冷戰(zhàn)對美歐的壓力巨大,機場面臨在第一時間被摧毀的危險 法國熱衷于升力發(fā)動機思路 德國熱衷于翼尖傾轉(zhuǎn)發(fā)動機 英國則專注一體式升力-巡航發(fā)動機,這是肖特SC1 威伯特最早構(gòu)思了“四立柱”原理的垂直起落飛機。在某種意義上,這是F-35B的升力風扇的先驅(qū) 但法國航空界的心思都在“坐地式垂直起落”上,沒有理會威伯特 霍克“獵人”可能是西方最成功的亞音速噴氣戰(zhàn)斗機,但畢竟超音速時代到了,必須另找出路了 超音速的霍克P.1103落選,改進到P.1121也不頂用 最初的發(fā)動機尾噴管是固定的,必須與地面形成一定的角度,幫一把力,才可能實現(xiàn)垂直起飛 但把單一的尾噴管改成分叉的Y形噴管,就回到四立柱原理,這就是后來的“飛馬”發(fā)動機了 為了改善飛機的總體布局,胡珀把先前的頜下進氣道改成兩側(cè)進氣道,再在翼尖和首尾增加了姿態(tài)控制噴嘴。這個時候胡珀靈機一動,把原本單一的尾噴管改成分叉的Y形尾噴管,在后機身兩側(cè)噴出,而且前后噴管都可以轉(zhuǎn)動。這樣,四個前噴管中的后兩個和分叉的尾噴管合并,所有四個噴管都可以用于產(chǎn)生垂直升力和水平推力,這就成了現(xiàn)在“飛馬”發(fā)動機的基本布局。 垂直起落飛機的一個獨特問題是發(fā)動機軸單向轉(zhuǎn)動的陀螺章動問題。陀螺高速旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)軸的角度不會變,但位置會自己側(cè)向漂移,這就是章動。垂直起落飛機在懸停時發(fā)動機長時間單向轉(zhuǎn)動的話,其章動效應也會對懸停操控發(fā)生不利影響。為此,布里斯托爾將發(fā)動機風扇和壓氣機改成同軸反轉(zhuǎn),以抵消發(fā)動機的章動效應。前噴管的噴氣改成從壓氣機引出,而不再需要專門的軸流壓縮機和相應的進氣道,“飛馬”發(fā)動機就此成形了,但還沒有開始使用“飛馬”這個名稱。 50年代末是英國航空工業(yè)的痛苦時代,TSR2技術(shù)超前,但試飛成功后還是下馬了 三心二意的霍克在這時候又被英國皇家空軍的攻擊機競標項目所吸引,但是又一次落選(入選的TSR.2也沒有好下場,試飛成功后下馬了)。軍方對P.1121依然無動于衷,霍克只好又回到P.1127上來。這個時候,英國皇家空軍才姍姍來遲地提供風洞,但對于霍克來說,這是軍方有興趣的第一個表示,而之前一直只是北約(其實就是美國)在資助。不過這又帶來了新的問題:皇家空軍和北約的要求不同,最后北約的要求演變到德國的VAK-191。1959年時,P.1127正式上馬,BE.53發(fā)動機也正式改名為“飛馬”。 這期間,胡珀帶著霍克的試飛員到NASA,和美國同行研究垂直起落飛機從垂直起落向水平飛行過渡時的飛行穩(wěn)定性問題,并在美國的貝爾X-14垂直起落研究機上作了實地試驗。NASA也主動幫助試驗自由飛模型,試驗結(jié)果對胡珀非常鼓舞。 系留狀態(tài)下的P.1127 逐漸過渡到自由飛狀態(tài) 1960年10 月21日,P.1127終于首次在系留狀態(tài)下升空,也就是將飛機用鋼纜松松地系留在柱子上,所以萬一發(fā)生意外,飛機不會失控得沒邊。第一架P.1127的垂直升力勉強能把飛機升入空中,連無線電通信裝置都要拆除,以節(jié)約重量。試飛員比爾·貝德福的右腿剛在車禍中骨折,還上著石膏,但他還是帶傷上陣。但是姿態(tài)控制和系留索打架,飛機在離地不高的空中像喝醉的母牛一樣東倒西歪。1961年9月12日,試飛員貝德福完成了第一次垂直起落到水平飛行的轉(zhuǎn)換,10月28日完成了短距起飛。從一開始,人們就認識到短距起飛對增加載重-航程的作用。同時,如果在垂直起落中有一點前進速度,可以大大降低噴氣回的影響。 