Thiết kế của "Đại bàng bất khả chiến bại" F-15 có gì đặc biệt?

Mẫu thiết kế cuối cùng

Vào tháng 8/1968, một yêu cầu đề xuất (Request For Proposal/RFP) mới đã được chuẩn bị cho một máy bay tiêm kích 1 chỗ ngồi có trọng lượng cất cánh tối đa 18.000 kg để đảm trách vai trò không chiến với tốc độ lớn nhất Mach 2,5 và tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng gần 1:1.

Máy bay được trang bị 2 động cơ nhằm đáp ứng thay đổi lực đẩy nhanh chóng hơn và có thể cung cấp sự tương đồng với chương trình VFX của Hải quân Mỹ.

Tuy nhiên, chi tiết của hệ thống điện tử hàng không phần lớn là không xác định, vì nó không rõ ràng để chế tạo một máy bay lớn với radar mạnh mẽ có thể phát hiện địch ở phạm vi xa hơn, hoặc một máy bay nhỏ hơn khiến cho radar đối phương khó phát hiện nó.

Bốn công ty đệ trình đề xuất, Không quân đã loại bỏ General Dynamics và trao hợp đồng cho Fairchild Republic, North American Rockwell và McDonnell Douglas cho giai đoạn định nghĩa vào tháng 12/1968. Các công ty nộp bản thiết kế kỹ thuật vào tháng 6/1969.

Không quân Mỹ tuyến bố McDonnell Douglas là người giành được hợp đồng vào ngày 23/12/1969. Bản thiết kế kỹ thuật của McDonnell thắng cuộc có mã là 199B do McAir (một nhánh của McDonnell Douglas) thiết kế.

Bản thiết kế kỹ thuật 199B là kết quả của sự cố gắng trong 2,5 triệu giờ làm việc, với khoảng 37.500 trang giấy đề xuất.

Công việc thiết kế của Mc Air và nỗ lực phát triển tiếp theo được dẫn dắt bởi tổng giám đốc Donald Malvern, trưởng phòng thiết kế của McAir, George Graff, với người hỗ trợ là Bob Little, kỹ sư và nguyên trưởng phi công thử nghiệm.

“Đại bàng” cất cánh

Nguyên mẫu F-15 đầu tiên, F-15A-1-MC (71-0280) được đưa ra khỏi nhà máy St.Louis của McAir vào ngày 26/6/1972. Vào thời điểm này, chương trình theo cơ bản là đúng tiến độ, với mức chi phí bỏ ra thấp hơn so với mục tiêu đề ra.

Mặc dù khung thân và hệ thống điện tử đã đúng tiến độ, nhưng động cơ vẫn còn trong quá trình nghiên cứu.

Tổng chi phí bỏ ra cho chương trình F-15 trong năm 1969 là 77,5 triệu USD, với 174,9 triệu USD trong năm 1970; 349,5 triệu USD trong năm 1971; 420,5 triệu trong năm 1972 và 454,5 triệu USD trong năm 1973. Đó là chi phí nghiên cứu và phát triển, cộng thêm 421,6 triệu USD để sản xuất 30 máy bay đầu tiên.

Sau khi lăn bánh ra khỏi St. Louis, nguyên mẫu F-15A-1-MC đầu tiên được tháo ra và vận chuyển đến căn cứ Không quân Edward bằng máy bay vận tải Lockheed C-5A Galaxy.

Sau đó nó được lắp ráp lại, thử nghiệm hệ thống và thực hiện chuyến bay đầu tiên kéo dài 50 phút vào lúc 8h21' ngày 27/7/1972, do trưởng phi công thử nghiệm của McAir tên là Irving. L. Burrows điều khiển.

Trong chuyến bay này, nguyên mẫu F-15A-1-MC đạt trần bay 3.657 m với tốc độ 515 km/h. Chỉ trong tuần đầu tiên, nó đã có số giờ bay là 4 giờ 48 phút, tốc độ tối đa đạt được là Mach 1,5 ở độ cao 13.716 m.

