洛克希德F-104“星”超音速轻型战斗机

决策立项

1951 年 12 月，洛克希德的设计天才、当时的首席设计师凯利·约翰逊前往韩国的美军空军基地，会见了不少 F-86“佩刀”的飞行员，听取他们对未来战斗机的意见。出人意料的是，飞行员的回答惊人的一致——战斗机重量增大、复杂性增加的趋势使得飞机越来越难以控制，最理想的飞机应该是比现役战斗机更轻、更廉价、速度更快、升限更高、爬升率更大、并具有良好机动性的飞机。回国后，凯利竭力说服洛克希德管理层投资研制一种新型战斗机：简单而易操纵，轻型廉价，但性能却远优于当时现役的所有战斗机。1952 年 11 月，洛克希德正式启动这个轻型战斗机项目。需要注意的是，美国空军此时仍未就这个项目表态。这个项目事实上是洛克希德公司自行投资发展的   。

到了 1953 年 1 月，美国空军“武器系统 303A ”项目招标揭晓，洛克希德的轻型战斗机原型中标。当年 3 月 12 日，美国空军和洛克希德签订合同，要求其生产两架原型机供验证评估，并赋予空军飞机编号 XF-104 ，洛克希德内部的设计代号则是 083-92-01   。

研制历程

F-104三线视图

1954年2月7日，第一架XF-104（生产序号：53-7786）原型机出厂。在2月24至25日间，该机在严格的保安措施下被运往爱德华兹空军基地。

直至1954年3月26日，XF-104才重新升空，在起落架收起状态下完成了第3、4次试飞。试飞中发现，XF-104原来的偏航阻尼器效率很低，使得机头在飞行中发生不稳定的左右偏摆现象。后来通过改进方向舵定中装置加以解决。

1955年12月，XF-104的1号机交付美国空军。但该机也于1957年7月11日坠毁，该机正在为一架F-104A伴随护航，却遇到尾翼颤振问题。

1954 年 7 月，美国空军向洛克希德订购 17 架 YF-104A 预生产型用于试飞。

1956 年 2 月， 第一架 YF-104A（55-2955） 出厂，在严格保密情况下运抵爱德华兹空军基地。1956 年 2 月 17 日，该机由洛克希德试飞员赫曼·菲斯·索曼驾驶进行了首次试飞。

1958 年 5 月 7 日， 霍华德·C· 约翰逊少校驾机在爱德华兹空军基地上空进行动力跃升飞行，最大飞行高度达到 27,813 米，创造了一项世界高度纪录   。

气动设计

F-104战斗机

F-104最初设想的作战模式是在超音速状态下巡航（当然是开加力的，和现代的“超音速巡航”完全是两种概念）和空战，为此高空高速性能成为重中之重。为了实现设计目标，凯利·约翰逊采用了独树一帜的设计。

薄得可以“切牛排”的F-104机翼和同时代的米格-21的机翼前缘半径对比。可以看出，即使和同样注重高速性能的米格-21相比，F-104的机翼前缘半径仍然要小得多（上/中上）。

高效率的吹气襟翼大幅改善了F-104的低速性能，使得这种高速构形飞机能够满足空军的起降要求（中下）

只能单向偏转的副翼。由于翼展小，副翼操纵效率令人担心，而T形尾翼布局大迎角操纵性极差，二者结合使得飞机一旦失控就可能根本无法改出（下）

全机采用正常式布局，单发单座，两侧进气，机翼为带大下反角的平直翼，T形尾翼布局。为了减小阻力，机身长细比较大，并有明显的蜂腰设计。

其机翼设计尤为特殊。为了抑制飞机在俯仰轴和航向轴产生耦合动作（即荷兰滚）的趋势，机翼采用了高达10度的下反角。机翼平面形状为小后掠角的平直翼系列。翼展极小，仅有6.68米！以至于试飞员第一次见到XF-104时竟然问到：“机翼在哪儿？”翼根和翼尖的相对厚度均只有3.36%。由于机翼弦长小，翼根绝对厚度也很小，只有0.105米！机翼前缘半径更是小到令人瞠目的地步——只有0.41毫米！有人开玩笑说，这已经可以拿去切牛排了。这样特殊的机翼根本无法以常规方法制造，而且常规结构也无法保证其强度，所以F-104的机翼实际上就是用实心钢板铣出来的。为了减阻，其机翼面积也相当小，仅有18.22平方米。

