Hồ sơ tiêm kích hạm F/A-18 danh tiếng của Mỹ (2)

Northrop đã hợp tác với McDonnell Douglas như là một nhà thầu phụ trong chương trình NACF. Trong việc chế tạo F-18, 2 công ty đã đồng ý chia đều các bộ phận để sản xuất và McDonnell Douglas tiến hành lắp ráp các bộ phận lại với nhau cuối cùng. McDonnell Douglas sẽ chế tạo cánh chính, cánh đuôi ngang, và thân trước máy bay; trong khi Northrop sẽ chế tạo thân giữa, thân sau và cánh đuôi đứng.

Chiếc F-18A, ban đầu được gọi là McDonnell Douglas mẫu 267, được thiết kế lại từ YF-17. Để hoạt động trên tàu sân bay, khung máy bay, khung gầm và móc hãm được tăng cường, cánh chính có thể gấp lại và càng đáp trước được lắp thiết bị hỗ trợ cất cánh trên tàu sân bay, càng đáp chính được làm rộng ra. Một "răng chó" được thêm vào ở mép cánh trước để chặn các sự rung động do khí đàn hồi (Aeroelastic Flutter). Cánh chính và cánh đuôi ngang được mở rộng, thân sau máy bay mở rộng 102 mm.

Để đáp ứng tầm bay xa của Hải quân Mỹ, McDonnell tăng lượng nhiên liệu thêm 2020 kg, bằng cách mở rộng các cột sống lưng và thêm 363 lít nhiên liệu cho mỗi cánh và có khả năng tiếp nhiên liệu trên không. Tất nhiên, F-18A phải có hệ thống điện tử hiện đại - đáng kể nhất là radar có khả năng hỗ trợ cả không chiến và tấn công mặt đất. Hệ thống điều khiển của YF-17 đã được thay thế bằng một hệ thống điều khiển bay bằng dây cáp (Fly-by-Wire/ FBW) kỹ thuật số với 4 module dự phòng.

Những thay đổi này làm tổng trọng lượng của máy bay tăng thêm 4.540 kg, khiến tổng trọng lượng trở thành 16.800 kg. Tất cả các yêu cầu bổ sung làm máy bay nặng hơn, có nghĩa là phải làm cánh chính lớn hơn và động cơ mạnh hơn. General Electric đã nhận được một hợp đồng vào ngày 21 tháng 11 năm 1975 để phát triển động cơ mới từ động cơ YJ-101 sử dụng trên YF-17, động cơ mới được định danh là F404. Kể từ khi F-18A được dự kiến sẽ thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, khối lượng công việc của phi công là một mối quan tâm hàng đầu, và các kỹ sư của McDonnell Douglas phát triển một buồng lái kính hiện đại để phi công dễ dàng điều khiển máy bay và thực hiện các nhiệm vụ hơn.

F-18A có hình dạng tương tự YF-17, và trong điều kiện kích thước tổng thể đó không phải là lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, như đã nói nó nặng hơn - đặc biệt về trọng lượng khi mạng đầy đủ nhiên liệu và vũ khí. Nhìn kỹ, ta có thể thấy thân F-18A rộng hơn hơn so với YF-17. F-18A không còn là máy bay tiêm kích hạng nhẹ như YF-17 nữa. gốc cánh kéo dài cũng đã được mở rộng về phía trước dọc theo thân máy bay, tạo ra một đường cong ngoằn ngoèo khác biệt rõ ràng so với gốc cánh kéo dài của YF-17.

Hải quân Mỹ ra lệnh chế tạo 11 máy bay tiền sản xuất để đánh giá, trong đó có 9 chiếc 1 chỗ ngồi và 2 chiếc 2 chỗ ngồi. Ban đầu được lên kế hoạch sản xuất tổng cộng 780 máy bay với 3 phiên bản: máy bay tiêm kích 1 chỗ ngồi F-18A cho Hải quân và Thủy quân Lục chiến Mỹ; máy bay tấn công mặt đất A-18A cho Hải quân Mỹ và máy bay huấn luyện 2 chỗ ngồi TF-18A cho Hải quân Mỹ.

Chiếc F-18A tiền sản xuất đầu tiên (c/n 160775) được di chuyển ra khỏi khỏi nhà máy St.Louis của McDonnell Douglas vào ngày 13 tháng 9 năm 1978 và chuyến bay đầu tiên được thực hiện vào ngày 18 tháng 11 năm 1978. Người điều khiển là phi công thử nghiệm của McDonnell Douglas tên John E. "Jack" Krings. Chuyến bay kéo dài khoảng 50 phút, máy bay bay từ St.Louis, Missouri, phía đông bắc đến Springfield, Illinois, và trở lại, đạt tốc độ tối đa 555km/h và đạt độ cao 7315m. Kring mô tả điều khiển máy bay khá ổn định và là một niềm vui khi được điều khiển chiếc F-18A đầu tiên này.

Sau cuộc thử nghiệm bổ sung trong St.Louis, F-18A (c/n 160775) đã trải qua một chế độ bay thử nghiệm tại Trung tâm thử nghiệm Hàng không Hải quân (Naval Air Test Center/NATC) ở Patuxent River Center vào tháng 1 năm 1979, kéo dài đến tháng 10 năm 1982. Nguyên mẫu F-18A thứ 2 (c/n 160776) bay lần đầu tiên vào ngày 12 tháng 3 năm 1979, và nguyên mẫu thử nghiệm cuối cùng số 11 (c/n 160785), thực hiện chuyến bay đầu tiên vào tháng 3 năm 1980.

