[转贴]1991：败者为王——验证机之路~~YF-23,F-15MTD全解析

无人机

1991败者为王[/SIZE]
诺斯罗普/ 麦·道
YF-23 “黑寡妇 II ”战斗机
方方作品
本文已刊载于《国际展望》杂志

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　　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于尘埃落定，第四代超音速战斗机完全浮出水面。这一次选型对于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，为当年的失败者 YF-23 打抱不平的大有人在。竞争获胜的洛克希德 YF-22 “闪电 II”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？它究竟因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，让我们回到上个世纪 70 年代……
[B]先进战术战斗机计划（ATF）[/COLOR][/B]
　　1969~1970 年，美国空军的 FX 计划（新一代重型战斗机，最终结果就是 F-15）正处于关键的最后选型阶段，而战术空军司令部已经将眼光转向了 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-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。研究人员将这个概念原型称作先进战术战斗机（ATF）。这只是一个相当粗略的概念，指望能从这个概念里看到今天 F/A-22 的影子是不可能的，但它的确是迈向第四代超音速战斗机的第一步。此后数年间，战术空军司令部先后进行了一些小规模的研究计划，为未来的 ATF 作技术储备。除了战术空军司令部外，其它相关部门也没有闲着。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计划。
　　从 1971 年开始，飞行动力实验室所属的 F-8“十字军战士”就相继进行了超临界翼型、数字式电传飞控系统的研究试飞。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 研究机进行试飞。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成功铺平了道路。

正在进行超临界翼型验证试飞的 TF-8A，机翼和标准的“十字军战士”明显不同。虽然飞机本身已经陈旧过时，但正是在这些老飞机上验证的新技术铸成了未来 ATF 的基石[/COLOR]
　　NASA 还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 计划涉及气动、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、飞行推进综合系统、主动控制技术等。

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，很多先进技术均是首次应用。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[/COLOR]
　　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研究计划中去，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。不过在当时，的确有大笔开销等着美国空军买单：1974 年 11 月，F-15A 小批量装备卢克空军基地，很快将进行大规模换装；1975 年 1 月，F-16 在 LWF 计划中竞争获胜，不久也将装备空军，而且将该机“改装”为战斗轰炸机也需要不少资金；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，钱是一个重要因素，但决不是唯一决定因素，最关键的一点是：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。对于当时的人而言，如果听到这个决定可能会觉得非常突然。但在今天看来，这是顺利成章的事。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”（Hervey ）或“海弗蓝”（Have Blue ）计划）已经进入工程发展阶段，在这一年洛克希德“臭鼬”工程队的方案中选，后来在此基础发展出我们所熟知的 F-117 隐身战斗轰炸机。隐身技术渐趋成熟。在此基础上研制隐身性能与气动性能俱佳的战斗机是美国空军必然的选择。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。

洛克希德 XST 原型机。该机和 F-117 极为相似，只是采用内倾双垂尾，以求将侧向 RCS 减至最小。而 F-117 则出于气动方面的考虑改用了外倾垂尾。值得一提的是，DARPA 启动 XST 计划之初并未向洛克希德发出招标，而是美国空军出于对 SR-71 的良好印象邀请洛克希德参与，结果成为 XST 计划的黑马[/COLOR]
　　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。这架验证机就是现在我们所知道的格鲁门 X-29A。后来 ATF 概念设计竞标时，外界多猜测格鲁门方案是前掠翼，原因就在这里。

