爱吱声

标题: 他山之石，可以攻玉（二） [打印本页]

作者: 晨枫 时间: 2020-2-19 12:16
标题: 他山之石，可以攻玉（二）
二战结束时，德国和英国的喷气技术引发了一场航空技术的革命，但德国在这场革命方兴未艾的时候早早离开了舞台，英国由于国力衰竭，也无力倾力推进航空技术的前沿。美国在膨胀的经济实力和缴获的德国技术的推动下，这个时期的X飞机计划数目超过了战后70年所有X飞机计划的一半。用时间和金钱堆出来的实干突破了很多有前途但还很粗糙的先进技术，美国航空学术的思想也空前活跃，使美国在先进航空技术实用化和制定未来的技术方向的路上走在了最前面。雪球开始高速滚动。

在40年代中在喷气时代开始的时候，美国还落后于德国和英国；在50年代初后掠翼时代，美国已经赶上了英国为代表的欧洲先进技术水平；50年代中进入超音速时代后，美国已经领先于欧洲了。

超音速飞行的挑战来自两方面：动力和气动。普拉特-惠特尼和通用电气在航空动力方面很快赶上并超过了德国和英国，为美国的超音速飞机提供了动力基础。在气动方面，早在1944年，NASA、美国空军就和贝尔合作，研制火箭动力的X-1超音速研究机。虽然贝尔X-1最早实现了超音速飞行，X-1的设计来自NASA和空军，没有多少贝尔自己的东西，选中贝尔依然是因为贝尔“有闲”。X-1采用短平直翼，在气动上也有先天缺陷，所以贝尔的先走一步没有转化为实际的技术优势，以后贝尔在超音速飞机领域一无建树。

大后掠翼可以推迟波阻的产生，但在很多方面可以借用平直翼的设计和制造技术，成为当时的流行布局。大后掠翼在理论上相对成熟，但存在着中低速操控、结构刚度等问题，更重要的是，当时世界上对跨音速和超音速飞行的机制还不清楚。德国的研究数据很不全面，很多地方还自相矛盾。

与大后掠翼对应，德国气动学家亚历山大·利皮希博士从20年代就开始研究三角翼，在战争期间设计了独特的无尾Me-163火箭推进战斗机，这是历史上第一种量产的无尾布局战斗机。利皮希还开始设计达到M1.85的P.14三角翼战斗机，当然研究被战败而打断。战后利皮希被弄到美国，在美国空军的莱特机场（现莱特-帕特森空军基地）的研究中心继续研究无尾三角翼飞机。

亚历山大·利皮希和他的三角翼

B-24“解放者”是Consolidated在战时的最大成就

康维尔XF-94虽然下马了，但这使得康维尔在三角翼领域占领了先机

康维尔飞机公司是战斗机领域的新开户头，这是战时的Consilidated和Vultee合并而成的，Convair就是Con和V加air拼出来的一个字。Consilidated在战时没有生产过战斗机，其主打产品是B-24“解放者”中型轰炸机。Vultee一直就是默默无名的一个小公司。但是康维尔乘喷气革命之机，通过美国空军接触到很多德国技术，包括和亚历山大·利皮希的合作。康维尔设计了XF-92三角翼战斗机，但动力不足，导致飞行性能达不到要求。再加上预算、超音速飞行的技术不定性和其他因素，XF-92下马了。但XF-92的试飞数据使康维尔对无尾三角翼飞机的飞行特性有了深刻的理解，为以后在技术上先行一步打下了基础，三角翼最终成为康维尔的招牌技术。

50年代里，喷气发动机的推力、可靠性取得很大的进步，电子和导弹技术更加突飞猛进。诺思罗普F-89很快就满足不了美国空军的胃口，美国空军不仅要求新一代截击机具有超音速，还要求和武器系统一体化设计，具备高空、高速、远程、全天候、目标自动截获、武器自动投放、自动实施电子对抗的能力，成为“终极截击机”。飞行员的主要使命变为监控整个系统的运作。

在这样的大气氛中，空军在制定要求时狮子大开口，工业界则一片拍胸脯，人人都是口气比力气大。虽然很多项目最后不能满足设计要求，美国航空技术在这一时期成功地跨过了赶的阶段，达到了超，并从此一直领导世界航空技术的前沿。康维尔在这一波浪潮中成为佼佼者。康维尔F-102“三角佩剑”成功地入选，共和F-103也获得入选，但作为备选方案。