Không giống như các chương trình thử nghiệm và phát triển bay của các loại máy bay khác trong thời điểm ấy, gần như tất cả các chương trình thử nghiệm của Hornet được tiến hành tại Patuxent River. Hệ thống này, được gọi là Principal Site Concept, kết hợp đầu vào đáng kể từ Hải quân Mỹ và cũng được phân bổ nhiều thời gian hơn cho McDonnell Douglas để thay đổi và sửa chữa các thiếu sót. Hơn nữa, nó vẫn giữ được hầu như tất cả các nguyên mẫu Hornets với nhau tại một địa điểm để kiểm tra, làm giảm các vấn đề hậu cần.

Trong suốt quá trình thử nghiệm, có một số vấn đề cần giải quyết trên F-18A chính là tầm hoạt động và tốc độ quay vòng (roll rate). Trong một cuộc thử nghiệm ở độ cao 3048m, tốc độ quay vòng là 185 độ/giây ở tốc độ Mach 0.7, 160 độ/giây ở tốc độ Mach 0.8 và 100 độ/giây ở tốc độ Mach 0.9. tốc độ quay vòng càng giảm khi độ cao càng lớn và khi tốc độ của máy bay gần với tốc độ âm thanh.

Sau khi phân tích, lý do mà tốc độ quay vòng giảm có 2 nguyên nhân: vì phần cánh bên ngoài bị cong khi hoạt động với lực quá tải cao và do đầu cánh lắp tên lửa AIM-9 Sidewinder, làm giảm tỷ lệ tốc độ quay vòng của máy bay. Nguyên nhân đầu tiên đã được giải quyết bằng cách gia cố lại các xà dọc của cánh và loại bỏ “răng chó” trên mép cánh tà trước. Cánh liệng được kéo dài ra tận đầu cánh để tăng độ lệch cho máy bay khi rẽ và quay vòng. Cánh tà trước hoạt động đậc lập. Lớp vỏ ngoài cũng được làm dày hơn để tăng độ cứng cho cánh chính và giảm việc lớp ngoài bị uốn cong do tác động khi chịu lực quá tải. Còn nguyên nhân thứ 2, mũi giá treo tên lửa AIM-9 Sidewinder được làm lệch xuống dưới khoảng 5 độ và di chuyển về phía trước thêm 12.7cm.

Sau khi cải tiến, tốc độ quay vòng đã tăng lên đáng kể, 220 độ/giây mặc dù vẫn còn thấp hơn so với tiêu chuẩn là 228 độ/giây do Hải quân đưa ra. Nguyên mẫu F-18A thứ 8 (c/n-160783) đã đực nhận bộ cánh chính mới và các máy bay sản xuất sau này đều áp dụng cải tiến này, làm trọng lượng tăng thêm 64.4kg.

Liên quan đến vấn đề tốc độ quay vòng là thời gian máy bay tăng tốc từ Mach 0.8 đến Mach 1,6. Ở độ cao hơn 10km, Hornet mất 180 giây để tăng tốc, lâu hơn 110 giây do McDonnell Douglas đưa ra trước đó và thậm chí chậm hơn 120 giây thời gian tăng tốc của F-4. Thay đổi đối với hệ thống kiểm soát bay dẫn đến thời gian tăng tốc dưới 120 giây, mặc dù không đạt được yêu cầu mong muốn của Hải quân là 80 giây.

Về vấn đề tầm hoạt động thì khó khăn hơn để giải quyết, và đến ngày nay vẫn chưa giải quyết được triệt để. Hornet khi sử dụng đã hụt 12% về tầm hoạt động so với yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra trước đó. Yêu cầu của Hải quân Mỹ về tầm hoạt động đối với F-18A là 1.650km còn A-18A là 2.400km. Trên thực tế khi thử nghiệm ở các nguyên mẫu thì lần lượt là 1400km và 2100km. Về vấn đề này, một phần là vì máy bay nặng hơn nên tầm hoạt động thấp hơn, và có một số liên quan đến thiết kế. Cánh tà trước hay hạ xuống 2-3 độ khi bay và các khe hở ở gốc cánh kéo dài làm tăng lực cản của không khí. Thay đổ lại hệ thống kiểm soát bay và đưa vị trí cánh tà trước về 0, các khe hở ở gốc cánh kéo dài cũng được làm kín lại trừ 1 khe nhỏ phía sau buồng lái để phân tán dòng khí nhiễu động phát ra từ thân ra khỏi cửa hút khí.

Sau những cải tiến trong hệ thống điện tử và hiển thị đa chức năng, các thiết kế giá treo vũ khí và chi phí sản xuất, người ta nhận ra rằng chỉ cần 1 máy bay có thể thực hiện nhiều vai trò khác nhau mà không cần đến 2 máy bay. Nên A-18A và F-18A được kết hợp vào 1 chiếc máy bay, được gọi là F/A-18A, còn máy bay huấn luyện TF-18A đổi tên thành F/A-18B. Phi đội VFMA-314 “Black Knight” của Thủy quân Lục chiến Mỹ là phi đội đầu tiên được trang bị F/A-18A vào ngày 7 tháng 1 năm 1983. Tên gọi tiêm kích hạm F/A-18 được chính thức định danh vào ngày 1 tháng 4 năm 1984.