Det kan ha tagit decennier att utveckla F-15 , men det tog inte lång tid för världen att ta reda på stridspotentialen hos flygplan. 1911, bara åtta år efter att bröderna Wright kom igång med sin skapelse, började den amerikanska militären släppa testbomber från ovan. Några år senare kämpade första världskrigets trupper mot himlen med stridsflygplan som packade kulspruta.
Saker och ting gick ganska snabbt därifrån. Bara 60 år senare hade de tidiga enmotoriga propellerplanen utvecklats till snygga, kraftfulla stridsflygplan som kunde göra skarpa luftsvängar i mer än 600 miles per timme (970 km/h).
I den här artikeln kommer vi att titta på en av de mest kända jaktplanen, F-15. Detta anmärkningsvärda flygplan håller på att resa sig på flera år – det har funnits sedan tidigt 70-tal – men det är fortfarande en avgörande del av USA:s arsenal. Enligt U.S. Air Force har den ett perfekt stridsrekord, med över 100 segrar och noll nederlag. Som vi kommer att se beror dess framgång på dess fenomenala manövrerbarhet, avancerade elektroniska utrustning och skräckinjagande eldkraft.
InnehållF-15 Eagle är ett litet, mycket manövrerbart jetplan designat för att flyga stridsuppdrag i alla väderförhållanden. Dess främsta uppdrag är att upprätthålla luftens överlägsenhet. Med andra ord, dess yttersta syfte är att besegra andra plan i luftstrid.
Det amerikanska flygvapnet tog i drift planet efter att de fått en titt på MiG-25, ett kraftfullt stridsflygplan som Sovjetunionen avtäckte 1967. MiG-25, allmänt känd som "the Foxbat", var vida överlägsen de primära U.S.A. stridsflygplan på den tiden, F-4 Phantom, och i hjärtat av det kalla kriget behövde flygvapnet ett jämförbart flygplan så snart som möjligt.
McDonnell Douglas (nu fusionerad med Boeing) vann kontraktet för det nya projektet och levererade den färdiga F-15 några år senare. Företaget har introducerat flera varianter på detta plan sedan dess, eftersom teknik och behov har förändrats (se nedan). Den nuvarande striden F-15 Eagle är F-15C.
Den ursprungliga F-15 Eagle designades för att endast hantera luft-till-luft-mål (andra plan). Det byggdes inte för att bomba mål på marken eftersom flygvapnet visste att den extra utrustningen skulle äventyra planets luftstridsförmåga. Men när flygvapnet behövde ett stridsbombplan för att ersätta den åldrande F-111 tills den nya stealth F-117 var klar, bestämde de sig för att modifiera F-15 för luft-till-mark-uppdrag. Resultatet blev F-15 Strike Eagle, betecknad F-15E.
Strike Eagle är inte en ersättning för den ursprungliga F-15, utan ett kompletterande bombplan. Överraskande nog visade sig denna tillfälliga lösning vara stoltheten för flygvapnets inventering, och en av de bästa jaktbombplanen som någonsin gjorts. I Operation Desert Storm visade Strike Eagle att den framgångsrikt kunde kämpa sig förbi fiendens plan, träffa flera markmål och sedan kämpa sig ut ur fiendens territorium.
I nästa avsnitt ska vi se hur dessa två plan sätts ihop och ta reda på hur de dyker, klättrar och smiter så graciöst.
En F-15 har de flesta av de element du hittar på ett vanligt jetplan. Den har två vingar som genererar lyftkraft, den har bakre vertikala och horisontella stabilisatorer och roder som balanserar och styr planet, och den har dubbla turbofanjetmotorer bak i planet som genererar dragkraft.
Den största skillnaden mellan en F-15 och en vanlig jet är hur dessa element är balanserade. F-15:s dubbla motorer (Pratt &Whitney F-100-PW-220s eller 229s) har ett mycket högt dragkraft-till-viktförhållande , vilket innebär att de är relativt lätta för den dragkraft de genererar (de kan generera nästan åtta gånger sin egen vikt i dragkraft).
