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第20章 臭鼬工厂打造的经典战机(4)

SR-71极其高昂的维护费用一直是令美军头疼的问题。在美国空军提交的任务准备状态的请求报告中,曾提出将两架SR-71再编入役。按每月30天计算,每月所需的费用为3900万美元。SR-71每飞满25h,都要检查一次,每次检查要持续24~36h;每飞满50h后这种检查要持续48~72h。另外每周机械日检查需要24h。每飞满800h就要运回帕姆戴尔,由臭鼬工厂进行6个月的大修维护。而且,由于SR-71是20世纪60~70年代的技术,没有实时传输侦察数据的能力,只有返航后才能获取侦察结果,美国空军必须对其进行现代化改装,如改进它的侦察设备和雷达系统,装备卫星全球定位系统等,这些都需要极大的投资。随着卫星技术的发展和世界格局的变化,使用维护费用昂贵的SR-71进行远距离战略侦察已无太大必要。

冷战早已结束。SR-71的最大特点是3倍声速,用于摆脱苏联的防空导弹,而如今这个威胁没有了,SR-71的这个优势无法发挥。相反地,由于反恐战争,美国需要能在一个地区反复细致侦察的飞机,因此,即使老式的U-2都比SR-71实用得多,当年老式U-2被人诟病的亚声速反而体现出优势。SR-71设计之初,对机身结构进行的创新设计均是为了达到3倍声速,但是在机动性能、亚声速盘旋性能等方面却大打折扣,它的转弯半径竟然达到了几百英里,这显然不适合现代战场的侦察。而且随着军事科技的日新月异,各国的防空导弹已经经历了几代的发展,3倍声速的“黑鸟”不再是高不可触的了。

尽管有种种不足,“黑鸟”系列飞机的设计都是非凡的成就,因为它们所能达到的飞行速度和飞行高度是同时代和现代的飞机望尘莫及的。SR-71至今仍保持着常规有人驾驶飞机的飞行高度和飞行速度的纪录。虽然在同一时代背景下NASA也取得了巨大的技术成功,但与NASA不同的是,这些飞机是由一个小型团队设计的,是在完全保密的条件下制造出来的。无可否认,SR-71凝聚着臭鼬工厂的智慧。有人说:它不该是20世纪60年代的产物,而像是外星科技。

3.4 “海夫蓝”计划与F-117A“夜鹰”

1989年12月20日,为了支援美国陆军特种部队在巴拿马里奥阿托的空降作战,美国空军出动了6架造型怪异的飞机,这便是首次用于实战的F-117A“夜鹰”隐身战斗机。战争中,F-117A用激光制导炸弹精确地轰炸了目标,造成巴拿马国防军混乱,为美军突击队的空降减少了障碍。

而令F-117A名扬四海的则是20世纪90年代初的海湾战争。1991年1月17日凌晨3时(正式发起攻击时间)之前9min,F-117A趁着夜色潜入伊拉克领空,投下了第一次海湾战争的第一颗炸弹,攻击了伊拉克南部的一个防空指挥中心。整个海湾战争行动期间,42架“夜鹰”执行任务多达1271架次,投弹2000多吨,令人吃惊的是,竟无一受损。这一战绩震惊了全世界,也让全世界认识了这种造型怪异,更像是UFO的战斗机。在各种参战飞机中,唯有F-117A承担了攻击巴格达市区目标的任务。整个战争期间,F-117A承担了40%的攻击任务,其效率远远超越了美军当时拥有的其他飞机。F-117A一时间成了不可战胜的战斗机。

但“夜鹰”最终折戟沉沙。在1999年美国与北约空军空袭南斯拉夫时,“F-117A无法被击落”的神话被打破了。3月27日,南斯拉夫军队用萨姆-3导弹击落一架F-117A,并击伤了另外一架。该事件间接导致了F-117A的最终退役。

尽管如此,F-117A无疑是20世纪90年代大放异彩的一种飞机,它如同UFO般独特的外形吸引了全世界的目光。其实,这种独特的外形,恰好反映了臭鼬工厂的黄金定律:完全遵循客户的需求。因为,美军给洛克希德公司的指标就是:隐身。正是由于这条至高无上的要求,才出现了造型非常独特,隐身性能异常突出,被世人所推崇的“夜鹰”——F-117A。臭鼬工厂在F-117A上面所创造的隐身革命,依然影响着世界军用飞机的发展。

