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臭鼬工廠打造的經(jīng)典戰(zhàn)機(jī)

2015-04-26 01:44:34本刊編輯部
航空世界 2015年8期
關(guān)鍵詞:臭鼬洛克希德工廠

美國作為航空航天工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家,擁有世界上技術(shù)最先進(jìn)的工業(yè)體系、最具創(chuàng)新能力的人才隊(duì)伍、最齊全的產(chǎn)品種類,以及最完善的供應(yīng)體系。美國是一個(gè)擁有完全競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)體系的國家,在大約1700家航空航天企業(yè)中,洛克希德·馬丁公司更是獨(dú)占鰲頭,成為美國乃至世界上最大的軍火商之一,應(yīng)該說這主要得益于臭鼬工廠。臭鼬工廠在其過去70多年的發(fā)展歷程中,以較短的周期、有限的財(cái)務(wù)預(yù)算和極具創(chuàng)新的設(shè)計(jì),書寫了美國航空航天史上一個(gè)又一個(gè)的傳奇故事:第一架實(shí)戰(zhàn)型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)XP-80;兩倍于聲速的F-104;驚世駭俗的U-2、SR-71;隱身飛機(jī)F-117A;在YF-22基礎(chǔ)上研發(fā)的F-22;由X-35發(fā)展而成的F-35戰(zhàn)斗機(jī)等等。

臭鼬工廠研發(fā)的F-80“流星”戰(zhàn)斗機(jī)

噴氣式戰(zhàn)斗機(jī) F-80

F-80“流星”式戰(zhàn)斗機(jī)是美國第一架可作戰(zhàn)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī),研制于第二次世界大戰(zhàn)末期。在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前已經(jīng)有兩架部署在意大利,兩架在英國,但一直沒有機(jī)會(huì)參戰(zhàn)。直到1950年6月25日,朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā),F(xiàn)-80戰(zhàn)斗機(jī)才被匆匆遣往朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)初期,由于中國人民志愿軍和朝鮮人民軍裝備的都是螺旋槳式戰(zhàn)斗機(jī),數(shù)量少、性能差,很快就在空戰(zhàn)中損失殆盡,一時(shí)間F-80稱霸戰(zhàn)場(chǎng)天空,讓中國人民志愿軍和朝鮮人民軍吃盡苦頭。但志愿軍很快就獲得了蘇制米格-15噴氣式飛機(jī)與之對(duì)抗。1950年11月8日,由美國空軍中尉拉塞爾·布朗駕駛的一架F-80擊落了一架蘇制米格-15,從而使此次空戰(zhàn)成為世界歷史上第一次噴氣機(jī)對(duì)噴氣機(jī)的空戰(zhàn)。雖然如此,F(xiàn)-80與米格-15相比仍有不小差距,在制空權(quán)爭(zhēng)奪中表現(xiàn)不盡人意,中朝加強(qiáng)防空力量后F-80損失很大,因此后來F-80只是用于對(duì)地攻擊,主要是在低空利用火箭、炸彈和汽油彈攻擊固定目標(biāo)。

臭鼬工廠的昨天、今天和明天

盡管F-80的實(shí)戰(zhàn)不盡人意,但其原型機(jī)XP-80僅用了143天的研制經(jīng)歷,卻是臭鼬工廠的輝煌成就之一。凱利·約翰遜受命組建了XP-80項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),標(biāo)志著臭鼬工廠從此建立。

1943年6月17日,第二次世界大戰(zhàn)仍處于膠著狀態(tài)中。凱利·約翰遜受美國陸軍航空兵之邀,接受了一個(gè)采用英式發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣式飛機(jī)研制任務(wù),期限是180天。這將是美國第一種可作戰(zhàn)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī),編號(hào)XP-80。為了能按時(shí)完成項(xiàng)目,臭鼬工廠嚴(yán)格控制研發(fā)時(shí)間,采用倒計(jì)時(shí)的方法來壓縮進(jìn)度表。所有員工每天工作10小時(shí)、每周工作6天,必須嚴(yán)格遵守工作進(jìn)度規(guī)則。僅僅用了143天,臭鼬工廠就成功地完成首架XP-80的研制。1943年11月15日,美國陸軍航空兵接收了該機(jī),準(zhǔn)備進(jìn)行飛行試驗(yàn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)故障,原定于11月16日進(jìn)行的首飛推遲到次年。1944年1月8日,XP-80首飛,達(dá)到了陸軍航空兵夢(mèng)寐以求的807.89千米/時(shí)。XP-80的成功研制,堪稱美國戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)史上的里程碑,預(yù)示了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)代的到來。

XP-80采用的發(fā)動(dòng)機(jī)是由英國德·哈維蘭公司制造的J36“小妖精”渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),由于英國本土正處于交戰(zhàn)狀態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)無法大量生產(chǎn),因此臭鼬工廠決定給XP-80換裝通用電氣公司的J33發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)是英式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)版,比J36更大更重,推力也更大,達(dá)到了1814千克力。為此,臭鼬工廠幾乎重新設(shè)計(jì)了機(jī)身。新的型號(hào)命名為XP-80A,用時(shí)比XP-80更短,僅僅132天,并且在第138天(1944年6月10日)就成功實(shí)現(xiàn)了首飛。最終,洛克希德公司將該機(jī)命名為F-80“流星”式戰(zhàn)斗機(jī)。

當(dāng)F-80投入使用后,可謂美國當(dāng)時(shí)飛得最快的飛機(jī),同時(shí)也是第一種實(shí)戰(zhàn)型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī),是所有美國噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的鼻祖。但是其研發(fā)過程也并非一帆風(fēng)順。

首先是壓縮性效應(yīng),F(xiàn)-80機(jī)翼產(chǎn)生的激波在副翼鉸鏈線上前后跳動(dòng),激波壓力的改變作用于副翼,產(chǎn)生一種高頻“嗡鳴”。臭鼬工廠最終在副翼上安裝了液壓阻尼器,用來消除振動(dòng),克服副翼嗡鳴現(xiàn)象。

其次,由于F-80需要安裝大型渦輪盤,而在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期的美國,并沒有足夠大的水壓機(jī),這導(dǎo)致了大型渦輪盤的制造必須由數(shù)個(gè)部件焊接而成,而焊接會(huì)留下可能斷裂的瑕疵。由于這個(gè)原因,試飛過程中竟摔了6架F-80。為此,臭鼬工廠盡可能地改變軸座的設(shè)計(jì),使渦輪的性能得以提高。

蘇聯(lián)的米格-15噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)

F-80原型機(jī)XP-80XP-80

XP-80與XP-80A的技術(shù)與性能參數(shù)

U-2高空偵察機(jī)

第一架生產(chǎn)型F-80在愛德華茲空軍基地試飛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)突然空中停車,導(dǎo)致機(jī)毀人亡。原因是驅(qū)動(dòng)燃油泵的軸花鍵被剪斷。從此以后,洛克希德公司的飛機(jī)總是裝有備用燃油系統(tǒng),這是臭鼬工廠保持的冗余系統(tǒng)方法,以確保每一種飛機(jī)都可以重新點(diǎn)火,重新起動(dòng)。這使得洛克希德公司飛機(jī)的安全性大大增加。

由于F-80正式投入生產(chǎn)的時(shí)候,已是接近第二次世界大戰(zhàn)末期,定單數(shù)量大為減少,而且F-80也沒能有機(jī)會(huì)在第二次世界大戰(zhàn)投入使用,直到朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)才有機(jī)會(huì)展示實(shí)力,但是,F(xiàn)-80的143天研發(fā)經(jīng)歷已經(jīng)使得洛克希德公司的臭鼬工廠威名遠(yuǎn)揚(yáng),該項(xiàng)目不僅標(biāo)志著臭鼬工廠的成立,更為其日后的發(fā)展壯大打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。直到退役為止,F(xiàn)-80戰(zhàn)斗機(jī)大約生產(chǎn)了1731架。

高空偵察機(jī)U-2

U-2飛機(jī)的偵察飛行始于1956年,直至美國空軍上尉弗朗西斯·加里于1960年5月1日駕駛U-2C飛越蘇聯(lián)境內(nèi)執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí),在斯維爾德洛夫斯克被蘇聯(lián)地空導(dǎo)彈擊落才讓世界震驚!之前47個(gè)月的時(shí)間,U-2的偵察活動(dòng)可以說是如入無人之境,盡管U-2屢屢被蘇聯(lián)的雷達(dá)發(fā)現(xiàn),但是它具有的高空能力可以讓其高枕無憂地穿越所偵察的領(lǐng)空。

U-2的傳奇

1962年,U-2飛機(jī)嶄露鋒芒。當(dāng)時(shí),U-2拍攝的照片顯示,蘇聯(lián)在古巴部署了遠(yuǎn)程導(dǎo)彈,這導(dǎo)致震驚世界的古巴導(dǎo)彈危機(jī)。1971年8月,U-2首次在東京灣執(zhí)行實(shí)時(shí)通信截聽,并將截獲內(nèi)容傳回位于老撾境內(nèi)的秘密基地。1991年2月,U-2在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間執(zhí)行了260多次偵察任務(wù),提供了90%的敵方目標(biāo)情報(bào)。2001年3月,美軍攻打伊拉克期間,31架U-2共執(zhí)行了169次任務(wù),提供了88%的戰(zhàn)場(chǎng)圖像。2001年10月,美軍攻打阿富汗前,U-2提供了最新的地圖資料。

U-2的傳奇戰(zhàn)場(chǎng)經(jīng)歷直到現(xiàn)在都還在持續(xù)。2007年9月中旬,一架美軍U-2偵察機(jī)在海拔19812米高空對(duì)阿富汗坎大哈附近的山區(qū)進(jìn)行秘密偵察,發(fā)現(xiàn)地面聯(lián)軍部隊(duì)突然和武裝分子發(fā)生交火。U-2立刻傳回實(shí)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)畫面,搜尋敵方目標(biāo),確認(rèn)敵人逃跑路線。它不僅截獲了多起可疑通信,還拍下了可疑目標(biāo)的高清圖像。

U-2項(xiàng)目的由來

20世紀(jì)40年代末,蘇聯(lián)開始進(jìn)行核試驗(yàn),并在50年代初期成功發(fā)展出有人/無人核武器投放載具。由于蘇聯(lián)對(duì)外完全封鎖了自己的核武器部署,這促使美國計(jì)劃發(fā)展一種新的偵察機(jī),來偵察蘇聯(lián)的核武器部署情況。美國空軍將該計(jì)劃命名為“禿鷹”計(jì)劃,編號(hào)為53WC-16507,旨在發(fā)展一種單座亞聲速飛機(jī),能攜帶317千克有效載荷,飛行高度大于 21336米,航程超過4828千米。它可以不攜帶任何武器。

貝爾公司、費(fèi)爾柴爾德公司以及馬丁公司3家飛機(jī)制造商都收到了美國空軍的研究合同。貝爾公司和費(fèi)爾柴爾德公司都提出了全新的偵察機(jī)設(shè)計(jì)方案,而不是在自己已有的飛機(jī)基礎(chǔ)上研制。貝爾公司提出的是67型(后來的X-16)雙發(fā)設(shè)計(jì)方案,飛行高度21183米。費(fèi)爾柴爾德公司提出M-195單發(fā)設(shè)計(jì)方案,飛行高度20482米。而馬丁公司則為旗下的B-57“堪培拉”轟炸機(jī)加裝了一對(duì)大機(jī)翼,使其飛行高度能達(dá)到19507米。

令人費(fèi)解的是,擁有傳奇飛機(jī)設(shè)計(jì)背景的洛克希德公司并沒有受邀參加這個(gè)高度機(jī)密的項(xiàng)目,而這也讓凱利·約翰遜非常驚訝和惱火。私底下,洛克希德公司臭鼬工廠利用公司內(nèi)部資金,秘密推出了一款全新飛機(jī)的設(shè)計(jì)方案:洛克希德L-282方案。該飛機(jī)基于洛克希德公司的XF-104“星”戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā),洛克希德公司為其加裝了非常長(zhǎng)的機(jī)翼,以利于實(shí)現(xiàn)高空飛行和長(zhǎng)航程。它計(jì)劃配備一臺(tái)通用公司的改進(jìn)型J73渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),以適應(yīng)高空飛行任務(wù)。但是之后不久,洛克希德公司就發(fā)現(xiàn)美國空軍及中央情報(bào)局早已傾向于采用普·惠公司的J57發(fā)動(dòng)機(jī)。和“禿鷹”計(jì)劃的其他競(jìng)爭(zhēng)者一樣,洛克希德公司只好修改L-282方案以使用J57。為了獲得空軍的青睞,洛克希德公司于1954年3月開始由凱利·約翰遜向空軍將領(lǐng)和文職官員多次展示飛行高度超過21336米、航程3218千米的L-282設(shè)計(jì)方案。部分文職官員對(duì)L-282很感興趣,但將領(lǐng)們卻相反。一位將領(lǐng)更是于展示途中離場(chǎng),并說對(duì)這種沒有起落架和航炮的飛機(jī)毫無興趣。臭鼬工廠能否得到訂單,還未有定數(shù)。

“禿鷹”計(jì)劃隨后改為“水音”秘密計(jì)劃。臭鼬工廠的工程師們則幾乎重新設(shè)計(jì)了L-282,機(jī)身也不再與XF-104一樣了。新的飛機(jī)不像精密的偵察機(jī),倒像是一架有動(dòng)力的滑翔機(jī)。恰恰是這樣的設(shè)計(jì)符合秘密計(jì)劃的需求,因?yàn)樗雌饋聿痪哂型{性,像是一架高高空氣象觀測(cè)研究飛機(jī)。凱利·約翰遜設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的這個(gè)最終方案極具創(chuàng)意,這是由只有25名臭鼬工廠工程師(包括菲爾·科爾曼、吉恩·弗羅斯特以及本·里奇)組成的團(tuán)隊(duì)完成的。

1954年7月26日,隨著蘇聯(lián)的威脅越來越大,美國總統(tǒng)艾森豪威爾授權(quán)詹姆斯·菲恩·基利安成立和領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)智囊團(tuán)去研究美國當(dāng)時(shí)擁有的技術(shù)能否應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)所面臨的問題。智囊團(tuán)分為3組,其中一組負(fù)責(zé)調(diào)查美國的情報(bào)能力,名為“項(xiàng)目3”,由E.H.蘭德領(lǐng)導(dǎo),還有另外5位成員。同年8月,蘭德到華盛頓與一些國內(nèi)情報(bào)機(jī)構(gòu)會(huì)面時(shí),從一位中央情報(bào)局官員手中接到一份L-282設(shè)計(jì)圖,并告訴他空軍已經(jīng)否決了這個(gè)設(shè)計(jì),蘭德看過設(shè)計(jì)圖后留下了深刻印象。幾天后,他向“項(xiàng)目3”其他成員展示這份設(shè)計(jì)圖,所有成員都對(duì)這架飛機(jī)非常有興趣,并認(rèn)為中央情報(bào)局較空軍更適合于和平時(shí)期對(duì)蘇聯(lián)進(jìn)行高空偵照。1954年10月,“項(xiàng)目3”成員與當(dāng)時(shí)的中央情報(bào)局局長(zhǎng)艾倫·威爾斯·杜勒斯討論了L-282的概念,但杜勒斯并不希望中央情報(bào)局接手任何空軍的計(jì)劃,即使已經(jīng)被空軍否決的計(jì)劃也不行。

