武器包括一门M61A1六管加特林机炮(部分早期型号没有装机炮，后来根据实战经验，外挂或者加装了机炮)，6枚“麻雀”III或4枚“麻雀”III和4枚“响尾蛇”空-空导弹。F-4战斗机共有9个外部挂架：机身下前后成对排列4个半埋式“麻雀”空对空导弹挂架，每个可挂1枚“麻雀”导弹，后一对挂架也可各挂2枚“响尾蛇”空对空导弹。机身下中间挂架使用Aero-27A弹射炸弹架，可以吊挂核武器、炮舱、2273L副油箱或多弹弹射炸弹架；机翼下内侧挂点使用的是LAU-17A挂架，可以挂1枚“麻雀”导弹或2枚“响尾蛇”导弹，也可以挂1个三弹弹射式炸弹架(用于挂各种炸弹)；机翼下外侧挂点使用的是MAU-12挂架，可挂1400L副油箱，或使用三弹弹射式炸弹架挂载各种炸弹。最大外挂重量为6042kg。表2.1是机身中央挂架和机翼下各挂架和各种武器的转接装置(过渡梁)。
对地攻击军械载荷最大达7250千克，包括各型AGM-12“小斗犬”无线电遥控导弹、AGM-62A“白星眼”电视炸弹、AGM-45“百舌鸟”反雷达导弹、AGM-65A“幼畜”电视炸弹、AGM-78B标准反辐射导弹、核弹、各种常规炸弹和火箭弹等。
“鬼怪”携带武器的多样性对其执行对地攻击任务极为有利。1972年，在“后卫”战役中，14架F-4“鬼怪”式战斗轰炸机投掷了24枚激光制导炸弹，成功摧毁了越方严密防守的清化桥。此后，美军使用了22枚激光制导炸弹和7枚电子光学制导炸弹，将杜梅大桥彻底炸毁。上述战例成为了精确对地打击的典型范例。
主要武器与火控
AIM-7“麻雀”是西方国家在1950年代至1990年代间最主要的超视距空战武器，是一种中程半主动雷达制导的空对空导弹，F-4在空战中就主要倚仗这一导弹与AIM-9“响尾蛇”导弹的组合。它现在仍在许多国家服役中，但更先进的AIM-120先进中程空对空飞弹正逐步取代它。“麻雀”导弹自1946年开始研制，到今年正逢花甲。60年间，“麻雀”导弹相继发展有12个型别，不断改进更新，颇显老当益壮。F-4在越战时大量使用了“麻雀”III改型，在目视范围外大约20公里的距离击落了极少量的敌机，当时这种空空导弹的命中率只有9％，战果平平。造成当时麻雀导弹战果不佳的原因除了导弹的性能不好外，机载雷达的探测距离近也是一个主要因素。随着导弹技术、机载雷达探测技术的进步，到70年代末，空空导弹的速度、射程、机动过载等主要战术、技术指标得到了进一步提高，同时，机载雷达发现目标的距离亦达到100公里以外，这为超视距空战提供了有利条件，并在此后的几次局部战争中取得了很好的效果。如在1982年5月的中东战争中，以色列战斗机采用超视距战法用AIM-7F击落阿方10多架飞机，占击落敌方飞机总数的20％，初步形成了超视距空战的样式。这一空战样式在海湾战争中达到了顶峰，共击落敌机达26架，包括4架先进的米格-29，这一数量占击落敌机总数的69％。在美军，现役的“麻雀”空空导弹主要有AIM-7F“麻雀”和AIM-7M“麻雀”。“麻雀”导弹弹长3.66米，弹径203毫米，最大飞行马赫数2.5，最大射程45公里。F-4E战斗机是F-4各型飞机中最早装备固定机炮的型别。早期的F-4战斗机没有安装固定机炮，但可携带炮舱。F-4E的M61A1型20mm加特林炮和供弹系统固定炮架上，炮架位于机身中心线上。炮架的上部支架安装供弹系统，下部Y形架及后支架安装机炮。Y型架和后支架与炮架悬挂固定，后支架上有水平和俯仰调节器。这种结构简化了机炮系统在飞机上的安装与调试工作。机炮采用液压马达传动，其功率要求为：当机炮射速4000rds/min时为71.9L/min(84.4kg/cm2；当机炮射速6000rds/min时为107.9L/min(118kg/cm2)。机炮旋转的加速和减速时间为0.5s，寿命为120000rds，故障间平均发数(MRBF)为10000rds，预检修期为15000rds。进弹机带有装弹机供在地面上往弹箱内装弹使用，所以往弹箱内装弹时不需要专门的外场设备。往弹箱内装弹时装弹机驱动弹带，使其进入进弹机，弹带通过进弹机后弹链被除去，炮弹被送入弹箱。
F-4E尚未采用平视显示器。该机采用的ASG-26瞄准具有空对空和空对地两种工作状态，可通过光学显示部件上的状态选择开关进行选择。选定工作状态后，再通过轰炸/武器投放开关、武器选择开关和其他开关选择各种攻击方式。1、空对空状态。是一种机炮攻击状态，瞄准具计算出前置角，并以光环的形式显示给驾驶员。驾驶员操纵飞机使光环跟踪并套住目标，此时机炮的射击方向指向目标的未来位置。2、空对地状态。根据预先装定的高度、俯冲角以及目标距离等算出下沉角，并使光环按此角下沉。攻击时使光环的中心光点与目标重合，稳定跟踪一段时间后即可投放武器。
F-4E采用AN/APQ-120火力控制雷达是在APQ-72、APQ-100和APQ-109雷达的基础上研制的设备。把脉冲搜索雷达、连续波制导雷达和目标截击计算机三部分结合在一个装置中。天线尺寸从APQ-109的直径79cm减小到69.9cm×62.3cm，但作用距离没有降低。由于广泛地采用了固体器件，因此提高了可靠性，而且体积减小，重量减轻。AN/APQ-120雷达有7种工作状态：即“关机(OFF)、“准备”(STBY)、“空对空”(A/A)、“空对地”(A/G)、“天线固定”(CAGE??天线轴固定在武器基准线上)、“自检测1”(BIT1)和“自检测2”(BIT2)。其中只有“空对空”、“空对地”和“天线固定”3种是战斗工作状态。天线高低扫描有1行或2行两种。显示形式有下列4种：小范围B型扫描(B-NAR)；大范围B型扫描(B-WIDE)；小范围PPI型扫描(PPI-NAR)和大范围PPI型扫描(PPI-WIDE)。B型扫描用于空对空状态，PPI型扫描用于导航和轰炸时的地形测绘状态。3、在空对空状态，雷达从A/A24G大气数据计算机得到高度、真空速、真攻角等信息进行截击计算。从AN/ASN?63惯导装置或AN/AJB-7姿态参考和轰炸系统获得控制天线所需的俯仰及滚动信息。从惯导装置获得偏流角。目标截击计算进行截击计算后，通过导弹发射架分别向AIM-7D/E“麻雀”导弹和AIM-9B/D/J“响尾蛇”导弹提供下列信号。
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