为了降低起降速度，F-104还采用了附面层控制技术（也就是“吹气襟翼”），从而成为世界上第一架采用这种技术的战斗机。常规襟翼放下后，在其上表面会产生紊流，从而导致襟翼效率下降。F-104则从发动机第17级压气机处引气至襟翼、机翼结合部，当襟翼放下至15度时，引气系统开始工作，当襟翼达到45度最大偏度时，引气系统也处于全开状态。高压气流从襟翼铰链线处的狭缝沿襟翼上表面喷出，给当地附面层补充能量，减小了由于附面层分离而导致的紊流，从而提高了襟翼效率，F-104的失速速度因此减小了15节！全展向前缘襟翼和后缘襟翼联动，用于飞机起降和低速机动。副翼比较特别，只能单向偏转，并且受后缘襟翼影响，当后缘襟翼处于全放下位置时，副翼只能达到最大偏角的65%。

F-104采用T形尾翼布局，显然是出于减阻的考虑。T形布局，平尾的尾臂长，因此面积可以减小，配平阻力也小。但这种布局最大的问题是，较大迎角时，由于受机翼下洗流影响，平尾可能失去操纵能力——一旦飞机进入失控状态，这种缺陷很可能是致命的。全动平尾是作为一个整体组件安装在垂尾顶部，因此无法差动——事实上这种设计，差动的效果也不会好。

由于高耸的T形平尾，加上F-104的高速度，使得洛克希德的设计人员认为，常规向上弹射方式很可能造成飞行员与尾翼相撞，从而严重威胁飞行员的安全。为此，洛克希德为F-104设计了独特的向下弹射座椅——当然，这种方式并非他们首创，共和的XF-103也是如此。但问题是，根据后来的统计数据，大多数弹射都是在低空低速阶段，高空高速弹射是极其罕见的。向下弹射方式使得飞行员在起降阶段和低空难以逃生。连续多次弹射失败之后，洛克希德最终决定重新为F-104设计向上弹射的座椅，即C-2型座椅。为了防止飞行员弹射后撞尾翼，C-2座椅的弹射火箭的推力加大了，以缩短飞行员在尾翼前方危险区的停留时间。此外，C-2座椅还设计了飞行员肢体保护装置：座椅底部的保护拉索挂在飞行靴后跟，一旦弹射程序启动，拉索自动收回，将飞行员双腿拉回以避开上面的仪表板——否则弹射时飞行员的双腿可能会被仪表板切断   。

动力系统

F-104战斗机

F-104采用了通用动力公司研制的J79涡喷发动机。在当时来说，这是一种相当先进的发动机，推重比较高，迎风面积小，耗油率较低，因此被凯利·约翰逊选中作为F-104的首选动力。其改进型后来在F-104后期型、F-4、以色列“幼狮”战斗机甚至F-16的出口简化型F-16/79上都得到应用。在利用J79的强大推力，F-104的最大平飞速度可以达到M2以上。为了和这种先进的发动机匹配，F-104采用3维多波系超音速可调进气道。利用半圆锥形的激波锥前后移动调节进气道喉道面积，配合放气系统和旁通系统，使得进气道在各种飞行条件下都能满足发动机的要求。这种设计在很多人看来都很平常甚至早已过时，然而在那个年代，这种设计却被列入“绝密”。在当时公开的所有F-104照片上，其进气口细节全部被保护罩挡住了——那情形倒是和80年代末F-117和B-2刚公开时差不多   。