1954年11月初,基利安和蘭德與艾森豪威爾總統(tǒng)會(huì)面,向他解說L-282的設(shè)計(jì)并匯報(bào)有關(guān)高空偵察機(jī)的問題。最后,艾森豪威爾總統(tǒng)批準(zhǔn)發(fā)展L-282,并同意新高空偵察機(jī)計(jì)劃應(yīng)該由中央情報(bào)局負(fù)責(zé)。1954年11月23日,艾森豪威爾總統(tǒng)正式批準(zhǔn)中央情報(bào)局接手L-282,并要求空軍提供一切必要的協(xié)助。12月22日,中央情報(bào)局與洛克希德公司簽訂意向書,制造20架L-282機(jī)體和1架雙座型及其他零部件,由空軍提供發(fā)動(dòng)機(jī)。正式合同于 1955年3月2日簽訂,并將L-282方案命名為U-2。

U-2在設(shè)計(jì)上采用了全金屬懸臂中單翼,使用洛克希德公司的專門翼型。機(jī)身為細(xì)長(zhǎng)的圓截面全金屬半硬殼薄蒙皮結(jié)構(gòu),后機(jī)身兩側(cè)有液壓操縱阻力板。由于機(jī)身細(xì)長(zhǎng),采用了獨(dú)特的雙主輪自行車式起落架,主輪與尾輪均向前收入機(jī)身??刹鹦兜臋C(jī)頭、駕駛艙后的機(jī)艙內(nèi)及機(jī)翼下的設(shè)備艙內(nèi)裝有通信、導(dǎo)航、著陸儀表等系統(tǒng)。由于只安裝了一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),所以U-2偵察機(jī)的爬升速率比民用客機(jī)還要慢,駕駛時(shí)也需要更多的耐心。另外,U-2裝有高分辨率攝影組合系統(tǒng),能在4小時(shí)內(nèi)在近15240米高空拍下寬201千米、長(zhǎng)4184千米范圍內(nèi)地面景物的清晰圖像,并沖印出4000張照片用于情報(bào)分析;可以安裝合成孔徑雷達(dá),穿透遮障偵察淺層的地下設(shè)施;還可以安裝全景拍攝、多光譜分析儀,以及能接收雷達(dá)信號(hào)、通信信號(hào)的電子偵察設(shè)備等。U-2偵察機(jī)雖然沒有配備任何武器系統(tǒng),但它能在導(dǎo)彈來襲時(shí)撒出干擾金屬箔條來保護(hù)自己。

最終制造出來的U-2毫無疑問是一架優(yōu)秀的偵察機(jī),它飛得高,看得遠(yuǎn)。它的大翅膀能讓它輕松騰空而起,以至于試飛的時(shí)候讓試飛員驚出一身冷汗。1955年8月4日,U-2在進(jìn)行地面滑行試驗(yàn)時(shí),由于機(jī)身重量太輕,導(dǎo)致飛機(jī)直接飛離跑道,試飛員操縱尾翼才使它降落。這成為U-2的非計(jì)劃首飛。U-2的高空飛行能力由此可見一斑。U-2的正式首飛是1955年8月8日,達(dá)到了10668米高度。這一天,所有臭鼬工廠的工人、工程師和管理人員都現(xiàn)場(chǎng)見證了這一歡快時(shí)刻。

1963年11月1日U-2飛機(jī)墜毀現(xiàn)場(chǎng)

1965年擊落的4架U-2在軍博展出殘骸

1955年底,3架U-2A(中央情報(bào)局飛行編號(hào)002、003、004)編入了U-2戰(zhàn)斗序列,飛行高度21336米成為基本要求。由于U-2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常好,除原本計(jì)劃的20架飛機(jī)訂單外,臭鼬工廠還利用多余的資金建造了6架額外的飛機(jī),這讓政府節(jié)省了足足200萬美元。1956年初,飛行測(cè)試和性能評(píng)估進(jìn)行得十分順利,6月,U-2投入使用。雖然U-2屢屢被蘇聯(lián)的雷達(dá)發(fā)現(xiàn),但是在1960年5月1日美國中央情報(bào)局的弗蘭克·鮑爾斯被擊落之前,沒有一架U-2被擊中。在整個(gè)20世紀(jì)60年代,部署臺(tái)灣的U-2多次侵入我國領(lǐng)空偵察,被中國人民解放軍先后擊落5架。1963年11月1日空軍地空導(dǎo)彈二營在江西上饒地區(qū)上空第二次擊落國民黨空軍U-2飛機(jī),當(dāng)?shù)谒募茱w機(jī)被擊落后,我國于1965年在軍事博物館展出了 U-2的4架殘骸。

U-2飛機(jī)的系列化改型

U-2最終還是被擊落了,無論是在蘇聯(lián)還是在中國。臭鼬工廠非常關(guān)注U-2被擊落的原因。通過蘇聯(lián)公布的一張打下來的飛機(jī)照片,工程師們發(fā)現(xiàn)了U-2可以改進(jìn)的地方。凱利·約翰遜甚至請(qǐng)求美國政府用蘇聯(lián)間諜換回被俘的U-2飛行員,并將飛行員請(qǐng)到工作室協(xié)助改進(jìn)U-2。臭鼬工廠希望U-2的改進(jìn)型號(hào)能實(shí)現(xiàn)更多、更強(qiáng)大的功能。在接下來的幾十年里,U-2的傳奇經(jīng)歷繼續(xù)上演,這完全得益于臭鼬工廠的不斷改進(jìn)。在20世紀(jì)50年代至60年代初,臭鼬工廠持續(xù)改進(jìn)基本型U-2A的設(shè)計(jì),產(chǎn)生了8種U-2改型:

1)U-2A:原型,使用普·惠J57-PW-37(A)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

2)U-2B:僅是建議,空軍沒有購買。與U-2A不同的是機(jī)頭裝有雷達(dá)天線,有雷達(dá)操作員使用的后座艙。

3)U-2C:U-2A的改型,使用普·惠J57-PW-13B渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

4)U-2CT:U-2C的前后艙雙座型,用于飛行員訓(xùn)練和轉(zhuǎn)運(yùn)。

飛行中的U-2R(其機(jī)翼面積比U-2原型大37.16平方米)

5)U-2D:U-2C的前后艙雙座型,設(shè)備艙有儀器操縱員的位置,用于電子戰(zhàn)和通信情報(bào)戰(zhàn)。

6)U-2E、U-2F、U-2G:U-2C 艦上著陸與起飛的試驗(yàn)型,為了達(dá)到更長(zhǎng)航時(shí),分別裝有空中加油設(shè)備。

1965年,洛克希德公司提議一種U-2C的改進(jìn)型——U-2R,公開的編號(hào)則是WU-2C,因?yàn)槁蹇讼5鹿菊J(rèn)為那些沒必要知道U-2R的人,會(huì)猜想此型飛機(jī)只是U-2的一種氣象觀測(cè)型。

當(dāng)U-2的原型批生產(chǎn)于1968年結(jié)束時(shí),臭鼬工廠對(duì)改進(jìn)型U-2R的研發(fā)工作已控制得相當(dāng)好了。此型飛機(jī)的翼展為31.4米,機(jī)翼面積92.9平方米,而原先U-2原型的機(jī)翼面積才55.74平方米。它采用J75-PW-13B渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),比以前的型號(hào)推力大20%,總推力為7711千克力。駕駛艙增大了45%,以提高飛行員長(zhǎng)久飛行時(shí)的舒適度。除此之外,U-2R也對(duì)一些設(shè)備做了一些改進(jìn),使其擁有較好的戰(zhàn)場(chǎng)維修性。U-2R可在21336米高空每分鐘飛行14.49千米(869.05千米/時(shí))并能搜索482千米范圍內(nèi)的所有敵方雷達(dá)和通信站。U-2R可巡航10小時(shí),但也曾經(jīng)在21336米以上高空停留超過27小時(shí)以充當(dāng)美國陸軍的通信中繼站。

1980年,美國空軍提出購買33架U-2R、2架U-2RT(U-2R的雙座型,用于訓(xùn)練飛行員)和2架U-2ER(供NASA使用),并將其改名為TR開頭,代表“戰(zhàn)術(shù)偵察”。為此,洛克希德公司重開了U-2生產(chǎn)線。1981年6月,洛克希德公司交付了重開生產(chǎn)線后的第一架U-2ER,接收方為NASA阿姆斯研究中心。U-2R和U-2RT(正式名稱是TR-1A和TR-1B)則按照合同要求于1981年9月—1989年10月陸續(xù)交付給美國空軍。

臭鼬工廠的工程師們改進(jìn)了U-2R以適應(yīng)不同任務(wù)下可更換的機(jī)頭部分,包括任務(wù)艙蓋、裝檢測(cè)儀器的機(jī)翼超級(jí)吊艙,這樣可允許新的機(jī)型攜帶1814千克的傳感器和試驗(yàn)器材。新的U-2R能在21336米高空以692.02千米/時(shí)的速度飛行。所有作戰(zhàn)型U-2R,不論是早期的還是后期的,都換裝了通用電氣的F101-GE-F29發(fā)動(dòng)機(jī),這是裝在B-2隱身轟炸機(jī)上的F118發(fā)動(dòng)機(jī)的衍生型,能產(chǎn)生8618千克力的推力。

改進(jìn)后的U-2R可進(jìn)行全天候、晝夜戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視,為美國及其同盟國地面部隊(duì)提供支援。它能夠在敵防區(qū)外精確識(shí)別目標(biāo),而不用深入敵方領(lǐng)空;其不加油作戰(zhàn)半徑超過4828千米。最后一架U-2R于1989年10月3日交付。當(dāng)時(shí)的臭鼬工廠副總裁本·里奇在1991年4月出版的《洛克希德預(yù)先研究發(fā)展公司信息手冊(cè)》上寫道:“我們可以驕傲地認(rèn)為TR-1(U-2R)是國防采辦過程的一個(gè)典型,我們始終在預(yù)算內(nèi)完成了它,并提前了進(jìn)度?!?/p>

U-2誕生50多年后,臭鼬工廠仍在繼續(xù)支持服役于美國空軍的U-2機(jī)隊(duì)——無論新舊,對(duì)它們進(jìn)行保養(yǎng)、升級(jí)、更換備件。如今,U-2的飛行任務(wù)已經(jīng)和冷戰(zhàn)時(shí)代大不相同。而且,它屢經(jīng)更新?lián)Q代,性能大大提升,機(jī)身也越來越大。U-2配備了機(jī)載紅外掃描儀以及合成孔徑雷達(dá)等先進(jìn)偵察設(shè)備,在濃霧、沙塵暴、陰天等惡劣氣候下能照常工作,發(fā)回的圖像栩栩如生,U-2甚至還能辨別人造目標(biāo)和自然目標(biāo)。臭鼬工廠的U-2已經(jīng)大大超越了1955年的 U-2原型機(jī)。雖然美國現(xiàn)在擁有了RQ-4“全球鷹”,其飛行高度和U-2不相上下,滯空時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30小時(shí),是U-2的兩倍多。但是U-2的能力始終無可替代。雖然“全球鷹”經(jīng)過改進(jìn),載荷能力提高很多,但仍遠(yuǎn)不及U-2的1814千克有效載荷,這導(dǎo)致“全球鷹”所攜帶傳感器的探測(cè)距離、范圍都低于U-2。在現(xiàn)役的U-2飛機(jī)中,最晚服役的一架是1989年生產(chǎn)的,它們都更換了最新的發(fā)動(dòng)機(jī)和偵察設(shè)備,理論上,它們可以工作到2050年。美國人自己也說,U-2無可替代,它的退役時(shí)間取決于“全球鷹”何時(shí)能達(dá)到它的能力,這不得不說是臭鼬工廠的又一傳奇。

U-2系列的技術(shù)與性能參數(shù)

高空戰(zhàn)略偵察機(jī)——SR-71

“黑鳥”系列飛機(jī)代表著有人駕駛飛機(jī)性能的頂峰。這種20世紀(jì)50年代末60年代初設(shè)計(jì)的飛機(jī)現(xiàn)在仍然保持著常規(guī)有人駕駛飛機(jī)的飛行高度和飛行速度紀(jì)錄。最終型“黑鳥”——SR-71的時(shí)速超過了3218.69千米,飛行高度達(dá)到25908米。它從紐約飛往倫敦僅用了1時(shí)55分。SR-71為凱利·約翰遜贏得了1976年L.B.約翰遜總統(tǒng)頒發(fā)的自由勛章。

“黑鳥”家族由3種略微不同的機(jī)型設(shè)計(jì)組成,分別是A-12、YF-12以及最終的SR-71。所有這些飛機(jī)表面都是黑色,“黑鳥”的名字由此而來。A-12是為中央情報(bào)局開發(fā)的偵察機(jī)、間諜飛機(jī)(美其名曰“真相探尋者”,)以應(yīng)對(duì)U-2偵察機(jī)存在的問題。在1960年加里·鮑威爾駕駛的U-2被擊落之前,美軍領(lǐng)導(dǎo)者們就意識(shí)到了U-2飛機(jī)相對(duì)于蘇軍雷達(dá)和導(dǎo)彈的易感性。他們渴望一種新型的飛機(jī)能夠以更好的偵察和防御能力來滲透蘇聯(lián)領(lǐng)空。這種飛機(jī)需要具備高空飛行和高速作戰(zhàn)能力,同時(shí)又不易被雷達(dá)發(fā)現(xiàn),從而深入蘇聯(lián)領(lǐng)空并避開任何導(dǎo)彈和飛機(jī)的襲擊。

SR-71“黑鳥”偵察機(jī)的第一次實(shí)戰(zhàn)是在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間。1968—1969年,越南人民軍防空導(dǎo)彈部隊(duì)對(duì)SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機(jī)共進(jìn)行了22次導(dǎo)彈攻擊,發(fā)射了29枚B-750型地空導(dǎo)彈,卻未能擊落一架,殺傷概率為0。在這些導(dǎo)彈攻擊中,有11次(50%)沒有到達(dá)導(dǎo)彈迎擊目標(biāo)的距離,其主要原因是未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并發(fā)動(dòng)攻擊,導(dǎo)彈射擊時(shí),目標(biāo)已經(jīng)飛到了有效殺傷范圍之外。SR-71的威力由此可見一斑。

1973年中東戰(zhàn)爭(zhēng)期間,一架“黑鳥”用不到半天時(shí)間就從紐約州北部一個(gè)基地直接飛到中東然后飛回美國,一共飛了18990千米。它所拍的照片第二天便到了以色列軍方參謀人員的桌子上。在柏林墻倒下之前,“黑鳥”曾連續(xù)15年每星期兩次從英國飛往蘇聯(lián)最北端的摩爾曼斯克大型海軍基地,拍攝北極地區(qū)掩蔽塢內(nèi)的蘇聯(lián)核潛艇,追蹤它們的活動(dòng),計(jì)算它們的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。每次蘇聯(lián)都派出最新的米格戰(zhàn)斗機(jī)攔截,不過它們始終飛不到“黑鳥”的高度。在“黑鳥”服役24年期間,從來沒有一架被擊落,也從沒有一位飛行員死于敵人炮火之下。

