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.[6]

Cận cảnh một chiếc F-15C với cánh chính có diện tích rộng gắn ở trên vai máy bay, 2 cánh đuôi đứng mỏng, 2 động cơ được đặt 2 bên và sát nhau, buồng lái đặt cao trên thân phía trước và có trường nhìn rộng.Cất cánh F-15.

Hệ thống điện tử

Buồng lái F-15

Hệ thống điện tử hàng không trên các phiên bản F-15 gồm có hệ thống dẫn đường quán tính AN/ASN-109, thiết bị liên lạc dùng băng tần UHF, hệ thống phân biệt bạn thù Halzeltine AN/APX-76, hệ thống cảnh báo radar Loral AN/ALR-56.

Bên cạnh đó là hệ thống cảnh báo tác chiến điện tử Magnavox AN/ALQ-128, hệ thống gây nhiễu Northrop Grumman Electronic Systems ALQ-135, hệ thống phóng mồi bẫy Marconi AN/ALE-45.

Radar

Phiên bản F-15A và F-15B đời đầu được trang bị radar Doppler dùng băng sóng X AN/APG-63 do Hughes Aircraft (nay là Raytheon) phát triển.

Hệ thống radar băng sóng X xung Doppler này được thiết kế cho nhiệm vụ phát hiện và theo dõi các mục tiêu trên không cũng như trên mặt đất; nó có chế độ nhìn lên (look up) và nhìn xuống (look down), theo dõi các mục tiêu bay thấp mà không bịm lẫn bởi sự nhiễu tạp trên mặt đất.

AN/APG-63 có thể phát hiện và theo dõi máy bay, các mục tiêu tốc độ cao và diện tích phản xạ radar nhỏ ở khoảng cách trên 160 km. Radar cung cấp dữ liệu thông tin mục tiêu vào máy tính trung tâm của F-15 nhằm triển khai vũ khí phù hợp.

Năm 1979, radar AN/APG-63 được kết hợp với một phần mềm lập trình xử lý tín hiệu (Programmable Signal Processor/ PSP).

Phần mềm này cho phép hệ thống được sửa đổi để tích hợp chế độ mới và vũ khí thông qua các phần mềm tái lập trình mà không phải trang bị thêm phần cứng. Radar AN/APG-63 với PSP được trang bị cho F-15A/B và những chiếc F-15C/D loạt đầu.

Năm 1980, Hughes Aircraft phát triển radar AN/APG-70 có độ tin cậy cao và bảo trì dễ dàng hơn so với AN/APG-63. Ngoài ra, công nghệ mảng pha giúp AN/APG-70 kết hợp các chế độ mới với khả năng hoạt động được nâng cao.

Để giảm chi phí sản xuất, nhiều module của AN/APG-70 dùng chung với radar AN/APG-73 của F/A-18, trong khi máy tính/bộ xử lý dùng chung đến 85% các thành phần của radar AN/APG-71 trên F-14.

AN/APG-70 ban đầu dự định lắp trên các mẫu F-15C/D sản xuất sau này, nhưng chúng đã được thay thế bằng AN/APG-63(V)1. Hiện tại AN/APG-70 đã ngừng sản xuất nhưng vẫn còn trong biên chế với 2 phiên bản nội địa và xuất khẩu.

Phiên bản nội địa chỉ trang bị trên F-15E Strike Eagle của Không quân Mỹ, còn bản xuất khẩu thì sử dụng trong F-15I Ra’am của Israel và F-15S của Ả Rập Xê Út.

Cả hai phiên bản radar này đều giống nhau ở khả năng không chiến nhưng khác nhau ở khả năng đối đất. Cụ thể, độ phân giải của tia Doppler (Doppler Beam Sharpening/DBS)/ vẽ bản đồ/ radar khẩu độ tổng hợp (SAR) ở bản nội địa tốt hơn gấp 3 lần so với bản xuất khẩu.

Đến năm 1990, Hughes Aircraft phát triển AN/APG-63(V)1 nhằm thay thế AN/APG-63. AN/APG-63(V)1 được hiện đại hóa phần cứng và cung cấp cơ hội nâng cấp chế độ đáng kể để giải quyết những yêu cầu của người dùng.

