美國F-15戰鬥機
概述
F-15鷹式戰鬥機，是全天候、高機動性的戰術戰鬥機，針對獲得與維持空優而設計的它，是美國空軍現役的主力戰機之一。F-15是由1962年展開的F-X計劃發展出來，1969年由麥道公司得標，1972年7月首次試飛，1974年首架量產機交付美國空軍使用，直到現在。
它與F-16，美國海軍的F-14、F/A-18，歐洲的“狂風”、法國的“幻影2000”等同歸為第三代戰鬥機。F-15是美國空軍當前的主力製空戰鬥機，可用於奪取戰區製空權，也可對地麵目標進行攻擊。
1965年，作為F-4的後繼型號，麥道公司的設計得到批準，它就是F-15單座雙發超音速重型噴氣戰鬥機。按要求，它應能作高空高機動飛行和洲轉場飛行；能單人操縱投放各種武器；可近距格鬥，野戰自助能力強。具有雷達下視能力，馬赫數為25。1972年7月，原型機試飛。1974年11月開始服役，至今已生產一千多架。
F-15具有多功能的航電係統包含了抬頭顯示器、先進的雷達、慣性導航係統、飛行儀表、超高頻通訊、戰術導航係統與儀器降落係統。它也內建了戰術電戰係統、敵我識別器、電子反製裝置與中央數位電腦係統。
抬頭顯示器會顯示出由航電係統整合提供的飛行相關資料，它可以在任何飛行環境下判讀，提供飛行員飛行、追縱及獵殺敵機或其它目標的必要而即時的資訊，而不需要低頭看座艙內的儀表。
F-15的多功能脈衝多普勒雷達可以向下俯視搜索目標，利用多普勒效應能避免目標的訊號被地麵雜訊所掩蓋，可以追縱從視距外到近距離、樹梢高度的小型高速目標。
目標反射的雷達訊號會傳到中央電腦，在近距離纏鬥下，雷達可以自動捕獲目標，並將目標資訊投射到抬頭顯示器上。電戰係統提供威脅來源的警告，並且自動進行反製。
F-15能搭載多種空對空武器，自動化的武器係統與手置節流閥與操縱杆的設計，讓飛行員隻需使用節流閥杆和操縱杆上的按鈕，就可以有效地進行空戰。而所有的設定與視覺導引都會顯示在抬頭顯示器上。
F-15能夠攜帶AIM-7“麻雀”空空導彈、AIM-9“響尾蛇”空空導彈、AIM-120先進中程空空導彈，其中進氣道下方外側可以掛載AIM-7和AIM-120，機翼下的多功能掛架可以掛載AIM-9和AIM-120。而在右側進氣道外側還有一座M61A1火神機炮。
低阻力的保形油箱是特別為C/D型研發的，裝設在兩邊進氣道外側，主翼下方的位置，可以裝載約約3,200公升的油料，這個裝置使得F-15能夠減少空中加油所需的時間，因而增加其在戰場上執行任務的時間，有助於其全球部署行動。
源起
二戰結束後，美國政府和軍方對戰爭的態度有了極大轉變。他們認為，未來的戰爭必將是一場核大戰，因此所有的軍事資源、軍事理論都為此大幅度調整。在這場大變革中，戰術空軍司令部成為“重災區”之一——在核戰爭中，戰略空軍是打擊主力，戰術空軍也就淪入給人打下手的境地。
戰鬥機設計重點也發生巨大轉變，轉而強調核武器投射能力和防空截擊能力。因為，根據五角大樓將軍們的想法，在想定的核戰爭條件下，奪取製空權的不是戰鬥機，而是轟炸機——用核彈將對手的一切毀於地麵。傳統的空戰機動變得陳舊過時，取而代之的是攔截。戰鬥機要求具備超音速能力、先進的傳感器、導彈武器以及必要條件下的超音速機動空戰能力。
這種想法並不是第一次出現。早在二戰期間就有人認為，隨著戰鬥機速度提高和可用過載增大，使得先進戰鬥機進行空戰機動變得不可能——然而直到F-15出現，戰鬥機的亞音速可用過載仍未達到人體所能承受的極限。然而不列顛空戰證明，空戰機動的技巧在空戰中仍然是極其必要的，“空戰無用論”隨之銷聲匿跡。