康维尔F-102“三角佩剑”在50年代初是很科幻的，但步子迈得太大，扯着了蛋

一直要到深度大改而重新定名为F-106“三角标枪”的时候才整利索

康维尔还推出了B-58“骗子”，这是历史上第一种超音速轰炸机

共和F-103跨越更大，要求双三，直接被打入冷宫

北美X-10/SM-64“纳瓦霍”飞航导弹实际上就是无人驾驶的重型战斗机，下马了，但北美由此获得了超音速经验

北美把“纳瓦霍”的超音速和F-86“佩刀”的战斗机经验结合起来，推出F-100“超佩刀”，成为美国空军的第一种超音速战斗机

F-102采用无尾三角翼布局，配备了先进的电子设备，将以全自动截击为主要作战方式。但计划过于雄心勃勃，美国空军被迫把F-102计划一分为二，F-102A作为简化版，主要验证飞行性能和获得初始作战能力；F-102B才具备完整的全自动作战能力。

F-102要求达到双二（两倍音速、两万米升限），大大超越同时代的亚音速战斗机。但跨音速阻力这道坎最终比预想的高得多，电子设备这道坎更高，简化版也大大超过现实可能。F-102A计划遇到严重的拖延，美国空军被迫重新调整计划，F-102B单独立项，重新定名为F-106“三角标枪”。

如果说F-102因为过于野心勃勃而严重拖延，F-103就更好高骛远了。F-103要求达到双三（三倍音速、三万米升限），更不现实，最终被打入冷宫。

挟F-86余威的北美深为失望，十分担心就此被赶出战斗机领域。没有空军的订单，就自己用公司资金研究超音速飞行的问题，包括昂贵的风洞试验。北美有两个秘密武器：从40年代末开始研制的X-10/SM-64“纳瓦霍”飞航式导弹，要求设计速度2.75倍音速，射程5000英里（约8000公里），空重13吨，可以装载核弹头。按照40年代末的标准，这活脱就是一架重型战斗机。“纳瓦霍”计划后来下马了，但北美由此获得的超音速飞行经验一直到60年代研制XB-70双三轰炸机的时候还在受用。

北美的另一个秘密武器当然就是F-86的研制、生产和使用经验，这使北美对喷气战斗机具有更深的理解。北美自费推出“佩刀-45”概念，正好这时美国空军受到冷战加剧的压力，而F-102的研制又严重拖延，只好重开超音速战斗机的竟标。北美的努力得到了回报，入选方案作为F-100“超佩刀”投产，成为美国空军的第一种超音速战斗机。

洛克希德更加不安。在F-80之后，洛克希德没有赶上后掠翼革命，现在要是再在超音速革命中出局，那就不要再在战斗机世界混了。道格拉斯受到美国空军的资助和委托，研制了X-3超音速研究机，获得了大量的数据。美国空军下令道格拉斯向美国航空工业公开数据。洛克希德通过自研加上X-3的数据，设计了采用短梯形翼的超音速战斗机，但是洛克希德的投标方案落选了。

道格拉斯X-3是美国空军出资的，所以数据向整个美国航空工业公开

洛克希德放弃重型战斗机路线，推出轻型的F-104“星式”，在美国空军不讨巧，但意外地在出口市场很成功

共和的F-105“雷公”号称多用途战斗机，实际上继承了对地攻击为主的传统

好在美国空军内有一部分人对朝鲜战争期间轻巧灵活的米格-15印象深刻，希望美国空军也有一架这样的战斗机。洛克希德受到影响后，改弦易张，放弃流行的重型战斗机的路子，沿用短梯形翼，但改走轻型战斗机的路子。虽然轻型战斗机不是洛克希德的本意，但轻巧的XF-104被美国空军选中，按照F-104“星”式战斗机投产了。

不过美国空军内部的主流依然对轻型战斗机嗤之以鼻，认为载弹、航电、航程都不足，所以美国空军只订购了少量的F-104。但轻巧、便宜的F-104受到很多盟国空军的欢迎，F-104意外地成为了一架出口战斗机。