項(xiàng)目背景

SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機(jī)

冷戰(zhàn)時(shí)期,對(duì)蘇聯(lián)的偵察是美國空軍的重要任務(wù)。在U-2剛剛投入使用時(shí),美國空軍就開始計(jì)劃它的后繼機(jī)型。中央情報(bào)局的比斯?fàn)栒J(rèn)為U-2的撒手锏是飛得高,蘇聯(lián)的截?fù)魴C(jī)和導(dǎo)彈都無法企及。但 U-2 的速度非常慢,隨著蘇聯(lián)的防空力量發(fā)展,被截?fù)羰沁t早的事情,必須進(jìn)行 U-2 的后繼機(jī)型研發(fā)工作。

U-2首飛后,凱利·約翰遜也認(rèn)為盡管U-2未來可以通過新技術(shù)來改進(jìn)其性能,例如硅片、光纖、復(fù)合材料以及更大推力的發(fā)動(dòng)機(jī),但是U-2是按亞聲速飛行設(shè)計(jì)的,并不是采用這些技術(shù)就能飛得更高。臭鼬工廠需要一種新的設(shè)計(jì)來代替它。盡管當(dāng)時(shí)軍方并沒有提出設(shè)計(jì)要求,只存在一種對(duì)新型飛機(jī)的需要,即更高的高度、更快的速度。但是臭鼬工廠還是自己制定了設(shè)計(jì)要求。

臭鼬工廠對(duì)被攻擊性進(jìn)行了分析研究,認(rèn)為下一種飛機(jī)應(yīng)該在25908米以上的高度飛行,速度應(yīng)大于3倍聲速;同時(shí)應(yīng)該有足夠的機(jī)動(dòng)能力來躲避蘇聯(lián)可能研制出來的任何類型的導(dǎo)彈,如SA-2;它應(yīng)該在飛行中足夠穩(wěn)定,以便在27432米的高空進(jìn)行攝影;它應(yīng)保留U-2飛機(jī)那種能夠拍攝地面非常微小目標(biāo)的能力,但飛行速度卻比U-2快4~5倍。美國軍方要求它利用KC-135加油機(jī)進(jìn)行幾次空中加油后,能具有環(huán)球飛行能力。這種飛機(jī)的RCS也應(yīng)該極低,使它很難被探測(cè)到。

蘇聯(lián)SA-2地空導(dǎo)彈

從1958年4月21日到1959年9月1日,臭鼬工廠掌門人凱利·約翰遜向中央情報(bào)局和美國空軍就這種速度超過馬赫數(shù)3的偵察機(jī)提出了一系列方案。但中央情報(bào)局的比斯?fàn)栕鳛樵u(píng)審委員會(huì)主席,不愿意未經(jīng)設(shè)計(jì)投標(biāo)就把研究U-2后繼機(jī)型的合同給制造U-2的同一家公司,原因是擔(dān)心同一家公司的產(chǎn)品方案會(huì)十分相近。他認(rèn)為只有在權(quán)衡過其他公司的方案之后,才能決定是否把這個(gè)型號(hào)的研制任務(wù)交給洛克希德公司。

當(dāng)然其他競(jìng)爭(zhēng)者的方案也很具創(chuàng)意。例如,海軍內(nèi)部發(fā)展了一種充氣的橡皮飛機(jī)方案,先用氣球帶上高空,然后用火箭推進(jìn)到它自己的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以點(diǎn)火的速度。而康維爾公司提出一種用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)、速度馬赫數(shù)4的飛機(jī)方案。這種飛機(jī)必須由另一架載機(jī)帶到空中,在超聲速時(shí)將其投放,此時(shí)它的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以接替工作。但是,無論是上述哪種方案,以當(dāng)時(shí)的技術(shù)力量要實(shí)現(xiàn)都非常困難。

臭鼬工廠絞盡腦汁設(shè)計(jì)了12個(gè)方案,分別從A-1到A-12。正如里奇·史塔勒所言,凱利帶著他們的12個(gè)方案去競(jìng)爭(zhēng)。1959年8月29日,A-12方案獲勝。該方案被臭鼬工廠命名為“牛車”計(jì)劃。A-12共生產(chǎn)了15架,第一架A-12于1962年4月26日起飛。YF-12是A-12的戰(zhàn)斗/攔截機(jī)型,意在攔截和攻擊所有當(dāng)時(shí)在研的蘇軍轟炸機(jī)。YF-12增加了一些功能,例如機(jī)頭的脈沖多普勒雷達(dá)和雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈。YF-12飛機(jī)只生產(chǎn)了3架。SR-71是A-12和YF-12的增強(qiáng)型。它的體積略大,配有動(dòng)力更強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī),還有一些氣動(dòng)力方面的細(xì)微差異。SR-71不同于前面的只能容納一名飛行員的型號(hào),它還能容納一名偵察員。SR-71生產(chǎn)了32架,這種飛機(jī)仍然保持著有人駕駛飛機(jī)飛行速度和高度的紀(jì)錄。

項(xiàng)目研制

SR-71的研制過程并非一帆風(fēng)順,這是一種具有非常高技術(shù)含量的高空高速飛機(jī),其外形、結(jié)構(gòu)、材料、發(fā)動(dòng)機(jī)甚至燃油,都需要?jiǎng)?chuàng)新性的設(shè)計(jì),以前的經(jīng)驗(yàn)幾乎不能提供參考。

1. 特殊的設(shè)計(jì)

SR-71的外形,從前方看起來像是一條吞吃了3只老鼠的蛇。整個(gè)機(jī)身很平滑,臭鼬工廠還在后續(xù)機(jī)型的機(jī)身兩側(cè)加了邊條,起到增加升力的作用。這種外形是通過風(fēng)洞試驗(yàn)確定的。SR-71融合了早期的隱身設(shè)計(jì),RCS很低。然而,外形的隱身設(shè)計(jì)并沒有包含高溫發(fā)動(dòng)機(jī)排氣,而這也能反射雷達(dá)信號(hào)。SR-71在聯(lián)邦航空局的遠(yuǎn)程雷達(dá)上是最大的目標(biāo)之一,在幾百千米外就可搜索和跟蹤到。

SR-71的速度超過了地球繞太陽的公轉(zhuǎn)速度,如果它環(huán)繞地球飛行,可以遇見若干次日出和日落。在這種不可思議的速度下,飛行中會(huì)產(chǎn)生極大的高溫與空氣阻力,機(jī)身會(huì)熱膨脹好幾厘米,機(jī)身的校準(zhǔn)必須以高速狀態(tài)為準(zhǔn)。例如,高溫下風(fēng)擋有可能灼傷飛行員的手,因此,需要一種特殊的空調(diào)來防止93攝氏度高溫的駕駛艙對(duì)飛行員的炙烤。這套用于降低駕駛艙內(nèi)烤箱般溫度的空調(diào)系統(tǒng)尤為復(fù)雜,它采用了4臺(tái)熱交換機(jī),利用飛機(jī)上的燃油和周圍的空氣來預(yù)冷。此外,鈦蒙皮會(huì)起褶皺,燃料、潤(rùn)滑劑、輪胎等幾乎每一個(gè)細(xì)節(jié)都是為近太空飛行的極限所設(shè)計(jì)。

SR-71的前向視圖

但是SR-71缺少能承受高溫的燃油密封膠,所攜帶的油箱都留有縫隙。專用的JP-7燃油會(huì)在起飛前,以及進(jìn)行空中加油時(shí)發(fā)生泄漏。這是SR-71非?!坝腥ぁ钡牡胤健K痫w前數(shù)小時(shí),需要對(duì)燃油系統(tǒng)增壓,此時(shí)開始漏油,一般有5~6股燃油從機(jī)翼內(nèi)側(cè)漏出,油流粗細(xì)與飲料吸管差不多,整個(gè)機(jī)身下部都會(huì)浸濕,嚴(yán)重時(shí)候還會(huì)從機(jī)翼內(nèi)側(cè)上表面噴出5~90厘米高的“油泉”。通常起飛前要多加182~318千克油料,每小時(shí)漏出45千克(SR-71的油量是以千克計(jì)算而不是加侖)。升空后,SR-71必須沖刺以加熱機(jī)體,此后機(jī)身油箱由于受熱,縫隙會(huì)因膨脹而閉合,不再漏油。然后SR-71必須進(jìn)行空中加油,才能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。飛機(jī)降落后座艙蓋表面溫度會(huì)高達(dá)300攝氏度以上,需要較長(zhǎng)一段時(shí)間的冷卻,期間沒有人能靠近。

SR-71機(jī)身明顯的漏油痕跡

背鰭是SR-71一個(gè)獨(dú)特而有趣的特征。早期的雷達(dá)隱身研究認(rèn)為,平滑且漸縮的外形能將最多的雷達(dá)波束反射至其他方向。原先的“黑鳥”并沒有背鰭,看起來就像個(gè)放大版的 F-104,但雷達(dá)工程師說服了空氣動(dòng)力學(xué)專家,增加了一些風(fēng)洞試驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)背鰭可以產(chǎn)生強(qiáng)力的渦流,在接近機(jī)身前段會(huì)產(chǎn)生大幅度的額外升力,于是就可以減小三角翼的安裝角,以獲得較高的安定性與較低的高速阻力,還能增加載油量以獲得更遠(yuǎn)的航程。由于強(qiáng)力渦流產(chǎn)生的湍流在大迎角時(shí)流過機(jī)翼會(huì)延緩失速,既可以降低著陸速度,又可以進(jìn)行大過載機(jī)動(dòng)直到發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。背鰭的作用類似近代戰(zhàn)斗機(jī)用以提升機(jī)動(dòng)性的機(jī)翼前緣延伸,在風(fēng)洞試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)這一特點(diǎn)后,原本許多早期設(shè)計(jì)構(gòu)型中都具有的機(jī)翼前緣就不再需要了,這樣的設(shè)計(jì)仍然出現(xiàn)在許多最新型的隱身無人機(jī)上,例如“暗星”、“掠食鳥”、X-45和X-47等,如此就可以采用無尾翼設(shè)計(jì)而兼具安定性與隱身性。

2. 大量采用鈦合金

在臭鼬工廠為超過馬赫數(shù)3的飛機(jī)選擇結(jié)構(gòu)材料時(shí),飛機(jī)最常用的鋁合金自然被淘汰了。鋁合金承受不了空氣摩擦使機(jī)體產(chǎn)生的426攝氏度高溫。基本結(jié)構(gòu)必須要用高強(qiáng)度不銹鋼合金或者鈦合金。而雷達(dá)罩、座艙蓋和某些其他區(qū)域可能需要研制高溫塑料。實(shí)際上在高空高速領(lǐng)域,不銹鋼作為高溫材料比鈦合金更好(蘇聯(lián)應(yīng)對(duì)SR-71研制的馬赫數(shù)3高空截?fù)魴C(jī)米格-25就使用了不銹鋼),但臭鼬工廠依然使用了鈦合金。最終SR-71的結(jié)構(gòu)大部分都是鈦合金,并且這些鈦合金幾乎都是在冷戰(zhàn)高峰期從蘇聯(lián)方面得到的,洛克希德公司用各種可能的隱蔽方法防止被蘇聯(lián)政府得知這些鈦的用途。為降低成本,他們使用的是可在較低溫度下軟化而較易加工的鈦合金。

SR-71的鈦合金機(jī)翼制造過程并不輕松,當(dāng)工程師們把它放進(jìn)“熱箱”去模擬飛行中的高溫時(shí),它像一塊舊抹布一樣皺了起來。解決的辦法是將蒙皮壁板的周邊都與翼梁分開,并在機(jī)翼蒙皮上加上波紋槽和凹紋。因此主翼內(nèi)側(cè)蒙皮的主要部分其實(shí)是皺紋狀的。熱膨脹會(huì)使平滑的蒙皮撕裂或卷曲,從而將蒙皮做出皺折讓它能向垂直方向伸展,避免應(yīng)力過強(qiáng),同時(shí)也增強(qiáng)了縱向強(qiáng)度。采取這種措施后,鈦合金受熱時(shí)只不過使波紋槽加深而已。有空氣動(dòng)力學(xué)專家就指責(zé)凱利·約翰遜是在造一架20世紀(jì)20年代馬赫數(shù)3的福特“三發(fā)”飛機(jī)(因其皺紋狀的鋁制蒙皮而聞名)。但是,這就是高空高速飛機(jī)所面臨的嚴(yán)重問題的有效解決辦法。對(duì)鈦制蒙皮的研究顯示,在逐次像是退火一般的劇烈加熱中,材質(zhì)會(huì)逐漸強(qiáng)化。

SR-71的鈦合金機(jī)頭制造過程同樣不輕松,零件非常容易發(fā)生氫脆,良品率不足10%。臭鼬工廠甚至更換了整個(gè)鈦合金工藝體系。臭鼬工廠最終采用了一種非常嚴(yán)格的質(zhì)量控制程序,每制出10個(gè)零件取3件作為樣件,經(jīng)過熱處理并做試驗(yàn),然后該批的其他零件才可以入庫以備將來使用。其中一個(gè)樣件裝在拉力機(jī)上試驗(yàn)材料的強(qiáng)度;第二個(gè)切一個(gè)切口(長(zhǎng)約 6.35毫米),在切口處繞一個(gè)非常小的半徑彎曲,半徑小到僅為厚度的32倍,觀察是否會(huì)斷裂;第三個(gè)則供需要做再次熱處理時(shí)用。為了制作起落架用的巨大厚重的擠壓毛坯,他們先切下12個(gè)樣品,每個(gè)樣品都必須通過試驗(yàn)才進(jìn)行機(jī)械加工切割成起落架。如果不合格,那么毛坯就要更換。這樣的質(zhì)量控制程序收到了非常好的效果。盡管臭鼬工廠在取樣方面花了非常多的時(shí)間,但是這樣嚴(yán)格的質(zhì)量控制得到了回報(bào)。到20世紀(jì)80年代初期,臭鼬工廠已經(jīng)為旗下的所有飛機(jī),以及洛克希德公司的L-1011民用客機(jī),還有軍用貨機(jī)生產(chǎn)了1300多萬個(gè)鈦合金零件。由于鈦合金是一種非常堅(jiān)硬的材料,用它制成的零件不能像其他材料一樣在裝配時(shí)修整到位,因此必須加工到更嚴(yán)格的公差范圍。加工時(shí)必須使其成形精確,而精加工是很昂貴的。因而在長(zhǎng)期生產(chǎn)中節(jié)約了切削料,鈦合金在生產(chǎn)中幾乎沒有報(bào)廢零件。

