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绝密战机F-35战斗机研发历史

2023-06-22 21:29 作者:没名字的作者  | 我要投稿

1.本文翻译于英文并非本人所写,因此文章中的看法并不代表本人观点

2.因为本人并不是航空从业者,因此其中提到一些术语本人并不清楚,如有错误欢迎大佬指正

3.本人是闲暇时间翻译因此校对可能有些不完善

书籍封面

本书名为终极斗士洛克希德·马丁公司的F-35联合攻击战斗机,作者比尔·斯威特曼。

CHAPTER1

这是没有人计划好的

洛·马公司F-35联合攻击战斗机(JSF)项目的绝对规模令人惊叹。它设想生产4000多架作战飞机。如果您想将联合攻击战斗机视为轻型战斗机,请理解F-35已经做到了这一点。

它的安装推力比F-4“幽灵”更大,起飞重量、载弹量和航程都比二战时期的B-17“飞行堡垒”更大。研发这种新型战斗机将耗资400多亿美元;建造4000架飞机的成本,即使按今天的价格计算,也将远远超过1600亿美元。

如果该项目与沃斯堡最新推出的F-16“战隼”战斗机的寿命相匹配,联合攻击战斗机将在2035年继续生产。一些f -16预计将服役超过35年,因此最后一批联合攻击战斗机可能要到2070年才能退役。考虑到通货膨胀,再考虑到高端的生产估计,再加上50年的升级和支持业务,这个万亿美元(1万亿美元)项目的概念并不荒唐。

这个项目对航空航天业的影响应该是巨大的。它的目标是取代美国服役的大多数战斗机,以及美国在过去25年中向其他空军提供的大多数现代战斗机。如果成功实现这一目标,将使世界上其他大多数战斗机项目的销售挨饿,并可能使他们的设计团队破产。

这反过来代表了世界各地的客户和合作伙伴对联合攻击战斗机、洛·马公司公司和美国政府的信任和资源的主要承诺。今天,战斗机机队是一个国家最昂贵和最重要的军事资产,其射程、火力、准确性和灵活性是其他武器系统无法比拟的。伙伴国家不仅依赖联合攻击战斗机来满足其关键的军事需求,而且他们也意识到,通过参与联合攻击战斗机,他们可能会在2010年初——在联合攻击战斗机交付之前,在测试完成之前——淘汰美国飞机的大多数替代品。

这一结果对于工业战略来说将是一个巨大的成就——如果有的话。但是联合攻击战斗机的历史是独一无二的。这架飞机的基本特征是由一群专注的弃儿构思出来的,他们不顾完全的冷漠,有时还会遭到主要客户的敌意,坚持不懈地研究无跑道战斗机。整个项目是在三年内确定的,美国政府对国防采购的关注比1941年以来的任何时候都要少。在1993年末,还没有创造出联合攻击战斗机这个缩写词。它的前身项目,一个有限的技术演示项目,甚至没有得到资助。到1996年底,联合攻击战斗机项目办公室的一个决定就抹杀了航空史上两位最杰出的人物。

在此过程中,一些杰出的个人塑造了联合攻击战斗机。一位海军陆战队上校和一位拥有博士学位的试飞员;在第一次海湾战争中驾驶一架主要由平民组成的实验飞机投入战斗的空军将军;一个顽固、嚼着烟斗、从不放过任何一个不讲理的机会的英国工程师。一群美国工程师,他们决心证明他们可以制造战斗机,这对这个项目至关重要,尽管他们没有获胜

如果我们愿意的话,我们可以把一切都追溯到莱特兄弟,但联合攻击战斗机的故事最好的起点是20世纪50年代的巴黎,当时巴黎仍然廉价、浪漫,散发着高卢派的气息,更令人惊奇的是,当时法国是北大西洋公约组织(NATO)的一部分。

从1944年到1945年,美国空军上校威利斯·查普曼在意大利指挥了一个B-25轰炸机群(他的一名投弹手是一位有抱负的作家约瑟夫·海勒),后来领导了USAF的第一个喷气轰炸机群,驾驶B-45龙卷风。1956年,他作为USAF代表被派往巴黎,参加五角大楼的共同武器发展计划(MWDP)外地办事处。MWDP的目标是寻找和支持欧洲国防工业的创新理念,这些工业仍在从战时的破坏中恢复,因此它可以为北约自己的防御做出更大的贡献。

