文/晨楓 美國空軍在推動噴氣化、后掠翼化和超音速化遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在美國海軍的前面,美國空軍和NASA的合作也遠(yuǎn)比美國海軍密切。美國空軍和NASA的X飛機(jī)是世界航空史上沒有先例的。在此之前,新飛機(jī)的研制和試飛總是和型號設(shè)計(jì)連在一起,遇到問題就地解決。但X飛機(jī)不以投產(chǎn)為目的,不受具體的型號研發(fā)的約束,純粹就飛行的共性的基礎(chǔ)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)和試飛,提供了大量珍貴的數(shù)據(jù),這是戰(zhàn)后美國航空技術(shù)爆炸性發(fā)展的一個(gè)重要原因。政府主導(dǎo)的航空技術(shù)包括后掠翼、三角翼、變后掠翼、可調(diào)進(jìn)氣道等,NASA發(fā)明的先進(jìn)航空理念包括壓縮升力、跨音速面積律等。 戰(zhàn)后美國空軍追求技術(shù)至上的豪華裝備路線,一方面在軍事技術(shù)上突飛猛進(jìn),另一方面連財(cái)大氣粗的美國也不堪重負(fù)。在戰(zhàn)略層面,肯尼迪放棄艾森豪威爾的“大規(guī)模報(bào)復(fù)”戰(zhàn)略,改為“靈活反應(yīng)戰(zhàn)略”,強(qiáng)調(diào)常規(guī)作戰(zhàn)能力,靈活地應(yīng)對從世界大戰(zhàn)到局部戰(zhàn)爭的各種戰(zhàn)爭形式。在技術(shù)上,高空高速已經(jīng)不足以保證突防和生存,但新技術(shù)使一機(jī)多用成為可能。這些變化使得美國開始要求作戰(zhàn)飛機(jī)具有多樣化的作戰(zhàn)能力,并通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本。羅伯特·麥克納馬拉是美國商界“神童”,被肯尼迪請來出任國防部長,控制脫韁野馬一樣的軍費(fèi)上漲問題。 羅伯特·麥克納馬拉 在這樣的大氣氛下,XF-108、XB-70下馬,北美一下子失掉了重心,除了后來的B-1轟炸機(jī)外,在軍用飛機(jī)領(lǐng)域再無建樹。但北美轉(zhuǎn)戰(zhàn)航天后多有斬獲,航天飛機(jī)和“土星”運(yùn)載火箭都是北美的杰作。 “麥克納馬拉革命”對美國戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展有兩個(gè)影響: 1、通過多用性、通用化和規(guī)模經(jīng)濟(jì)求低成本 2、依靠技術(shù)進(jìn)步,只用紙面評估就確定技術(shù)方案,避免費(fèi)時(shí)費(fèi)錢的實(shí)機(jī)對比試飛 多用性和通用化不光要求戰(zhàn)斗機(jī)同時(shí)具備空戰(zhàn)和對地攻擊能力,還要求空海軍達(dá)到最大程度的通用性,以減少采購品種,既通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)壓低單價(jià),又通過備件共享來壓縮采購總量,改善經(jīng)濟(jì)性和后勤保障。當(dāng)時(shí)認(rèn)為航空技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟,紙面評估已經(jīng)可以達(dá)到相當(dāng)?shù)目煽啃裕艞墝?shí)機(jī)競飛可以節(jié)約很大的開支。事實(shí)證明,這兩點(diǎn)都過于樂觀了。 麥克納馬拉推動的TFX計(jì)劃最終有通用動力和波音進(jìn)入最后竟標(biāo)。在屢屢修改要求并重新投標(biāo)后,波音方案依然三次入選,但最終還是通用動力的方案獲得研制合同。