作者:大陸某網友(筆名)
前言
作為有史以來唯一一款正式服役的三馬赫軍用飛機,洛克希德公司的A-12「牛車」/SR-71「黑鳥」偵察機家族一直都屬於無數航空迷憧憬的物件,從20世紀60年代服役至20世紀90年代退役為止,從越南上空的「燃燒電線杆」到中東地區的漫漫黃沙,再到北歐上空的刺骨寒風,洛克希德三馬赫偵察機家族的身影在接近三十年的時間內遍佈世界各地,即便在最後它的主要職責被日益完善的偵察衛星所取代,這架「黑色大鳥」的光輝印記依舊被深深烙印在幾代人的心裡。
然而時至今日,伴隨著大量帶有「正確」印記的網路文章不斷傳播,以及不少線民喜歡不加甄別地引進和翻譯各種「洋垃圾」,以SR-71「黑鳥」為代表的洛克希德三馬赫偵察機家族在中文網路上的評價呈現出兩極化狀態,其中不少人為貶低這款頗具傳奇色彩的戰略偵察機,甚至不惜一切代價將米格-25「狐蝠」和米格-31「獵狐犬」兩款連三馬赫都飛不到的「贗品」捧為「座上賓」,並在不斷創造有關「黑鳥」偵察機的謠言的同時,為後面兩款「贗品」編寫各種神話,這種雙標的行為在如今網路環境已經十分發達的情況下實在令人不齒,那麼洛克希德三馬赫偵察機家族的究竟擁有怎樣的實力呢?本文主旨在於拋磚引玉,在揭穿各類毫無依據的謠言的同時,為讀者們展示這個堪稱「人類航空史最偉大的奇跡」的戰略偵察機家族的真面目。
從GUSTO到OXCART
20世紀50年代,隨著洛克希德U-2高空偵察機的服役,美國人得以在幾年時間內暢通無阻地對蘇聯境內進行偵察,雖然此時U-2高空偵察機的飛行高度大大超出蘇聯國土防空網的攔截範圍(即使蘇軍攔截機能夠爬升到最大高度或垂直飛行至失速,都無法到達與U-2偵察機垂直距離幾千英尺的範圍內,更不用說1957年服役的AA-1空對空導彈還是非常落後的無線電指令波束制導,甚至直到20世紀60年代,解放軍空軍在嘗試使用殲-7戰鬥機攔截U-2偵察機時,也發現殲-7戰鬥機不僅爬升率過低,哪怕採用躍升攻擊的方式都難以抓住有效的射擊視窗,因為殲-7戰鬥機在自身升限附近的留空時間僅為1分30秒左右,空軍第11航校從滄縣機場起飛攔截U-2,執行完任務就得找附近機場降落)。
但一方面U-2高空偵察機在飛行過程中會被蘇聯軍用防空雷達全程即時跟蹤,另一方面隨著航空技術的蓬勃發展,蘇聯設計局遲早能拿出一款能夠打擊U-2偵察機的攔截機和空對空導彈,因此美國中央情報局(CIA)迫切希望能獲得一款更高更快的戰略偵察機(因為隨著偵察機的飛行速度和高度的不斷增加,地空導彈的射擊視窗會變得越來越小,當時五角大樓要求它的速度能夠達到2000英里/小時,最高飛行高度達到100000英尺),同時為了避免新式戰略偵察機被蘇聯境內的防空雷達偵測和跟蹤,它也將運用一項具有劃時代意義的技術——匿蹤塗料。
▲飛行中的U-2高空戰略偵察機
在中文網路上一直有一段廣為流傳的謠言,即「詹森因對A-12偵察機的種種缺陷感到不滿,而不願採用洛克希德公司最初設想的‘大天使’(Archangel)外號,取而代之的則是‘牛車’(OXCART)這種蔑稱」,在正式闢謠以前,我們先將視線拉回至1956年,也就是U-2偵察機剛進入服役狀態之時,中情局和美國空軍都意識到隨著各類防空武器的飛速發展,U-2的生存空間將被急劇壓縮,因此它的服役時間註定不會很長(但是時至今日經過現代化改進以後的U-2偵察機依舊活躍在一線,頗有一種黑色幽默的風味),而此時大名鼎鼎的洛克希德工程師凱利·詹森提出一種能夠在99000英尺以上的飛行高度,以2.5馬赫速度巡航的液氫燃料動力飛行器設計,並且只有25人被允許參加這個被命名為「SUNTAN」(黝黑)的項目。
凱利·詹森完全可以被稱為人類歷史上最偉大的飛機設計師之一,「超級伊萊克特拉」、P-38「閃電」、P-80「流星」、U-2「黑寡婦」、F-104「星戰士」、A-12「牛車」、SR-71「黑鳥」等一切耳熟能詳的洛克希德公司早期設計幾乎都出自他的手中(換句話說他設計的飛機就沒有一個不名垂青史的)