格鲁门的 X-29A 对前掠翼的特点进行了全面探索。前掠翼在理论上的优点是很让设计人员心动的。但 X-29A 的试飞结果表明，前掠翼仍存在一些当时无法解决的问题。因此美国人暂时放弃了在 ATF上应用前掠翼的打算，虽然传说格鲁门的 ATF 方案就是前掠翼的[/COLOR]
　　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，期望通过近期内可获得的技术在现役战机基础上进行升级改进，增强作战能力；二是“先进战术攻击系统”（ATAS ），这个是长期发展计划，机体、航电、武器等诸系统都要全新研制，以满足多年后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面。但随着苏联空军新一代战斗机的出现，美国空军不得不重新考虑以 ETF 和 ATAS 搭配能否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 ETF 计划，而 ATAS 也演变为 ATF，一种兼顾对空作战和对地攻击的战斗机，并开始考虑增加短距起降的要求。看起来，空军头头们对 F-15 对地攻击能力不足始终耿耿于怀。当年受米格-25 错误情报的影响，FX 被约翰·伯伊德等人牵着鼻子走，提出“没有一磅重量用于对地攻击”，让头头们非常不爽。现在伯伊德已经退役，不会再有人拿“ 对地攻击” 当靶子打了。虽然 ATAS 在苏联新型战斗机威胁下变成 ATF，但不是纯制空战斗机，总算扳回一局。这个过程看起来没有什么问题，唯一有问题的是时间：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在试飞的新型军用飞机，分别赋予暂时识别编号：拉明 J （米格-29 ，当时判定为和 F-15 同级的固定翼战斗机）、拉明 K （苏-25 ，判定为和 A-9 类似的对地攻击机）和拉明 L（苏-27，判定为和 F-14 类似的变后掠翼战斗机）。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；美国人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。

差点变成“超级百系列战斗机”的 F-15A。虽然最后 F-15 以优越的制空能力赢得了空军高层的欢心，但对地攻击能力不足始终让他们耿耿于怀[/COLOR]

1986 年 7 月，米格-29 首次访问芬兰，这是该机在世人面前第一次公开亮相，也使得西方可以近距离评估当年神秘的拉明 J[/COLOR]

苏-27 第一架原型机 T10-01，右上角小图是美国侦察卫星拍到的“拉明 L ”。在如此模糊的图像下，误判为变后掠翼飞机也是情有可原的。当然如我们现在所知，T10-01 并不是苏-27 严格意义上的原型机，因为它的设计几乎被全部推倒重来[/COLOR]
　　1981 年，美国空军启动了代号“天空***”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、轻合金、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，当 ATF 在 21 世纪初服役的时候，也就是 F-15、F-16 等第三代战斗机过时退役的时候。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于先进战术战斗机的信息需求（*** ），并邀请 9 家公司参与讨论：波音、费尔柴尔德、格鲁门、洛克希德、麦·道、诺斯罗普、洛克韦尔、沃尔特。7 月，空军发布针对 ATF 推进系统的 ***，邀请 7 家厂商参与。1981 年 10 月，空军发布 ATF 任务要素综述。
　　接下来，美国空军在仔细研究了 9 家厂商针对 ATF *** 提出的意见后，开始考虑修正对 ATF 的一些性能要求。首先，美国空军认为必须将超音速巡航能力作为未来 ATF 的重要性能指标之一。在很大程度上，这个要求是出于高强度欧洲战争条件下夺取中欧制空权的需要。按照北约指挥人员的看法，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下来。夺取中欧地区的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，提高其生存能力。当然，超音速巡航能力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前往中欧作战，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。在同样的条件下，基于同样的理由，短距起降能力也是十分重要的。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，对于美军作战飞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 这一代飞机服役的时候就有人惊呼，照此趋势，到 2050 年美国一年军费将只够采购一架战斗机），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 隐身战斗轰炸机已经于 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（事实上如我们现在看到的，F-111 在 1986 年“黄金峡谷”行动和 1991 年海湾战争中均有出动）。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 1990 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的空中优势战斗机。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：主要由于 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 预定服役时间正是 1990 年代初，和 DRF 的预定服役时间相同。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 既要在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，但一个必然的结果就是成本上升，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。

巨大保形油箱是 F-15E 的主要外部特征之一。这是为了执行远程作战任务所必须的。然而 ATF 却要求在仅仅使用机内燃油的情况下达到甚至超过 F-15E 的航程，对载油量的要求非常苛刻。北极熊的苏-27 已经率先实现了这一点，白头雕的表现会如何呢？[/COLOR]