此中的陰謀論說法(彼時(shí)總統(tǒng)林登·約翰遜是德克薩斯人,通用動力的總部位于德克薩斯)一直綿延不絕,但事實(shí)是,通用動力的方案具有更大的空海軍通用性;通用動力具有更多的戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)驗(yàn),對預(yù)算和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的評估相對可靠;作為通用動力團(tuán)隊(duì)一部分的格魯曼具有豐富的海軍戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)驗(yàn)和變后掠翼經(jīng)驗(yàn);通用動力方案在技術(shù)不如波音方案先進(jìn),也確保較低的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。 但F-111的研制遇到了嚴(yán)重的問題,性能達(dá)不到要求,嚴(yán)重超重、超支、超時(shí)。F-111的困境和越南戰(zhàn)爭的經(jīng)驗(yàn)引發(fā)了美國空軍的另一場革命,“戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨”要求空優(yōu)至上和對比試飛,這兩點(diǎn)都是對麥克納馬拉革命的反動。在技術(shù)上,不再強(qiáng)調(diào)絕對尖端,而是戰(zhàn)術(shù)引導(dǎo)技術(shù),強(qiáng)調(diào)機(jī)動性、平衡的全局性能、維修性和成本控制,其結(jié)果就是麥道F-15“鷹”式、通用動力F-16“戰(zhàn)隼”、麥道F-18“大黃蜂”(諾思羅普在YF-17被美國海軍選中重新設(shè)計(jì)后,苦于缺乏海軍戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)驗(yàn),被迫把設(shè)計(jì)主導(dǎo)權(quán)交給麥道)。格魯曼F-14“雄貓”也是TFX計(jì)劃失敗的結(jié)果,但這是F-111B重新包裝的產(chǎn)物,和戰(zhàn)斗機(jī)黑手黨沒有多大關(guān)系。 在TFX還在醞釀時(shí)期,麥克納馬拉已經(jīng)在推動空海軍通用化。由于海軍F-4“鬼怪”式的成功,空軍被指令研究將F-4作為TFX服役之前的過渡的問題??哲姷脑u估表明:在典型作戰(zhàn)條件下,F(xiàn)-4作為截?fù)魴C(jī)優(yōu)于F-106,作為攻擊機(jī)優(yōu)于F-105,作為偵察機(jī)優(yōu)于RF-101。盡管一百個(gè)不情愿,沒有理由不采用F-4,很多盟國空軍也很快跟進(jìn)。不久,海軍的A-7“海盜II”攻擊機(jī)也被空軍采用。F-15、F-16、F-18在TFX的灰燼中復(fù)生,至今依然在美國和盟國中作為一線戰(zhàn)斗機(jī)。 戰(zhàn)國爭霸塵埃落定后,麥道穩(wěn)居老大地位,除了F-4、F-15、F-18,還有垂直起落的AV-8“鷂II”式(基本技術(shù)來自英國BAe)。通用動力位居老二,除了洗心革面后的F-111,還有現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)中最為成功的F-16。格魯曼繼續(xù)保持在海軍中的老大地位,但F-14是“十系列”系列(F-14到F-18)中最早退役的,后繼無嗣的格魯曼最終淡出,并入諾思羅普。 更早退出的還有北美、沃特、共和。北美轉(zhuǎn)戰(zhàn)航天,沃特作為LTV的一部分主打飛機(jī)結(jié)構(gòu)的次級承包,共和在并入費(fèi)爾柴爾德后曾推出A-10攻擊機(jī),但還是凄慘地退出了戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域,當(dāng)年制造P-47的巨大廠房如今成為購物中心。在隱身時(shí)代之前,洛克希德專攻戰(zhàn)略偵察機(jī)、軍用運(yùn)輸機(jī)、民航機(jī)、航天(“大力神”運(yùn)載火箭)。諾思羅普繼續(xù)專攻輕型戰(zhàn)斗機(jī),但F-18的陸基型胎死腹中,專供出口的F-20“虎鯊”也最后下馬。 麥克納馬拉革命的初衷是控制軍購成本,但作戰(zhàn)飛機(jī)的品種少了,采購總量也少了,而單位成本還在提高。F-14和F-15分別是美國海軍和空軍歷史上最昂貴的戰(zhàn)斗機(jī)。