各種技術(shù)問題不斷出現(xiàn),但逐步得到解決。隨著試飛的深入,P.1127最終被命名為“雀鷹”(Kestrel)?;艨税选叭跟棥闭匠蕡蠼o軍方,但空軍又改主意了,把“雀鷹”的速度從高亞音速改為1.2倍超音速。這超出了“雀鷹”的能力,加大發(fā)動機推力也不行,需要大動干戈地修改。 與此同時,西德在竟標垂直起落攻擊機(最后VAK-191入選),英國試圖把西德拉入“雀鷹”計劃,而美國陸軍又對“雀鷹”有了興趣,并把諾斯羅普拉進按許可生產(chǎn)“雀鷹”的意向書,所以英美德三方商議,建議成立聯(lián)合評估中隊,共同評估垂直起落戰(zhàn)斗機的飛行性能、訓練和地勤支援要求、對空戰(zhàn)和對地攻擊的戰(zhàn)術(shù)使用。不過這從一開始就是充滿了黑幕。西德根本沒有把P.1127太當一回事,還是一門心思在自己的VAK-191上。美國空軍對陸軍介入固定翼飛機感到不滿,因此反對陸軍加入三國聯(lián)合評估中隊。英國皇家空軍也對P.1127性能不能達到超音速不滿,正想找借口溜號。這場各懷鬼胎的扯皮談了一年,最后三國中隊在1965年4月1日(愚人節(jié),不是一個好日子呀)成立,包括了英國皇家空軍、德國空軍、美國空軍、陸軍、海軍,演練了垂直、短距起落技巧,在野外簡易機場的隱蔽和起落,以及模擬對地攻擊。 三國評估中隊的飛行員們 按照設(shè)計,“雀鷹”要能夠在林間空地起落,以實現(xiàn)核大戰(zhàn)條件下的分散部署和隱蔽出擊。實際使用經(jīng)驗表明,分散部署遠遠不是在野外平地上能夠起飛、降落那么簡單,需要考慮加油、裝彈、充氣、充電和維修的問題,對指揮、控制也帶來很大的挑戰(zhàn),總體來說對地勤支援的要求太高,在戰(zhàn)時根本不實際。以后北約戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向強調(diào)高性能戰(zhàn)斗機,集中部署,集中保護,強調(diào)打擊敵人,而不是分散生存。 但是英國皇家空軍對超音速要求還是念念不忘,堅持要求霍克把P.1127改進成超音速,否則不會訂貨,北約也有相應的要求。這倒不是英國皇家空軍和北約出花頭,而是大勢所趨。60年代是一個追求高空高速的時代,戰(zhàn)術(shù)飛機不能達到超音速被看作是一個嚴重的缺陷,幾乎不值得發(fā)準生證。霍克將“雀鷹”加長,發(fā)動機的前轉(zhuǎn)向噴管采用噴管加力燃燒(Plenum Chamber Burning,簡稱PCB)技術(shù),和主發(fā)動機的加力推力一起,使飛機達到超音速,P.1127也因此改名為P.1154,并正式取名為“鷂”式。羅爾斯·羅伊斯也提出“雙斯貝”發(fā)動機,同樣采用PCB技術(shù)和轉(zhuǎn)向噴管,作為替代發(fā)動機。在1962年的北約竟標中,P.1154贏得了技術(shù)分,但采用英國羅爾斯·羅伊斯RB162升力發(fā)動機的法國的幻影III V贏得了政治分,因為幻影III V對科研和生產(chǎn)工作量在北約內(nèi)均勻分布有利,否則好事全叫英國攤上了。不過最后結(jié)果實在也是無關(guān)緊要,因為北約并不對贏者撥款,還是要靠成員國自己出資進一步研發(fā)和生產(chǎn)、部署。 英國還是惦記超音速,催促霍克推出P.1154,“鷂”式作為過渡 在英國,軍方希望用P.1154取代空軍的“獵人”和海軍的“海狐”,但是空軍需要的是單座攻擊機,海軍需要的是雙座截擊機,很快空軍和海軍就為了不同的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)要求而爭得不可開交。盡管霍克對于在技術(shù)上是否可能同時滿足空海軍的要求根本沒有信心,但先把鴨子煮熟,調(diào)味以后再說。