比尔·查普曼在巴黎待了没多久,法国设计师米歇尔·威博带着一款垂直起降(VTOL)战斗机的设计来到他的办公室。它有一个强大的涡轮螺旋桨发动机,通过轴和齿轮连接到机身两侧的四个离心“蜗牛”风扇上。风扇可以旋转90度,使排气口朝下指向起飞,或朝后指向水平飞行。

查普曼熟悉当代建造VTOL战斗机的尝试。洛克希德和康维尔为美国海军建造了两架非凡的战斗机原型机;它们安装了巨大的螺旋桨,在起飞和降落时用尾巴站立,这样飞行员就可以仰卧着,双脚朝天。(“这是一个很好的位置,”鹞式战斗机的设计师约翰·福扎德后来评论说,“但不适合飞行。”)到1956年,海军的这个项目被取消了,尽管瑞安还在研制喷气动力的X-13。

其他的研究人员也在研究“固定上升器”——有些用的是只用于垂直升力的小型喷气发动机电池,有些用的是旋转发动机,但第一种需要在向前飞行时携带大量自重,而后者在机械上比较复杂。查普曼认为,威博的观点不同,值得进一步研究。USAF官员向布里斯托尔航空发动机公司的技术总监斯坦利·胡克博士展示了威博设计。

MWDP公司资助了布里斯托尔公司的俄耳甫斯喷气发动机。工程师戈登·刘易斯(Gordon Lewis)被胡克指派去研究这个概念,他对威博改变气流和推力的想法印象深刻,而不是旋转飞机或发动机。刘易斯设计了一种更简单的发动机,它使用布里斯托尔奥林巴斯喷气发动机的前两级作为一个固定的轴向风扇,带旋转喷嘴来偏转排气。使用轴向驱动的风扇提供升力的想法在接下来的23年里都没有复活。

五架英国皇家空军的鹞GR.1 STOVL战斗机在1960年代后期的英国皇家空军伪装中编队。统计上,有两三架这张照片里的飞机,本应在操作事故中结束自己的职业生涯。英国航空航天公司

1957年6月,金斯敦的霍克飞机公司收到了一份关于BE.53发动机的小册子。首席设计师悉尼·Camm爵士(Sir Sydney Camm)设计的飓风战斗机曾是英国RAF在不列颠战役中的中坚力量,他指示设计师拉尔夫·胡珀(Ralph Hooper)探索其潜力。胡珀意识到,为了制造一架可行的飞机,他需要发动机所能提供的所有垂直推力。BE.53演变成一个带有四个旋转喷嘴的涡轮风扇——一对用于偏转风扇气流,另一对用于核心排气。1957年9月,当查普曼在范堡罗航展上参观霍克酒店时,胡珀和Camm向他展示了P.1127的初步设计,这是一种小型战斗机,BE.53发动机安装在机身中间位置,位于肩部机翼下方。

到1958年5月,MWDP的资金支付了BE.53发动机,现在被命名为飞马。由于英国国防部(MoD)对战斗机没有什么兴趣,P.1127的资金筹措更加困难。在前一年,国防部的国防部白皮书得出结论,英国闪电短程截击机将是RAF的最后一种有人驾驶战斗机。霍克开始用公司资金建造两架原型机,第一架飞机在1960年8月国防部同意支持建造六架原型机时完成。在美国,NASA通过建造和测试小型自由飞行模型来支持该计划。这些证明,不像大多数当代垂直起降设计,P.1127可以在没有复杂的自动稳定系统的情况下飞行。1960年10月21日,第一架P.1127进行了首次摇摆悬停飞行。

早期的测试证明了霍克和布里斯托尔现在所称的“矢量推力”相对于其他垂直起降概念的根本优势。P.1127有一个发动机,没有推力阻滞器,没有分流阀。发动机的流路从启动到关闭都是恒定的。由于发动机是固定的,喷管可以移动(由Rube Goldberg安排的轴和自行车链条,由压缩空气马达驱动),推力矢量可以快速而精确地移动。设计师和试飞员发现,这意味着飞机可以将喷气和机翼升力结合起来,实现极短的起飞。起飞滚转从尾部的喷嘴开始,以获得最大的加速度。在大约60节的速度下,飞行员将喷管调至45度角,飞机起飞。由于短距起飞(STO), P.1127承载的载荷比垂直起飞时要大得多,而且由于