最終軍購費(fèi)用并沒有下降,還要靠高低搭配才能維持起碼的數(shù)量。這是麥克納馬拉沒有預(yù)料到的。 40-50年代時(shí),美國有9個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)公司,40多個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)研制項(xiàng)目。這都是實(shí)現(xiàn)首飛的,紙面項(xiàng)目和在首飛前就下馬的不算。這其中,主要為美國空軍研制戰(zhàn)斗機(jī)的有5家,分別為通用動力,北美,共和,洛克希德,諾思羅普,共研制了22種戰(zhàn)斗機(jī),8種轟炸機(jī)。主要為美國海軍研制戰(zhàn)斗機(jī)的有4家,分別為格魯曼、麥克唐納、沃特、道格拉斯,共研制了18種戰(zhàn)斗機(jī)。 60-70年代中,新飛機(jī)項(xiàng)目下降到10種以下;到TFX的時(shí)候,只剩下一個(gè);70年代略有回升。這也是一個(gè)戰(zhàn)術(shù)引導(dǎo)技術(shù)的時(shí)代,航空技術(shù)的發(fā)展相對穩(wěn)定,沒有突破性的新技術(shù)出現(xiàn),專業(yè)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)變得很重要,準(zhǔn)入門檻很高,所以沒有新公司出現(xiàn)。 70年代后,飛機(jī)公司大量合并。共和在1965年并入費(fèi)爾柴爾德,北美在1973年并入洛克威爾,合并而成的北美-洛克威爾后來并入波音;沃特在1962年并入LTV。公司在經(jīng)濟(jì)前景上的不定性和新項(xiàng)目的減少,使得飛機(jī)公司對大量投資于公司科研的信心下降,公司科研速度放慢。 在眾多戰(zhàn)斗機(jī)公司中,麥道最為成功,空海軍通吃。這要?dú)w功于麥克唐納從40年代開始就為海軍研制噴氣戰(zhàn)斗機(jī),特別注重航母上的起落所必要的中低空機(jī)動性能。從F-101開始,麥道又在空軍中積累深厚的人脈。加上性能出色,F(xiàn)-4和F-15在空軍獲得成功就不奇怪了。麥道的海軍戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)驗(yàn)也使得F-18成為一架出色的海軍戰(zhàn)斗機(jī),30年后又老樹新花,以F-18E的面目再度登場,在未來幾十年里繼續(xù)作為美國海軍的主力戰(zhàn)斗機(jī)。 北美從F-86開始,借助X-10/SM-64“納瓦霍”巡航導(dǎo)彈的東風(fēng),搶先跨入超音速時(shí)代,以后又掌雙三的牛耳,但由于在技術(shù)路線上失之毫厘差之千里,最后淡出戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域,將高空高速的專長轉(zhuǎn)用到航天上。 通用動力借50年代的雙二東風(fēng),一直沖浪于航空技術(shù)的前沿。雖然差點(diǎn)在F-111上栽了,但從F-16上翻了本。 美國空軍和NASA的航空科研繼續(xù)在世界上占領(lǐng)先地位。這期間,美國空軍科研的突出代表是約翰·伯伊德少校倡導(dǎo)的能量機(jī)動理論,理論結(jié)合實(shí)際,不光可以用來評估現(xiàn)有戰(zhàn)斗機(jī)和戰(zhàn)術(shù),還用來指導(dǎo)未來戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)。NASA在此期間也推出變穩(wěn)和電傳飛控等新技術(shù),但重點(diǎn)轉(zhuǎn)向航天。 然而,80年代后,最重要的航空新技術(shù)是隱身,這將影響未來20年的戰(zhàn)斗機(jī)世界。 SR-71“黑鳥”偵察機(jī) 在被迫淡出戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域后,洛克希德專攻戰(zhàn)略偵察機(jī)。除了高空高速,洛克希德借助美國空軍的理論研究成果,從50年代就開始對雷達(dá)隱身進(jìn)行研究,并早有所成。