火控系统

AN/ASG-14T（MA-10）火控系统实际上自YF-104开始装备，A/B/C/C四个主要机型均有采用，只是随时间推移略有改进，从而使原本设计作为昼间截击机使用的F-104具有在夜间简单条件下作战的能力。不过由于设计初衷的限制，使得采用该系统的F-104只具有有限的对地攻击能力——即使是战术攻击型C/D型也是如此。

该系统由通用电气和美国无线电公司研制，由光学瞄准具分系统、红外瞄准具分系统（红外观察仪）、搜索/测距雷达分系统组成。其主要功能包括：搜索、跟踪空中目标，测定目标距离；计算航炮前置角；计算“响尾蛇”导弹的发射区域；对地面目标进行概略瞄准。在对空攻击时，可以使用M61“火神”航炮或AIM-9“响尾蛇”导弹，分别以前置跟踪/纯追踪方式射击；对地状态时，主要使用航炮、炸弹、火箭弹，以固定光环瞄准进行俯冲攻击。

从圣胡安机场加力起飞的F-104C，翼下外挂物疑为火箭发射巢。这种飞机由于火控系统的限制，仍只具有简单的对地攻击能力。而今能看到的F-104C挂载对地武器的照片并不多

正在接受波音KC-97“同温层加油机”空中加油的F-104C。由于过于强调高速性能，使得F-104的续航能力远不能满足美国空军的要求。即便加装了空中受油管，这种飞机依然不讨空军喜欢   。

光学瞄具

该系统是火控系统的核心部件，不仅担负火控计算任务，还是主要的攻击显示部件。其主要功能是：计算航炮对空射击的前置角：计算“响尾蛇”导弹的发射区域；对地目标概略瞄准。由于F-104C服役期间系统改进，该系统具有两种光学瞄准具：序号56-938之前的F-104C采用扰动光学瞄准具，光环直径随目标翼展和距离在5～60毫英寸之间变化（目标翼展需手动装定）；后期型采用雷达测距，取消光环测距功能，光环直径固定为50毫英寸。

红外瞄准具分系统，其主要功能是在夜间或雷达受干扰时指示目标方位，以叉线形式显示在瞄准具上，叉线交点即目标位置。该系统对4发大型目标作用距离22.5～24公里，对战斗机大小的目标作用距离1.6～6.5公里   。

雷达系统

F-104A/C的雷达系统组件与外形古怪的天线。

主要功能：搜索空中目标；测定目标距离，并以电压形式输送给瞄准具；提供发射导弹所需的距离范围、角度范围。雷达重量77公斤，抛物面天线直径约70厘米。工作频率9,000～9,600兆赫。搜索范围范围32公里，采用螺旋扫描方式，此时波束为3.9°圆锥波束；跟踪距离16公里，采用圆锥扫描方式，此时波束为3.9°×10°扇形波束。

该雷达有3种工作状态：

搜索状态：当F-104被地面引导至预定空域后，即开始以螺旋扫描方式搜索目标。当目标距离在16～32公里之间时，以圆弧形式显示；当目标接近到16公里以内时，即以圆环方式显示，飞行员按下跟踪开关后，雷达进入跟踪状态。

跟踪状态：此时天线进行在机头前20°空域内进行圆锥扫描。天线反向旋转（顺时针转向逆时针），并借助反向的惯性力把抛物面反射器撑开一个缝隙，波束变成扇形波束。由跟踪转入搜索的过程与此相反。在跟踪状态下，雷达显示器距离刻度设定为16公里，距离波门（圆环形）在228.5～2,742米之间不断扩大缩小，直至碰上目标，此时目标圆和距离波门重合，目标截获，“锁定”指示灯亮。雷达开始连续向光学瞄准具输出目标距离信息，瞄准具则自动计算射击前置角。若需截获其它目标，则可以再次按下跟踪按钮，重复上述过程。

