倾斜仪
　 9　速度/M数表
　10　高度表
　11　方位·距离/机头方位指示器
　12　塔康·仪表着陆/伏尔指示灯
　13　航向指示器
　14　地平仪
　15　升降速度表
　16　主燃油管路切断指示灯
　17　低空减速投弹指示灯
　18　发动机转速表
　19　排气温度表
　20　喷管位置指示器
　21　座舱盖开锁信号灯
　22　燃油油量表
　23　自动俯仰控制指示器
　24　发动机油压表
　25　冲压空气涡轮操纵手柄
　26　应急喷管关闭手柄
　27　机内油箱油量表
　28　副油箱油量表
　29　副油箱油量表选择开关
　30　座舱高度表
　31　发动机油量表
　32　液压系统压力表
　33　面板加温电阻器
　34　抛盖把手
　35　军械控制板
　36　方向舵脚蹬调节手柄
　37　雷达显示器和控制板
　38　航空时钟
　39　加速度表
　40　襟翼位置指示器
　41　瞄准具控制开关
　42　起落架位置指示灯
　43　挂架抛弃开关
　44　减伴伞放出手柄
　45　水平尾翼·副翼起飞调平手柄
　46　雷达跟踪灵敏度调节
　47　垂直陀螺指示器修正按钮
　48　手操纵放起落架手柄
　49　总告警灯
　50　着陆钩释放按钮/着陆钩放下信号灯

(二)光学瞄准具分系统

原文名称　Optical Sight Subsystem
研制单位　通用电气公司
编　　号　P/N549E676G1
组　　成　包括四个主要部件(参阅表3.1)
　　1、瞄准具头部(GE521E474G1或GE21E800G1)；
　　2、压力传感器(GE672B170P1)；
　　3、加速度计(GE143D490G1)；
　　4、瞄准具放大器(GE167D307G1或GE581D146G1)。
 
功　　用　光学瞄准具是AN/ASG-14火控系统核心部件。除担负火控计算外，也是主要的攻击显示装置。
　　1、计算空对空机炮攻击所需的前置角；
　　2、计算AIM-9“响尾蛇”导弹的发射区域；
　　3、进行概略的对地攻击
主要特性
　　工作高度　最大21350m
　　温度范围　–55～+55℃(工作时)
　　作用距离　228～2060m
　　光环直径　5～60千分(No.57-910以前的飞机)
　　　　　　　50千分(No.57-910以后的飞机)
　　前 置 角
　　　方位　±9°
　　　俯仰　-15°～+3°
视　　场　13°(与红外交联使用时)
精　　度　2～5千分(与红外交联使用时)
目标翼展　3.6～18m
阻尼系数　0.25(光学系统)

工作原理

　　光学瞄准具的核心是1个三自由度陀螺和电磁铁。其主要功用是测量飞机机体角速度和计算空中射击的总修正角(也称总前置角)。陀螺马达通过水平方位枢轴安装在框架上。马达围绕平行于飞机纵轴的轴线旋转。陀螺马达与框架共同组成1个三自由度陀螺仪，陀螺反射镜安装在框架上。由于这种三自由度计算陀螺直接安装在瞄准具头部，和光学系统直接联系在一起，因此陀螺反射镜的偏转直接反应出光环的偏转，陀螺反射镜的进动直接反应出光环的进动。

　　为了提高整个系统的稳定性，减少瞄准过程中可能的射击误差，必须在总工作式中引入阻尼项。它的作用主要是在瞄准过程中正确地构成前置角，也就是说，当构成射击的前置角趋于增大时，阻尼项就力图阻止它的增大；当前置角趋于减小时，阻尼项就力图阻止它的减少，这样就可减少瞄准具光环在跟踪瞄准过程中产生振动和超调现象，从而提高瞄准的精度。

　　对活动光环的阻尼方法，目前有3种，第1种是光学阻尼，第2种是电磁阻尼，第3种是液体阻尼。所谓光学阻尼，就是利用瞄准具的光学系统结构，使光环的偏侧角小于陀螺的偏侧角，并且保持一定的比例关系。

　　在本瞄准具的光学系统中引入了1个阻尼系数(为0.25)，这样就使得陀螺仪的滞后角产生0.8的位移。所以陀螺仪的滞后角=前置角+0.25倍前置角，或者前置角=0.8倍陀螺滞后角。
 
　　光环直径。光环的大小是随着目标翼展大小和目标距离远近而变化的。目标翼展及距离刻度都显示在瞄准具的组合玻璃上，如图3.3所示。左上侧的数字表示目标距离。右下侧的数字表示手控装定的目标翼展。当距变率等于或小于91.4m/s时，翼展遮光片挡住了数字。

(三)红外瞄准具分系统(或称红外观察仪)
原文名称　Infrared Sight Subsystem
研制单位　通用航空喷气公司
组　　成
　　1、红外接收光学装置；
　　2、信息处理装置；
　　3、红外探测器防护装置；
　　4、可见光显示装置。

编　　号　AJ2-015163-10或AJ3-015163
功　　用　在夜间或雷达受干扰时提供目标的方位，并以叉线形式显示在瞄准具组合玻璃上(图3.6)。叉线的交点表示目标的位置。
主要特性
　　灵 敏 度　最大2.2×10-10W/cm2
　　　　　　　(接收机，20°±5℃时)
　　波　　长　1.8～2.6μm
　　视　　场　13°
　　工作高度　0～21000m
　　作用距离
　　　大目标　22.5～24km(四台发动机的飞机)
　　　战斗机　1.6～6.5km
温度范围　-54°～+71℃(工作时)
精　　度
　　±2千分(在标准气压下、高度小于10668m时)
　　±5千分(在-54℃或+71℃时)