在當時洛克希德公司的競標方案被命名為CL-400,它的長度接近300英尺,起飛重量為358500磅,然而在CL-400專案逐步推進的過程中,詹森發現這款飛機將面臨諸多技術難題,包括材料,製造方法,機體和發動機之間的整合等,同時他也十分懷疑CL-400項目無法達到預期的設計指標,因此在1957年的一場會議中,詹森主動向空軍提議取消CL-400專案,並將研發重心轉移至一款全新的採用常規動力系統的設計上面(也就是一款帶有兩台J58變迴圈引擎的小型飛機,這裡的「小」也只是相對CL-400而言)。1959年2月,SUNTAN專案被正式取消,而詹森設計的CL-400-15JP(使用液氫燃料)方案則為日後的「大天使」項目的誕生和發展奠定了牢固的基礎。
▲洛克希德公司的CL-400項目示意圖
1957年秋季,美國中央情報局決定從飛行速度、高度和雷達反射面積等方面進行相關研究以尋找出一種能降低下一代偵察機被敵軍防空雷達探測的概率的方法,最後的研究結果表明超音速飛行的確能極大削弱敵軍雷達發現己方飛機的能力,隨後中情局正式決定將這個項目命名為GUSTO(該項目十分類似於中情局之前開展的Rainbow計畫,後者的主要目的為研究一種能夠有效降低U-2高空偵察機的雷達信號特徵的措施,也有說法稱GUSTO專案本身也是Rainbow計畫的一部分),並邀請洛克希德、康維爾、波音、北美航空等公司進行投標,其中洛克希德公司根據偵察和轟炸任務推出過14種截然不同的設計方案,設計時速高達4馬赫(同一年遭到取消的共和XF-103攔截機的最初設計指標也是4馬赫,中間修改為更加合理的3馬赫,但最後空軍認為XF-103攔截機的技術指標已經無法應對設想當中的20世紀60年代的蘇軍新式轟炸機的威脅,因此選擇讓其下馬,它也是最早採用單一鈦合金結構的設計)。
▲共和公司XF-103「雷霆武士」攔截機的驗證模型
與此同時在碳氫燃料和氫燃料的對比試驗過程中,洛克希德公司發現在航程條件相同的情況下,氫動力的飛機的體積會比碳氫燃料大,但由於氫的密度低,因此起飛重量會更低,在巡航速度固定的情況下,採用氫動力的飛機相比碳氫動力設計在飛行高度指標方面可以增加10000-20000英尺。(另外在前期研究過程當中,洛克希德公司同樣發現讓CL-400飛越蘇聯的唯一方法就是在國外建立基地,然而這也意味著液氫燃料只能從美國本土運輸到當地才行,變相提升巨額的飛行成本)但此時的詹森依舊傾向於碳氫動力飛機設計,因為得益于燃料的高能量密度,使用碳氫燃料將獲得更小、更便宜的設計,雖然這意味著巡航高度會犧牲10%,但飛行速度可以增加至3馬赫,不過在馬赫數達到2.5時,由於氣動加熱會明顯增加,因此傳統的航空鋁合金已不再適用,鈦合金和不銹鋼成為了當時唯一的兩種選擇。
▲共和公司的XF-103攔截機設計方案概念圖
說到鈦合金,就不得不說一說當時鈦在美國航空工業領域內的運用情況了:早在1950年,共和公司就已選用工業純鈦製造F-84戰鬥機的機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件,這是鈦合金在航空工業的應用先例,從1956年開始,美國人選用Ti-6A1-4V鈦合金製造發動機的壓氣機盤和轉子葉片,這也是鈦合金在航空發動機應用史上面的第一個應用案例。在此之後,不論F-100「超佩刀」,還是F-8「十字軍戰士」,又或者F-4「鬼怪」II,從20世紀50年代開始一切你能想到的美國軍用飛機設計幾乎都有運用鈦合金的例子,而在20世紀50年代初期正式立項的XF-103攔截機設計方案中,共和公司為解決高馬赫飛行速度條件下的機體受熱問題,也曾對鈦合金、不銹鋼等材料進行過驗證,並推出過單一Ti-150B鈦合金、單一4130不銹鋼、Ti-150B鈦合金和4130不銹鋼混合(Ti-150B鈦合金在外側,4130不銹鋼在內側)、單一24S-T86鋁合金等多種結構設計方案,其中單一24S-T86鋁合金的方案被證明擁有最高的機體空重(10250磅),最高飛行時速也將被限制在2.8馬赫(此時溫度為375華氏度),而不銹鋼和鈦合金結構都被證明有能力達到3馬赫的巡航時速,其中單一Ti-150B鈦合金結構擁有最輕的機體空重指標(8750磅),Ti-150B鈦合金和4130不銹鋼混合結構的機體空重指標為9400磅,值得注意的地方在於單一4130不銹鋼結構的重量也比單一24S-T86鋁合金結構輕100磅。