共和在将平直翼的F-84E改装成后掠翼的F-84F的过程中遇到了严重的技术困难，进度严重拖延，索性重起炉灶，设计了全新的F-105“雷公”战斗机。一如共和的传统，这是一架以对地攻击为主要任务的重型战斗机。

在1951-53年的两年中，美国空军一气研制了6种喷气战斗机，形成了日后所谓的“百系列”。从时间和成本来说，F-100和F-104最为成功。北美的成功来自于F-86和“纳瓦霍”的经验，洛克希德则受益于道格拉斯X-3的经验。X-3的动力不足，但极大地增加了对超音速飞行的理解。康维尔F-102在勉强服役后，全面重新设计，并采用了NASA新发现的跨音速面积律（外观上形成“蜂腰”），最终在1954年研制成功和F-102貌合神离但号称历史上最优秀的截击机F-106。在同一期间，康维尔还设计了同样采用无尾三角翼的B-58轰炸机，这是历史上第一种超音速轰炸机。F-106和B-58的研制成功，使康维尔在双二时代领先。

麦克唐纳的起家得益于美国海军，但也参加了美国空军的竞标，其XF-88方案在改进后作为F-101“巫术”战斗机投产，成为速度最快的远程护航战斗机，以后作为侦察机继续使用了很长一段时间。这是麦克唐纳首次涉足美国空军战斗机。

北美在F-100的基础上进一步推出YF-107，和共和F-105竞争。由于性能不比F-105优越，下马了。但在1957年，北美赢得了美国空军双三战斗机XF-108和双三轰炸机XB-70的研制合同。北美X-15研究机是历史上第一架高超音速飞机，最高速度达到7倍音速。一时间，北美似乎将领导双三时代，并独霸未来。

50年代时，美国空军有5家主要的战斗机制造公司，其中三家是“一线”公司：北美、共和、康维尔；还有两家“二线”公司：洛克希德和诺思罗普。美国海军有4家主要的战斗机制造公司：格鲁曼、沃特、麦克唐纳、道格拉斯。这一期间，美国空军共有22种战斗机和8种轰炸机先后研制成功，美国海军则有18种战斗机研制成功。不一定都达到投产状态，但都是达到升空飞行状态的，纸面设计不算。

在这一时期美国空军的所有主要战斗机制造公司中，就产量而言，北美是最成功的，战时的P-51和50年代的F-86都是同时代美国空军最优秀的战斗机。北美F-100也成为美国第一种超音速战斗机，并摆出架势，要领导双三时代。北美成功地实现了螺旋桨到喷气的转型。

共和也还不错，共和P-47是二战中产量最高的，但其机动性很快被P-51超过，所以大量改作对地攻击。共和F-84在早期喷气战斗机中也还算不错，但看到后掠翼的F-86的优秀性能后，美国空军同意共和将F-84改装成后掠翼，但改装努力遇到很大的困难。平直翼的F-84早期型号在朝鲜战场不敌米格-15，使F-84大量改用于对地攻击（因为一对翼尖油箱，志愿军称之为“油挑子”），间接促使共和从此专业于对地攻击飞机，以后由于不适应多样化而逐渐淡出。

洛克希德从战时的P-38转型到战后的F-80，在战后初期还算成功。到了双二时代，尽管F-104在出口市场上很成功，但不受美国空军喜爱，最终也淡出了，直到在隐身时代复出。

诺思罗普乘虚而入，打入了战斗机的世界。值得指出的是，诺思罗普在F-89之后，也赌在轻型战斗机上，自研了N-156战斗机，在此基础上发展了T-38教练机，并演化成F-5战斗机，在出口市场上比F-104还要成功。

寇蒂斯、波音和贝尔则都退出了战斗机领域。

但康维尔是意外的后起之秀，在超音速时代脱颖而出，一跃而居双二时代的技术领先地位。康维尔在1953年就被通用动力购入，但在50年代，人们还是习惯地称之为康维尔，到60年代以后一般采用通用动力的称呼。

在这一时期的美国海军的主要战斗机制造公司中，格鲁曼从螺旋桨向喷气的转型相对成功，维持了海军战斗机的老大地位。沃特的地位开始滑落，麦克唐纳和道格拉斯在开始时的势头不错，但在平直翼向后掠翼的转型中步子慢了下来。