Plankroppen är också relativt lätt, även om den är extremt stark. Vingbalkarna (stödstrukturerna inuti vingarna) är gjorda av titan, som är lättare och starkare än stål, och det mesta av huden är gjord av lättviktsaluminium.
Enligt flygvapnet kan varje motor generera mellan 25 000 och 29 000 pund dragkraft. F-15C:s normalvikt är bara 45 000 pund, vilket betyder att dess dragkraft faktiskt är större än vikten! Detta gör att den accelererar snabbt, även när den klättrar på höjden.
F-15 har också mycket låg vingbelastning, vilket innebär att den har mycket vingarea för sin vikt. Större vingyta innebär större lyft, vilket gör planet smidigare. Det kan lyfta, stiga och svänga mycket snabbare än ett vanligt plan, som har mycket mer vikt per kvadratfot vingutrymme.
Motorerna är utrustade med efterbrännarmunstycken, som kan ge en extra kick vid behov. Efterbrännaren sprutar helt enkelt in bränsle i den heta jetavgasströmmen. Den antänds och lägger till de heta gaserna som skjuter ut på baksidan av motorn (se den här dagens fråga för detaljer om efterbrännare). Med full kraft kan planet komma upp till mer än Mach 2,5 (ungefär 1 854 mph / 2 984 km/h).
Den höga motoreffekten har ett pris - dålig bränsleekonomi. Naturligtvis designades F-15 med denna begränsning i åtanke. För att utöka sin räckvidd utan tankning byggdes den med stora, extra interna bränsletankar i flygkroppen (huvudkroppen) och i vingarna. Den kan också bära tre externa tankar, såväl som ett par formsydda, utvändiga konforma bränsletankar under vingarna som genererar ett eget lyft. Fullt bränsle kan F-15C flyga 3 450 miles (5 550 km) och F-15E kan flyga 2 400 miles (3 860 km).
Det andra problemet med motorerna är att de slits ut ganska snabbt. Detta är att förvänta sig med tanke på hur mycket arbete de utför. Lyckligtvis är de väldigt lätta att byta ut – en markpersonal från flygvapnet kan göra det på mindre än en timme!
F-15 lyfter inte bara snabbt, den stannar snabbt också. Den har sin egen utdragbara luftbroms, en hydrauliskt manövrerad panel som dramatiskt ökar flygplanets motstånd för att sakta ner det (precis som en fallskärm).
Det viktigaste som skiljer F-15 och andra moderna jaktplan från sina föregångare är deras flygkontrollsystem. Tidiga jaktpiloter kontrollerade sina plan mekaniskt, genom att flytta länkar, och de använde främst sina egna ögon för att rikta in sig på fiendens plan. I skarp kontrast är nästan varje aspekt av F-15 datoriserad.
Planet är i grunden en robot. Den har en central dator, som är ansluten till en rad avancerade sensorer. Baserat på input från tröghetsstyrsystemet (som innehåller mycket känsliga gyroskopiska sensorer) och piloten, aktiverar datorn hydrauliska ställdon för att justera vingarna och de bakre stabilisatorerna.
Piloten flyger faktiskt inte planet direkt:han eller hon ger instruktioner och datorn bestämmer hur de ska utföras. Datorn gör ständigt flygjusteringar på egen hand för att förbättra flygprestanda - datorn skapar på konstgjord väg en relativt smidig körning. F-15-datorn kan göra nödvändiga justeringar på millisekunder, ungefär hundra gånger snabbare än en människa.
Planets främsta "öga" är dess datorstyrda radarsystem, monterat i näsan. Radarns uppgift är att lokalisera andra flygplan och generera markkartor. Skålen är monterad på rörliga kardaner, så att den kan svänga för att skanna olika områden eller följa ett rörligt mål. Radarn tar reda på vilken väg mål rör sig med hjälp av puls-Doppler-systemet - i huvudsak indikerar förändringar i den reflekterade radiovågsfrekvensen om målet rör sig mot radarsystemet eller bort från det (se Hur radarn fungerar för mer information.)