不過釣魚工程不可能瞞過所有人,最后的妥協(xié)方案被空海軍同時拒絕了。1963年底,軍方?jīng)Q定海軍的艦載戰(zhàn)斗機由裝備羅爾斯·羅伊斯“斯貝”渦扇發(fā)動機的F-4K“鬼怪”式戰(zhàn)斗機完成,海軍退出“鷂”式計劃?;艨私K于可以輕裝上陣了,但這時風水又轉(zhuǎn)了,工黨政府對英國航空工業(yè)的大砍刀下來,P.1154(和前述TSR.2)一同下馬。 不過霍克這一頭沒有被一棍子打死,空軍的“獵人”雖然也由F-4K“鬼怪”式代替,但是由“雀鷹”配合,作為對地攻擊使用?!苞_”的名字也被轉(zhuǎn)用于放大的“雀鷹”。“ 鷂”式在外形上和“雀鷹”十分相似,但要增大一圈,也增加了很多實用的戰(zhàn)術(shù)裝備。但是政府對“鷂”依然三心二意,財政部一算,外購“鬼怪”式和正在和法國合作研制的“美洲虎”比自研“鷂”要節(jié)約一億三千萬英鎊。在財政部提議取消“鷂”式的時候,科技部強烈反對再砍碩果僅存的“鷂”式?!肮砉帧笔降牟少徲媱澯捎凇八关悺卑l(fā)動機和“鬼怪”式的進氣道適配問題而大大拖延、超支,“鷂”式是這樣才躲過了下馬的大砍刀。 由于難以啟齒的錯誤,F(xiàn)-4K最后成為災難,使得“鷂”式意外得到刀下留人 政府對“鷂”式毫無感情,軍方對“鷂”式更是充滿了敵意,三年前取消“雀鷹”的采購計劃時的理由一個也沒有改變,皇家空軍是把“鷂”式當作過渡性的應急之作?;艨司褪沁@樣步履維艱地開始了后來成為歷史上唯一參加過實戰(zhàn)的噴氣式垂直起落戰(zhàn)斗機的研制。 經(jīng)過多年的研制、改善,“鷂”式從單純的對地攻擊型,發(fā)展成具有空戰(zhàn)能力的“海鷂”和“鷂II”。“鷂”式戰(zhàn)斗機不僅在英國空海軍服役,還出口到美國、西班牙、意大利、泰國、印度,成為戰(zhàn)后英國最成功的戰(zhàn)斗機。諾斯羅普和霍克的意向書早已過期,霍克和這時已經(jīng)通過“鬼怪”式的合同而有合作的麥克唐納合作,為美國海軍陸戰(zhàn)隊制造“鷂”式。不過這時候布里斯托爾和西德利合并,并被進一步并入當年試圖用 “雙斯貝”攪局的羅爾斯·羅伊斯,霍克也和當年的競爭對手德哈維蘭、英國通用電氣等一起并入英國宇航,真是物是人非。 “鷂”式最輝煌的時刻是馬島戰(zhàn)爭 美國海軍陸戰(zhàn)隊的AV-8B一直用到反恐戰(zhàn)爭 “鷂”式是至今唯一參加過實戰(zhàn)的垂直起落戰(zhàn)斗機。在馬島戰(zhàn)爭中,作為英國皇家海軍特混艦隊唯一的艦載戰(zhàn)斗機,“鷂” 式在實戰(zhàn)中,創(chuàng)造性地使用推力轉(zhuǎn)向,極大地增強了空戰(zhàn)機動能力,打破了高亞音速戰(zhàn)斗機難以匹敵超音速戰(zhàn)斗機的謎思。采用跳板起飛后,“鷂”式的航程和載重大大增加,極大地增加了實戰(zhàn)性能。垂直起落能力使“鷂”式在惡劣氣候的出動能力甚至超過彈射起飛、攔阻降落的常規(guī)艦載戰(zhàn)斗機?!苞_”式不僅在馬島實戰(zhàn)中證明了自己的能力,而且重新點燃了中小國海軍的航母之夢,成為意大利、西班牙、印度、泰國海軍航母艦載機唯一現(xiàn)實的選擇。 美國海軍陸戰(zhàn)隊是“鷂”式的最大的海外用戶。在美國海軍陸戰(zhàn)隊里,“鷂”式稱為AV-8,參加了1991年的海灣戰(zhàn)爭、1995年中的波黑和科索沃戰(zhàn)爭以及2003年的伊拉克戰(zhàn)爭。盡管美國海軍最終拋棄了“制海艦”的概念,美國海軍陸戰(zhàn)隊沒有完全放棄這個概念,而是把“制海艦”和大型兩棲攻擊艦結(jié)合起來。大型兩棲攻擊艦的大甲板本來是給垂直登陸的直升機用的,但給“鷂”式用,也同樣合適。