有意思的是，在美国空军全力推动新飞机、巡航导弹和X飞机项目时，美国海军不仅错过第一波喷气化和第二波后掠翼化，在超音速这一波到来时，差点又要错过。美国海军把很多精力放在垂直起落飞机和喷气式水上起落飞机上，事后都被证明为在当时技术条件下的得不偿失之举，因此走了很多弯路。在朝鲜战争中，美国海军战斗机打不过米格-15的惨痛经验是一记猛击，从此开始重视超音速飞机。

格鲁曼的F10F“美洲豹”先采用三角翼，但在舰上不好折叠，所以改成变后掠翼。贝尔在1945年就用缴获的德国梅塞施密特P-1101研究变后掠翼技术，研制了X-5研究机，但发现很多技术问题，远远超过当时的技术能力，只好放弃了。格鲁曼也遇上了同样的技术问题，不过这段经验在以后F-111B和F-14的时候又用上了，真是塞翁失马焉知非福。

格鲁曼F11F“虎式”是美国海军的第一种超音速战斗机，但只能在浅俯冲中达到超音速

“备胎”沃特推出的F-8“十字军战士”反而获得成功，日后还演化成A-7“海盗II”攻击机

格鲁曼在F10F烧成夹生饭之后，另起炉灶，研制成功F11F“虎”式战斗机。这是美国海军的第一种超音速战斗机，但只能在浅俯冲中达到超音速，性能达不到要求。备选方案道格拉斯F5D“天空标枪”不能解决跨音速的问题，到1956年问题总算解决，但已经太晚了。老二道格拉斯从此退出战斗机领域，集中精力于民航机。不久连民航机也保不住了，只好被麦克唐纳购并，此乃后话。

老大、老二都成了扶不起的刘阿斗，美国海军只好去找历史包袱小而在喷气时代已经先踏进一只脚的麦克唐纳和沃特。沃特不负重望，推出单座单发的F-8“十字军战士”，采用变安装角机翼，在起飞、着陆时在机身保持水平的同时，机翼安装角增大7度，既改善起飞、着陆性能，也改善飞行员的视界。F-8轻巧灵活，物超所值，海军深感满意，日后还演化成A-7“海盗II”攻击机，直到90年代第一次伊拉克战争期间还在使用。

但是美国海军依然需要一架具有全天候能力的重型双发战斗机。麦克唐纳在与格鲁曼、道格拉斯、沃特先后竟标落选后，只好改而竞争攻击机，推出AH-1。先前的F2H最后就是用作对地攻击飞机，所以麦克唐纳也算老于此道了。但是F11F和F5D失败后，美国海军要求麦克唐纳按照全天候双座重型战斗机来重新设计AH-1，麦克唐纳结合了F3H、F-101的经验，推出了最终成为60年代西方最成功的喷气战斗机的F-4“鬼怪II”式，通常简称为“鬼怪”式。

麦克唐纳的成功不是偶然的。从FH1到F3H，麦克唐纳设计了美国海军的最早三种喷气战斗机，积累了海军战斗机的设计经验。为空军设计的F-101性能优良，采用了可调进气道，发动机推力是当时世界战斗机中最大的，是当时美国空军最重型的战斗机，也是速度最快的，因此在空军中也积下了人脉。

麦克唐纳F-101“巫术”是当时美国空军最大、最快的战斗机

一些在F-101上已经生米做成熟饭的问题，在全新设计F-4“鬼怪II”的时候迎刃而解，这成为60年代美国最成功的战斗机，而且海空军共用。使得麦克唐纳日后成为少见的空海通吃的飞机公司

1955年美国海军要求麦克唐纳设计双发重型战斗机时，F-101已经试飞一年，一些在F-101上因为基本设计早已冻结而难以弥补的问题，在新设计F-4的时候迎刃而解。F-4在1958年3月首飞，这时空军已经在向双三冲击，而海军却还在双二上徘徊。不过这一次，海军的渐进稳妥策略被证明是正确的。F-4事实上可以算作退一步海阔天空的经典例子，是在技术前沿已经推进后，后退一步、重新优化设计的结果。