雖然眾所周知,XF-103專案由於開發進度不斷拖延以及技術指標的修改而難逃下馬的命運,並且也無直接證據表明洛克希德公司最後在A-12偵察機上運用的單一鈦合金結構為受到共和公司的啟發的結果,但XF-103項目在人類航空發展史上的重要作用依舊還是不可忽視的。(另外XF-103原型機的機腹進氣道設計也成為了日後的T項目的前身)雖然筆者並非材料領域的專業人士,但從最後結果來看,美國軍用航空領域不論在鈦合金還是不銹鋼材料的運用上都有豐碩的成果,前者的代表作品就是XF-103專案和A-12/SR-71偵察機家族,後者的代表作品就是B-58「盜賊」、XF-108「輕劍」和XB-70「女武神」,其中XB-70和A-12/SR-71,以及YF-12A都擁有著實際達到3馬赫飛行時速的紀錄,甚至A-12/SR-71/YF-12A都還有持續以3.2馬赫速度進行巡航飛行的能力。
▲北美航空公司的XF-108攔截機
▲北美航空公司的XB-70「女武神」戰略轟炸機
B-58「盜賊」一直都屬於被大大低估的優秀設計,它不光擁有電傳飛控(FBW)的雛形,甚至在帶彈情況下都擁有高達2馬赫的平飛衝刺速度(無掛載條件下的巡航速度也高達2馬赫左右),它作為一款噴氣式轟炸機擁有高達325米/秒的最大爬升率(甚至比蘇-27S戰鬥機還高24米/秒,當然此時的載油相當低,正常的2馬赫速度衝刺段的最高爬升率都有244米/秒,僅僅略低於米格-23ML的245米/秒,超過同期其他所有蘇聯戰鬥機和攔截機),同時它還擁有劃時代的全自動自衛炮塔設計。
駁斥國內外對美國航空鈦合金成就的謠言
在當今的國內外網路環境中,有不少網友都曾試圖透過抹黑美國人的航空鈦合金應用成果,以便襯托米格-25這種真正意義上的「不銹鋼廢料」,其中的各類謠言包括「中情局在海外開設皮包公司從蘇聯國內盜取鈦以用於製造‘黑鳥’偵察機」,「蘇聯同期的鈦合金運用水準高於美國,但出於成本,或乾脆出於加工難度過高等多種問題而選擇不銹鋼」,「米格-25用簡單的不銹鋼結構達到3馬赫飛行時速,說明美國科技華而不實,還是蘇聯的更簡單實用」。
比如某個網站上的一篇顛倒黑白的文章就是典型的例子(鈦合金保證不了強度?NASA、共和公司以及洛克希德公司都笑了。SR-71的機動性不行?米格-25在15000米左右高度,0.77馬赫速度左右的機動性甚至還比不過B-52,因為這個飛行高度附近,米格-25的最小速度非常接近1.5馬赫,一旦做機動就直接失速,因此只能直線飛行,B-52還能進行2度/秒的轉彎機動。作為對比,SR-71在它的巡航高度段,也就是21336米-25908米範圍依舊可以進行1.5G的機動,而米格-25在這個高度依舊只能平飛,米格-25攔截機的瞬盤指標僅僅為11度/秒,甚至還比不過F-117「夜鷹」匿蹤攻擊機的穩盤,也比不過SR-71「黑鳥」的14.6度/秒瞬盤)
▲超音速的時候氣動中心大大前移?有點基本的航空常識行不行?
維基百科上的細節介紹,可以說沒有一個標點符號能說對的也是一種本事
▲11.5G的機動超載......你這是UFO嗎?
▲以及某國內著名公眾號所說的「三馬赫不銹鋼」的米格-25
▲米格-25的實際空重為20噸,連自家飛機的資料都能搞錯吹啥蘇聯啊
▲同樣一個人發的微博,還是那句話:沒有一個字是正確的也是一種本事
那麼我們就依次來一個個批駁吧(部分反駁內容將在後續文章中披露):
第一:「中情局在海外開設皮包公司從蘇聯國內盜取鈦以用於製造「黑鳥」偵察機」
這種荒唐無比的說法據稱最早出自某一本前洛克希德公司的員工出版的書籍,然而首先這名員工僅僅知道A-12/SR-71偵察機有運用鈦合金結構,卻不知道早在洛克希德公司之前,共和公司就在XF-103原型機上運用過鈦合金結構,那麼共和公司的鈦合金又是從哪裡來的?沙皇俄國嗎?其次從前文可得知,從1950年開始幾乎所有耳熟能詳的美國軍用飛機都有鈦合金的運用案例,考慮到這些軍用飛機的產量普遍非常大,要想維持那麼多飛機的生產線,中情局究竟得從蘇聯搬運多少鈦才能滿足需求?從20世紀50年代到90年代初期的四十多年時間內,中情局能夠從蘇聯偷盜足以維持全美國軍用飛機生產的鈦資源,是不是間接地說明蘇聯情報機關就是完全意義上的擺設?能被人家偷盜整整二十多年還毫無察覺,是否應該讓蘇聯情報部門負責人自行進入古拉格反省呢?順帶一說,要想持續輸出那麼多鈦資源以維持幾乎全美國的軍用飛機生產線的正常運行(還不說航空發動機材料也包括鈦合金),美國需要持續派遣多少運輸船前往蘇聯進口鈦礦資源?蘇聯海軍難不成在幾十年間都無法察覺到那麼多支龐大的運輸船隊的存在?這簡直奇恥大辱啊!
