美国航空工业发展历程

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1、美国航空工业发展历程美国是飞机的诞生地,但美国航空技术曾长期落后于欧洲,直到二战后才一跃而领先于世界,至今依然是雄踞世界航空技术之巅。磨砺60年,其中自有很多春秋。一、先发而后至的美国战斗机20世纪初,美国的经济总量世界第一,但工业和科技基础还不及欧洲老牌强国,莱特兄弟发明飞机之后不久,航空技术的桂冠就被欧洲拿过去了。在第一次世界大战中,美军不多的飞机都是欧洲设计,比如战斗机就是法国的SPAD S.13和Nieuport 17。在两次大战中间的20-30年代,欧洲航空技术继续领先,尤以德国和英国为突出。美国虽然在1915年组建了国家航空咨询委员会(NACA,今NASA的前身),也发明了发动机围

2、护罩和变桨距螺旋桨,但在作为航空技术的前沿来说的战斗机领域,美国航空技术甚至落后于日本,以至于珍珠港事件爆发时,美国没有能在技术上超过日本“零”式的战斗机。20-30年代时,美国的国内战斗机市场很小,飞机公司的战斗机批量只有几十架。1924年时,美国陆军航空队的1400多架飞机中,只有80架是战斗机。20-30年代的美国战斗机市场基本上被寇蒂斯和波音公司分享,其双翼、像敞篷汽车一样的开放式座舱、不可以收放的固定起落架的构型成为标准模式。寇蒂斯“隼”式双翼战斗机还在中国空军服役,用于抗战前期抗击日本飞机的作战。1929年,格鲁曼公司成立,专业研制海军战斗机,其FF-1采用封闭式座舱和收放式起落架

3、,大大降低了飞行阻力。格鲁曼的技术革新象征了新航空技术革命的开始,30年代开始,全金属构造、硬壳式机身、翼内机枪、封闭式座舱、收放式起落架很快成为潮流,寇蒂斯和波音的双翼战斗机落伍了,美国航空工业开始了大洗牌,塞维尔斯基(后改名为共和)的P-35击败了寇蒂斯的P-40,布鲁斯特的“水牛”击败了格鲁曼的设计,洛克希德的P-38、贝尔的P-39都脱颖而出。亚历山大塞维尔斯基的名气没有老乡伊戈尔西科斯基大,他也来自俄国,1935年创立了公司,以制造教练机为主。布鲁斯特以马车和汽车起家,洛克希德以民航客机为专长,贝尔也是在1935年成立的,不过和发明电话的贝尔没有关系。还有一个无名的小公司,由前马丁飞

4、机公司的总设计师詹姆士麦克唐纳建立,这时也开始寻求美国海军的合同,但尚未获得任何成功。二、以量取胜的二战时期珍珠港事件前后,贝尔P-39、寇蒂斯P-40、布鲁斯特“水牛”、格鲁曼F4F“野猫”都比日本的“零”式战斗机落后,在二战中早早停产也就不奇怪了。洛克希德P-38是一个例外,在速度、火力上都相当优秀,机动性也不差,成为从二战开始到结束一直在生产的唯一一种美国战斗机。共和P-47成为二战中产量最大的美国战斗机,北美P-51“野马”被公认为二战中美国最优秀的战斗机,格鲁曼F6F“地狱猫”使美国海军终于有了超过“零”式的战斗机,沃特F4U“海盗”直到战后还维持生产了一段时间,在1969年萨尔瓦多

5、和洪都拉斯之间的“足球战争”期间还发挥了一把余热,打了最后一场活塞式螺旋桨战斗机之间的空战。战前占美国战斗机工业领导地位的寇蒂斯由于跟不上新技术而被取而代之,波音在战时的主要精力集中在轰炸机上,也失去了在战斗机领域的位子,布鲁斯特在昙花一现之后淡出了。共和、格鲁曼、沃特在战前就进行了相当的战斗机研究,洛克希德和北美属于临时抱佛脚。但这个改朝换代是由战前航空技术的急速发展促成的,原有经验的重要性下降,新面孔的准入门槛降低,加上战时的大量需要,促成了二战中美国战斗机工业百花齐放的结果。二战对美国航空工业的影响不是一窝蜂这样简单。战前美国的众多飞机公司(如格鲁曼、道格拉斯、马丁)大多是作坊式运作,规