在生產(chǎn)SR-71的鈦合金零件過程中,臭鼬工廠還積累了非常多的其他經(jīng)驗(yàn)。例如鈦合金非常敏感,很容易被腐蝕,那么所有的鍍鎘工具都必須遠(yuǎn)離鈦合金。又如城市供水系統(tǒng)中加的氯會(huì)使得機(jī)翼壁板的點(diǎn)焊非常容易脫開,必須換用純凈水洗滌焊接處。而給鈦合金零件鉆孔的鉆頭也必須選用特殊材質(zhì),否則,堅(jiān)硬的鈦合金將非常容易使鉆頭報(bào)廢。這些經(jīng)驗(yàn)都是臭鼬工廠在長(zhǎng)期的工作中得到的,為其后來的發(fā)展奠定了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3. 絕妙的發(fā)動(dòng)機(jī)

J-58發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣錐

SR-71采用的J-58發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)時(shí)唯一可以持續(xù)開加力的軍用發(fā)動(dòng)機(jī),當(dāng)飛行速度愈高,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率也隨之提升。每臺(tái)J-58能夠產(chǎn)生14741千克力的靜推力。一般噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)無法持續(xù)開加力,而且效率在高速時(shí)會(huì)下降。

能夠讓飛機(jī)達(dá)到馬赫數(shù)3的速度,必須給發(fā)動(dòng)機(jī)提供亞聲速的氣流,涵道設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。在兩個(gè)進(jìn)氣口前端各有一個(gè)圓錐形的可移動(dòng)進(jìn)氣錐,在地面上或亞聲速飛行時(shí)鎖定在最前方的位置。當(dāng)速度達(dá)到馬赫數(shù)1.6 后,進(jìn)氣錐會(huì)逐漸向后移動(dòng),最大可后移 66厘米。原始的進(jìn)氣道是類比式的設(shè)計(jì),依據(jù)空速管靜壓測(cè)量值以及俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航、迎角等的輸入數(shù)據(jù),可計(jì)算出進(jìn)氣錐所需要的前后移動(dòng)距離。這么做可以將進(jìn)氣錐尖端產(chǎn)生的激波維持在進(jìn)氣口,使氣流減速到馬赫數(shù)1的激波為止,之后的亞聲速氣流就可以提供給發(fā)動(dòng)機(jī)使用。這個(gè)在涵道內(nèi)進(jìn)行激波的捕獲稱為“起動(dòng)進(jìn)氣”。壓氣機(jī)前方會(huì)因此產(chǎn)生巨大的壓力。泄氣孔和輔助進(jìn)氣門設(shè)置在涵道和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi),以維持進(jìn)氣壓力,使涵道能持續(xù)地“起動(dòng)”。以馬赫數(shù)3.2的速度巡航時(shí),進(jìn)氣壓力的增加估計(jì)提供了58%的可用推力,壓氣機(jī)提供了17%,而加力燃燒室提供了25%,這時(shí)幾乎就是SR-71的最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)。

J-58發(fā)動(dòng)機(jī)可以算是一型混合噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。它是在一臺(tái)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部再增加一臺(tái)渦噴式發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣先是被激波錐壓縮(同時(shí)氣流溫度也會(huì)上升),接下來氣流被分成兩道:一部分進(jìn)入壓縮風(fēng)扇(核心氣流),其余部分經(jīng)由特殊管道直接進(jìn)入加力燃燒室(旁通氣流)。通過壓縮風(fēng)扇的氣流會(huì)進(jìn)一步壓縮(同時(shí)溫度也進(jìn)一步上升),燃料與壓縮氣流在燃燒室混合燃燒,這時(shí)氣體溫度達(dá)到整個(gè)階段的最高溫,僅僅略低于渦輪葉片開始軟化的溫度。在通過渦輪段之后(溫度稍微下降),核心氣流與旁通氣流在此匯合一同進(jìn)入加力燃燒室。但是當(dāng)SR-71在高速飛行時(shí),通過激波錐壓縮的核心氣流溫度會(huì)高出許多,而這時(shí)氣流尚未經(jīng)過壓縮和燃燒段,過高的溫度使得噴入燃燒室的燃料量必須減小,以免接在后面的渦輪葉片會(huì)因?yàn)楦邷囟刍?/p>

當(dāng)速度接近馬赫數(shù)3時(shí),通過激波錐與壓縮段氣流的溫度已經(jīng)非常高,此時(shí)沒有任何燃料會(huì)與核心氣流混合,這意味著通過壓縮、燃燒和渦輪段的核心氣流實(shí)際并未提供任何推力,SR-71僅僅依靠加力燃燒室產(chǎn)生的推力來飛行。利用激波錐的壓縮效果,這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變成為沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的型態(tài)。低速時(shí),噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)(核心部分)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)(旁通氣流與加力燃燒室混合)共同作用;飛行速度提高時(shí),噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)雖然還是位于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道內(nèi),可是已經(jīng)形同停止工作。沒有其他飛機(jī)是以這種方式來提供動(dòng)力的,通??梢韵胂蟪蛇@是一臺(tái)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部還有一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。

原先SR-71的發(fā)動(dòng)機(jī)是以輔助的外部起動(dòng)車進(jìn)行起動(dòng),起動(dòng)車停在飛機(jī)下,以兩臺(tái)別克V-8發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)連接到J-58的一根垂直驅(qū)動(dòng)軸以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),起動(dòng)一臺(tái)后再駛到另一側(cè)起動(dòng)另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),整個(gè)過程噪聲很大,可以說是震耳欲聾。后期J-58 就改用傳統(tǒng)的起動(dòng)車了。

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能在所有的飛行情況下都工作,進(jìn)氣口的研制花去了好幾年時(shí)間。早期常因氣流分離而熄火,發(fā)動(dòng)機(jī)在不到1秒的時(shí)間內(nèi),會(huì)猛然地從發(fā)出7257~9071千克力的推力變?yōu)?推力。飛行員被撞向一邊,甚至分不清是哪一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)熄了火。

臭鼬工廠在方向舵系統(tǒng)上裝了一個(gè)自動(dòng)控制裝置來解決這個(gè)問題,使飛行員在0.15秒內(nèi)能夠感到有一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)熄了火,而且知道是哪一臺(tái),并靠液壓助力系統(tǒng)蹬出9度方向舵,使飛機(jī)繼續(xù)平飛。后來的SR-71則有了一個(gè)自動(dòng)起動(dòng)裝置。這個(gè)裝置工作非常好,SR-71在東南亞熱帶雨林環(huán)境時(shí),飛行員執(zhí)行非常艱難的任務(wù)也沒有發(fā)生過發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

4. 蘇格蘭威士忌燃油

SR-71有著極高的高度和速度,其時(shí)速能達(dá)到3366千米,即馬赫數(shù)3.3,比“協(xié)和”號(hào)飛機(jī)快40%,高空飛行高度達(dá)25928米。因此,飛機(jī)上的每一個(gè)部分都需要重新“發(fā)明”,燃油也不例外。為了尋找合適的燃油,凱利·約翰遜的團(tuán)隊(duì)考慮過幾種高能燃料的方案,例如液氫、煤或硼懸浮燃料。

液氫飛機(jī)油箱的容積一經(jīng)確定,就只能是這么多了。雖然可以再加上外掛油箱,但是很困難,因?yàn)闀?huì)增加阻力。最為關(guān)鍵的是,負(fù)責(zé)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的普·惠公司遇到了很大的困難。因此,臭鼬工廠果斷中止了液氫飛機(jī)的方案,轉(zhuǎn)而尋求其他高效燃料。

煤懸浮燃料,是將精磨的煤粉以輕油為基加水混合成漿狀,注入發(fā)動(dòng)機(jī)作為燃料。這也是一種可能的能源,但是細(xì)小的煤灰可能會(huì)損壞渦輪葉片。硼懸浮燃料也是如此。

因此,臭鼬工廠決定仍然用液態(tài)石油作為燃料。但是要在這樣高的高度和很大的溫差下使用(高空空中加油時(shí)溫度為零下32攝氏度,而超聲速飛行時(shí)溫度則會(huì)達(dá)到343攝氏度),這必須是一種十分特殊的燃料。臭鼬工廠把研制燃油的重任交給了殼牌石油公司。殼牌石油公司最終制造出了JP-7燃油,但非常昂貴。它含有碳氟化合物以增加潤(rùn)滑性,氧化劑使其更容易燃燒,甚至還有銫的配方以降低尾氣的雷達(dá)信號(hào)特征。這使得JP-7燃油比蘇格蘭威士忌還貴,SR-71發(fā)動(dòng)機(jī)開車或飛行1小時(shí)的油費(fèi)就要24000~27000美元。相比之下,U-2只需要它的1/3。

JP-7是一種優(yōu)良的燃油,它還可以用做絕熱劑。油箱也不只用于裝油,還設(shè)計(jì)用來保護(hù)起落架。起落架收起后藏在幾個(gè)油箱的中間。由于燃油的冷卻輻射作用,橡膠輪胎就與飛機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間飛行所產(chǎn)生的高溫隔開了。否則,輪胎就可能隨時(shí)爆破,飛機(jī)則無法著陸。

5. 早期的隱身設(shè)計(jì)

SR-71“黑鳥”名字的由來是因?yàn)樗暮谏繉?,這是為了增加飛機(jī)表面的反射率。也就是說,黑色涂層可以增加蒙皮向周圍環(huán)境輻射的熱傳遞效率。盡管這會(huì)增加450多千克的重量,但是卻降低了飛機(jī)溫度,從而提升了其整體性能。黑色并不會(huì)帶來任何視覺偽裝的效果,因?yàn)镾R-71看起來已經(jīng)比周圍天空的顏色更淺,這是由于飛機(jī)飛行在近太空的高度——背景幾乎是外太空的顏色(比“黑鳥”的顏色更深)。黑色涂層還含有可以吸收輻射的鹽酸鐵微粒。這種特性以及機(jī)身形狀和15度的傾斜尾翼,都大大減少了飛機(jī)的RCS,盡管SR-71有著長(zhǎng)達(dá)32米的機(jī)身和近17米的翼展。

6. 高昂的維護(hù)費(fèi)用

SR-71無疑是一架優(yōu)秀的飛機(jī),它的部分特性直到現(xiàn)在都遙遙領(lǐng)先于絕大部分飛機(jī)。但是SR-71畢竟是美蘇冷戰(zhàn)的產(chǎn)物,優(yōu)點(diǎn)明顯的它,缺點(diǎn)也同樣顯著。

SR-71極其高昂的維護(hù)費(fèi)用一直是令美軍頭疼的問題。在美國空軍提交的任務(wù)準(zhǔn)備狀態(tài)的請(qǐng)求報(bào)告中,曾提出將兩架SR-71再編入役。按每月30天計(jì)算,每月所需的費(fèi)用為3900萬美元。SR-71每飛滿25小時(shí),都要檢查一次,每次檢查要持續(xù)24~36小時(shí);每飛滿50小時(shí)后這種檢查要持續(xù)48~72小時(shí)。另外每周機(jī)械日檢查需要24小時(shí)。每飛滿800小時(shí)就要運(yùn)回帕姆戴爾,由臭鼬工廠進(jìn)行6個(gè)月的大修維護(hù)。而且,由于SR-71是20世紀(jì)60—70 年代的技術(shù),沒有實(shí)時(shí)傳輸偵察數(shù)據(jù)的能力,只有返航后才能獲取偵察結(jié)果,美國空軍必須對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)代化改裝,如改進(jìn)它的偵察設(shè)備和雷達(dá)系統(tǒng),裝備衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)等,這些都需要極大的投資。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和世界格局的變化,使用維護(hù)費(fèi)用昂貴的SR-71進(jìn)行遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略偵察已無太大必要。

冷戰(zhàn)早已結(jié)束。SR-71的最大特點(diǎn)是3倍聲速,用于擺脫蘇聯(lián)的防空導(dǎo)彈,而如今這個(gè)威脅沒有了,SR-71的這個(gè)優(yōu)勢(shì)無法發(fā)揮。相反,由于反恐戰(zhàn)爭(zhēng),美國需要能在一個(gè)地區(qū)反復(fù)細(xì)致偵察的飛機(jī),因此,即使老式的U-2都比SR-71實(shí)用得多,當(dāng)年老式U-2被人詬病的亞聲速反而體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。SR-71設(shè)計(jì)之初,對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計(jì)均是為了達(dá)到3倍聲速,但是在機(jī)動(dòng)性能、亞聲速盤旋性能等方面卻大打折扣,它的轉(zhuǎn)彎半徑竟然達(dá)到了幾百千米,這顯然不適合現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的偵察。而且隨著軍事科技的日新月異,各國的防空導(dǎo)彈已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的發(fā)展,3倍聲速的“黑鳥”不再高不可及了。

盡管有種種不足,“黑鳥”系列飛機(jī)的設(shè)計(jì)都是非凡的成就,因?yàn)樗鼈兯苓_(dá)到的飛行速度和飛行高度是同時(shí)代和現(xiàn)代的飛機(jī)所望塵莫及的。SR-71至今仍保持著常規(guī)有人駕駛飛機(jī)的飛行高度和飛行速度的紀(jì)錄。雖然在同一時(shí)代背景下NASA也取得了巨大的技術(shù)成功,但與NASA不同的是,這些飛機(jī)是由一個(gè)小型團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的,是在完全保密的條件下制造出來的。無可否認(rèn),SR-71凝聚著臭鼬工廠的智慧。有人說:它不該是20世紀(jì)60年代的產(chǎn)物,而更像是外星科技。

外形十分奇特的F-117A-117A

“海夫藍(lán)”計(jì)劃與F-117A“夜鷹”

1989年12月20日,為了支援美國陸軍特種部隊(duì)在巴拿馬里奧阿托的空降作戰(zhàn),美國空軍出動(dòng)了6架造型怪異的飛機(jī),這便是首次用于實(shí)戰(zhàn)的F-117A“夜鷹”隱身戰(zhàn)機(jī)。戰(zhàn)爭(zhēng)中,F(xiàn)-117A用激光制導(dǎo)炸彈精確地轟炸了目標(biāo),造成巴拿馬國防軍混亂,為美軍突擊隊(duì)的空降減少了障礙。

而令F-117A名揚(yáng)四海的則是20世紀(jì)90年代初的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)。1991年1月17日凌晨3時(shí)(正式發(fā)起攻擊時(shí)間)之前9分鐘,F(xiàn)-117A趁著夜色潛入伊拉克領(lǐng)空,投下了第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的第一顆炸彈,攻擊了伊拉克南部的一個(gè)防空指揮中心。整個(gè)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)期間,42架“夜鷹”執(zhí)行任務(wù)多達(dá)1271架次,投彈2000多噸,令人吃驚的是,竟無一受損。這一戰(zhàn)績(jī)震驚了全世界,也讓全世界認(rèn)識(shí)了這種造型怪異,更像是UFO的戰(zhàn)機(jī)。在各種參戰(zhàn)飛機(jī)中,唯有F-117A承擔(dān)了攻擊巴格達(dá)市區(qū)目標(biāo)的任務(wù)。整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)期間,F(xiàn)-117A承擔(dān)了40%的攻擊任務(wù),其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了美軍當(dāng)時(shí)擁有的其他飛機(jī)。F-117A一時(shí)間成了不可戰(zhàn)勝的戰(zhàn)機(jī)。