AN/APG-63(V)1 lắp đặt cho F-15C/D, hiệu suất được cải thiện và tăng gấp 10 lần độ tin cậy. Loại radar này có khả năng theo dõi 14 mục tiêu và đồng thời tấn công 6 mục tiêu cùng lúc.

AN/APG-63(V)2 là radar quét mảng pha điện tử chủ động (AESA) đầu tiên được Raytheon thiết kế và chế tạo cho F-15C vào năm 2000, đây là loại radar nâng cấp cho máy bay F-15C của Không quân Mỹ.

Được giữ lại các hệ thống điều khiển và hiển thị gần như giống hệt với người tiền nhiệm của nó là AN/APG-63(V)1, hệ thống mới bổ sung thêm một mảng quét điện tử chủ động. Ngoài ra công nghệ AESA tăng đáng kể năng lực nhận thức tình huống, đồng thời tăng cường độ tin cậy và khả năng bảo trì.

Radar AESA có tia phát sóng nhanh nhẹn, cung cấp thông tin cập nhật theo dõi gần như tức thời và theo dõi được nhiều mục tiêu cùng lúc.

AN/APG-63(V)2 tương thích với tải trọng vũ khí của F-15C và cho phép phi công tận dụng đầy đủ các tính năng của tên lửa không đối không AIM-120 AMRAAM, đồng thời hướng dẫn cho nhiều tên lửa tới một số mục tiêu ở khoảng cách trong góc phương vị, độ cao hoặc phạm vi.

Trong tháng 12 năm 2000, Công ty Boeing đã chuyển giao cho không quân Mỹ chiếc máy bay cuối cùng trong tổng số 18 chiếc F-15C tân trang lại bằng radar AN/APG-63(V)2.

Raytheon AN/APG-63(V)3 là radar AESA kết hợp giữa phần mềm của radar AN/APG-63(V)2 và phần cứng của radar AN/APG-79 trên F/A-18E/F Super Hornet để tạo ra một hệ thống với hiệu suất cao cũng như đáng tin cậy và giá cả hợp lý.

Máy bay tiêm kích đa năng F-15SA của Ả Rập Xê Út và F-15SG của Singapore đã được trang bị loại radar này. Raytheon cũng đang thực hiện hợp đồng nâng cấp các máy bay F-15C của Vệ Binh Quốc gia (Air National Guard/ ANG).[7]

Động cơ Pratt & Whitney F100

Trong năm 1967, Không quân và Hải quân Mỹ đã đưa ra một yêu cầu về loại động cơ chung cho F-14 Tomcat và F-15 Eagle.

Chương trình kết hợp được gọi là Động cơ turbine khí tiên tiến (Advanced Turbine Engine Gas Generator/ ATEGG) với mục tiêu cải thiện lực đẩy và giảm trọng lượng để đạt được tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng là 9.

Các nhà quản lý yêu cầu đề xuất và Pratt & Whitney trúng thầu và ký hợp đồng vào năm 1970 để sản xuất động cơ F100-PW-100 cho Không quân Mỹ và động cơ F401-PW-400 cho Hải quân Mỹ.

Hải quân sẽ cắt giảm và sau đó hủy bỏ đơn đặt hàng của mình, lựa chọn động cơ Pratt & Whitney TF30 từ F-111 để tiếp tục sử dụng cho F-14. Còn động cơ F100-PW-100 được Không quân Mỹ trang bị cho F-15.

Động cơ F100-PW-100 đầu tiên được lắp vào chiếc F-15A-1-MC (71-0280) năm 1972 với một lực đẩy là 106,4 kN.

Do tính chất tiên tiến của động cơ và máy bay, nhiều vấn đề đã gặp phải trong những ngày đầu hoạt động bao gồm sự mài mòn cao, thất tốc và khó đốt nhiên liệu lần 2. Vấn đề sớm được giải quyết trong các động cơ F100-PW-220 mới và động cơ này được sử dụng bởi Không quân Mỹ cho đến ngày nay.[7]