F-15 Strike Eagle har ytterligare skanningsutrustning som kallas låghöjdsnavigering och LANTIRN-system (infrared for night). LANTIRN-systemet är inrymt i två kapslar monterade på botten av planet, nära motorinloppen.
Navigationspodden innehåller ytterligare en radarenhet som är optimerad för att kartlägga markterrängen, och en framåtblickande infraröd (FLIR) mörkerseende skanner som tar upp den infraröda värmeenergin från omgivande föremål. Tillsammans genererar dessa sensorer en detaljerad bild av marken nedanför, vilket gör att piloten eller datorn kan flyga i totalt mörker.
Målkapseln rymmer en kraftfull laser och en annan FLIR-skanner, monterad på ett vridbart torn. Lasern fungerar som en avståndsmätare som beräknar avståndet till mål baserat på hur lång tid det tar för en laserstråle att studsa av dem, och även som en målbeteckning som markerar mål för laserstyrda missiler. Det automatiserade vapensystemet gör det möjligt för piloter att välja ut markmål, men det kan också användas i luft-till-luft-strider.
Den centrala datorn bearbetar data från radarn och LANTIRN-systemet och presenterar mål- och navigeringsinformation för besättningen. I nästa avsnitt kommer vi att titta in i cockpiten för att se hur besättningen kommer åt denna information, flyger planet och riktar in sig på fienden.
Den ursprungliga F-15 designades för en enmansbesättning. Piloten flyger planet och riktar in sig på fiendens flygplan samtidigt. F-15 Strike Eagle har en extra station på baksidan av sittbrunnen för en vapensystemofficer, eller WSO (uttalas "wizzo").
I Strike Eagle är WSO ansvarig för att välja och eliminera markmål medan piloten koncentrerar sig på att manövrera planet och bekämpa fiendens flygplan. Båda stationerna är inrymda i en rejäl "bubbel" baldakin ovanpå planet. Denna kapelldesign ger besättningen en full 360-graders vy över sin omgivning.
Pilotens station är utformad för att göra flygning och inriktning så enkelt som möjligt. Datorn presenterar den mest relevanta informationen på heads-up-displayen (HUD), en bildskärm som projicerar en bild på en genomskinlig skärm på framsidan av sittbrunnens tak. Med heads-up-displayen kan piloten övervaka flygdata och radarinformation samtidigt som han håller ett öga på himlen.
Detta är avgörande i strid - en pilot kan inte fortsätta titta ner på mätare och instrument medan han undviker eller jagar fiendens jaktplan. Flygvapnet planerar att så småningom ersätta detta system med en hjälmmonterad monitor som projicerar flygdata på pilotens visir.
Enligt flygvapnet går en F-15 Strike Eagle för 31,1 miljoner dollar. F-15D är en relativ stöld till endast 29,9 miljoner dollar, och ett första generationens plan kommer bara att kosta dig 27,9 miljoner dollar. Även om detta låter som mycket för den genomsnittliga personen, är det faktiskt en ganska bra affär i den militära världen. Flygmän säger att det är ett litet pris att betala för F-15:s extraordinära prestanda.
Pilotens kontroller är också ganska okomplicerade. Piloten styr planet med en kontrollspak placerad i mitten av cockpiten och styr motorn med gasreglaget till vänster. Båda kontrollerna har flera knappar och omkopplare som styr radarutrustningen, väljer alternativ på heads-up-displayen och riktar in och avfyrar vapnen.
Kontrollerna är designade med det praktiska gasreglaget och spaken (HOTAS)-systemet. I HOTAS-systemet har varje strömbrytare och knapp på kontrollerna olika form och struktur. På så sätt kan piloten kontrollera alla de viktigaste aspekterna av planet utan att någonsin titta ner i cockpit.