但“夜鷹”最終折戟沉沙。在1999年美國與北約空軍空襲南斯拉夫時(shí),“F-117A 無法被擊落”的神話被打破了。3月27日,南斯拉夫軍隊(duì)用薩姆-3導(dǎo)彈擊落一架F-117A,并擊傷了另外一架。該事件間接導(dǎo)致了F-117A的最終退役。

盡管如此,F(xiàn)-117A無疑是20世紀(jì)90年代大放異彩的一種飛機(jī),它如同UFO般獨(dú)特的外形吸引了全世界的目光。其實(shí),這種獨(dú)特的外形,恰好反映了臭鼬工廠的黃金定律:完全遵循客戶的需求。因?yàn)椋儡娊o洛克希德公司的指標(biāo)就是:隱身。正是由于這條至高無上的要求,才出現(xiàn)了造型非常獨(dú)特,隱身性能異常突出,被世人所推崇的“夜鷹”——F-117A。

臭鼬工廠在F-117A上面所創(chuàng)造的隱身革命,依然影響著世界軍用飛機(jī)的發(fā)展。

“海夫藍(lán)”計(jì)劃

F-117A的原型機(jī)“海夫藍(lán)”XSTXST

與SR-71一樣,臭鼬工廠的F-117A研發(fā)過程同樣是機(jī)密且高效的。1975年,DARPA邀請(qǐng)洛克希德公司和諾斯羅普公司參與XST的研制和競(jìng)爭(zhēng)。諾斯羅普公司提出的XST飛機(jī)方案采用了圓滑及有棱角的型面,以達(dá)到降低RCS的目的。而洛克希德公司利用創(chuàng)新的隱身技術(shù)設(shè)計(jì)了自己的XST飛機(jī)方案。他們利用了新穎的多面體設(shè)計(jì)理念,即飛機(jī)表面應(yīng)用很多平面來反射雷達(dá)波,如同手電筒的光波從多面體反射出去一樣。1976年4月,DARPA選中洛克希德公司繼續(xù)開展詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程研制和試驗(yàn),項(xiàng)目命名為“海夫藍(lán)”計(jì)劃。

1977年11月,首架“海夫藍(lán)”XST飛機(jī)完成,這是一種亞聲速單座飛機(jī),安裝有兩臺(tái)通用電氣公司的J85-GE-4A發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)翼采用72.5度的后掠三角翼?!昂7蛩{(lán)”的機(jī)翼并沒有襟翼、減速裝置或高增升裝置。全機(jī)都是由多面體組成,表面涂有雷達(dá)吸波材料。進(jìn)/排氣口采用獨(dú)特的柵板,柵板孔經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試,具有非常好的隱身效果。另外,臭鼬工廠還對(duì)J85-GE-4A發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加了鍍層以降低雷達(dá)可探測(cè)性。

“海夫藍(lán)”的試驗(yàn)計(jì)劃包括:設(shè)計(jì)樣機(jī)的RCS和風(fēng)洞模型試驗(yàn)、各系統(tǒng)和子系統(tǒng)的質(zhì)量檢驗(yàn)、總裝飛機(jī)的調(diào)整試飛、飛機(jī)的飛行試驗(yàn)。第二架“海夫藍(lán)”于1978年7月加入了試驗(yàn)。這架飛機(jī)與第一架不同,它有一個(gè)“真正的”空速系統(tǒng)(但沒有機(jī)頭空速管),沒有安裝阻力傘。同時(shí),還采用了完成任務(wù)所需的全部材料和涂層。飛機(jī)在12個(gè)月里進(jìn)行了52次飛行,完成了隱身試驗(yàn)。驗(yàn)證了空速靜壓系統(tǒng)、俯沖穩(wěn)定性、靜態(tài)方向穩(wěn)定性、側(cè)滑系數(shù)、兩面角效應(yīng)、滾動(dòng)和偏航阻尼、發(fā)動(dòng)機(jī)的外部特性等,基本上與設(shè)計(jì)相近或吻合,對(duì)有些差別大的做了調(diào)整。飛行試驗(yàn)的最后階段于1979年在一個(gè)模擬的綜合防御環(huán)境中進(jìn)行,試驗(yàn)中飛機(jī)展示了它對(duì)于地面和機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)的隱身性能和低噪聲特性。

“海夫藍(lán)”計(jì)劃的結(jié)論是:它是一架確信無疑可以設(shè)計(jì)、制造和使用的隱身戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略飛機(jī)。

F-117A隱身戰(zhàn)機(jī)的研制

洛克希德公司在“海夫藍(lán)”上成功地驗(yàn)證了隱身技術(shù)之后,于1978年11月16日與美國空軍簽訂了研制合同。合同要求研制5架原型機(jī)和15架生產(chǎn)型單座亞聲速戰(zhàn)機(jī),定名為F-117A。設(shè)計(jì)采用在“海夫藍(lán)”上已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù),其主要工程師都是“海夫藍(lán)”計(jì)劃的參與者。

F-117A在“海夫藍(lán)”的基礎(chǔ)上,致力于減小7種可探測(cè)的跡象,包括雷達(dá)、紅外線、視覺、凝結(jié)尾流、發(fā)動(dòng)機(jī)煙霧、聲音、電磁輻射。其中雷達(dá)、紅外線和電磁輻射是帶來最大危險(xiǎn)的3種。為了減小這些可探測(cè)跡象,臭鼬工廠采用的技術(shù)包括大后掠翼面、雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)和材料、加網(wǎng)進(jìn)氣口、高縱橫比二維排氣管、內(nèi)埋武器艙、特殊天線、無線電頻率傳輸技術(shù)等。因?yàn)?F-117A的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)與普通方式區(qū)別很大,為減少風(fēng)險(xiǎn)采用了一些在現(xiàn)役飛機(jī)上已證實(shí)了的系統(tǒng),如F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)上通用電氣公司的F404渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),F(xiàn)-16和F/A-18的座艙組件、導(dǎo)航和攻擊系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備、武器投放系統(tǒng),以及改進(jìn)了的F-16電傳操縱飛控系統(tǒng)等。

F-117A的主要使命是穿越敵方空防,破壞有重大價(jià)值的目標(biāo),隱身是主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。為達(dá)到這一目的,F(xiàn)-117A采用了與“海夫藍(lán)”一樣特殊的多面體外形,由此在氣動(dòng)力特性方面帶來了巨大的問題。為使它仍然是一架能夠飛行的飛機(jī),臭鼬工廠的空氣動(dòng)力學(xué)專家采取了一系列措施,如后掠機(jī)翼、V型尾翼布局、尖銳的前緣等。

由于F-117A是第一架由電氣工程師設(shè)計(jì)的飛機(jī),它具有不符合空氣動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn),如各種可能的軸間耦合及不穩(wěn)定性。為了降低風(fēng)險(xiǎn)和成本,臭鼬工廠決定在F-16有關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。在飛控計(jì)算機(jī)中建立了滿足F-117A特殊要求的新的控制律,為新的大氣數(shù)據(jù)傳感器定義了界面,建立了不同作動(dòng)器失效檢測(cè)和余度管理配置,修改了動(dòng)力供給方式。

F-117A在其飛行包線內(nèi)的很大部分是方向不穩(wěn)定的,特別是當(dāng)武器艙門打開時(shí),方向軸控制采用了兩個(gè)大的全動(dòng)鰭翼來提供足夠的控制力。由于F-117A的特殊形狀,側(cè)向力很小,一般的橫向加速度計(jì)反饋不適于用做橫向增穩(wěn)。大氣數(shù)據(jù)探頭測(cè)量各種壓力,飛控計(jì)算機(jī)通過鰭翼保持機(jī)頭與相關(guān)風(fēng)向協(xié)調(diào)。偏航和滾轉(zhuǎn)速率反饋以提供相應(yīng)的荷蘭滾阻尼,俯仰速率和滾轉(zhuǎn)速率的乘積反饋回去以消除慣性耦合。當(dāng)起落架收起和飛行員未蹬舵時(shí),方向軸自動(dòng)進(jìn)行偏航調(diào)整。這一點(diǎn)大大簡(jiǎn)化了當(dāng)飛機(jī)起飛后一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)失效的應(yīng)急處理,這時(shí)飛行員只需收起起落架,集中精力保持迎角和傾斜角在適當(dāng)?shù)臄?shù)值就可以了。

最終的F-117A盡管氣動(dòng)力性能不佳,但是其隱身能力確實(shí)達(dá)到了美國空軍的要求。在后來的實(shí)戰(zhàn)中,其隱身性能發(fā)揮得淋漓盡致。F-117A的第一次正式試飛是在1981年6月18日。隨著時(shí)間的推移,臭鼬工廠不斷改進(jìn)F-117A,包括航電系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等都進(jìn)行了改進(jìn)。20世紀(jì)90年代后期,臭鼬工廠還以F-117A為基礎(chǔ),發(fā)展了A/F-117X攻擊機(jī)計(jì)劃。

打開減速傘的F-117A-117A

F-117A的局限性

盡管F-117A在20世紀(jì)的幾場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中上演了不可戰(zhàn)勝的傳奇,但也曾被老式雷達(dá)發(fā)現(xiàn)并發(fā)射導(dǎo)彈擊落。F-117A失利的最重要原因是這種專門執(zhí)行轟炸任務(wù)的飛機(jī)在隱身技術(shù)上依然存在軟肋。F-117A的隱身性能非常好,但是卻對(duì)波長(zhǎng)十分敏感。它對(duì)短波雷達(dá)的隱身效果非常好,對(duì)長(zhǎng)波雷達(dá)的隱身能力卻有限,而現(xiàn)代長(zhǎng)波雷達(dá)的探測(cè)精度正在逐漸提高。試驗(yàn)表明,超視距雷達(dá)可對(duì)隱身飛行器提供遠(yuǎn)程預(yù)警。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,沙特阿拉伯的法制“獵鷹”雷達(dá)就多次在19千米以外發(fā)現(xiàn)過F-117A。英國驅(qū)逐艦更在80千米距離上發(fā)現(xiàn)過它。

此外,F(xiàn)-117A為了追求隱身外形,給飛機(jī)的其他性能帶來了許多弊端,如氣動(dòng)力性能不好、飛行不穩(wěn)定、機(jī)動(dòng)性較差、飛行速度低等。美國空軍經(jīng)過伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)現(xiàn),F(xiàn)-117A能夠完成的作戰(zhàn)任務(wù)基本上都可以通過F-16、F-15E戰(zhàn)斗機(jī)的組合來完成。隨著F-22的服役和F-35的研制,專門以隱身為目的的戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)無法在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目的。

但是,F(xiàn)-117A卻是朝著隱身這個(gè)想法邁出了完美的一步,在飛行隱身這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域堪稱一個(gè)革命性的飛躍,F(xiàn)-117A隱身技術(shù)的發(fā)展為本·里奇贏得了1981年的“杰出服役勛章”。

世界上第一種第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22F-22

頂級(jí)智慧的結(jié)晶——F-22“猛禽”

F-22“猛禽”是世界上第一種服役的第四代戰(zhàn)斗機(jī)。與第三代戰(zhàn)斗機(jī)F-15、F-16等相比,F(xiàn)-22具有低可探測(cè)性(隱身性)、不開加力超聲速巡航、高機(jī)動(dòng)性和敏捷性等特性。F-22幾乎綜合了超視距空戰(zhàn)和近距離空戰(zhàn)所需的全部技術(shù),擁有“先敵發(fā)現(xiàn)、先敵發(fā)射、先敵攻擊”的優(yōu)勢(shì)。

F-22從未參加過實(shí)戰(zhàn),但參加過許多次軍演。2006年,美國軍方在阿拉斯加舉行的“北方邊際2006”聯(lián)合軍事演習(xí)中,F(xiàn)-22取得了對(duì)抗第三代戰(zhàn)斗機(jī)144∶0的不可思議的戰(zhàn)績(jī)。不少F-15、F-16戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員都是在毫無察覺的情況下被擊中的。

2008年12月,美軍派遣F-22至中東沙漠進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)35天的演練,與來自巴基斯坦、法國和約旦等國的戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了模擬對(duì)抗,每次對(duì)抗都以絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)擊敗對(duì)手,展現(xiàn)了沙漠高溫條件下的出色戰(zhàn)斗力。之后的許多軍演,F(xiàn)-22的表演都令人驚嘆,堪稱世界上最強(qiáng)大的戰(zhàn)斗機(jī)。

F-22是由ATF計(jì)劃中獲勝的YF-22飛機(jī)發(fā)展而來的,YF-22是洛克希德公司頂級(jí)智慧的結(jié)晶,臭鼬工廠在YF-22的研制過程中扮演了重要角色。但與臭鼬工廠以前的作品不同的是,YF-22是多家公司聯(lián)合研制的,臭鼬工廠只負(fù)責(zé)部分研發(fā)工作,甚至不再包括工程制造。這是由于新一代的戰(zhàn)斗機(jī)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了以往任何戰(zhàn)斗機(jī),原型機(jī)由任何一家公司獨(dú)立完成都會(huì)變得異常艱難。之后的F-35也是如此。

洛克希德公司與諾斯羅普公司之爭(zhēng)

YF-22原型機(jī)

ATF計(jì)劃始于20世紀(jì)70年代早期,作為美國戰(zhàn)術(shù)空軍司令部“1985研究”(TAC-85)計(jì)劃的一部分,在空軍資助下于1969—1970年逐漸為人所知,被公認(rèn)為是ATF方案的起源。直到1981年11月,ATF計(jì)劃才正式步入研制階段。ATF計(jì)劃的研制主要分為:方案論證(階段0)、演示驗(yàn)證(階段Ⅰ)、工程制造(階段Ⅱ)3個(gè)部分,即研究、開發(fā)、試驗(yàn)和鑒定階段。1981年11月23日,ATF計(jì)劃“階段 0”獲得批準(zhǔn),標(biāo)志著ATF項(xiàng)目方案論證正式啟動(dòng),也揭開了各家航空公司競(jìng)爭(zhēng)的序幕。

1985年9月,空軍終于公布了正式的ATF招標(biāo)書,要求于1986年1月完成招標(biāo)。1985年10月7日,空軍向7家機(jī)體承包商分發(fā)了正式的需求書。在7家參與競(jìng)爭(zhēng)的飛機(jī)制造廠中,格魯門公司和羅克韋爾公司選擇各自進(jìn)行,而洛克希德公司、波音公司和通用動(dòng)力公司分為一組,諾斯羅普公司、麥克唐納·道格拉斯公司分為一組,這些小組成員彼此協(xié)議負(fù)責(zé)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的后續(xù)設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和售后服務(wù)。期間,格魯門公司和羅克韋爾公司因?yàn)槊τ贐-1B,不能投入必要的人力進(jìn)行投標(biāo),因此退出了競(jìng)爭(zhēng)。