無獨有偶，就在美國軍方再度提出類似觀點之後不久，又一次檢驗機會出現——1950年朝鮮戰爭爆發。美國空軍在朝鮮空戰中表現尚可。但也吃了米格-15不少苦頭。飛行員除了對米格-15的垂直性能表示欣賞外，對自己戰鬥機重型化、多用途化導致機動性下降的現狀也頗為不滿。然而這場空戰的教訓卻被美國軍方有意忽略了。
軍方認為，朝鮮戰爭隻是戰爭規則的一個例外，今後也不會再有一場戰爭具有和朝鮮戰爭類似的特征和規模——然而此後數十年，幾乎所有戰爭都是和朝鮮戰爭同類的有限規模、奪取有限勝利的局部戰爭——尤其是令美國人刻骨銘心的越南戰爭。
事實上，朝鮮空戰真正的遺產就隻有一個——洛克希德F-104“星”戰鬥機，這是真正應飛行員的要求設計的空中優勢戰鬥機，當然這種飛機並不討美國空軍喜歡，很快退役。
十餘年後，隨著美國全麵介入越南戰爭，美國空軍開始嚐到昔日錯誤判斷的苦果。這又是一場局部戰爭，加上政治上的限製，使得美國空軍被迫在一個與想定條件完全不同的環境裏作戰。
空軍不得不用重型戰鬥轟炸機和老式的北越米格戰鬥機進行空中格鬥，原來的攔截和核武器投射能力根本派不上用場。先進的空空導彈不適應越南潮濕氣候，故障頻頻，而越戰初期多數美國空軍戰鬥機就沒有裝備航炮，以至多次出現占據有利位置卻不能擊落敵機的情況。
敵我識別也是一大問題，多起誤傷事件之後，為了避免再次擊落己方返航機或國際無武裝飛機，美軍又加上“目視識別”原則，從而使得第二代戰鬥機的優勢幾乎蕩然無存。美國空軍自朝鮮戰爭後不久就取消了空戰訓練課程，飛行員普遍沒有進行空戰訓練，結果可想而知。
作為補救措施，美國空軍開始給戰鬥機加裝航炮吊艙應急。但這種吊艙射擊精度不好，對機動性影響也大。後來美國空軍又在新的F-4E上采用了內置式固定航炮，取得了一定效果在——F-4E總計21個戰果中，有7架是被航炮擊落的。但這些飛機畢竟不是專用的空戰戰鬥機，一線部隊迫切需要一種真正的用於奪取空中優勢的戰鬥機，因此F-15便應運而生。
研製始末
1966年4月，美國空軍指定麥克唐納·道格拉斯、北美·洛克韋爾和費爾柴爾德·共和三家公司參與F-X計劃競爭。
在F-X計劃進行期間，NASA作為技術發展研究的先行者，也在進行相關戰鬥機構型研究。研究工作主要在蘭利研究中心進行。當時一共提出了4個方案，包括：LFAX-4（可變翼方案），LFAX-8（LFAX-4的固定翼方案），LFAX-9（雙發上單翼方案）和LFAX-10。1967年，蘭利中心發布了它們的研究成果，即LFAX-8。
1968年，美國國防部正式要求NASA參與F-15發展計劃。促使國防部做出這個決定的關鍵人物是約翰·佛斯特博士，當時他正擔任國防部研究工程局總監。
佛斯特認為，首先NASA提出的飛機方案使得F-15采用的先進技術更加具體化，同時可以作為廠家方案的技術上限；其次NASA及其解決問題的專業意見，有助於最大限度的減小F-15發展過程中的風險和問題。
此後，NASA的4個方案被進一步深入研究。合作期間，各廠商設計團隊相繼訪問NASA，針對其各個構型的優點、缺點以及技術成熟程度進行不斷改進。
最終，LFAX-4方案被格魯門公司采用，成為海軍F-14“雄貓”戰鬥機的基礎。而LFAX-8方案，則給麥·道公司設計團隊留下了深刻印象，他們的設計方案選擇了以LFAX-8為基礎。