最後從後面兩張圖可以看出,北美大陸本身就有大量鈦鐵礦資源,大部分都集中在加拿大東南部和美國境內,並且美國的鈦鐵礦儲量在世界所有國家中的排名也高達第12名,俄羅斯乾脆就連上榜的資格都沒有,即便我們換一種角度考慮,鈦鐵礦儲量第一的澳大利亞對於美國而言也是標準的盟友,而且哪怕無法從澳大利亞進口鈦礦石,加拿大也明顯比蘇聯近得多吧,光運輸費用都能省不少,我尋思哪怕造謠美國從澳大利亞和加拿大進口鈦礦石,怎麼也比從蘇聯進口鈦礦石的謠言更合理吧?(另外第二張圖的金紅石屬於品位高,雜質含量少的產品,它的品級遠高於鈦鐵礦,主要被用於生產高端海綿鈦和高端鈦粉,終端產品高端鈦材主要用於航空航太、海洋工程等行業,而在這張圖中我們可以看出,美國的金紅石儲量恰恰也是全球所有國家中最高的)
換句話說,全球鈦鐵礦和金紅石儲量的分佈圖和國內外各路蘇粉們的「正確記憶」完全不同啊,難不成這些礦石也是因為受到各路「境外勢力」的蠱惑,所以才會跨過大洋來到所謂的「邪惡勢力」的領土上進行「反蘇宣傳」嗎?
▲全球鈦礦資源儲量表(單位為萬噸,同樣來源於中國鐵合金網)
▲F-8「十字軍戰士」戰鬥機的生產線
蘇聯同期的鈦合金運用水準高於美國,但出於成本,或者乾脆出於加工難度過高等多種問題而選擇不銹鋼。
首先我們來看看1972年服役的米格-25攔截機的機體結構吧,使用材料包括VNS-2、VNS-5、EI-878、SN-3、EI-703和VL-1不銹鋼,D19T鋁合金和OT4-1鈦合金,而1980年服役的米格-31攔截機的機體結構和米格-25大致不變,僅僅添加了VAL-10鋁合金和VT-20、VT-21L和VT-22鈦合金,既然那麼多人願意吹捧米格-25攔截機的不銹鋼結構,那麼米格設計局為何又要在米格-31攔截機上面大幅提升鈦合金的比例呢?這不就是設計局親自下場為「不銹鋼」信徒們扇一巴掌嗎?至於鈦合金的運用水準,雖然筆者並非材料專業,但中國大陸的殲-8戰鬥機設計師顧誦芬曾在90年代初期到訪過蘇霍伊設計局,我們且聽他的評價吧:
第二:「米格-25能用簡單的不銹鋼結構達到3馬赫飛行時速,說明美國科技華而不實,還是蘇聯的更簡單實用」
首先,不論米格-25還是米格-31,它們的最大飛行時速都僅為2.83馬赫,也許有人會說四捨五入不也能算成3馬赫嗎?那麼問題來了,F-15戰鬥機的平飛極速為2.5馬赫,請問按照四捨五入的原則,是不是也能算3馬赫戰鬥機?有的人可能會問,不是說以色列人的地面雷達測出過3馬赫的「地速」嗎?我們先不談論各類速度之間的差異,就先說說這個所謂的測速紀錄吧:為什麼經過將近半個世紀的時間,到今天以色列都未公開當時的測速紀錄原始檔?這也不是什麼值得保密的東西吧。其次根據各類資料的查詢,這項3馬赫紀錄的誕生時間甚至都能有不同說法,比如1971年3月或1973年,然而暫且不說1973年的時候經過那麼多次接觸,米格-25R偵察機對於以色列來說早就不是秘密。
早在1970年,蘇聯就已組建一支包括6名經驗豐富的飛行員在內的70人的團隊,他們表面上是一支測試隊伍,實際上是計畫秘密援助埃及的米格-25R偵察機作戰單位,1971年3月,他們被命令啟程前往埃及,此時的米格-25R偵察機在經過拆卸後被塞入安-22運輸機內並運至埃及進行組裝,之後米格-25在4月份於埃及境內執行第一次飛行任務,而在一切準備就緒後,米格-25R偵察機正式於5月開始執行偵察任務(此處為地球時間,某位公眾號的作者居住的星球還是3月)那麼問題來了,這個所謂的米格-25R偵察機的3馬赫測速紀錄又是怎麼在3月份出來的?(當然根據某些資料提供的高度資料顯示,這個3馬赫的飛行時速和約2.1萬米的巡航高度都處於SR-71偵察機的飛行包線內,因此個人認為以色列人實際上探測到的就是一架「黑鳥」,至於敵我識別問題,有些人難道不知道不同國家之間的識別碼完全不通用的嗎?還不說這也許就是一架執行秘密任務的「黑鳥」呢)。