6、模不大,产品批量只有几十架,创始人身兼设计、经营、制造管理、推销,一抓到底。但二战改变了这一切,飞机公司成为科学管理、分工协作的大企业,形成分散协调的网络式整体,战时产量动辄几千、上万架。但勿庸讳言,战时美国航空工业是以量取胜,在航空技术上依然没有达到世界前沿。为了使战时生产更加高效,美国政府甚至精选了少数型号,指令各飞机公司跨公司集中生产标准化的飞机,在一定程度上甚至抑制了各公司对技术前沿的追求。即使相对于在技术上停滞不前的日本“零”式战斗机,美国也是到1943年才积聚起足够数量的P-38、F4U和F6F,在太平洋战场上压倒了“零”式。相比于德国、英国航空技术在战时的进一步发展,美国航空技术

7、的落后更加明显。三、拥抱喷气时代二战结束时,航空技术中最主要的潮流是喷气化。德国Me262是历史上第一架喷气式战斗机,在战争后期的表现给美国空军(美国陆军航空队于1947年独立出来,成为单独军种)以极其深刻的印象。在战争后期,盟军已经取得绝对空中优势,德国空军的Me-262数量严重不足,燃料和有经验的飞行员也不足,基地不断受到轰炸,连起飞、着陆都不能避开盟军战斗机的骚扰和攻击,作战环境极其恶劣,但仅第7联队(也称“诺沃特尼”联队,以击落敌机达258架的指挥官命名)就取得了击落300多架轰炸机和100多架其他飞机的战果。但Me262只是第一种实战化的喷气战斗机,德国还将阿拉多234喷气轰炸机投入

8、了实战,这还不算亨克尔He162喷气式战斗机、Me163火箭推进战斗机。德国正在研究的后掠翼、前掠翼、三角翼、飞翼、飞盘、垂直起落等科幻级技术在若干年后也成为现实。当然,德国航空技术的先进没有能够挽救第三帝国覆亡的命运,但美军人员被缴获的德国航空技术所震惊,这成为战后美国航空技术发展的一个催化剂。美国航空工业在战时所形成的规模和组织优势加上政府-工业界的有效合作,使美国航空工业摆脱了一盘散沙的单兵作战形式,而是转入系统对抗,不光在研发上达到高效,在将新技术转化为新产品上也达到高效,终于在60年代跃居世界航空技术的领导地位。美国开始喷气发动机和喷气式飞机的研究较晚。1941年时,美国陆军航空队(

9、1947年独立出来,成为美国空军)责成贝尔飞机公司着手研制喷气式飞机,在1943年再责成洛克希德公司也参加研究喷气式飞机。首先选中贝尔是一个很有意思的选择。贝尔公司资格不算很老,但显示出很强的创新精神。贝尔P-39“空中眼镜蛇”战斗机很有创意地采用中置发动机,使飞机中心后移,大大改善了机动性,但也带来了操控容易失稳的问题。由于P-39不受美国陆军航空队(美国空军的前身)的欢迎,只为英国和苏联生产了一些,贝尔因此相对空闲。创意精神和相对空闲使贝尔获选研制喷气式飞机。但贝尔XP-59不成功,速度、航程、载荷都离军方的要求很远,军方要求洛克希德也参加,作为备选方案。洛克希德P-38在二战之初是一个异

10、类,双发可以达到更大的速度,更大的起飞重量有利于装载更多的武器和获得更大的航程。装在机翼上的双发远离机身,所以机头里可以布置强大的机枪或者航炮火力。由于火力轴线和机身轴线重合,P-38没有像同时代主流战斗机那样在两侧机翼里的多挺机枪必须在前方一定距离上会聚的问题。洛克希德的技术创新精神也是获得军方授予喷气式飞机研制合同的主要原因。洛克希德XP-80研制成功,后作为P-80(以后改名为F-80)投产,成为美国第一架喷气式战斗机。以后共和XP-84和北美XP-86也相继研制成功,分别按F-84和F-86投产,其中F-86成为美国最成功的第一代喷气战斗机,在朝鲜战场上和苏制的米格-15大打出手。四、