1986年10月31日,美國空軍選擇了分別由洛克希德公司和諾斯羅普公司為首的兩個(gè)設(shè)計(jì)方案,他們于是成為主承包商,其他的小組成員成為轉(zhuǎn)包商。之后又是長(zhǎng)達(dá)50個(gè)月的展示與評(píng)估階段。此時(shí),洛克希德/波音/通用動(dòng)力公司的設(shè)計(jì)方案命名為YF-22,而諾斯羅普/麥克唐納·道格拉斯公司的設(shè)計(jì)方案命名為YF-23。

YF-22和YF-23的研發(fā)都由合作公司人員組成的工作組完成。工作組內(nèi)的合作伙伴分工非常復(fù)雜。其中,洛克希德小組將項(xiàng)目分成3部分,諾斯羅普小組則分成了2部分。

就洛克希德小組而言,洛克希德公司負(fù)責(zé)武器系統(tǒng)、飛機(jī)和航電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜合,前機(jī)身(包括座艙和進(jìn)氣道)、前緣襟翼研制,以及全機(jī)總裝。波音公司負(fù)責(zé)機(jī)翼、后機(jī)身和動(dòng)力系統(tǒng)綜合。通用動(dòng)力公司負(fù)責(zé)中機(jī)身、尾翼、大部分子系統(tǒng)、軍械系統(tǒng)、起落架和飛機(jī)管理系統(tǒng)綜合(包括飛控系統(tǒng))。大名鼎鼎的臭鼬工廠,作為洛克希德公司的子公司,負(fù)責(zé)YF-22研制的如下部分:

1)洛克希德YF-22原班設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從臭鼬工廠設(shè)計(jì)工程部門抽調(diào)出來;

2)YF-22原型機(jī)組裝由臭鼬工廠完成,地點(diǎn)為臭鼬工廠所在地帕姆戴爾;

3)YF-22前機(jī)身由臭鼬工廠制造;

4)臭鼬工廠負(fù)責(zé)YF-22所有的飛行力學(xué)試驗(yàn)、質(zhì)量控制、后勤保障;

5)臭鼬工廠的飛行員加入洛克希德小組協(xié)助研發(fā);

6)所有洛克希德飛行測(cè)試工程師(包括飛行測(cè)試項(xiàng)目經(jīng)理)都是從臭鼬工廠調(diào)到洛克希德航空系統(tǒng)公司的,專門負(fù)責(zé)YF-22的飛行測(cè)試。

1987—1988年,兩個(gè)小組的原型機(jī)研制重點(diǎn)都轉(zhuǎn)移到詳細(xì)設(shè)計(jì)上。飛機(jī)的總裝始于1989年末或1990年初。同時(shí),兩個(gè)小組都在根據(jù)需求的調(diào)整,各項(xiàng)地面驗(yàn)證和從原型機(jī)設(shè)計(jì)、分析和試驗(yàn)中獲得的經(jīng)驗(yàn)不斷地改進(jìn)他們的首選系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。

洛克希德小組選擇在他們的ATF上使用推力矢量技術(shù)。當(dāng)推力矢量技術(shù)用于YF-22和F-22上時(shí),在低速和超聲速飛行中,它能使飛機(jī)達(dá)到很大的迎角和俯仰速率,并能夠在迎角和俯仰速率增大時(shí)配平。而且,盡管尾噴口不是差動(dòng)轉(zhuǎn)向,但推力矢量的應(yīng)用增大了大迎角狀態(tài)下的滾轉(zhuǎn)響應(yīng)和可達(dá)到的最大滾轉(zhuǎn)角速度,這僅僅使YF-22每個(gè)尾噴口的重量增加了14~23千克。通過利用俯仰軸推力矢量技術(shù),YF-22可獲得的俯仰力矩大大增加。

具有顯著特征的YF-22平尾、垂尾和方向舵

洛克希德小組為了滿足速度和機(jī)動(dòng)性兩方面的要求,設(shè)計(jì)了翼尖弦長(zhǎng)較小的三角翼,前緣后掠角為48度,而后緣前掠角為17度。為了減小超聲速阻力,翼剖面進(jìn)行了優(yōu)化以適應(yīng)跨聲速狀態(tài);同時(shí),大根梢比的機(jī)翼可以減小彎扭載荷,使其薄翼型設(shè)計(jì)可以承受過載為9的載荷。為了考慮隱身性能,機(jī)翼、垂尾、平尾、舵面的前后緣以及各口蓋的邊緣均相互平行。

諾斯羅普小組的YF-23YF-23

YF-23的尾噴口

YF-22尾翼的設(shè)計(jì)十分獨(dú)特。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想認(rèn)為,平尾應(yīng)盡量避免與主翼處于同一平面內(nèi),并且應(yīng)當(dāng)與主翼拉開距離,這樣才能實(shí)現(xiàn)最佳的平尾操縱效率。然而,YF-22的平尾不僅與主翼處于同一平面內(nèi),而且平尾的前端竟嵌入主翼翼根,使得二者融為一體。平尾安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)的尾撐上,大部分伸到尾噴口之后,充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的引射氣流,大大提高了平尾效率。YF-22的垂尾安裝位置較為靠前,垂尾面積很大。考慮到全動(dòng)式垂尾容易帶來氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)問題,YF-22依然采用了傳統(tǒng)的方向舵,但方向舵面積占垂尾總面積的1/3。

YF-22的機(jī)翼安裝有一個(gè)尺寸很大的前緣襟翼,后緣內(nèi)側(cè)為襟翼,外側(cè)為襟副翼。大根梢比機(jī)翼的抗扭轉(zhuǎn)剛性好,保證了副翼效率。在低速時(shí)機(jī)翼上的各舵面均可以向下偏轉(zhuǎn),以增大升力,縮短起降距離。

洛克希德小組YF-22的機(jī)身設(shè)計(jì),是在超聲速巡航、超視距作戰(zhàn)和隱身性能之上,強(qiáng)調(diào)高機(jī)動(dòng)性和敏捷性。他們認(rèn)為,比第三代戰(zhàn)斗機(jī)上一個(gè)臺(tái)階的機(jī)動(dòng)性能是新一代戰(zhàn)斗機(jī)必須具備的能力。而諾斯羅普小組則認(rèn)為超聲速巡航和隱身能力是新一代戰(zhàn)斗機(jī)最突出的特點(diǎn),未來空戰(zhàn)大部分都無法進(jìn)入近距離格斗。正是這兩種觀念的不同,直接導(dǎo)致了YF-22和YF-23的特點(diǎn)大相徑庭。

諾斯羅普小組并沒有采用推力矢量技術(shù)以確保其首要目標(biāo)——隱身能力。因?yàn)槿缫獞?yīng)用推力矢量控制技術(shù),就必須更改后機(jī)身設(shè)計(jì)(YF-23的后機(jī)身設(shè)計(jì)非常特殊),不僅會(huì)增加飛機(jī)重量,也會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)RCS提高(主要是后向)和紅外隱身能力下降。

YF-23的機(jī)翼由整體式前緣襟翼、超大襟翼(占后緣的90%)和襟副翼組合而成。機(jī)翼被修整成前緣、后緣后掠角均為40度的菱形。全動(dòng)式方向升降舵向外傾斜,與機(jī)翼后掠角相匹配的前緣、后緣后掠角呈 50度。在俯仰和偏航運(yùn)動(dòng)中由它們提供穩(wěn)定性和操縱性。YF-23減少一對(duì)尾翼,采用全動(dòng)V型尾翼,雖然飛機(jī)重量和阻力都可以減小,也能提高超聲速巡航的能力,但隨之而來的是舵面的效率問題和飛控系統(tǒng)的復(fù)雜化,巨大的V型尾翼需要控制多個(gè)面的氣流,非常吃力。

機(jī)身為滿足“跨戰(zhàn)區(qū)航程”的要求,ATF必須有足夠大的載油量。為了達(dá)到隱身要求(飛機(jī)不能外掛副油箱),所有燃油必須由機(jī)內(nèi)油箱裝載。無論是YF-22還是YF-23,都提供了足夠的機(jī)內(nèi)容積——相當(dāng)于F-15的兩倍。盡管有如此大的載油量和機(jī)內(nèi)容積,YF-22的機(jī)身長(zhǎng)度并不比F-15大,而YF-23則更長(zhǎng)一些。 這是因?yàn)閅F-23為了使飛機(jī)橫截面保持一個(gè)小的范圍,使得拉長(zhǎng)的機(jī)身有助于平滑飛機(jī)的縱向橫截面分布,減少跨聲速/超聲速阻力。YF-22則沒有采用拉長(zhǎng)機(jī)身,雖然超聲速巡航能力會(huì)減弱,但是能顯著提高飛機(jī)敏捷性和精確控制能力。

除此之外,進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)一級(jí)壓氣機(jī)是噴氣式飛機(jī)前向RCS的主要來源。通常在中、高空飛行的飛機(jī),如F-117A、B-2,其主要威脅來自下方,因此可將進(jìn)氣道和尾噴口置于機(jī)體上表面,以機(jī)身遮擋主要雷達(dá)反射特征。但對(duì)于制空戰(zhàn)斗機(jī)而言,由于飛機(jī)往往會(huì)做出機(jī)動(dòng)動(dòng)作,并有可能進(jìn)行超低空突防,面臨空中預(yù)警機(jī)的偵測(cè),因而來自下方的威脅定律不適用。如果在所有方向上的威脅具有同等可能性,那么進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)則要遵循機(jī)動(dòng)性和進(jìn)氣要求。YF-22的進(jìn)/排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全符合這個(gè)要求,而YF-23則恰恰相反。

總的來說,在20世紀(jì)80年代中后期出現(xiàn)的高敏捷性、過失速機(jī)動(dòng)性等新概念,在洛克希德小組的YF-22上都得到了應(yīng)用。洛克希德小組對(duì)未來的空戰(zhàn)判斷相當(dāng)準(zhǔn)確。YF-23的設(shè)計(jì)中則基本沒有考慮,它的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在隱身和超聲速巡航方面。為了強(qiáng)調(diào)YF-23的隱身能力,諾斯羅普小組把自己研制的B-2隱身技術(shù)運(yùn)用到了YF-23上。強(qiáng)調(diào)超聲速巡航能力,是諾斯羅普小組對(duì)未來空戰(zhàn)要求的判斷。

1991年4月23日, 空軍司令D.B.賴斯宣布,洛克希德小組在F-22工程制造階段勝出,普·惠公司成為ATF發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的勝利者。出眾的技術(shù)方案和項(xiàng)目管理策略為他們贏得了合同??哲姷脑u(píng)估總結(jié)認(rèn)為洛克希德小組提出的方案風(fēng)險(xiǎn)低,成本也略低。

據(jù)報(bào)道,除機(jī)動(dòng)性外,YF-23在所有方面都比YF-22要好,有更大的武器容量、更輕的機(jī)翼載荷、更高的隱身性能,是一個(gè)更容易修改為適合縱深打擊/遮斷的平臺(tái)。不過,這些差別中沒有一項(xiàng)是決定性的,因?yàn)閮煞N設(shè)計(jì)都滿足ATF制定的需求。YF-22的設(shè)計(jì)思想是各方面性能均衡,更加體現(xiàn)出其空中優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)斗機(jī)的特點(diǎn),而YF-23的設(shè)計(jì)思想呈現(xiàn)出一種“平均水平上有重點(diǎn)突出”的特點(diǎn),更接近于戰(zhàn)斗機(jī)中“截?fù)?轟炸機(jī)”的概念。恰恰美國空軍的ATF計(jì)劃是要獲得先進(jìn)空中優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)斗機(jī),因此,YF-22的獲勝也在情理之中了。

無論是洛克希德公司的臭鼬工廠,還是負(fù)責(zé)研制發(fā)動(dòng)機(jī)的普·惠公司,在YF-22的研制過程中,都放棄了自己以往的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。臭鼬工廠沒有像研制F-117A那樣追求極致隱身,普惠公司沒有把SR-71的可變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)運(yùn)用到F-119上,這都體現(xiàn)了他們對(duì)未來戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展的理念:追求各方面平衡。最終贏得了訂單也是美國空軍對(duì)他們的肯定。這種保持平衡的理念本身就是一種創(chuàng)新,也大大降低了空軍需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。在之后的X-35與X-32的JSF競(jìng)爭(zhēng)中,這種平衡也體現(xiàn)得淋漓盡致。

臭鼬工廠的第二任總裁本·里奇曾說:“F-22是一個(gè)奇跡,它可以在不開加力的情況下進(jìn)行超聲速巡航;它使用了一個(gè)革命性的推力矢量控制系統(tǒng),可以大迎角高速改變飛行方向。因?yàn)樗男阅艹^了世界上其他任何飛機(jī);在此基礎(chǔ)上,它還具有F-117A般的隱身能力?!?/p>

高昂的成本

毫無疑問,YF-22是優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機(jī),它的最終勝利也使得洛克希德公司贏得了訂單。但正當(dāng)洛克希德/波音/通用動(dòng)力聯(lián)合小組的機(jī)體和普·惠公司的動(dòng)力裝置組合把F-22計(jì)劃最后確定下來的時(shí)候,世界形勢(shì)發(fā)生了戲劇性的變化,柏林墻被推倒,冷戰(zhàn)已經(jīng)結(jié)束,蘇聯(lián)解體,海灣戰(zhàn)爭(zhēng)輕而易舉取勝。在接下來的5年里用于防御的開支縮減了近40%,大多數(shù)軍用飛機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃被大規(guī)模壓縮或者干脆被完全中止。

不幸的是,即使軍用飛機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃整體上被縮減,但他們的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)卻一直在上升。原來估計(jì)花費(fèi)262億美元購買750架飛機(jī)的需求被迅速降低到648架,但經(jīng)費(fèi)估算卻升至約866億美元;1993年9月,在國防部完成自下而上的評(píng)審之后,計(jì)劃中的F-22生產(chǎn)數(shù)量減少到438架,預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)716億美元;然而在1997年5月中旬,四年一度的國防部總結(jié)報(bào)告發(fā)布之后,F(xiàn)-22的總產(chǎn)量再次減少到339架。為了節(jié)約資金,需要減緩F-22的生產(chǎn)速度,不過這不但沒有降低反而提高了F-22的單機(jī)價(jià)格,如今的F-22,已經(jīng)達(dá)到了2億美元一架。

盡管擁有高昂的價(jià)格,也擁有與其價(jià)格匹敵的高超的性能,但F-22卻從未參加過實(shí)戰(zhàn),而是作為一種高度機(jī)密的戰(zhàn)略威懾力存在。因此,F(xiàn)-22不僅在美國國內(nèi)無法大量部署,也無法向其盟國出口。日本曾多次要求美國出售F-22,但美國國會(huì)終究沒有同意。無法開始海外銷售更使得F-22的生產(chǎn)線遭到了關(guān)閉。2009年4月,美國國防部決定總共采購187架F-22戰(zhàn)斗機(jī),在最后一架該機(jī)交付之后關(guān)閉其生產(chǎn)線。與此同時(shí),JSF計(jì)劃卻進(jìn)行得如火如荼。贏得JSF計(jì)劃的F-35更像是簡(jiǎn)化版的F-22,在價(jià)格上擁有比F-22更劃算的優(yōu)勢(shì)(盡管F-35的最新價(jià)格也接近1億美元),因此,F(xiàn)-35獲得了美國軍方和各盟國的青睞。預(yù)計(jì)未來 F-35會(huì)裝備3000~6000架,成為世紀(jì)訂單。

