美国空军第四代战斗机选秀内幕

美国空军第四代战斗机选秀内幕已经作为展品的YF-23验证机编者按：也许再过10年、20年，甚至半个世纪，我们才能真正认识到1991年美国空军ATF先进战术战斗机项目选型在世界航空史上划时代的意义。这次选型不仅带来了世界上第一种第四代战斗机，而且在战斗机发展史上首次将机动性置于此较次要的位置。为了再现当年那场影响深远的竞标，为了更深入的剖析美国空军以及美国航空界对未来空战的理解，本刊特邀请方方先生撰写此文。本刊曾于2005年第5期刊载《王者之翼》一文，结合本文，本刊希望给广大读者展现未来战斗机作战的一般理念及其运用到的航空技术蓝图。口本刊特约撰述方方1991年可以算是军用航空史上划时代的一年。就在这一年，美国空军下一代战斗机选型终十尘埃落定，第四代超音速战斗机完全浮出水面。这次选型对丁未来战斗机发展的意义无疑是极其深远的。俗话说“成王败寇”，但1991年那次竞争的结果好像完全颠倒了过来。对于竞争结果的争论，即使在十四年后的今天也没有平息。竞争获胜的洛克希德YF-22没有赢得更多的赞誉，倒是落败的YF-23成了众多航迷(也许还有不少业界人士)心中的王者。不可否认，出现这种现象一个重要的原因是，YF-23那个超前卫的气动设计实在是太漂亮了!那么在YF-23前卫的气动设计背后，究竟隐藏了什么呢?它究竟为什么输掉了这场里程碑式的竞争呢?也许我们可以一起探索一下现在，让我们回到上世纪70年代……▲先进战术战斗机计划(ATF)1969—1970年，美围空军的FX计划(新一代重型战斗机，最终结果就是F-15)止处于最后选型阶段，但战术空军司令部已将眼光转向了FX的后继机上。在这段时间，战术空军司令部投资进行了代号TAC一85的项目研究，对FX后继机进行了初步探索。TAC-85研究报告于1971年完成，提出了一个概念原型——先进战术战斗机(ATF)。这只是一个相当粗略的概念，指望能从中看到今天F/A-22的影子是不可能的，但它的确是迈向第四代战斗机的第一步。此后数年问，战术空军司令部先后进行了一些小规模的研究计划，为ATF作技术储备。除了战术空军司令部外，其它相关部门也没闲着。位于莱特·帕特森基地的飞行动力实验室在F-15首飞成功后不久，就展开针对下一代战斗机的全面技术研究，这些研究后来被纳入一个大的技术发展计划，即我们今天所熟知的先进战斗机技术综合应用计划(AFTI)。几乎与此同时，国防高级研究计划局(DARPA)也开始进行类似的研究。从1971年开始，飞行动力实验室的F-8就相继进行了超临界翼型、数字式电传飞控系统的试飞。紧接着又开展了随控布局(CCV)研究，1架B-52、1架F-4先后改装为CCV研究机。特别是F-4CCV的试飞令美国人获得宝贵的技术资料，为随控布局的实用化铺平了道路。NASA和美国空军联合提出了高机动性飞机技术计划(即HIMAT计划)，其下属的阿姆斯研究中心、飞行动力研究室等均有参与。最后洛克韦尔作为主承包商于1978年3、6月先后制造出2架HIMAT研究机，并于1979年7月27日首飞成功。HIMAT计划设计气动、结构、材料、动力装置和飞控等领域，研究项目包括：近耦鸭式布局、机身机翼边条融合体、超临界翼型、变弯度机翼、翼梢小翼、弹性机翼设计、喷气襟翼、自配平设计、复合材料、主动控制技术等。1975年初，空军系统司令部提出一个发展计划，，准备在1977—1981年间制造两架ATF原型机进行试飞，但空军并没有多余的资金投入到这样一个耗资巨大的计划中去，因此这一计划只停留在纸面上。堂堂美国空军说没钱，恐怕会被第三世界的穷兄弟们砸死。但在当时确实有大笔开销等着美国空军买单：1974年11月，F-15A小批量装备，并将很快进行大规模换装；1975年1月，F-16在LWF计划中获胜，即将装备空军，而且将之“改装”为战斗轰炸机也需要资金作为空军采购F—16的交换条件，国会同意空军扩编，一旦实施也需要巨额资金……当然，钱是重要因素，但决不是唯一决定因素，最关键的是美国人认为当时所有已知的苏制战机都不足以对F-15构成威胁!