至於有的人說3馬赫狀態下的米格-25會燒毀引擎,因此說明在極限狀態下還是能達到3馬赫的,那麼問題來了,你不能只許州官放火不許百姓點燈。我們說的最大速度當然指的正常操作達到的最大平飛速度,燒毀發動機不在此列。(前提在於這項紀錄還是真實存在的)如果這也能算,我們完全可以宣稱黑鳥為一架3.5馬赫飛機,畢竟人家在3.49馬赫還能加速(NASA的試驗表明「黑鳥」偵察機不僅可以達到3.5馬赫以上的速度,甚至有能力飛上28956米左右的高度),而且沒有燒掉發動機。另外,最大速度通常指平飛速度,但我們翻遍所謂的米格-25雷達測速的各種報導,沒有一個地方提到這是平飛達到的。(很典型的例子就是美國早期出版的不少飛行手冊也是同時標注平飛和俯衝時能達到的最大速度)
除此以外,參考米格-25的飛行手冊,裡面提供的方向穩定性包線都僅僅畫到2.8馬赫左右,要想大幅超出至3馬赫乃至3.2馬赫,飛行員會根本無法有效操控飛機的,可能此時等待他的只剩下史達林同志在地獄裡的笑容吧,換句話說現實中沒有任何一個飛行員會把自己的生命當作兒戲看待,這一點也可以從兩伊戰爭期間的紀錄得到相同的印證(伊拉克空軍的米格-25在實戰中的飛行時速從未達到或者超過2.5馬赫,即便在它的屁股後面跟著一發AIM-54「不死鳥」遠端空對空導彈的情況下更是如此)。
趁此機會,筆者科普一下雷達測速的相關知識:雷達測速用的是多普勒原理,本質上是有一定誤差的,精度遠遠低於飛機自己的空速管。在嚴謹的場合(比如FIA核實速度紀錄)都需要在起點終點用碼錶計時。在0.1馬赫定勝負的場合,任何誤差都是致命的。所以即便地面雷達真的能測出3馬赫,和手冊上的2.83馬赫並不矛盾。而且測得的速度是「地速」,亦即相對於大地的絕對速度,然而這個速度是空速(在空氣中穿行的速度)和風速的疊加,需要用其他手段消除這個誤差才能得到飛機自己的速度。如果有興趣的話,大家可以去查查高空氣流速度的數量級,一定會讓你驚訝。
米格-25RB高空偵察機的平飛速度包線圖,相比于其他的正常設計,米格-25RB偵察機的速度包線相當糟糕,很難不讓人懷疑設計師是否吃錯藥了(尤其海平面至5000米高度的平飛速度僅為1000Kph,意味著它在這個高度段會被不少亞音速戰鬥機追著打,同時注意在15000米高度左右,米格-25的最小速度相當接近1.5馬赫,到2萬米高度更是接近高達2馬赫,也就是說米格-25在高空根本無法進行任何機動,不然就會失速,這也意味著米格-25在高空必須保持全程加力才能不失速,再加上極低的升阻比,使得它的作戰半徑大打折扣。另外值得注意的地方在於,米格-25在10000米高度及以上時要想突破音速也必須開啟加力燃燒室才行,並且它的2.83馬赫平飛極速的高度段僅為18000米至21000-22000米左右)尤其需要注意的地方在於,即使不考慮強度限制,3馬赫也位於其1G平飛包線(虛線部分)的外側,意味著在3馬赫其阻力大於推力,無法實現傳統意義上的平飛。
▲蘇-15TM、米格-23P和米格-25PD的平飛速度包線對比圖
▲米格-31「獵狐犬」攔截機的平飛速度包線圖,極速同樣為2.83馬赫
▲米格-25攔截機的橫向安定性包線圖(總不能說這還不是氣動限制吧),僅僅畫到2.8馬赫左右,並且已經十分接近0,這是相當危險的(米格-25攔截機的長航狀態速度為2.35馬赫,也就是它的最大截擊速度,2.4馬赫以上速度允許飛15分鐘,而2.65至2.83馬赫只允許飛5分鐘)
然而,A-12/SR-71偵察機的設計巡航速度就是3.2馬赫,這也是可以通過飛行手冊內的速度包線圖得到證實的,實際上「黑鳥」偵察機甚至有3.4馬赫的最高飛行時速紀錄,對比一下某些號稱用不銹鋼能夠達到「3馬赫」的華而不實的設計,A-12/SR-71偵察機是否才是真正有資格嘲笑對手的設計呢?然後我們回到前文所說的內容上,使用不銹鋼的XB-70轟炸機能達到3馬赫的飛行時速(其中AV2在1966年2月17日的測試當中成功於73000英尺高度以3馬赫的飛行速度持續飛行15分鐘,當然實際上除H-11鋼和PH 15-7Mo不銹鋼以外,XB-70轟炸機也有使用6A1-4V鈦合金蒙皮和4A1-3Mo-1V鈦框架),使用鈦合金的A-12/SR-71也能夠擁有3馬赫以上的飛行時速,這不也說明不管鈦合金和不銹鋼都沒有錯嗎?
同樣兩張試卷,美國人能夠考兩個100分(假設我們考慮到B-58轟炸機的設計水準,將它們稱為三個100分都完全不過分),而蘇聯人只能夠考兩個0分,難不成這還是試卷本身的問題嗎?