打開升力風(fēng)扇口的F-35F-35

由此可見,F(xiàn)-22這樣優(yōu)秀但價(jià)格高昂的戰(zhàn)斗機(jī),即使是美國也無力承擔(dān)大量部署的費(fèi)用,這與臭鼬工廠之前的作品SR-71的情況類似。和平年代,如何控制好性能與預(yù)算,是如今每一個(gè)軍工企業(yè)都會(huì)仔細(xì)斟酌的問題。但是,應(yīng)當(dāng)看到,F(xiàn)-22停產(chǎn)是完成預(yù)定采購計(jì)劃后的“正常結(jié)束”,而不是“半路夭折”。F-22雖然停產(chǎn)了,但是187架(國防部總采購數(shù),但先后于2004年12月24日、2009年3月25日和2010年11月17日墜毀了3架,實(shí)際只有184架)F-22將長(zhǎng)期保留,并在美國空軍全球打擊體系中發(fā)揮重要作用。

JSF F-35

由于JSF F-35是以X-32與X-35激烈競(jìng)爭(zhēng)勝出的X-35為基礎(chǔ)研發(fā)的,在其問世之前就引起了全世界極大的關(guān)注,盡管它更像是F-22的縮水版,但F-35的實(shí)戰(zhàn)能力仍然非常強(qiáng)大。

2006年,洛克希德·馬丁公司利用美國國防部現(xiàn)在使用的空戰(zhàn)系統(tǒng)分析仿真程序,將F-35與主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行了空戰(zhàn)模擬。模擬的對(duì)手主要是歐洲的“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)和俄羅斯的蘇-30戰(zhàn)斗機(jī),這兩種戰(zhàn)斗機(jī)都是典型的三代半戰(zhàn)斗機(jī)。模擬的結(jié)果是F-35以1∶4的交換比大獲全勝,占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。盡管F-35的空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性能不算頂尖,但是其敏捷性依然能與F-16持平,并且因其具備隱身能力,在超視距空戰(zhàn)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。洛克希德·馬丁公司還指出,F(xiàn)-35配備的APG-81雷達(dá),具有性能相當(dāng)強(qiáng)的對(duì)地工作模式,其合成孔徑雷達(dá)繪制地圖的能力遠(yuǎn)勝過F-22,可以在夜間和復(fù)雜氣象條件下對(duì)地精確打擊。此外,F(xiàn)-35的機(jī)腹彈艙容積很大,攜帶對(duì)地攻擊彈藥的能力非常強(qiáng)。F-35的對(duì)地能力獨(dú)樹一幟,遠(yuǎn)勝過以往的對(duì)地攻擊機(jī),例如A-10。2008年,美國空軍發(fā)布了F-35與蘇-35的戰(zhàn)力比較報(bào)告,指出 F-35的戰(zhàn)力是蘇-35的400%。

歐洲“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)

JSF計(jì)劃

Technology,JAST)計(jì)劃聯(lián)合演變而來。1988年,DARPA接管了CALF計(jì)劃。該計(jì)劃分為3個(gè)階段:所有早期的設(shè)計(jì)研究歸為第一階段;第二階段從1993年開始到1996年為止,歷時(shí)3年,為技術(shù)發(fā)展和風(fēng)險(xiǎn)降低階段;第三階段為細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、制造和飛行測(cè)試階段,從1996年開始。1993年3月,DARPA將兩份競(jìng)爭(zhēng)性合同分別授予洛克希德公司和麥克唐納·道格拉斯公司,進(jìn)行兩種CALF方案的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和風(fēng)險(xiǎn)降低評(píng)估。1994年3

F-35的前身是JSF計(jì)劃,由通用低成本輕型戰(zhàn)斗機(jī)(Common Affordable Lightweight Fighter,CALF) 和 先 進(jìn) 聯(lián)合攻擊技術(shù)(Joint Advanced Strike月,波音公司參與競(jìng)爭(zhēng)。兩個(gè)月后諾斯羅普·格魯門公司自費(fèi)加入了競(jìng)爭(zhēng)。

1993年,DARPA啟動(dòng)了一項(xiàng)JAST計(jì)劃,即開發(fā)一種超聲速短距起飛垂直 降 落(Short Take-off with Vertical Landing,STOVL) 飛 機(jī) 取 代 AV-8B。1994年10月,考慮到CALF和JAST這兩個(gè)計(jì)劃相互重疊,美國國會(huì)將DARPA/美國海軍的先進(jìn)STOVL/CALF計(jì)劃并入JAST計(jì)劃,同時(shí)要求JAST計(jì)劃中要包括一個(gè)可以滿足海軍陸戰(zhàn)隊(duì)需求的STOVL機(jī)型。

1994年12月,一個(gè)為期15個(gè)月的方案確定和設(shè)計(jì)研究合同分別授予波音、洛克希德、麥克唐納·道格拉斯以及諾斯羅普·格魯門等公司。不久,諾斯羅普·格魯門公司加入到了以麥克唐納·道格拉斯公司為首的麥克唐納·道格拉斯/英國宇航公司研制小組。承包商都提出了各自的武器系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行了一系列降低風(fēng)險(xiǎn)的工作(如風(fēng)洞試驗(yàn)、有動(dòng)力的STOVL模型以及發(fā)動(dòng)機(jī)分析等)。

1996年3月,JAST計(jì)劃正式更名為JSF計(jì)劃。11月,麥克唐納·道格拉斯、英國宇航、諾斯羅普·格魯門等公司的設(shè)計(jì)方案被淘汰,未能進(jìn)入方案論證階段。1996年11月16日,波音公司和洛克希德·馬丁公司被選為JSF方案論證階段的發(fā)展商。波音公司的研制方案命名為X-32,洛克希德·馬丁公司的研制方案命名為X-35。

2000年9月18日,X-32A首飛;同年10月24日,X-35A首飛。經(jīng)過10個(gè)月的對(duì)比試飛,2001年10月26日,洛克希德·馬丁公司戰(zhàn)勝波音公司,獲得了JSF的工程制造與發(fā)展階段合同。JSF計(jì)劃的精髓是STOVL。X-35的獲勝,與臭鼬工廠創(chuàng)新的升力風(fēng)扇方案密不可分。

臭鼬工廠的軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇

蘇-30戰(zhàn)斗機(jī)(中間兩架)

X-35新穎的軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇研制工作由洛克希德公司臭鼬工廠、羅爾斯·羅伊斯公司和艾利遜公司共同完成。臭鼬工廠自1994年起,就為JAST計(jì)劃研制升力風(fēng)扇,在JAST計(jì)劃上的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)大大幫助了X-35的研發(fā)。

臭鼬工廠的JAST試驗(yàn)?zāi)P停ㄖ饕糜陲L(fēng)洞試驗(yàn))

1994年,臭鼬工廠收到了來自JAST計(jì)劃的4000萬美元研發(fā)經(jīng)費(fèi),用來研究軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇方案。在這個(gè)方案里,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通過一根機(jī)械軸連接到一個(gè)垂直放置的升力風(fēng)扇上。當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí),升力風(fēng)扇打開,可以提高主發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量并產(chǎn)生向下推力,從而縮短飛機(jī)起飛距離,進(jìn)行垂直降落。與美國海軍現(xiàn)役的AV-8B鷂式戰(zhàn)斗機(jī)短距/垂直起降方式大不相同。與此同時(shí),麥克唐納·道格拉斯公司也收到了2800萬美元研發(fā)經(jīng)費(fèi),用于研究燃?xì)怦詈仙︼L(fēng)扇方案。隨后,波音的直接控制垂直起降方案和諾斯羅普公司的方案也加入其中。當(dāng)JAST計(jì)劃演變成JSF計(jì)劃,臭鼬工廠自然將其升力風(fēng)扇方案應(yīng)用到了洛克希德·馬丁公司的X-35上。

X-35的STOVL動(dòng)力系統(tǒng)由F119-614發(fā)動(dòng)機(jī)、軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇、三軸轉(zhuǎn)向噴口和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制噴管組成。軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇為兩級(jí)對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇,垂直安放在座艙后面,剛好在飛機(jī)的重心之前,由主發(fā)動(dòng)機(jī)前延伸出旋轉(zhuǎn)軸通過離合器驅(qū)動(dòng)可向前偏轉(zhuǎn)13度、向后偏轉(zhuǎn)30度。短距起飛或垂直降落時(shí),主發(fā)動(dòng)機(jī)的三軸轉(zhuǎn)向噴口垂直向下偏轉(zhuǎn)(最多可偏轉(zhuǎn)95度并可左右偏轉(zhuǎn)10度),產(chǎn)生6791千克力的向下推力,同時(shí)驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇使飛機(jī)上方的冷氣流以230千克/秒的速度向下噴出,產(chǎn)生8158千克力的推力,共同提供飛機(jī)懸停所需的升力。此外,兩側(cè)翼根處的滾轉(zhuǎn)控制噴管利用發(fā)動(dòng)機(jī)引氣也可提供1805千克力的推力。正常飛行時(shí),離合器斷開,風(fēng)扇停止工作,三軸轉(zhuǎn)向噴口轉(zhuǎn)為水平,飛機(jī)所需動(dòng)力完全由其提供。

臭鼬工廠采用的軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇方案具有明顯的優(yōu)點(diǎn):升力風(fēng)扇將一部分功率從巡航發(fā)動(dòng)機(jī)中分離出來,使得巡航發(fā)動(dòng)機(jī)的位置和尺寸可以按照常規(guī)飛機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)飛機(jī)的性能影響小;效率高,產(chǎn)生的升力要比同樣的F119發(fā)動(dòng)機(jī)的直接升力方案高出60%;從垂直起降狀態(tài)轉(zhuǎn)為平飛狀態(tài)所用時(shí)間短而且轉(zhuǎn)化過程更簡(jiǎn)單;升力風(fēng)扇噴出的是冷氣流,流速低,對(duì)地面的沖擊小,同時(shí)還可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)尾部的高溫燃?xì)馕脒M(jìn)氣道,從而提高了操作可靠性和發(fā)動(dòng)機(jī)安全性。

軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較大,整架飛機(jī)因此增重1800千克,但增加的升力和帶來的性能優(yōu)勢(shì)足以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。除了STOVL型的F-35,常規(guī)起降型(Conventional Takeoff and Landing,CTOL)F-35裝有低可探測(cè)性軸對(duì)稱噴管,以及STOVL型飛機(jī)上所沒有的重2270千克的油箱(安裝在升力風(fēng)扇的位置),可以使飛機(jī)增加370多千米的航程。

洛克希德·馬丁公司的X-35X-35

由于采用了軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇方案,因此X-35可以采用類似F-22的兩側(cè)進(jìn)氣常規(guī)布局,并大量運(yùn)用了F-22戰(zhàn)斗機(jī)上的技術(shù),如梯形中單翼、常規(guī)水平尾翼、外傾雙垂尾和內(nèi)置彈艙,并針對(duì)機(jī)頭方向的探測(cè)進(jìn)行了隱身性能優(yōu)化。無隔板非常規(guī)進(jìn)氣口位于機(jī)頭兩側(cè),無活動(dòng)部件,雙曲度進(jìn)氣道可以屏蔽整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)特征輪廓。全電飛控系統(tǒng)通過電液作動(dòng)器對(duì)主飛行舵面進(jìn)行控制。機(jī)上裝有先進(jìn)的第四代有源相控陣(Active Electronically Scanned Array,AESA)雷達(dá)。該型雷達(dá)集成了雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通信系統(tǒng)的功能及多功能分布式紅外成像傳感器系統(tǒng),可進(jìn)行空中目標(biāo)搜索與跟蹤、目標(biāo)指示和導(dǎo)彈告警、地面目標(biāo)跟蹤,系統(tǒng)由分布在機(jī)體上的6個(gè)保形紅外成像傳感器組成,傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過融合后顯示在飛行員的廣角頭盔顯示器上,并可與目標(biāo)和威脅數(shù)據(jù)信息相重疊。

相比較而言,波音公司的X-32采用直接升力系統(tǒng),由F119-614發(fā)動(dòng)機(jī)、直接升力噴管、二維推力矢量噴管、俯仰和偏航控制噴管以及滾轉(zhuǎn)控制噴管組成。飛機(jī)正常飛行時(shí),直接升力噴管關(guān)閉,主排氣流由二維推力矢量巡航噴管噴出,產(chǎn)生推力。在短距起飛或垂直起降時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)尾部的二維矢量噴管關(guān)閉,發(fā)動(dòng)機(jī)主排氣流轉(zhuǎn)向位于機(jī)身重心處的兩個(gè)升力噴管垂直向下噴出,提供垂直升力,升力噴口可向后偏轉(zhuǎn)45度、向前偏轉(zhuǎn)10度。同時(shí),在升力噴管前開有一條橫縫,壓力風(fēng)扇的冷氣流可由此噴出,除提供一部分升力外,還可形成一道“噴氣屏障”,防止升力噴口的熱排氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道。此外,機(jī)身前后裝有用于飛機(jī)姿態(tài)控制的俯仰和偏航控制噴管,兩側(cè)機(jī)翼上裝有滾轉(zhuǎn)控制噴管。

正在進(jìn)行垂直懸停試驗(yàn)的X-32X-32

X-32的直接升力方案源自“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)采用的前后串列矢量噴管技術(shù),已經(jīng)過多年實(shí)踐驗(yàn)證,技術(shù)比較成熟,整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,零部件少,與未安裝直接升力系統(tǒng)的CTOL型和CV型(Carrier(based)Variant,艦載型)相比,STOVL型重量?jī)H增加317千克。然而,由于發(fā)動(dòng)機(jī)必須安裝在飛機(jī)重心位置附近,對(duì)按常規(guī)設(shè)計(jì)的飛機(jī)而言相當(dāng)不利,帶來的直接后果就是導(dǎo)致了CTOL型和CV型的性能下降。同時(shí),短距起飛或垂直降落時(shí),升力噴管噴出的高溫氣體會(huì)嚴(yán)重侵蝕機(jī)場(chǎng)跑道,并且會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度,使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在“高溫”模式下,效率降低,磨損和維護(hù)成本增加。

盡管X-32比X-35提前近30天飛上了天空,并且飛行測(cè)試的表現(xiàn)也非常良好,顯示出極好的任務(wù)可靠性,但在垂直起降試驗(yàn)中,X-32B(STOVL型)由于發(fā)動(dòng)機(jī)吸入從升力噴口噴出的高溫氣流,動(dòng)力急劇下降,飛機(jī)驟然下落。這一事故顯示出X-32B在設(shè)計(jì)上的先天不足。而X-35B(STOVL型)不僅在飛行測(cè)試中的表現(xiàn)不輸于X-32B,在垂直起降試驗(yàn)中也表現(xiàn)完美。正是由于升力方案的創(chuàng)新,臭鼬工廠幫助洛克希德公司拿到了JSF計(jì)劃,贏得了世紀(jì)訂單。