洛克希德用一架T-33試驗(yàn)整體覆蓋雷達(dá)吸波涂層,用網(wǎng)格覆蓋B-47轟炸機(jī)的進(jìn)氣口和噴口,建立測量雷達(dá)反射面積的專用大型設(shè)施。洛克希德U-2偵察機(jī)采用了雷達(dá)吸波涂層。SR-71偵察機(jī)除了雷達(dá)吸波涂層,還在外形上采用大弧度填角,減少雷達(dá)回波。但技術(shù)突破來自70年代的計(jì)算機(jī)技術(shù),使得按照多面體的隱身外形設(shè)計(jì)飛機(jī)成為可能,通過使雷達(dá)回波閃爍不定、無法鎖定而達(dá)到隱身。 由于洛克希德的隱身研究屬于中央情報(bào)局負(fù)責(zé)的高度機(jī)密,連負(fù)責(zé)國防科研的國防先進(jìn)研發(fā)局(簡稱DARPA)也不知情,在隱身研究項(xiàng)目Harvey竟標(biāo)時(shí),只邀請了麥道、諾思羅普、通用動力、費(fèi)爾柴爾德和格魯曼。費(fèi)爾柴爾德和格魯曼自知沒有這個(gè)能力,索性回避竟標(biāo),自絕于未來戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展。洛克希德在得知消息后,自費(fèi)參加,最后入選,成功地地推出了F-117“夜隼”隱身戰(zhàn)斗機(jī),開創(chuàng)了隱身飛機(jī)的時(shí)代。不過F-117號稱戰(zhàn)斗機(jī),實(shí)際上沒有空戰(zhàn)能力,也沒有任何導(dǎo)彈發(fā)射能力,只能用制導(dǎo)炸彈進(jìn)行對地攻擊。 諾思羅普的方案和洛克希德的多面體思路不同,采用上圓下平的鍋蓋外形,使雷達(dá)波的能量從邊緣流泄發(fā)散而達(dá)到隱身。這個(gè)外形和諾思羅普一向鐘愛的飛翼是天作之合,諾思羅普的努力最終導(dǎo)致了B-2轟炸機(jī)。 然而,就戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)而言,80年代最重要的兩種飛機(jī)無疑是ATA和ATF,前者是替代A-6、A-7的先進(jìn)隱身攻擊機(jī),后者是替代F-15的先進(jìn)隱身戰(zhàn)斗機(jī)。 通用動力/麥道團(tuán)隊(duì)和諾思羅普/格魯曼團(tuán)隊(duì)獲得最終竟標(biāo)ATA的資格,前者入選,研制A-12“復(fù)仇者II”。通用動力/麥道方案有點(diǎn)像縮小的B-2,這是一架無尾飛翼,但只是簡單三角翼構(gòu)型。通用動力和麥道的老經(jīng)驗(yàn)在這里擱淺了。軍方的技術(shù)只解決可行性,工程實(shí)現(xiàn)還是要靠飛機(jī)公司的。通用動力和麥道缺乏對隱身的足夠理解和技術(shù)準(zhǔn)備,完全依賴軍方的技術(shù)轉(zhuǎn)移,嚴(yán)重低估項(xiàng)目成本和進(jìn)度的挑戰(zhàn),結(jié)果超重30%,超支100億,還離首飛遙遙無期。 但這時(shí)蘇聯(lián)瓦解了,美國的威脅環(huán)境在一夜之間徹底改變。里根擴(kuò)軍留下的強(qiáng)勢美軍在世界上獨(dú)孤求敗,但日本、德國的崛起嚴(yán)重侵蝕了美國的工業(yè)和技術(shù)強(qiáng)勢。1991年第一次伊拉克戰(zhàn)爭的大勝更加強(qiáng)化了美國對過度軍力的認(rèn)知,在對需求、現(xiàn)狀和研發(fā)的“自下而上”的大排查之后,時(shí)任國防部長切尼把A-12砍了。V-22“魚鷹”也在同期下馬,是國會強(qiáng)令續(xù)命才終成正果的。 通用動力/麥道團(tuán)隊(duì)對A-12的報(bào)價(jià)低得離譜,這是對隱身的技術(shù)難度缺乏理解,還是有意低報(bào)釣魚,只有他們才知道。諾思羅普/格魯曼團(tuán)隊(duì)的報(bào)價(jià)和進(jìn)度預(yù)估后來被證明是相對精確的,這和諾思羅普此前的B-2轟炸機(jī)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。不管軍方是否對通用動力/麥道的過度樂觀有否警覺,單純依靠違約大棒是不解決問題的,最后結(jié)果是雙輸。