11、迟钝的海军相对于美国空军,美国海军对喷气化的潮流比较迟钝。美国海军没有完全忽略喷气技术,也没有“打搅”忙于战时生产的传统海军战斗机主力公司格鲁曼,而是找上了沃特。但沃特的F6U喷气机失败得一塌糊涂,美国海军转而找上麦克唐纳。只有三年半历史的麦克唐纳属于“二流”公司,在喷气时代之前没有得到过任何海军订单,因此也相对没有历史负担,对新技术比较放得开,战时的采用螺旋桨加原始形式的加力喷气推进的高速双发战斗机XP-67有创意但没有投产,显示出了麦克唐纳的创新精神。麦克唐纳的FH1“鬼怪”战斗机(以后的麦克唐纳-道格拉斯F-4常被称为“鬼怪”式战斗机,其实严格地说是“鬼怪II”式战斗机)成为美国海军的第

12、一架实战型喷气战斗机,但美国海军只少量装备,主力装备还是依赖螺旋桨战斗机。紧接着推出的F2H“女妖”在FH1的基础上改进,但也是一样,只少量装备。有意思的是,北美F-86最早是为海军设计的,但海军没有要,被空军拿去发扬光大了。在技术上,美国空军以最快的速度拥抱后掠翼技术,后掠翼带来的高空高速性能是F-86在朝鲜战场上得以和同样采用后掠翼的米格-15一较高下的本钱,采用平直翼的F-80、F-84不是米格-15的对手。然而美国海军还是死抱着低空低速性能良好但高空高速性能糟糕的平直翼不放,麦克唐纳FH-2“女妖”、格鲁曼F9F“黑豹”、道格拉斯F3D“天空骑士”都是平直翼,以至于在朝鲜战场上没有可以

13、和米格-15匹敌的战斗机,只得临时抱佛脚,将格鲁曼F9F改装后掠翼,但还是没有赶上在停战前部署可以在技术上压倒米格-15的喷气战斗机。美国海军还试图将后掠翼的F-86海军化,但为上舰而改装的F-86增加了500公斤的重量,性能大跌,直到54年底换装更大推力的发动机后,性能才恢复到一年前已经首飞的F-86H的水平。F9F改装后掠翼最后在1954年也完成,但这时朝鲜战争已经打完了。后掠翼的F9F转而作为技术验证,没有投产。美国海军的迟钝不仅是出于一贯的保守传统,还由于第一代喷气式飞机在技术上的局限,比如推重比、航程、可靠性不足等。后掠翼飞机的起飞、着陆速度太快,低空低速机动性不足,对航母上的使用也

14、很不利。美国海军不是没有大胆尝试过,沃特F7U“短剑”采用缴获的德国思路,用无尾布局,但由于缺乏对这一全新技术的深刻理解,设计上有很多技术问题没有解决,投产后有1/4损失于飞行事故,使对可靠性要求特别高的海军对较冒险的先进技术的胃口大减,但这也使美国海军错过了喷气革命的第一波。道格拉斯F4D“天空射线”在研发过程中问题多多,最后下马。接替的麦克唐纳F3H“恶魔”是美国海军第一种从设计时就是后掠翼的喷气战斗机,但进度也是严重拖延,没有赶上朝鲜战争。五、后浪推前浪战后初期,美国军费开支急剧缩减,军火订单大幅度削减,但美国空军对喷气式飞机的浓烈兴趣把各飞机公司的注意力引向这项新技术。由于喷气技术的革