WSO, däremot, spenderar inte mycket tid på att titta utanför den bakre cockpiten. Han eller hon övervakar radar-, LANTIRN- och flygdata på fyra multifunktionsskärmar (MFD) - katodstrålerörsmonitorer omgivna av knappar (ungefär som displayen på en automat). WSO-positionen har en komplett uppsättning flygkontroller, men detta är bara en reservåtgärd - normalt hjälper WSO inte att flyga planet. Både piloten och WSO sitter i högteknologiska ACES II utkastarstolar, som skickar dem bort från planet i en nödsituation.
All denna dyra utrustning tjänar ett grundläggande syfte:Den är utformad för att leverera olika missiler, bomber och kulor, kända i militära kretsar som ammunition, till fiendens mål. I nästa avsnitt kommer vi att ta reda på vad F-15 faktiskt packar när den går ut i krig.
F-15 Eagle är laddad med vapen som kan ta ut nästan alla flygplan som finns. Den har åtta luft-till-luft-missiler av olika design. Den kan bära olika kombinationer av AIM-120 avancerade luft-till-luft-missiler (AMRAAMs), AIM-9L/M Sidewinder-missiler eller AIM-7F/M Sparrow-missiler.
Alla tre missiltyperna är utformade för att aktivt söka upp sina mål. AMRAAM- och Sparrow-missilerna är båda radarstyrda. AMRAAM har sin egen radarenhet och flygkontrollsystem. Innan missilen avfyras sänder F-15-datorn radarinformation som anger det avsedda målet, och missilens radarenhet låser sig. Efter att missilen har avfyrats är dess enda mål att styra sig själv (genom att justera flygfenorna) mot det målet.
Sparrow-missilen fungerar på en liknande princip, men den har ingen egen radarsändare. Piloten måste hålla planets sändare riktad mot målet, för att "måla" den för missilen.
Sidewinder-missilen använder en infraröd sensor för att plocka upp ett fientligt plans varma motoravgaser. Flygkontrollerna styr helt enkelt missilen mot det hetaste området i sikte.
Det är inte allt för luft-till-luft-vapen heller. F-15 har också en inbyggd maskingevär, en M-61 20 mm 6-pips kanon, monterad inuti styrbords (höger) vinge. Pistolen har en effektiv Gatling-pistoldesign som kan avfyra cirka 6 000 skott per minut. Den får dock aldrig chansen eftersom dess magasin bara rymmer 940 omgångar. Den kan tömma hela sitt magasin på mindre än 10 sekunder!
Piloten väljer en annan inriktningsskärm på HUD för varje vapen. Maskingevärsdisplayen består till exempel av en trattform. Piloten manövrerar planet så att målet är i mitten av tratten och öppnar sedan eld.
F-15 Strike Eagle har allt som F-15 Eagle har, och den kan också bära nästan vilken luft-till-mark-missil som helst i flygvapnets arsenal. Den bär ofta guidad ammunition, som bomben GBU-15. Allt som allt kan den bära cirka 23 000 pund (10 430 kg) ammunition.
Båda F-15-modellerna har också ett antal högteknologiska försvar. De har radarvarningsmottagare, som upptäcker fiendens radar från markstationer, flygplan eller styrda missiler, och en avancerad radarsändare för att förvirra dessa radarenheter. De har också en agnarautomat, en anordning som skjuter ut ett moln av metallremsor. Fiendens radar plockar upp agnarna och tappar tillfälligt sitt lås på F-15.
F-15:s kombination av hög manövrerbarhet, sofistikerad elektronik och kraftfulla vapen har gjort den till ett enormt framgångsrikt vapen i USA:s arsenal (och ett antal andra länders arsenaler också). Men nu börjar det närma sig slutet på sin körning. Boeing och Lockheed Martin har redan utvecklat sin ersättare, F-22 Raptor.
Raptor tar allt på F-15 till en helt ny nivå, med en ökad maximal startvikt, förbättrad acceleration och manövrerbarhet och en uppgraderad centraldator. Den är också designad för smygflyg, precis som bombplanen F-117 och B-2.
För mycket mer information om stridsflygplan, inklusive F15, F-22 och andra militära flygplan, kolla in länkarna på nästa sida.