较低的起飞速度只需要几百英尺的起飞滚转。这一点至关重要,因为在那之前,一架飞机

一架有足够推力进行垂直起飞的飞机几乎没有燃料或有效载荷的能力。

随着原型机测试的继续,RAF准备了一份操作需求草案,OR345,用于V/STOL战斗机

P.1127设计。对1957年禁止战斗机政策是否明智的质疑已经开始蔓延。

与此同时,垂直/STOL正在成为NATO内部的最新时尚,它正在从危险的“核”转向

上世纪50年代的“绊线”战略转向了“灵活反应”战略。战术空中力量对于遏制非核国家至关重要,长跑道机场是轰炸机和导弹明显的、固定的、易受攻击的目标。

在1961年,NATO基本军事需求3 (NBMR-3)定义了一种超音速V/STOL战斗机的联合规格

轰炸机。它的重要性是象征性的,因为没有任何NATO国家承诺购买获胜的飞机,但是

它促使RAF放弃OR345,转而支持更雄心勃勃的NATO概念。


德国的vji01由包括梅塞施密特在内的一个财团开发,它的一些灵感来自于20世纪50年代贝尔在美国的工作。6个小型喷气发动机——其中4个在两个可旋转的翼尖吊舱中,2个在驾驶舱后面——将超音速战斗机抬离地面。任何发动机故障都会使飞机瞬间翻滚,飞行员无法逃生。欧洲航空防务与航天公司

豪客设计了P.1154,这是一架拥有33,000磅推力的布里斯托尔西德利BS.100发动机的庞然大物。它是有史以来设计的最强大的喷气发动机之一,在旋转的前喷管上装有冲压式加力燃烧室。豪客在金斯敦建造了一个全尺寸的模型,并在战斗机和一系列先进系统上进行了工作:具有空对空和地形跟踪能力的费兰蒂多模雷达,首批平视显示器之一,以及惯性导航系统。

法国、德国、荷兰和意大利的公司提出了激进的超音速V/STOL战斗机。前两家是最认真的竞争者。达索公司与罗尔斯·罗伊斯公司合作,对其中一架幻影原型机进行了改装,配备了不少于9台发动机:一台用于推动飞机飞行,8台用于起降的小型垂直喷气机。德国财团EWR试飞了VJ 101, 4台发动机成对安装在旋转翼尖短舱中,驾驶舱后面有2台升力喷气机。荷兰的福克D.24联盟,由共和国航空公司支持,将BS.100发动机与当时流行的可变后掠翼结合起来。

豪客和布里斯托尔公司的P.1154被宣布为nmr3的技术赢家,但除了英国之外,没有任何北约成员国向它投入任何资金,它选择它来取代英国皇家空军的猎人和皇家海军的海雌全天候战斗机。(1963年初,其中一架p .1127成为第一架降落在航空母舰上的喷气式V/STOL飞机。)

定义工作进行得并不顺利。RN想要一架双引擎飞机,所以豪客设计了一架带有两个劳斯莱斯的P.1154

罗伊斯阉割。它有一个复杂的交叉导管系统,所以在喷气式飞行中,如果一个引擎出现故障,它也不会倒转。RN想要一个更大的雷达和两名船员。实际上,海军想要的是一架F-4“幽灵”;这就是

在1965年初P.1154项目被取消后收到的RN。英国新的社会主义政府,无忧无虑

技术和工业知识,决心削减国家的国防开支。

直率的工程师、卡姆的弟子约翰·福扎德(John Fozard)在V/STOLl项目中发挥了越来越重要的作用。他后来反思道:“我们可能已经让1154工作了,但我们已经学会了在所有操作限制下生存。”已经有两个V/STOL设计问题被认为不仅仅是麻烦。

其中之一是喷气冲击波对着陆表面的影响。在第一次P.1127悬停试验中,人们发现喷气机的废气撞击地面后迅速散开,形成了一层快速移动的薄空气。速度会导致表面的气压降低,正如测试小组发现的那样,只需要一个相对适中的压差,就能把一个井盖变成一个敌对的UFO。但从P.1154的前喷口喷出的更快、更热的冲击波会更具破坏性,它会向四面八方喷出松散的泥土,软化并摧毁沥青。

另一个问题是热气体再摄入,即HGR。随着外部温度的升高,喷气发动机产生的推力会减少;V/STOL飞机从排气口进入热气体云,进气道从四面八方吸入空气。

进入发动机的空气越热,发动机内部的空气就越热,所以在较低的油门设置下达到极限温度。艾尔

幸运的是,豪客的鸡蛋并非都在一个篮子里。当P.1154正在设计时。

美国和西德资助了9架改进型p .1127,命名为“红隼”。最初的美国支援来自陆军,因为自朝鲜战争以来,陆军一直觉得美国空军对混乱而危险的近距离空中支援不感兴趣。

陆军正悄悄地尝试购买自己的喷气式飞机。


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