▲A-12「牛車」高空偵察機的平飛速度包線
▲SR-71「黑鳥」高空偵察機的平飛速度包線
▲作為對比,「黑鳥」偵察機以3馬赫及以上時速飛行的時間高達11000小時以上
▲每次出擊可以在3馬赫速度範圍內持續飛行60分鐘以上
雖然SR-71「黑鳥」戰略偵察機的海平面速度僅僅和米格-25攔截機相當,但它在58000英尺(17678米)左右高度的最小速度僅略高於1.5馬赫,在60000英尺(18288米)左右高度的最小速度僅為1.75馬赫左右。作為對比,米格-25攔截機在18000米左右高度的最小速度為2馬赫,這也是「黑鳥」偵察機的機動性強于米格-25攔截機的有力證據之一(除此以外,米格-25攔截機在22000米左右的爬升率僅為10米/秒,作為對比的SR-71偵察機為43米/秒,所以米格設計局究竟在幹什麼......)
總結上文,目前中文科普資料中對米格-25的介紹普遍存在的部分錯誤更正如下:
1、米格-25的機動性其實還不如黑鳥,而且部分包線內甚至還比不過B-52。
2、米格-25並不能達到3馬赫平飛的能力:第一,3馬赫時的阻力大於推力,會減速,需要俯衝才能保持力平衡(要是能夠在毫無證據的情況下造謠米格-25可以通過俯衝達到3馬赫速度,那我們為何不能聲稱「黑鳥」能夠俯衝4馬赫呢);第二,安定性不允許;第三,容易燒毀發動機。如果硬說米格-25是3馬赫飛機,完全可以說黑鳥是3.5馬赫飛機,畢竟黑鳥在3.49馬赫還在加速,而且沒有燒毀發動機。
3、米格-25完美的詮釋了低劣的氣動設計對性能會有何種影響。低空不敢超音速,否則過大的阻力會撕碎機體;高空不敢飛慢哪怕一丟丟,否則升力不足以維持重力。黑鳥系列無論最小速度還是最大速度性能都暴打米格-25。
不敢轉彎的米格-25(輕輕一轉彎就會掉速度到最小速度以下)才配得上「只能飛直線」的稱號。黑鳥的機動性比其強得多。
至於所謂給美國人造成巨大壓力,暫且不說F-X項目(也就是F-15戰鬥機)的立項時間為1965年,美國人真的有被米格-25的表現震撼到嗎?答案是肯定的,因為他們只是沒想到米格-25能成為一種連廢品回收站都不會要的有害垃圾(指荼毒正常人的心智),所以才會感到震撼罷了。
早在1967年7月,西方情報部門就已經知曉米格-25原型機的存在,而不是某位人士宣稱的1970年(注意那段和美國的A-5「民團團員」十分類似的描述)
美國人對米格-25的估測報告,可以說他們又一次嚴重高估了它的實力(低空嚴重高估,高空小幅度高估)
其中一份評估報告內的E-266原型機
北美航空公司用於競標1954年FBX專案的設計方案,注意這可是誕生於20世紀50年代的專案,難不成還有人繼續認為麥道會選擇抄襲米格-25這種垃圾?(還不說F-15的氣動外形設計和飛行性能完全吊打米格-25)。從時間線來看,我覺得米格-25攔截機抄襲北美航空公司的A-5「民團團員」的說法更加顯得「合理」吧(也只是開個玩笑)
同樣使用鈦合金結構的蘇霍伊T-4原型機在試飛過程中甚至未能超過2馬赫 。一個飛不到2馬赫的鈦合金設計,一個能夠飛到3馬赫的蜂窩不銹鋼設計,難道還無法說明問題嗎?