神秘的 F-117 一直保密到 1988 年。按照美国空军的计划，它将和 F-15E 一起构成 1990 年代的纵深打击力量。正是由于“大趋势”计划的成功，加上苏联新型战斗机问世以及时间、资金、风险等多方面因素的影响，促成了 ATF 的暂时转型[/COLOR]
　　1982 年 10 月，美国大部分战斗机厂商代表和空军代表在加利福尼亚州阿纳海姆开会，讨论 ATF 概念。在这次会议上，ATF 的概念基本成型，已经非常接近我们今天所看到的样子：这种飞机已经明确是作为下一代空中优势战斗机；必须具有超音速巡航能力；作战半径 6 0 0~8 0 0 海里（1,111~1,482km）；具有在 2,000 英尺（610m）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 60,000 磅（27,216kg），执行对地攻击任务时起飞重量不超过 80,000 磅（36,288kg）。随后，美国空军发布方案需求，开始进入 ATF 概念详细研究（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）。也许已经有人注意到了，在上述 ATF 概念中没有一个字提到隐身技术。事实上，隐身技术此时仍属于“黑计划”之列，知道的人相当有限。美国空军虽然在 1976 年就开始考虑在 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，必然要被迫公开一系列相关的黑计划，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。
　　在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。该项目最初称为“ 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；可以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，前两项要求基本上是针对欧洲大规模战争的。和超巡、高续航能力、短距起降能力一样，这两项性能有助于 ATF 在增援盟国时不受地面条件限制（预计地面支援设施基本已被摧毁）。1983 年 9 月，空军宣布：普拉特·惠特尼和通用电气的方案中选，获准研制用于 ATF 的发动机原型机。普拉特·惠特尼的方案是 PW5000，空军编号 YF119；通用电气的方案是 GE37，空军编号YF120。空军要求，这两种发动机必须是可互换的，以确保发动机选型竞争不会影响机体设计，也就是说，发动机的尺寸、各种管线接口不能相差太大。在经过竞争试飞后，中选型号将作为生产型 ATF 的唯一动力。
　　到 1984 年底，ATF 的方案需求进一步明确：超音速巡航速度不小于 M1.5；起飞滑跑距离小于 2,000 英尺（610m）；起飞重量不超过 50,000 磅（22,680kg）；作战半径大于 700 海里（1,296km）；在速度为 M1 时可以完成 5g 盘旋；高度 30,000 英尺（9,144m），M1.5 时盘旋过载 6g；高度 10,000 英尺（3,048m），M0.9 时瞬时盘旋过载 9g；高度 50,000 英尺（15,240m），M1.5 时稳定盘旋过载 2g；海平面，从 M0.6 加速到 M1.0 耗时 20 秒；高度 20,000/30,000 英尺（6,096/9,144m），从 M0.8 加速到 M1.8 耗时 50 秒；飞机单价 4,000 万美元（1985 年美元值，后进一步减少到 3,500 万美元），全寿命费用和 F-15 相当。
　　按照美国空军最初的想法，他们希望采用“验证/ 确认”模式来研制 ATF，当初 FX（研制出 F-15）计划就是这一模式，而不是轻型战斗机计划（LWF，研制出 F-16）所采用的原型机对比试飞的模式。在验证/ 试飞模式中，竞争方案将进行除了试飞以外的所有测试：航电设备将在模拟器上进行测试；气动设计的优劣通过风洞试验加以确认；还要进行雷达反射截面积的测算；厂家将制作全尺寸木制模型用于必要的测试和评估，但不会制造原型机。只有在验证/确认模式中获胜的厂家才可获准进入全尺寸发展阶段，制造原型机进行全面试飞。.

nt_nsxz

又是空军之翼的文


楼主，转点别的行不？

chrissnake

本人也是比较喜欢YF-23多一点……

jackygadam

支持下................虽然更喜欢22 嘿嘿

一水合氨

又是方方的老文

23的进气真是有个性

永远的绫波

知识贴,看到就要拜读

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先顶再看先顶再看!!!!!