事實上，這個方案已經具有後來F-15的部分特征了。這些特征包括：縮短動力組件長度以減輕重量；發動機安裝位置前移以便平衡；采用水平調節斜板的發動機進氣道，以便在大迎角下獲得良好的進氣性能；平尾安裝在遠遠向後伸出的尾撐上，以獲得更好的安定性和控製能力；發動機間距和整流罩經過優化設計，以減小亞音速巡航阻力。
不過，麥道設計團隊也對該方案進行了修改。由於空軍更加強調高亞音速機動性，麥道的方案中機翼采用了前緣錐形扭轉設計。
而為了安裝大型雷達天線，麥道綜合考慮之後決定采用大型機頭整流罩——盡管NASA為此警告說，這種整流罩會增大飛機超音速阻力。
1968年9月30日，經過長期爭論之後，空軍終於發布詳細的F-X方案需求。新型戰鬥機應該具有低翼載、高推重比，在M09速度附近具有良好的機動性能；裝備脈衝多普勒雷達，具有下視下射能力；足夠的轉場航程，可以無需空中加油自行部署到歐洲基地；最大馬赫數要求達到M25；單座構型；最大空戰起飛重量要求不超過18,144公斤；以及其它一些和疲勞壽命、維護性、可視性、自啟動能力等相關的要求。
1968年10月24日空軍將F-X定名為ZF-15A。
1968年12月30日，空軍F-15係統計劃辦公室已經收到麥克唐納·道格拉斯、北美·洛克韋爾和費爾柴爾德·共和三家公司的投標方案，標價均為1540萬美元。
這三種方案並沒有顯著不同，隻是北美和費爾柴爾德的方案均采用單垂尾設計。其中後者得到來自長島的國會議員的大力支持——因為該方案如果中標將在長島生產。
經過詳盡的評估之後，1969年12月23日，美國空軍係統司令部宣布麥克唐納道格拉斯所提出的設計方案在F-15計劃競爭中獲勝，成為該計劃主承包商。
1970年1月1日，F-15發展合同正式生效，麥道開始進入全尺寸研製階段。初始合同要求生產20架飛機用於工程發展，其中包括10架試驗型F-15A和2架TF-15A雙座教練型，還有8架全尺寸發展型FSD飛機，全部是F-15A。
由於麥道曾經研製過“鬼怪”戰鬥機，F-15早期研製工作於其中獲益良多。喬治·格拉夫被任命為設計小組負責人，負責工程研製工作。項目經理唐·馬文則負責處理組織工作的實際問題，並確保項目進度。
1971年4月8日，F-15評審工作最終完成。1972年6月26日，第一架原型機YF-15A出廠。整個項目進展速度快得令人吃驚。當然，這一切很大程度上要歸功於早期的大量預研工作。
1972年7月27日，麥·道首席試飛員歐文·L·保羅斯駕駛YF-15F-1號機從愛德華茲空軍基地起飛，開始這隻“雛鷹”的首次飛行。此次飛行持續時間50分鍾，最大飛行高度3658米，最大空速250節。此後，9架單座原型機和2架雙座原型機相繼試飛。自此F-15長達30餘年的輝煌曆史拉開了序幕。
設計特點
視界
為了提供良好的視界，，整體式風擋，座椅位置也安排得較高，飛行員幾乎1/3個身子露在機身外，使得飛行員具有上半球360度環視視界，正前方下視角達到15°，相當出色。
機身
F-15機身為全金屬半硬殼式結構，分為三段。前段包括機頭雷達罩、座艙和電子設備艙，主要結構材料為鋁合金。中段與機翼相連，前三個框為鋁合金結構，後三個為鈦合金結構。後段為發動機艙，全鈦合金結構。
進氣道外側有凸出的整流罩，從機翼根部前緣向前延伸，大迎角下可以產生渦流，推遲機翼失速和提高尾翼效率，相當於邊條翼，但由於整流罩前緣半徑較大，具有較大吸力，氣流不易分離，其效果不如邊條翼好。
整流罩結構經過機翼向後延伸，形成尾部支撐桁架（尾撐）結構，除了提供尾翼安裝空間外，大迎角下還能產生一定的低頭力矩，改善飛機的大迎角性能。