抗干扰状态（自动寻的状态）：此时雷达发射机不工作，只作为无线电定向器使用。无论从前述哪一种状态转入抗干扰状态，天线扫描方式均保持原样不变。显示器刻度为32公里，但由于无回波信号，距离刻度无意义，只能确定干扰源方向   。

以F-104G为例：

乘员：1人

长度：16.66米

翼展：6.63米

高度：4.11米

机翼面积：18.22平方米

空重：6,350千克

最大起飞重量：13,166千克

动力系统：1 × 通用电气J79加力发动机

推力：44千牛（最大推力） 69千牛（加力推力）

最大飞行速度：2.0马赫（2,459千米/小时）

实用升限：15,000米

航程：2,623千米

作战半径：676千米

爬升率：240米/秒

翼载荷：510千克/平方米

推重比：0.53    

武器系统：执行截击任务带“麻雀”III和“响尾蛇”空对空导弹各2枚；执行对地攻击任务带“小斗犬”空对地导弹、普通炸弹或一颗900千克核弹，此外安装有一门M61 20毫米机炮   。

XF-104

XF-104是根据1953年3月11日签定的合同研制的原型机，共有2架。第1架原型机于1955年10月交付给空军后试飞中坠毁。第2架原型机于1955年4月在试飞中坠毁   。

YF-104

装备J79发动机的研制发展用的试验机   。

F-104A

F-104A是单座截击型，装备加力推力为6,710千克的J79-GE-3A发动机。装备1门固定式的20毫米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。

F-104B

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-104D

F-104D是C型的双座教练型，但实际上是由 B 型改进而来。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。

F-104F

F-104F 是专门为原联邦德国空军生产的双座教练机，用于在洛克希德 F-104G 战斗机服役之前培训飞行员。该机由 F-104D 改进而来，换装用于 F-104G 的 J79-GE-11A 发动机，换装马丁·贝克弹射座椅，但机身结构未经加强，也未装备全天候雷达。  

F-104S（ASA）

在多国参加的F-104G制造计划中，意大利要求专门发展一种具有对空能力的先进F-104，称为F-104S（S为麻雀导弹之意）。   。1988 年起，经过升级改进的 F-104SASA 陆续服役， 前后共改装 150 架。未经改装的 F-104S 于 90 年代末陆续退役。  

位于北京郊区的大汤山空军博物馆收藏1架意大利空军赠送的退役F-104S战斗机。

CF-104G

美国F-104战斗机

加拿大生产的F-104G。  

F-104J

F-104J是日本在第2次防卫计划中为其航空自卫队选定的防空截击机，是在G型基础上研制的F-104的防空截击型，由日本三菱公司仿制生产。

1974年、1978年和1981年第201中队、第206中队和205中队的F-104J战斗机退出现役，部队解散。1982年以后第202中队、第203和第204中队先后换装成F-15J战斗机，1985年第207中队解散，到此日本的F-104J战斗机全部退役。  

F-104战斗机

F-104是美国洛克希德公司研制的超音速战斗机。1951年开始设计，1954年2月原型机首次试飞，1958年开始装备部队、因航程短、载弹量小未成为美国空军的主力战斗机。1958年洛克希德公司对F-104C的机体结构重新设计，提高了结构强度，改进了航电设备，研制成多用途战斗机F-104G，被德、日、加、意、荷、丹麦等国采用（或在G型基础上改型），进行大批量生产。F-104主要型别有A、C、G、J、S等。共生产近2000架   。

F-104战斗机于1955年4月便达到飞行速度马赫2.0，后成为60年代世界三大高性能战斗机（米格-21、“幻影”3）之一。执行截击任务时，F-104可以携带“麻雀”和“响尾蛇”空对空导弹各2枚，执行对地攻击任务时，携带“小斗犬” 空地导弹2枚，900公斤核弹1枚以及多枚普通炸弹，最大载弹量1800公斤   。此外，F-104装有一门20毫米机炮，备弹750发。