美國海軍陸戰(zhàn)隊的打算是,在登陸階段,“鷂”式從兩棲攻擊艦上出擊,提供灘頭的局部制空權(quán)和近距支援;上陸后,在陸上用鋼板鋪設(shè)簡易起落場,從陸上出擊,隨陸戰(zhàn)隊的地面部隊向縱深行動,提供滾動空中近距火力支援。然而在實戰(zhàn)中,美國海軍陸戰(zhàn)隊還沒有遇到只有“鷂”式可以依賴的向離岸縱深進攻的需要。在陸地上建造簡易機場也不僅是用鋼板鋪跑道的問題,還有油料、軍械、維修和其他地勤問題,不如直接從兩棲攻擊艦上出擊,所以“鷂”式從來沒有在實戰(zhàn)中在陸地上前進部署過。 不過,“鷂”式的垂直起落能力和跳板起飛要求也給飛行員訓練帶來更高的要求,垂直起落和跳板起飛都是容易出事故的時候,90年代,美國海軍陸戰(zhàn)隊曾在不長的時間內(nèi)在接連損失45架“鷂”式,英國皇家海軍和空軍的“鷂”式也是一樣的問題,原因基本上是垂直起落階段發(fā)動機故障或飛行員操作失當。發(fā)動機的問題通過不斷的技術(shù)改進得到解決,飛行員訓練也通過雙座型“鷂”式逐漸得到解決。 但是“鷂”式的單一升力-巡航發(fā)動機有一些固有的問題。為了確保垂直起落狀態(tài)中的升力平衡和同步,“鷂”式只能采用單發(fā),發(fā)動機必須具有很大的推力,“飛馬”發(fā)動機就曾經(jīng)是西方推力最大的戰(zhàn)斗機用噴氣發(fā)動機。但是,為最大推力而優(yōu)化的發(fā)動機對巡航油耗的降低不利。為了加大最大推力,發(fā)動機的核心要加大,進氣道也必須加大,但巡航時要不了那么大的推力,過大的進氣道和發(fā)動機造成不必要的阻力和結(jié)構(gòu)重量。 “飛馬”發(fā)動機的四叉噴口是實現(xiàn)向量推力的關(guān)鍵,但是成也蕭何,敗也蕭何,正是這四叉噴口,極大地限制了發(fā)動機和飛機的整體布置,注定了“鷂”式只可能用“飛馬”發(fā)動機,在別的戰(zhàn)斗機上成功應用的新型發(fā)動機很難借用過來,“飛馬”發(fā)動機也只能用于“鷂”式,所以“鷂”式的“飛馬”發(fā)動機一用就是40年。盡管羅爾斯·羅伊斯一直在不斷改進,但“飛馬”的核心發(fā)動機依然是40年前的布里斯托爾“奧菲耶斯”。相距較近的四叉噴口也使懸停中的平衡控制力矩較短,所以對飛機的重心和姿態(tài)變化很敏感。 英國皇家空軍從一開始就是把“鷂”式戰(zhàn)斗機作為過渡性的應急之作,最終目標依然是超音速垂直起落戰(zhàn)斗機,所以很早就開始研究“鷂”式的后繼方案。由于位于金斯頓的霍克公司是“鷂”式的始作俑者,“鷂”式的后繼方案基本都是在金斯頓的原霍克公司的設(shè)施里搞的,所以被統(tǒng)稱為“金斯頓計劃”。金斯頓計劃中有些方案很有創(chuàng)意,如P.1214就是將前掠的主翼和后掠的尾翼結(jié)合起來,形成X形翼,便于升力-巡航發(fā)動機自然地布置在重心附近。P.1216則依然采用常規(guī)的后掠翼,但雙垂尾安裝在較長的尾撐上,同樣達到了自然地將升力-巡航發(fā)動機布置在重心附近的目的。在眾多的金斯敦方案中,有些達到了具體設(shè)計階段,大多只是初步概念。 英國不乏稀奇古怪的各種“金斯頓計劃”方案,都無疾而終 在裝備了AIM-120主動雷達制導中程空空導彈和從F-18借用的APG65先進雷達后,“鷂”式戰(zhàn)斗機可算是歷史上最強大的高亞音速戰(zhàn)斗機了。出色的機動性和獨特的垂直起落能力使“鷂”式戰(zhàn)斗機的生命力超出任何同時代的西方戰(zhàn)斗機,但不能達到超音速和只有有限的載彈、航程最終使“鷂”式戰(zhàn)斗機落后于時代,這個問題直到F-35的出現(xiàn)才得到解決。 坦克的好伴侶vs步兵的保護神:步戰(zhàn)向何處去(三) |
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