3.4.1 “海夫蓝”计划

与SR-71一样,臭鼬工厂的F-117A研发过程同样是机密且高效的。1975年,DARPA邀请洛克希德公司和诺斯罗普公司参与XST的研制和竞争。诺斯罗普公司提出的XST飞机方案采用了圆滑及有棱角的型面,以达到降低RCS的目的。而洛克希德公司利用创新的隐身技术设计了自己的XST飞机方案。他们利用了新颖的多面体设计理念,即飞机表面应用很多平面来反射雷达波,如同手电筒的光波从多面体反射出去一样。1976年4月, DARPA选中洛克希德公司继续开展详细设计、工程研制和试验,项目命名为“海夫蓝”计划。

1977年11月,首架“海夫蓝”XST飞机完成,这是一种亚声速单座飞机,安装有两台通用电气公司的J85-GE-4A发动机。机翼采用72.5°的后掠******。“海夫蓝”的机翼并没有襟翼、减速装置或高增升装置。全机都是由多面体组成,表面涂有雷达吸波材料。进/排气口采用独特的栅板,栅板孔经过严格测试,具有非常好的隐身效果。另外,臭鼬工厂还对J85-GE-4A发动机叶片加了镀层以降低雷达可探测性。

“海夫蓝”的试验计划包括:设计样机的RCS和风洞模型试验、各系统和子系统的质量检验、总装飞机的调整试飞、飞机的飞行试验。第二架“海夫蓝”在1978年7月加入了试验。这架飞机与第一架不同,它有一个“真正的”空速系统(但没有机头空速管),没有安装阻力伞。同时,还采用了完成任务所需的全部材料和涂层。飞机在12个月里进行了52次飞行,完成了隐身试验。验证了空速静压系统、俯冲稳定性、静态方向稳定性、侧滑系数、两面角效应、滚动和偏航阻尼、发动机的外部特性等,基本上与设计相近或吻合,对有些差别大的做了调整。飞行试验的最后阶段于1979年在一个模拟的综合防御环境中进行,试验中飞机展示了它对于地面和机载雷达系统的隐身性能和低噪声特性。

“海夫蓝”计划的结论是:它是一架确信无疑可以设计、制造和使用的隐身战术和战略飞机。

3.4.2 F-117A 隐身战斗机的研制

洛克希德公司在“海夫蓝”上成功地验证了隐身技术之后,于1978年11月16日与美国空军签订了研制合同。合同要求研制5架原型机和15架生产型单座亚声速战斗机,定名为F-117A。设计采用在“海夫蓝”上已经获得的数据,其主要工程师都是“海夫蓝”计划的参与者。

F-117A在“海夫蓝”的基础上,致力于减小7种可探测的迹象,包括雷达、红外线、视觉、凝结尾流、发动机烟雾、声音、电磁辐射。其中雷达、红外线和电磁辐射是带来最大危险的3种。为了减小这些可探测迹象,臭鼬工厂采用的技术包括大后掠翼面、雷达吸波结构和材料、加网进气口、高纵横比二维排气管、内埋武器舱、特殊天线、无线电频率传输技术等。因为F-117A的气动力设计与普通方式区别很大,为减少风险采用了一些在现役飞机上已证实了的系统,如F/A-18战斗机上通用电气公司的F404涡扇发动机,F-16和F/A-18的座舱组件、导航和攻击系统、计算机和电子设备、武器投放系统,以及改进了的F-16电传操纵飞控系统等。

F-117A的主要使命是穿越敌方空防,破坏有重大价值的目标,隐身是主要设计目标。为达到这一目的,F-117A采用了与“海夫蓝”一样特殊的多面体外形,由此在气动力特性方面带来了巨大的问题。为使它仍然是一架能够飞行的飞机,臭鼬工厂的空气动力学专家采取了一系列措施,如后掠机翼、V型尾翼布局、尖锐的前缘等。

由于F-117A是第一架由电气工程师设计的飞机,它具有不符合空气动力学的特点,如各种可能的轴间耦合及不稳定性。为了降低风险和成本,臭鼬工厂决定在F-16有关设备的基础上进行修改。在飞控计算机中建立了满足F-117A特殊要求的新的控制律,为新的大气数据传感器定义了界面,建立了不同作动器失效检测和余度管理配置,修改了动力供给方式。

F-117A在其飞行包线内的很大部分是方向不稳定的,特别是当武器舱门打开时,方向轴控制采用了两个大的全动鳍翼来提供足够的控制力。由于F-117A的特殊形状,侧向力很小,一般的横向加速度计反馈不适于用做横向增稳。大气数据探头测量各种压力,飞控计算机通过鳍翼保持机头与相关风向协调。偏航和滚转速率反馈以提供相应的荷兰滚阻尼,俯仰速率和滚转速率的乘积反馈回去以消除惯性耦合。当起落架收起和飞行员未蹬舵时,方向轴自动进行偏航调整。这一点大大简化了当飞机起飞后一个发动机失效的应急处理,这时飞行员只须收起起落架,集中精力保持迎角和倾斜角在适当的数值就可以了。