F-4的出现在一定程度上标志了美国航空工业的春秋战国时代的结束，空军系的康维尔和海军系的麦克唐纳的崛起是新的两强时代的标志。康维尔和麦克唐纳虽然是新面孔，但不是平地而起的。康维尔在战时就制造B-24中型轰炸机，麦克唐纳在战时也开始为海军设计喷气机。但他们的成功无疑和喷气革命有关，新技术革命大大降低了准入门槛，也降低了老字号老经验的重要性。类似的洗牌在二战前夜已经来过一轮。

这一时期的另一个重要特点是各公司极端重视公司科研，这是公司生存和发展的杀手锏。公司科研和政府科研的有利交互作用是战后美国航空技术突飞猛进的催化剂。这一时期的另一个有趣特点是：战斗机和轰炸机的发展有共性，或者说飞机公司可以在战斗机和轰炸机两头跨界。但军用飞机和民用飞机的发展开始脱节，战斗机公司经营的民航飞机生意一般很糟糕。

康维尔曾经制造过最快的喷气民航客机，但被波音打得找不到北。道格拉斯放弃战斗机后，并入麦克唐纳，但道格拉斯民航机再也没有恢复到30年代的辉煌。洛克希德也是从民航机起家的，但涉足战斗机后，洛克希德民航机最终也是淡出，连60年代的军用运输机生意也没有能够挽救洛克希德民航机。相反，波音自从淡出战斗机领域后，在50年代因为没有在超音速飞行上及早取得突破而淡出了轰炸机领域，B-52是最后的波音轰炸机。但此后波音在民航机领域里越来越火，最终成为今日世界两强之一。另一强空客是当年欧洲的一伙飞机公司合组而成的，要单干的话，可能谁都无法在和波音的单挑中生存。

这一时期还有一个有意思的特点：过度专业化可能会钻牛角尖。共和专业于对地攻击飞机，最终业务越来越窄，钻进了死胡同。

最后一个特点是美国特色：除了少数例外，空军战斗机和海军战斗机是两股道上跑的车。制造空军战斗机的公司一般不涉足海军战斗机，制造海军战斗机的也一般不涉足空军战斗机。北美、洛克希德、共和、康维尔、诺思罗普在此期间共研制了29种空军战斗机，只有一种（FJ-1“暴怒”）是海军战斗机，还有三种竟标原型，都没有入选。在海军这边，格鲁曼、沃特、道格拉斯的战斗机全部都是海军的，道格拉斯有两种轰炸机是空军的，其中RB-66是海军A3D攻击机的空军改型。麦克唐纳是少有的空海军通吃的公司，但大头依然在海军。

由于空海军项目众多，所有公司都得益于渐进、接力的研发。接力研发不仅有利于保持研发队伍，积累经验，也有利于在前一个项目发现了坑但被迫生米煮成熟饭后，在后一个项目中绕开坑，把试错经验用于矫正技术方向。接力研发还便于把由于进度和冻结设计后难以采用的新技术用于新设计。公司众多也使得竞争激烈。竟标结束后，各公司经常还用自研经费继续，因为谁也不敢原地踏步，都在期待在下一个项目中再接再厉，或者翻本复生。这是一个不进则退的时代。

作者: MacArthur 时间: 2020-2-21 03:09

公司众多也使得竞争激烈。竟标结束后，各公司经常还用自研经费继续，因为谁也不敢原地踏步，都在期待在下一个项目中再接再厉，或者翻本复生。这是一个不进则退的时代

那个时代美国从上到下都崇拜科学和知识。“物理老师”是孩子们心目中的英雄。。。有这个风气在，所以Board也会大手笔投入R&D。。。哪像现在，恨不得子孙三代以后的利润都要提前榨取出来。。。

作者: 晨枫 时间: 2020-2-21 03:26

MacArthur 发表于 2020-2-20 13:09
8 r- p6 R2 v! ^/ `那个时代美国从上到下都崇拜科学和知识。“物理老师”是孩子们心目中的英雄。。。有这个风气在，所以Boar ...

麦帅精辟！！！

希望中国不要太快步美国的后尘，现在已经有点苗子了。

欢迎光临爱吱声 (http://129.226.69.186/bbs/)