其實(shí)在格魯曼F-14的研發(fā)中,已經(jīng)有過類似教訓(xùn)了。在格魯曼嚴(yán)重超時(shí)、超支之后,軍方威脅索賠,格魯曼用破產(chǎn)反威脅,為了不雞飛蛋打,軍方被迫追加投資和放寬期限,這才有了F-14終成正果。但A-12沒有走到這一天。 先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(簡稱ATF)計(jì)劃的競爭是一個(gè)人們很熟悉的故事了,洛克希德/波音/通用動力團(tuán)隊(duì)的YF-22和諾思羅普/麥道團(tuán)隊(duì)的YF-23競爭。YF-22的性能比較均衡,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較低,最后入選,作為F-22“猛禽”投產(chǎn)。YF-23的超音速巡航和隱身更加優(yōu)秀,但機(jī)動性不及,綜合技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大,最后出列。 從技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管控上來說,洛克希德具有豐富的隱身設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn),波音具有豐富的大型復(fù)合材料構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn),通用動力具有豐富的高機(jī)動技術(shù)經(jīng)驗(yàn),這些經(jīng)驗(yàn)的組合有助于降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在A-12下馬后,低風(fēng)險(xiǎn)對ATF的選擇是一個(gè)不小的決定因素。 ATF計(jì)劃之后最重要的項(xiàng)目就是聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機(jī)(簡稱JSF)計(jì)劃,要求替代F-16、F-18、AV-8、A-10等多種飛機(jī)。這已經(jīng)是90年代了。 JSF由兩條線索合并而來。DARPA在研究垂直-短距起落戰(zhàn)斗機(jī)的過程后,傾向于升力風(fēng)扇路線,而且發(fā)現(xiàn)取消升力風(fēng)扇后,騰出的空間可用于額外的燃油,容易轉(zhuǎn)型為常規(guī)戰(zhàn)斗機(jī)。另一方面,在“自下而上”的大排查中,美國空軍和美國海軍被責(zé)令合并F-16和F-18的下一代研發(fā)計(jì)劃。這兩個(gè)研發(fā)計(jì)劃合并后,就成為JSF。 洛克希德、波音、麥道呈交了競標(biāo)方案。麥道缺乏隱身經(jīng)驗(yàn)的問題再次暴露,方案缺乏創(chuàng)意,首先出局。洛克希德有F-22的經(jīng)驗(yàn), 升力風(fēng)扇的方案比較穩(wěn)健。波音方案在動力方面是“鷂”式的全面現(xiàn)代化,超大翼面積的三角翼也比較新穎,但最終落選。在技術(shù)驗(yàn)證階段,洛克希德X-35和波音X-32進(jìn)入對比試飛,洛克希德X-35最后入選,進(jìn)一步工程化設(shè)計(jì)后,按F-35“閃電II”投產(chǎn)。 回顧這一段歷程,洛克希德的東山再起是最引人注目的。隱身是戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)的又一次革命。在技術(shù)發(fā)生質(zhì)變的時(shí)候,老經(jīng)驗(yàn)再次失效,新面孔得以脫穎而出。這一主題已經(jīng)重復(fù)多次了。 洛克希德在60年代離開戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域后,在隱身領(lǐng)域術(shù)有專攻,走在了技術(shù)潮流的前面。