最终的F-117A尽管气动力性能不佳,但是其隐身能力确实达到了美国空军的要求。在后来的实战中,其隐身性能发挥得淋漓尽致。F-117A的第一次正式试飞是在1981年6月18日。随着时间的推移,臭鼬工厂不断改进F-117A,包括航电系统、武器系统等都进行了改进。20世纪90年代后期,臭鼬工厂还以F-117A为基础,发展了A/F-117X攻击机计划。

3.4.3 F-117A 的局限性

尽管F-117A在20世纪的几场战争中上演了不可战胜的传奇,但也曾被老式雷达发现并发射导弹击落。F-117A失利的最重要原因是这种专门执行轰炸任务的飞机在隐身技术上依然存在软肋。F-117A的隐身性能非常好,但是却对波长十分敏感。它对短波雷达的隐身效果非常好,对长波雷达的隐身能力却有限,而现代长波雷达的探测精度正在逐渐提高。试验表明,超视距雷达可对隐身飞行器提供远程预警。在海湾战争中,沙特阿拉伯的法制“猎鹰”雷达就多次在12mile以外发现过F-117A。英国驱逐舰更在50mile距离上发现过它。

此外,F-117A为了追求隐身外形,给飞机的其他性能带来了许多弊端,如气动力性能不好、飞行不稳定、机动性较差、飞行速度低等。美国空军经过伊拉克战争发现,F-117A能够完成的作战任务基本上都可以通过F-16、F-15E战斗机的组合来完成。随着F-22的服役和F-35的研制,专门以隐身为目的的战斗机设计已经无法在现代战场实现作战目的。

但是,F-117A却是朝着隐身这个想法迈出了完美的一步,在飞行隐身这个技术领域堪称一个革命性的飞跃,F-117A隐身技术的发展为本·里奇赢得了1981年的“杰出服役勋章”。

3.5 顶级智慧的结晶——F-22“猛禽”

F-22“猛禽”是世界上第一种服役的第四代战斗机。与第三代战斗机F-15、F-16等相比,F-22具有低可探测性(隐身性)、不开加力超声速巡航、高机动性和敏捷性等特性。F-22几乎综合了超视距空战和近距离空战所需的全部技术,拥有“先敌发现、先敌发射、先敌攻击”的优势。

F-22从未参加过实战,但参加过许多次军演。2006年,美国军方在阿拉斯加举行的“北方边际2006”联合军事演习中,F-22取得了对抗第三代战斗机144∶0的不可思议的战绩。不少F-15、F-16战斗机的飞行员都是在毫不察觉的情况下被击中的。

2008年12月,美军派遣F-22至中东沙漠进行了长达35天的演练,与来自巴基斯坦、法国和约旦等国的战斗机进行了模拟对抗,每次对抗都以绝对性优势击败对手,展现了沙漠高温条件下的出色战斗力。之后的许多军演, F-22的表演都令人惊叹,堪称世界上最强大的战斗机。

F-22是由ATF计划中获胜的YF-22飞机发展而来的, YF-22是洛克希德公司顶级智慧的结晶,臭鼬工厂在YF-22的研制过程中扮演了重要角色。但与臭鼬工厂以前的作品不同的是,YF-22是多家公司联合研制的,臭鼬工厂只负责部分研发工作,甚至不再包括工程制造。这是由于新一代的战斗机其复杂程度远远超越了以往任何战斗机,原型机由任何一家公司独立完成都会变得异常艰难。之后的F-35也是如此。

3.5.1 洛克希德公司与诺斯罗普公司之争

ATF计划始于20世纪70年代早期,作为美国战术空军司令部“1985研究”(TAC-85)计划的一部分,在空军资助下于1969~1970年逐渐为人所知,被公认为是ATF方案的起源。直到1981年11月,ATF计划才正式步入研制阶段。ATF计划的研制主要分为:方案论证(阶段0)、演示验证(阶段Ⅰ)、工程制造(阶段Ⅱ)3个部分,即研究、开发、试验和鉴定阶段。1981年11月23日,ATF计划“阶段0”获得批准,标志着ATF项目方案论证正式启动,也揭开了各家航空公司竞争的序幕。

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