有意思的是，30年后美国国会要求削减F/A-22产量时，我们还可以听到类似的理由。1976年，美国空军开始考虑在ATF概念中引入低可见性设计。这个决定对于当时的人而言显得非常突然。但在今天看来却是顺理成章的事——作为美国众多黑计划之一，国防高级计划研究局的“试验隐身技术验证机”(XST)计划——也称为“哈维”或“海弗蓝”计划——已进入工程发展阶段。洛克希德“臭鼬”工程队的方案中选，发展出著名的F-117隐身战斗轰炸机。隐身技术渐趋成熟，在此基础研制隐身与气动性能俱佳的战斗机是美国空军的必然选择。另一方面，发动机推力的增大，则使得美国空军开始考虑在ATF上实现不加力超音速巡航的可能性而苏联空军现役和未来的超音速战略轰炸机威胁则在战术上增大了对超音速巡航能力的需求。1977年，国防高级研究计划局招标研制前掠翼验证机，用于对前掠翼进行全面评估，同时作为未来先进战斗机的技术储备。这架验证机就是格鲁曼X一29A。后来ATF概念设计竞标时，外界多猜测格鲁曼方案是前掠翼，原因就在这里。1978年美国空军制订了两个独立的发展计HIMAT计划是NASA和美国空军在机动性技术方面所作的大胆尝试。然而HIMAT的鸭式布局也误导了很多人，让人误以为美国空军更青睐这种气动布局。1978年，美国空军制订了两个独立的发展计划：一是“改进型战术战斗机”(ETF)，这是一个短期项目，期望通过短期内可获得的技术升级改进现役战机；二是“先进战术攻击系统”(ATAS)，这是长期发展计划，机体、航电、武器等都要全新研制，以满足未来战场的作战要求。由于美国空军对F-15和F-16的作战能力有绝对信心，因此ATAS的设计重点放在对地攻击方而。怛随着苏联空军新一代战斗机的出现，美国不得不重新考虑以ETF和ATAS搭配能台有效夺取制空权和实施空中打击的问题。到了1980年4月，美国空军决定放弃该计划，而ATAS也演变为ATF——兼顾对空作战和对地攻击的战斗机，并考虑增加短距起降的要求。这个过程看起来没有什么问题，唯一有问题的是叫词：1977年11月，美国侦察卫星就在莫斯科郊外的拉明斯克试飞中心发现三种正住试飞的新型军机，分别赋予暂时识别编号拉明J(米格一29，当时判定为和F—15同级的战王斗机)、拉明K(苏一25，判定为类似A一9的对地攻击机)和拉明L(苏-27，判定为类似F一14的变后掠翼战斗机)。为何美国空军在1978年制订ETF和ATAS计划时没有丝毫反应?直到1980年才加以变更?可能有以下原因：卫星情报判读和分析需要时间；美国低估了苏联航空工业的水平；官僚体制导致情报传递缓慢和反应迟钝。1981年，美国空军启动了代号“天空长者”的研制计划。空军经过长期研究后，提出一系列针对未来先进战术战斗机的要求，包括采用新型复合材料、先进飞控系统、先进推进系统以及隐身技术等等。空军高层相信，ATF在2l世纪初服役之日，也就是F-15、F-16等第二代战斗机退役之时——现在来看，可以说当年ATF的技术目标已经完全实现了。1981年6月，美国空军发布第一份关十ATF的信息需求(RFI)，并邀请9家公司参与讨论：波音、费尔柴尔德、格鲁曼、洛克希德、麦道、诺斯罗普、洛克韦尔、沃特。7月，空军发布针对ATF推进系统的RFI，邀请7家厂商参与。1981年10月，空军发布ATF任务要素综述。美国空军住仔绌研究了9家厂商针对ATFRFI提出的意见后，考虑修正对ATF的性能要求。首先，美国空军认为必须将超巡能力作为未来ATF的重要性能指标之一。在很大程度上，这是出于高烈度欧洲战争条件下夺取中欧制空权的需要。北约认为，在两大阵营爆发全面战争的情况下北约一线战机几乎不可能幸存。夺取中欧制空权的北约战机很可能必须从比利时、荷兰、卢森堡甚至英国起飞，并穿越被占地区上空。超音速巡航能力将大大缩短ATF在对方防空系统内暴露的时间，提高生存能力。当然，超音速巡航带来的好处不止于此，但这确实是提出超音速巡航要求的初衷。