F-104较短的续航能力限制了它的一线使用，1960年，所有的“星战斗机”均从防空司令部退役。1958年－1959年，还生产了经过战术优化的C型（77架）和双座的F-104D（21架），它的特点是安装了空中加油受油管和根据对地攻击任务进行了优化的航空电子设备，以及挂架。1965年，“星战斗机”随第479战术战斗机联队在越南上空执行了短暂的战斗飞行任务，1975年，最后一批F-104从国民空中卫队退役。

1965年9月20日10时47分，美军一架F-104C入侵中国领空进行擦边挑衅25分钟入之久，我海航4师10团大队长高翔、副大队长黄凤生驾驶歼6升空拦截，11时19分，美机再次入侵我国领空，并爬升至10500米，横穿雷州半岛南端。11时28分，我歼6编队追击美机，11时31分即在机头左前方目视发现F-104C，此时F-104C右转，飞向海南岛，高翔驾机切入F-104C转弯半径，逼近目标，在距敌机290米处开炮射击，直到距离39米才脱离，F-104C被击落，飞行员菲利普.史密斯跳伞后被我海南民兵生擒；高翔座机被F-104C爆炸产生的破片击伤一台发动机，带伤成功返航。  

1967年1月13日12时56分，我方雷达发现台军一架RF-104G在福建漳州东南145公里，高度200米入侵，同时有1批4架F-104G战斗机自深沪湾入陆，到晋江地区上空，掩护RF-14G并企图伺机伏击我拦截战机。我空军歼击航空兵第24师70大队于12时45分起飞2批8架次歼六拦截，因引导失误，未能与敌RF-104G接触，但同时发现对方F-104G战斗机从右侧逼近，企图偷袭我机编队，我地面领航员董福成当即引导我机编队右转弯对头迎战，我3号机胡寿根以斜对头形式对一架F-104G开火射击，耗弹48发，将F-104G击落，台军飞行员杨踪敬上尉被击毙。  

1974年7月22日土耳其空军侦察机发现一支“希腊”海军驱逐舰舰队出现在塞浦路斯外海，土空军事先不与土耳其海军联络核实的情况下，派出48架F-100和F-104出击，以1架F-104被击落的代价，取得击沉1艘驱逐舰，炸毁2艘驱逐舰的胜利。而事后证明，这三艘遭袭驱逐舰都是土耳其海军驱逐舰，造成232土耳其海军官兵被误杀。  

迄今为止，各国空军进行空战训练时都是用飞机牵引的靶袋充作靶机的。由于空气阻力的影响，靶袋运动速度慢，空中机动性能也差。日本1986年进行用F-104J改装无人驾驶飞阮试验，能在比较接近实战的条件下进行训练。F-104J的飞行速度较快，给遥控带来一定困难。为安全起见，日本防卫厅在太平洋中的琉黄列岛上空进行试脸   。

F-104 最重要的意义，不在于它的性能如何如何，事故率如何如何，而在于它是喷气时代第一种“飞行员的战斗机”。从凯利·约翰逊在朝鲜会见飞行员的记录，我们可以发现，那些对尚在酝酿中的 F-104 的要求，其实和后来“战斗机黑手党”对 F-16 的要求并无二致。只是由于当时技术条件的限制，加上对未来空战形式的判断，使得 F-104 最终偏向了高空高速，并为此牺牲了盘旋性能。但毫无疑问，最初的 F-104A 就是按照飞行员理想的战斗机来设计的。但是，飞行员理想的战斗机，并不是军方理想的战斗机。一种“纯”空战战斗机并不符合军方“高效费比”的要求。F-104A/C 迅速退役，而 F-104G 却大行其道，其根本原因正在于此   。