正在進(jìn)行垂直起飛的X-32X-32

JSF X-32(左)與X-35(右)

不斷攀升的價(jià)格

JSF項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了低成本,具備廣泛的用途,擴(kuò)大了生產(chǎn)量。JSF有多種型別,分別是:美國空軍的CTOL型;美國海軍的CTOL、CV型;美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和英國海軍用的STOVL型。未來全球F-35的裝備數(shù)量可能超過5000架,成為了世紀(jì)訂單。這主要?dú)w功于F-35優(yōu)異的性能和預(yù)計(jì)低廉的價(jià)格。F-35的早期預(yù)計(jì)價(jià)格僅為法國“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的2/3,但由于具備隱身能力,所以性能甚至高于“陣風(fēng)”。正是由于這樣的特點(diǎn),才吸引了美國空軍、海軍,以及美國盟友的大肆購買。

但隨著時(shí)間的推移和新技術(shù)的引入,F(xiàn)-35的研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)費(fèi)用卻在不斷攀升。目前,為配合AV-8垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)和F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)行動(dòng)的花費(fèi)約為平均每小時(shí)1.9萬美元,這兩種戰(zhàn)斗機(jī)今后將被F-35取代。為配合F-35C和F-35B裝備帶來的花費(fèi)要比過去多63%。這些費(fèi)用包括購買飛機(jī)、培訓(xùn)飛行員、飛機(jī)維護(hù)以及消耗品(燃油、零部件和彈藥)的支出。而研發(fā)這種新型F-35戰(zhàn)斗機(jī)的費(fèi)用比預(yù)計(jì)的要增加1/3,達(dá)到600億美元。這意味著,5000架F-35的平均研發(fā)費(fèi)用將是每架1200萬美元。研發(fā)費(fèi)用的增加已經(jīng)導(dǎo)致飛機(jī)交付延遲。而生產(chǎn)成本將為平均每架至少8400萬美元。加上研發(fā)費(fèi)用,每架飛機(jī)的成本將為9600萬美元。預(yù)計(jì)這一成本還將繼續(xù)提高,最終將達(dá)到1.3億美元或更高。這個(gè)價(jià)格已經(jīng)逐漸逼近F-22的單價(jià)。因此,美國空軍、海軍內(nèi)部,包括美國盟國,都開始質(zhì)疑是否值得花費(fèi)如此高昂的費(fèi)用采購F-35,JSF項(xiàng)目如今存在著巨大的壓力。

臭鼬工廠的無人機(jī)系統(tǒng)研究

1995年初,世界上兩家最大的軍用航空公司洛克希德公司與馬丁·瑪麗埃塔公司合并,成為洛克希德·馬丁公司,開創(chuàng)了世界高技術(shù)航空航天領(lǐng)域的新紀(jì)元,這大大加強(qiáng)了臭鼬工廠的實(shí)力??缛?1世紀(jì)后,臭鼬工廠更加信心滿滿,保持著高的效益、高的競(jìng)爭(zhēng)力和高的創(chuàng)新能力,此外還有充足的財(cái)政預(yù)算。

RQ-3“暗星”無人機(jī)三面圖

盡管洛克希德·馬丁公司獲得了F-22和F-35的訂單,但是這對(duì)臭鼬工廠來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在原型機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)中,臭鼬工廠雖然承擔(dān)了YF-22和X-35的最后組裝,但這兩個(gè)項(xiàng)目畢竟是洛克希德·馬丁整個(gè)公司的事情。在競(jìng)標(biāo)成功后,ATF和JSF項(xiàng)目都進(jìn)入了工程發(fā)展階段,臭鼬工廠一貫獨(dú)立特行的風(fēng)格將不再有用,剩余的工作都將交給洛克希德·馬丁公司的其他下屬部門,臭鼬工廠的相關(guān)任務(wù)并不多。

過去的60多年,臭鼬工廠的生存法則是用很短的周期、有限的財(cái)務(wù)預(yù)算盡力制造極具創(chuàng)新意義的飛機(jī)。這種快速研發(fā)能力的傳承使得其他飛機(jī)制造公司很難匹敵。在冷戰(zhàn)時(shí)期,動(dòng)輒制造數(shù)千架飛機(jī)的日子一去不復(fù)返了,更簡(jiǎn)單、更高效、更復(fù)雜的軍事/商業(yè)計(jì)劃是當(dāng)今時(shí)代的特點(diǎn)。臭鼬工廠在20世紀(jì)90年代末依然按照傳統(tǒng)方法研制了幾種型號(hào)的飛機(jī),全都具有非常獨(dú)特的創(chuàng)意。其中包括:A/F-117X攻擊機(jī),這是基于F-117A的衍生型號(hào),具有對(duì)地和對(duì)空打擊的能力;JAST計(jì)劃,這是臭鼬工廠研制的STOVL戰(zhàn)斗機(jī),這種戰(zhàn)斗機(jī)的研究為后來的JSF計(jì)劃打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);RLV(Reusable Launch Vehicle,可重復(fù)使用運(yùn)載火箭)計(jì)劃,即臭鼬工廠的X-33,同樣為21世紀(jì)初空天飛機(jī)的研究做好了鋪墊。不幸的是,臭鼬工廠在轉(zhuǎn)型以后的幾種獨(dú)立研究計(jì)劃都由于各種原因紛紛被終止或被合并了。

時(shí)代的變化對(duì)臭鼬工廠的打擊依然是存在的,但如今的無人機(jī)潮流卻給臭鼬工廠帶來了新的契機(jī)。除了與其他公司聯(lián)合研制X-35以外,21世紀(jì)初的臭鼬工廠還有幾款非常優(yōu)秀的無人機(jī)問世,這些無人機(jī)甚至引領(lǐng)了世界無人機(jī)的發(fā)展——無尾飛翼布局,以“暗星”、“臭貓”、“哨兵”無人機(jī)為典型代表。盡管它們不如“全球鷹”、“捕食者”(皆是有尾布局)那樣大名鼎鼎,甚至項(xiàng)目被終止了,但是臭鼬工廠對(duì)無尾布局無人機(jī)系統(tǒng)的研究,使其能夠更好地探索無尾氣動(dòng)布局,這符合美國空軍對(duì)未來下一代長(zhǎng)航程攻擊計(jì)劃的需求,為美國未來的技術(shù)發(fā)展提供了方向。

RQ-3“暗星”

RQ-3“暗星”無人機(jī),研發(fā)階段稱為Tier-3,1996年3月29日首飛。RQ-3是一種高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī),采用了隱身技術(shù),因此很難被探測(cè)到,這樣RQ-3就可以穿越重重防空網(wǎng),不像RQ-4“全球鷹”必須在具備制空權(quán)的情況下才能進(jìn)行偵察。RQ-3是完全自主控制的無人機(jī),它可以自動(dòng)起飛,飛行至目標(biāo),操縱傳感器傳送信息,并在沒有人干涉的情況下返回著陸。但操作員依然可以通過無線電和衛(wèi)星信號(hào)改變RQ-3的飛行計(jì)劃和傳感器探測(cè)方向。RQ-3能攜帶光學(xué)傳感器或雷達(dá),并能夠?qū)崟r(shí)傳輸數(shù)據(jù)給衛(wèi)星。

1996年4月22日,RQ-3在試飛時(shí)墜毀。1998年6月29日,經(jīng)過穩(wěn)定性改進(jìn)的RQ-3A在進(jìn)行程序重新設(shè)計(jì)后,進(jìn)行了6次試飛,最后一次試飛對(duì)航時(shí)進(jìn)行了試驗(yàn)。臭鼬工廠建造了兩架額外的RQ-3A,但在項(xiàng)目取消前從未飛行過。1999年1月28日,RQ-3項(xiàng)目被中止。但是,2003年4月,RQ-3作為秘密項(xiàng)目重新啟動(dòng),機(jī)身尺寸和容量得到了擴(kuò)大。據(jù)稱2003年的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中它第一次參加了實(shí)戰(zhàn),但未被證實(shí)。

P-175“臭貓”

“臭貓”是臭鼬的俗語,也是大名鼎鼎的臭鼬工廠——如今的ADP的昵稱?!俺糌垺毙吞?hào)為P-175,2003年3月由洛克希德·馬丁公司設(shè)為研發(fā)項(xiàng)目,在2006年英國范堡羅航展上揭開神秘的面紗。臭鼬工廠總裁弗蘭克·卡布其諾介紹,研制“臭貓”驗(yàn)證機(jī)的目的是為了更好地掌握這種無尾布局飛機(jī)的飛行動(dòng)力性能,同時(shí)用于驗(yàn)證未來可能應(yīng)用于美國空軍“遠(yuǎn)程攻擊”計(jì)劃所需的各項(xiàng)技術(shù)。

2003年3月,臭鼬工廠開始著手設(shè)計(jì)“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī),該機(jī)完全由洛克希德·馬丁公司自行投資,花費(fèi)了大約2700萬美元。18個(gè)月后所有設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作完成,做好了首飛準(zhǔn)備。然而,由于內(nèi)利斯試驗(yàn)基地遇到了異乎尋常的多雨季節(jié),飛行計(jì)劃被迫推遲。據(jù)洛克希德·馬丁公司介紹,“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)主要設(shè)計(jì)用于驗(yàn)證高空長(zhǎng)航時(shí)氣動(dòng)布局、自主飛行品質(zhì)和快速樣機(jī)成型等3方面技術(shù)。

首先,是設(shè)計(jì)出一種高空持續(xù)飛行所需的氣動(dòng)構(gòu)型。與“暗星”無人機(jī)類似,“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)采用了無尾飛翼布局,翼展達(dá)到27.43米,兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)身兩側(cè),最大起飛重量4086千克。它的機(jī)身中央安裝有一個(gè)油箱,所裝載的燃油可以保證續(xù)航約4小時(shí)。隨著研制工作的進(jìn)展,機(jī)翼內(nèi)將攜帶更多燃油,可以進(jìn)一步增加續(xù)航能力。

“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)在機(jī)身腹部設(shè)計(jì)有內(nèi)部武器艙,可以攜帶454千克的武器或傳感器。臭鼬工廠還在與有關(guān)載荷供應(yīng)商協(xié)商,希望在今后幾年內(nèi)探索有可能在無人機(jī)上驗(yàn)證的各種傳感器。在此基礎(chǔ)上,“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)的發(fā)展型可以安裝先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá),承擔(dān)起情報(bào)收集和監(jiān)視/偵察任務(wù),并考慮在今后的衍生型號(hào)中增加投放小直徑炸彈等武器,具備遠(yuǎn)程攻擊能力。

無尾布局無人機(jī)P-175“臭貓”

其次,是驗(yàn)證新的高效快速樣機(jī)制造技術(shù)。臭鼬工廠在制造“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)時(shí)大量采用復(fù)合材料。通常情況下,復(fù)合材料的固化需要一個(gè)高壓設(shè)備和177攝氏度高溫。研制人員采用了全新的低溫制造工藝,先是在65攝氏度下固化“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)的復(fù)合材料,稍后再進(jìn)一步將其固化。這架驗(yàn)證機(jī)的部件不到200個(gè),利用黏合劑代替了鉚釘,減少了制造過程所需的工作量,同時(shí)在設(shè)計(jì)方面非常有利于實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)偷腞CS。

再次,是增強(qiáng)自主飛行的品質(zhì)。臭鼬工廠還在從事無人機(jī)先進(jìn)自主飛行能力方面的研究,以減少任務(wù)管理和相關(guān)操縱等無人機(jī)所需的昂貴人力成本。研制人員希望從機(jī)體平臺(tái)中盡量節(jié)省成本,而發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器和電子設(shè)備的價(jià)格預(yù)計(jì)保持不變。

“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)已經(jīng)在4572米高空進(jìn)行了兩次飛行,并在之后的飛行試驗(yàn)中進(jìn)一步增加了飛行高度。研制人員希望在飛翼平臺(tái)從未達(dá)到的18288米以上的高度,研究新型復(fù)合材料工藝的實(shí)際工作狀況。洛克希德·馬丁公司表示,“臭貓”無人驗(yàn)證機(jī)只是一個(gè)高空技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái),不會(huì)直接投入批生產(chǎn),但已經(jīng)考慮在此基礎(chǔ)上發(fā)展一種設(shè)計(jì)方案,提交作為美國空軍“遠(yuǎn)程攻擊”計(jì)劃的評(píng)審方案。有資料稱,美國空軍把設(shè)計(jì)工作延續(xù)到了2007財(cái)年,并在2010年開始正式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制,新型遠(yuǎn)程攻擊/偵察系統(tǒng)將可能最遲在2018年形成初始作戰(zhàn)能力。

RQ-170“哨兵”

2009年12月7日,RQ-170“哨兵”出現(xiàn)在阿富汗坎大哈,引起世界關(guān)注。據(jù)稱它能潛入中國領(lǐng)空收集情報(bào),被稱為“坎大哈野獸”。

不久,美國空軍證實(shí)“坎大哈野獸”名為RQ-170“哨兵”,是一種隱身遙控噴氣無人機(jī)。該機(jī)由洛克希德·馬丁公司臭鼬工廠支持開發(fā)。RQ-170在“暗星”和“臭貓”無人機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā),仍然采用臭鼬工廠一直探索的無尾飛翼布局,傳感器平滑地安裝在機(jī)翼的上表面。據(jù)稱這款無人機(jī)是美國正在開發(fā)的一種為前線部署的作戰(zhàn)部隊(duì)提供偵察和監(jiān)視支援的隱身無人機(jī)系統(tǒng)。RQ-170氣動(dòng)外形與P-175“臭貓”非常接近,不同的是“臭貓”擁有兩個(gè)尾噴口,而RQ-170只有一個(gè)。

RQ-170目前由內(nèi)華達(dá)州托諾帕試驗(yàn)場(chǎng)的第30偵察中隊(duì)負(fù)責(zé)測(cè)試使用,當(dāng)F-117A隱身戰(zhàn)機(jī)還處于保密階段時(shí)也部署在該試驗(yàn)場(chǎng),該無人機(jī)隸屬于空中作戰(zhàn)司令部位于克里奇空軍基地的第432聯(lián)隊(duì)。RQ-170的編號(hào)與F-117A相似,其特別序列號(hào)是為了防止對(duì)于該項(xiàng)目存在情況的猜測(cè)。這是一種非武裝無人機(jī),具有中等程度的隱身能力(包括鈍前緣、簡(jiǎn)單噴管和翼上傳感器吊艙),同時(shí)“哨兵”是基于戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)使用的平臺(tái),而不是戰(zhàn)略級(jí)的情報(bào)收集設(shè)計(jì)。根據(jù)其低可探測(cè)性設(shè)計(jì),該無人機(jī)可用于伊朗邊境地區(qū)飛行以及監(jiān)視中國、印度和巴基斯坦的導(dǎo)彈試射,收集相關(guān)數(shù)據(jù),也可執(zhí)行諸如信號(hào)和多光譜情報(bào)收集等任務(wù)。

RQ-170“哨兵”

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