另一方面,機(jī)動性和戰(zhàn)斗機(jī)的一般技術(shù)相對來說已經(jīng)成熟,即使洛克希德尚不掌握,這也已經(jīng)是灰科技而不是黑科技,不管是自己補(bǔ)缺,還是拉起團(tuán)隊(duì)(在X-35的情況下為波音和通用動力)補(bǔ)缺,都容易做到,因此而贏得美國空軍在當(dāng)代最重要的也是僅有的兩個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目。而富有傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)驗(yàn)的麥道和通用動力由于缺乏對隱身技術(shù)的掌握,無力繼續(xù)作為獨(dú)立玩家,和早年波音和寇蒂斯不能跟上單翼機(jī)和噴氣技術(shù)一樣,黯然退出了。 F-35的兩個(gè)特點(diǎn)也對未來戰(zhàn)斗機(jī)有重要指導(dǎo)作用: 1、戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)進(jìn)入“按全壽命成本設(shè)計(jì)”的時(shí)代了。傳統(tǒng)上,戰(zhàn)斗機(jī)是“按性能要求和最先進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)”的,然后作相應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整,以滿足成本要求。這個(gè)路子可能因?yàn)閷夹g(shù)難關(guān)估計(jì)不足或者“性能要求蠕升”而導(dǎo)致成本失控,對采購數(shù)量、支援保障、后續(xù)發(fā)展都形成巨大的軍費(fèi)壓力,最終損害可持續(xù)的軍備建設(shè)。F-35從一開始就規(guī)定按全壽命成本設(shè)計(jì),并且把所有要求蠕升劃入后續(xù)的批次更新。成效不論,思路是富有啟示的。 2、戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)進(jìn)入軟件化的時(shí)代了,這不僅是信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的關(guān)鍵,也是硬件不變或者有限改變情況下能力解鎖和性能升級的關(guān)鍵。高度軟件化也使得F-35的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證挑戰(zhàn)顯著有別于傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)。 F-35在項(xiàng)目執(zhí)行上的教訓(xùn)也值得重視。由于“按成本設(shè)計(jì)”,不要求拓展航空技術(shù)的前沿,而且通過JSF的實(shí)機(jī)對比試飛以消除關(guān)鍵技術(shù)的不定性,F(xiàn)-35被定位為低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),對設(shè)計(jì)成熟度的預(yù)期很高。試飛被定位于對設(shè)計(jì)的驗(yàn)證,所以實(shí)行了邊設(shè)計(jì)、邊生產(chǎn)、邊試飛的三邊模式。但事實(shí)證明,這是大大低估了技術(shù)挑戰(zhàn)了。 關(guān)鍵技術(shù)即使得到原理性的驗(yàn)證,到具體實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,總是有所偏離的。傳統(tǒng)上的假定是:這些偏離都是互相獨(dú)立的,偏離方向是隨機(jī)的,所以對最后的大方向的累計(jì)影響為零。但F-35的經(jīng)驗(yàn)表明,如果大量偏離都來自同一個(gè)深層原因,偏離可能并不互相獨(dú)立,累計(jì)偏離就可能嚴(yán)重影響大方向。對于F-35來說,這個(gè)共性的深層原因就是垂直-短距起落要求。事實(shí)證明,除非像教練機(jī)那樣簡單的項(xiàng)目,在試飛中完善設(shè)計(jì)、然后投入批量生產(chǎn)依然是必要的。 |
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