Trong 2 tháng tiếp theo, Irving. L. Burrows và Peter Garrison đã có tổng số giờ bay với F-15A-1-MC là 40 giờ. Chuyến bay thứ 1.000 hoàn thành vào tháng 8/1973, trong chuyến bay này F-15A-1-MC đạt tốc độ Mach 2,3 ở độ cao 18.288 m.

Trong 20 máy bay thử nghiệm được chia thành 3 hạng (Category), 12 chiếc (từ 71-0280 đến 71-0291) được dành riêng cho hạng 1 (Category 1) là Nhà thầu phát triển, thử nghiệm và đánh giá (Contractor Development, Test and Evaluation /CDT&E);

8 chiếc còn lại (từ 71-0113 đến 71-0210) được chuyển đến dành cho hạng 2 là Không quân phát triển, thử nghiệm và đánh giá (Air Force Development, Test and Evaluation/ AFDT&E).

Nhóm thử nghiệm của Không quân là Lực lượng thử nghiệm chung F-15 (F-15 Joint Test Force/JTF) do Đại tá Wendall ‘Wendy’. H. Shawler đứng đầu - phi công đầu tiên của Không quân điều khiển F-15.

Hạng 3 là theo dõi, thử nghiệm và đánh giá (Follow-On Test and Evaluation/ FOT&E) do Trung tâm thử nghiệm Không quân (Air Force Test Center/ AFTC) và Trung tâm đánh giá (Evaluation Center) thực hiện.

Sau đó máy bay được chuyển cho Phi đội Vũ khí Chiến đấu 433d (433d Fighter Weapons Squadron/ 433d FWS) ở căn cứ Không quân Nellis.

Tổng quát về máy bay F-15

F-15 có thiết kế thân máy bay kiểu nửa liền (semi-monocoque fuselage) bằng kim loại với vai đỡ cánh lớn và cánh chính có diện tích rộng.

Cánh đuôi đứng của F-15 được làm từ nhôm và composite với cấu trúc tổ ong, bên ngoài làm bằng vật liệu composite giữa sắt và bo. Dẫn đến một cánh đuôi đặc biệt mỏng và cánh lái bằng composite.

F-15 có một phanh gió gắn trên lưng và càng đáp 3 bánh có thể thu vào trong thân. Nó được trang bị 2 động cơ turbine phản lực Pratt & Whitney F100, cửa lấy khí có tấm trượt chỉnh dòng khí (intake ramp) để tạo ra sóng xung kích nhằm giúp máy bay đạt tốc độ siêu âm.

Buồng lái được đặt cao trên thân máy bay phía trước với một kính chắn gió nắp buồng lái hình vòm lớn để tăng trường nhìn cho phi công. Khung máy bay bắt đầu kết hợp các thành phần làm từ titanium siêu bền trong những năm 1980.

Khả năng cơ động của F-15 bắt nguồn từ tải trọng thấp của cánh (tỷ lệ giữa trọng lượng và diện tích cánh) với tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng cao, cho phép máy bay rẽ gắt mà không bị mất tốc độ khi bay.

Chiếc F-15 có thể đạt trần bay 10.000 m trong khoảng 60 giây. Lực đẩy của 2 động cơ lớn hơn trọng lượng của máy bay, do đó tạo cho nó khả năng tăng tốc khi bay thẳng đứng. Hệ thống điều khiển vũ khí được thiết kế một cách an toàn và hiệu quả, giúp phi công thuận lợi trong quá trình không chiến.

F-15A và F-15C là các biến thể một chỗ ngồi, đây là những phiên bản ưu thế trên không. F-15B và F-15D là các phiên bản 2 chỗ ngồi dùng để huấn luyện. F-15E là phiên bản đa năng với ghế thứ hai dành cho phi công hoa tiêu.

F-15 có một điểm độc đáo so với máy bay tiêm kích hiện đại khác: nó không có các tấm che ống xả động cơ hình lông gà tây. Điều này là do thiết kế cánh hoa của ống xả trên F-15 có vấn đề và các tấm che có thể rơi ra trong khi bay; do đó nó được gỡ bỏ, kết quả là tăng 3% lực kéo khí động học.

 (Còn tiếp)