單塊式減速板位於機身背部，最大開度35度，可以在任何速度下打開，並不會改變飛機的俯仰姿態。
F-15的機尾采用雙發小間距布局，減小了飛機阻力。
機翼
F-15采用的機翼方案為：切尖三角翼，無前後緣機動襟翼，采用前緣固定錐形扭轉設計。前緣後掠45度，機翼相對厚度為6%/3%，展弦比為3，根梢比為5，翼麵積5648平方米，下反角1°，安裝角0°。機翼上僅有後緣高升力襟翼和副翼共4個操縱麵。
F-15采用切尖三角翼翼形的原因是三角翼在改善機翼結構、增大機內容積方麵有較大優勢，同時可以使飛機在跨音速區的阻力增加變得更加平緩，飛機跨音速時焦點移動量也較小，減小了配平阻力。
為了改善飛機亞音速性能，F-15采用了前緣固定錐形扭轉設計，而沒有采用當時已經得到普遍應用的前緣機動襟翼——這種設計主要是從重量、製造工藝和係統複雜性方麵考慮的。
機翼采用高達3的展弦比，配合較小的根梢比，有利於推遲翼尖分離，明顯減小了機翼誘導阻力；同時較大的展弦比提高了機翼升力線斜率，改善了機翼升力特性。
這和能量機動理論中減阻增升的要求是一致的。當然，展弦比增大，超音速零升阻力係數也增大，增大了跨/超音速的波阻。這個缺點，則利用強大的發動機推力和其它方麵的設計來彌補。
機翼結構為多梁抗扭盒型破損安全結構，前梁為鋁合金，後三梁為鈦合金。內側整體油箱的下蒙皮采用鈦合金壁板，其餘為鋁合金機加工整體壁板。機翼前後緣、襟翼、副翼均為全鋁蜂窩夾層結構。機翼的破損安全結構，配合承力蒙皮，隻要有一根翼梁仍然完好，就可以支持飛機繼續飛行，大大提高了飛機的生存能力。
尾翼
垂尾采用大展弦比、中等後掠角設計，前緣後掠角37°，外傾2°，高度較大，大迎角下可以明顯改善飛機的航向穩定性，從而保證F-15可以有效的進行大迎角機動。
F-15的平尾為大後掠全動式低平尾設計，前緣後掠角50°，具有前緣鋸齒和翼尖斜切設計。
F-15垂直安定麵和平尾都是全金屬蜂窩夾層結構。兩者的抗扭盒為鈦合金結構，蒙皮則是全厚度鋁夾芯和硼纖維層合板構成的蜂窩壁板，前後緣為全鋁蜂窩結構。方向舵梁肋為碳纖維複合材料，蒙皮則由硼纖維層合板和鋁夾芯構成。平尾和方向舵均可以左右互換。
發動機
發動機是F-15的另一個關鍵。普拉特惠特尼研製的F100-PW-100發動機加力推力高達11340公斤，為F-15的優越性能提供了堅實的基礎。這是一種軸流式渦扇發動機，涵道比07，雙軸3級風扇+10級高壓壓氣機+2級渦輪。該發動機設計相當先進，推重比78，可以左右互換安裝，在理想條件下拆卸時間隻需要20分鍾。
航電設備
F-15裝備了大型脈衝多普勒雷達，以提供先敵發現的優勢。戰術電子戰係統提供威脅告警信息。平顯和雙杆操縱係統則大大減輕了飛行員搜索、跟蹤、攻擊目標時的操縱負擔，並簡化了操縱程序。
為F-15A設計的是AN/APG-63全天候多模式雷達係統。APG-63雷達工作在X波段，探測距離遠，具有下視下射能力。探測信息自動送往中央計算機，並和計算結果一起實時反饋給飛行員。
APG-63具有多種對空工作模式，可以根據不同的搜索方式或選擇的交戰模式來選擇不同的脈衝重複頻率：遠程搜索，使用中/高PRF，根據飛行員選擇的搜索距離（185~296公裏）確定PRF，以期獲得較好的迎頭和尾追搜索效果；速度搜索，專用於迎頭高速接近的目標；近距搜索，使用中PRF，用於格鬥時為響尾蛇導彈和航炮提供數據，具有16、32、64公裏三種探測範圍，可以跟蹤多個目標。