根據同一時期美國國家航空航天局(NASA)留下的相關檔顯示,當「黑鳥」偵察機以3.2馬赫的時速巡航時,它的機體表面的溫度將高達1050華氏度(平均溫度為462至622華氏度),因此為確保「黑鳥」偵察機的機體能夠承受住如此高的溫度,B-120(又被稱為Ti-13V-11Cr-3Al,由鈦金屬公司開發並同樣運用於X-15驗證機)鈦合金在結構中的占比高達93%,後者在具備同不銹鋼一樣的抗拉強度的同時【甚至也有說法稱B-120鈦合金的強度比不銹鋼還高,一份來自美國航太航空學會(AIAA)的論文指出B-120鈦合金的每立方英寸的強度/密度比幾乎相當於不銹鋼的兩倍,同時在使用傳統方法製造鈦合金的情況下,所需的零件相比不銹鋼也少得多,雖然「黑鳥」偵察機也有採用複合塑膠層壓板,但後者主要被當作反雷達措施使用,並不被算在「黑鳥」偵察機的主體結構內】,重量僅僅為不銹鋼的一半,這點同之前共和公司在XF-103項目當中得出的結論是完全一致的。雖然在詹森日後留下的設計筆記當中也曾多次提及鈦合金材料的開發難度高和進度不斷拖延等問題,但即便我們以今天的眼光來看,能在20世紀50年代末期如此大規模的運用鈦合金材料(其實對於當時的美國人而言,鈦合金早已經不新鮮)製造出一款具有劃時代意義的高馬赫數飛行器,本身就足以被稱為人類歷史上最偉大的航空奇跡之一。
【除此以外「黑鳥」家族還使用過A-A110AT和C-120AV兩款鈦合金材料,同時最重要的鈦蒙皮由B-120VCA組成,以及部分A-126耐腐蝕鋼材料】
YF-12A原型機在飛行狀態下的機體表面溫度分佈圖
SR-71偵察機在最高飛行時速條件下的機體表面溫度分佈圖
1958年4月,雖然此時液氫飛機專案依舊在如火如荼地進行,但詹森已經開始計畫在CL-400-15JP項目的基礎上設計一款全新的3馬赫飛機並將其命名為U-3(當時他計畫讓U-3成為U-2偵察機的繼承者),在三天的時間內,詹森利用業餘時間成功規劃出U-3的基本技術指標,比如高達90000英尺的巡航高度,設計巡航速度為3.0馬赫,作戰半徑為2000海裡,在動力系統方面,詹森認為普惠公司(PW)的J58變迴圈引擎相比通用電氣公司(GE)的J93渦噴引擎在推力、耗油率和推重比等指標方面都佔有優勢,因此前者得以毫無意外地勝出(GE公司的J93渦噴引擎為北美航空公司的XF-108「輕劍」攔截機和XB-70「女武神」戰略轟炸機的動力系統)。
與此同時,通用動力公司的康維爾部門也為空軍遞交了他們的「超級盜賊」(從名稱上就能看出它和B-58「盜賊」超音速戰略轟炸機之間的關係)設計方案,後者是從康維爾為空軍設計的GEBO II的研究當中演變而來的,它使用B-58超音速戰略轟炸機將一個由兩部分組成的用於飛越敵方領土進行偵察或轟炸的機載子飛機送上天空,機載子飛機的前部為一個在巡航時由衝壓發動機提供動力和著陸時由渦輪噴氣發動機提供動力的有人駕駛飛機,最初它的助推級為兩台RJ-59衝壓發動機,機體製造材料為蜂窩不銹鋼,設計最高時速為4馬赫,而在附帶火箭助推器的情況下,它就可以從卡車上發射,而不必再由B-58戰略轟炸機攜帶或從機場起飛,兩級佈置的目的在於增加返程飛行時的航程。
康維爾公司的FISH專案的相關概念圖
雖然「超級盜賊」設計方案看似十分美好,但它在設計過程中並未考慮雷達匿蹤設計,比如它的前緣和後緣都是直的,雙垂尾也是垂直安裝的,載人級進氣道對面的機翼安裝存在一個雷達反射的長拐角,而進氣道本身就已經造成了反射波,這些都是很容易被探測的目標。因此在專案工程師D.R.柯克的帶領下,一支7人團隊正式展開了第一架匿蹤型「超級盜賊」的設計工作,代號FISH。為解決高馬赫飛行時速條件下的機體過熱問題和有效降低雷達信號特徵,FISH的蜂窩鋼機翼計畫採用由愛德華·洛維克發明的絕緣楔形插板,後者主要由陶瓷、微晶玻璃、浸漬石墨製造而成,目的在於在機翼加熱和冷卻時進行滑動調整(畢竟鋼和微晶玻璃的膨脹係數不同),除此以外FISH的所有機翼前緣和後緣都從直線改成圓弧形狀,並重新設計進氣道以降低雷達反射面積。
根據預先制訂的作戰剖面來看,一架攜帶FISH偵察機的特製版B-58「盜賊」轟炸機將以2馬赫時速飛行並將其發射出去,隨後兩台馬誇特衝壓發動機在啟動以後將推動它加速至4.25馬赫的巡航速度,在降落階段飛行員需要手動展開兩台由通用電氣公司開發的J85渦噴引擎(F-5戰鬥機的動力系統,也有說法稱FISH實際上使用的動力系統為JT-12引擎,J85渦噴引擎只是「超級盜賊」選用的方案)。FISH有人偵察機的重量從21947磅增加至35027磅,可用於偵察裝置的重量為560磅,它的進氣道的設計也和「超級盜賊」完全不同,後者為外部分岔結構,而前者的寬而淺並帶著圓角的單一進氣道被擴展至與機身差不多的寬度,機腹的斜面向下傾斜直到它幾乎占滿了進氣道,通過斜面壓縮和減緩進入的空氣以減少雷達的反射。