由于可能需要从西欧基地起飞，ATF必须具有远优于F-15的续航能力，这也是在ATF的设计要求中“跨战区航程”的由来。在前沿和纵深机场均可能遭到破坏的情况下，短距起降能力将大大提高ATF的部署能力。特别是短距精确着陆能力，对于美军战机及时增援欧洲盟国非常重要——这也是当年北约大力发展垂直起降飞机的主要原因之一。此外，由于作战飞机造价和复杂程度急剧增加(F-15这一代飞机服役时就有人惊呼，照此趋势，到2050年美国一年军费将只够采购1架战斗机)，美国空军必须抑制这一趋势，为此设置了尺寸和重量限制，并强烈要求厂家采用先进技术以减少生产和维护费用——这一思路尤其值得我们参考。在此期间，ATF的设计重点也发生了变化。按照“大趋势”计划研制出来的F-117已于1981年6月首飞，很快将交付使用。该机足以完成突破华约防空系统、实施纵深精确打击的任务。F-111虽然陈旧，但在80年代仍然是一种有效的纵深攻击机。同时美国空军于1982年启动“双重任务战斗机(DRF)”计划，研制F-111的后继机，备选方案是麦道的F-15E和通用动力F-16E。DRF预定将于90年代取代F-111。在这种情况下，美国空军不再强调ATF的对地攻击能力。因此ATF角色再度转换：由1980年的兼具对空／对地能力的战斗机转变为专用空优战斗斗机。在笔者看到的资料中，没有提到ATF的设计重点更改的其它原因，给人印象就是：主要由丁DRF计划的出现，减轻了ATF的任务负荷，使之可以转向专用空优。但如果我们留意一下时间就会发现，当初ATF预定服役时问正是90年代初，和DRF的预定服役时问相同。加上DRF出现的其它好处，笔者认为实际情况可能是这样的：ATF既要对苏联第三代战斗机形成压倒性优势，又要保证良好的对地攻击能力，以美国航空工业的水平来说，不是不可能做到，但必然会导致成本上升，风险增大。为了满足空军降低造价和复杂程度的要求，以现役战机改型分担ATF的部分任务是可行且廉价的选择。换句话说，ATF转型是DRF出现的原因而非结果。1982年10月，美国大部分战斗机厂商代表和空军代表在加州阿纳海姆开会讨论ATF概念。会上，ATF的概念基本成型，已经非常接近我们今天所看到的样子：该机已被明确为下一代空优战斗机；必须具备超巡能力；作战半径1111一1482公里；具有在610米跑道上起降的能力，为此发动机需要装备反推喷管；执行空战任务时起飞重量不超过27.216吨，执行对地攻击任务时起飞重量不超过36.288吨。随后，美国空军发布方案需求，开始进入ATF慨念详细研究(CDI)阶段。1983年5月，CDI阶段结束，空军发布了一份最终方案需求报告(RFP)。也许大家注意到了，在上述ATF慨念中没有一个字提到隐身技术。原因在于隐身技术此时仍属“黑计划”之列。美国空军虽然考虑在ATF中引入隐身设计，但如果要在当时仍未进入保密阶段的ATF项目中提出这一要求，必然要被迫公开相关的黑计划，包括绝密的“大趋势”计划，这是空军高层所不愿看到的。1983年9月，美国空军向所有厂商发出概念设计招标，波音、通用动力、洛克希德、麦道、诺斯罗普、洛克韦尔宣布参与竞标。空军预计可以于1984年5月前完成最终报告。1983年5月，针对ATF的RFP发布之前，空军已经发布了研制ATF所用发动机的RFP。该项日最初称为“先进战斗机发动机”计划(AFE)，后改称“联合先进战斗机发动机”计划(JAFE)。根据空军要求，这种发动机必须具备自启动能力；能不依赖地面设备进行自主检测；高推重比；高可靠性和可维护性。事实上，前两项要求是针对欧洲全面战争的。和超巡、高续航力、短距起降能力一样，都有助于ATF不受地面条件限制。1983年9月，空军宣布普·惠的PW-5000(空军编号YF-119)和通用电气的GE-37(空军编号YF-120)中选，获准研制发动机原型机。空军要求，两种发动机必须可互换，以确保发动机选型竞争不会影响机体设计，换言之，发动机的尺寸、各种管线接口不能相差太大。经过