座艙佈局方面,機組人員的數量由兩名減少至一名,飛行員坐在左側,右側為一個油箱,在飛行過程中,飛行員不需要從座艙罩內部往外看,而是通過機頭的兩個電視攝像機觀察,駕駛艙本身為一個壓力艙,允許飛行員穿戴飛行服和標準面罩,而不用穿由洛克希德建議的全壓力服,由此就能大大降低飛行員的疲勞感。飛機的進氣道和主油箱的前部是一個逃生艙,在逃生過程中飛行員將觸發一個能夠使逃生艙與飛機分離的火箭,並且放置在儀錶盤前面的兩個降落傘也會降低救生艙的落地速度。
FISH的全尺寸模型在康維爾和印第安那普林斯空軍基地的室外雷達測量場進行了測試,當時使用的物件為仿製的蘇聯雷達,同時也對衝壓發動機排氣的雷達回波進行了分析。1958年6月22日,比塞爾小組(比塞爾為一名經濟學家,畢業於耶魯大學,曾擔任馬歇爾計畫的副主任)將康維爾的專案命名為IDIOM並且簽訂了成本加固定費用的合同,8天后康維爾正式同意這項協議。1958年底,IDIOM項目被正式併入GUSTO項目。
▲康維爾公司的FISH專案的驗證模型
但隨著FISH專案的持續推進,康維爾公司遭遇了不少嚴重的技術問題,其中包括動力系統不成熟、尺寸控制超標等,因此他們很快選擇放棄FISH項目,而是將研發資源投入至採用常規動力系統且不需要專用的發射載機的KINGFISH專案上。具體而言,KINGFISH專案採用兩台普惠公司的JTD11D-20變迴圈引擎(軍用編號J58),它可以在125000英尺高度以3.25馬赫的持續巡航速度飛行,它的機翼設計相比FISH專案更加複雜,並使用了雷達吸波材料以便降低敵軍防空雷達的探測距離,康維爾公司製造了一架KINGFISH的機體模型用於雷達信號測試,但卻從未製造一款可用於飛行試驗的原型機。
▲KINGFISH專案的設計概念圖(此時已隸屬於通用動力公司旗下的康維爾部門)
▲用於雷達反射面積測試的KINGFISH模型
與此同時,由詹森帶領的洛克希德公司研發團隊於1959年8月正式向美國空軍遞交11個高速和2個低速,低雷達反射面積設計,畢竟在此之前詹森認為一款同時兼顧高空和高速的飛機是無法再兼顧低可探測性需求的。雖然看似KINGFISH將毫無疑問地勝出,但中情局很快批准詹森設計一款犧牲部分巡航高度以滿足速度和低可探測性指標的飛機,也就是洛克希德公司的第12號方案,它將成為未來A-12高空偵察機的開端。值得一提的地方在於,洛克希德公司的12套設計方案被分別命名為A-1至A-12,每項方案都擁有完全不同的外形以便滿足不同的性能指標需求,而A的開頭則代表著詹森提出(他本身就是洛克希德公司的設計師,何來反對自己公司提出的外號的說法?)的「大天使」綽號(Archangel)。
這個綽號的來源很多,其中比較可信的就是來自愛德華·P·鮑德溫的說法:「我們稱U-2為‘天使’,那麼很顯然,它的後續飛機是一個‘大天使’,對吧?」至於日後的「牛車」(OXCART)綽號,其實早已存在官方說法,也就是GUSTO專案的安全人員於7月31日的記錄中所寫的內容:GUSTO這個名字被廣泛地用在政府和業界中,除了知道GUSTO是一種可行性研究外,沒必要讓那些不會參與後續飛機製造和運作的人知道更多的東西。而那些不需要瞭解新專案的人,一開始就什麼都不要告訴他們;GUSTO項目將在三到四個月之內逐步停止,並最後因為預算原因而終止,給人留下研究無果的印象。
而在一個月後,威廉·伯克為利奧·P·吉爾裡中校(他曾在U-2偵察機項目期間擔任美國空軍和比塞爾團隊之間的聯絡助手)發送了一份聲明草案,這一聲明將會向那些知曉GUSTO的空軍人員解釋為什麼會取消GUSTO專案,其中一名高級指揮官也會發表聲明稱由於預算削減,B-58B轟炸機專案被取消,「超級盜賊」偵察機的開發也將被無限期地推遲。
出於保密的原因,新的項目被命名為「牛車」(OXCART),而此時由於康維爾的KINGDFISH專案已經落敗,因此A-12方案便名正言順地繼承了「牛車」(OXCART)的名字,這和國內一直以來的「正確記憶」完全大相徑庭,因為此時A-12偵察機別說首飛,甚至都還沒完成全尺寸模型的雷達反射面積測試呢,何來的「詹森對A-12偵察機很不滿意,並將其蔑稱為牛車」的說法?歸根到底,「牛車」(OXCART)這個名字只是出於保密原因取代了之前的GUSTO,和洛克希德公司自己的「大天使」外號根本就是八竿子打不著的關係。
▲洛克希德公司的GUSTO2方案,這是一款採用低可探測性技術的亞音速設計
▲「大天使」1,或者A-1方案的設計模型,設計巡航時速為3馬赫
▲A-3方案的設計圖,設計巡航時速為3.2馬赫
▲從左到右為「大天使」2,A-10,A-12和A-6設計方案的相關驗證模型,其中「大天使」2方案同時採用兩台渦噴引擎和兩台衝壓發動機,A-10又被分為匿蹤和非匿蹤方案,值得注意的地方在於A-12早期方案還具備著不少A-6方案的特徵
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