15、命性,很多在螺旋桨时代积累的经验突然变得无关紧要,准入门槛大大降低,老资格公司和新兴公司突然可以公平竞争,人人有机会。50年代的美国基本战略是“大规模报复”,一切围绕着核战争。对于战斗机而言,首要任务就是拦截入侵的核轰炸机,机动性优秀的格斗战斗机不再是重点,重型、高速、远程的截击机才更有用。美国空军招标“远程全天候双发截击机”,传统的战斗机公司没有入选,反而是名不见经传的诺思罗普和过气的寇蒂斯入选,参加最终竟标。诺思罗普的P-61是战时相当独特的装备雷达的双发远程夜间战斗机,在技术上和战后的电子化潮流相容性较好。寇蒂斯除了在政府的指派下按照别人的图纸造飞机,在战时没有多少事干,所以花了很多时间

16、把螺旋桨和喷气推进结合起来,既提高速度,又降低技术风险。但寇蒂斯的混合动力战斗机设计都不成功,入选或许有安慰奖或者“最后的机会”的因素。诺思罗普XP-89最后入选,寇蒂斯XP-87再次落选。寇蒂斯解决不了新技术带来的新问题,彻底跟不上时代,从此彻底退出战斗机领域。诺思罗普的设计最终成为F-89“蝎子”战斗机,从XP-79喷气飞翼开始的技术创新传统得以保存,使诺思罗普在以后的几十年里一直保持技术创新的活力。战后到50年代末是美国航空技术发展最为迅速的年代。为在战时产能寻找战后出路,也由于战时订单而鼓胀的腰包,公司科研如火如荼。美国空军不仅受到战争经验指导而对喷气技术和所有和高速有关的技术高度热衷

17、,还受到缴获的德国航空技术的促动,在航空科研非常舍得花钱,同时上8个战斗机项目和7个轰炸机项目。更重要的是,NASA担负起航空科研的领导责任,用巨大的能量,和空军以及飞机公司合作,推动了一系列X飞机计划。X飞机是世界航空史上没有先例的。在此之前,新飞机试飞总是和型号设计连在一起的,遇到问题逢山开路、遇水架桥。但X飞机不受具体的型号约束,纯粹就飞行的共性问题作研究飞行,提供了大量珍贵的数据,是战后美国航空技术爆炸性发展的一个重要原因。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,但德国由于战败,在这场革命方兴未艾的时候就早早离开了舞台;英国由于国力衰竭,也无力倾力推进航空技术的前沿。

18、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60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。美国从40年代中在喷气时代落后于德国和英国开始,在50年代初后掠翼时代和英国为代表的欧洲先进技术水平齐平。50年代中进入超音速时代后,美国已经领先于欧洲,站在世界航空技术的前沿。六、拥抱超音速时代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

19、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。虽然贝尔制造了最早实现超音速飞行的飞机,X-1的设计来自NASA和空军,没有多少贝尔自己的东西。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。为了推迟波阻,大后掠翼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

20、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设计战斗机。利皮希还开始设计达到1.85倍音速的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(后莱特-派特森空军基地)的研究中心继续研究无尾三角翼飞机。康韦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一直就是一个默默无名的小公司。但是康韦尔乘喷气革命之机,通过美国空军

21、接触到很多德国技术,包括和亚历山大利皮希的合作。康韦尔设计了XF-92三角翼战斗机,但XF-92的动力不足,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的试飞数据使康韦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。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。美国空军开始要求战斗机和武器系统一体化设计,要求具备高空、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,这最终导致了F-106这样的所谓“终极截击机”,飞行员的主要使命变为监控整个系统的运作。

22、在这样的大气氛中,空军对战斗机的要求狮子大开口,工业界也一片拍胸脯,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,美国航空技术在几乎所有方面都取得了重大突破,也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。康韦尔在这一波浪潮中成为佼佼者。诺思罗普F-89很快就满足不了美国空军的胃口,美国空军要求超音速。在后来被称为“终极截击机”的竟标中,康韦尔F-102成功地入选,共和F-103也获得入选,但作为备选方案。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,美国空军把F-102计划一分为二,F-102A作

23、为初始版,主要验证飞行性能和获得初始作战能力,F-102B将具备完整的全自动作战能力。F-102的目标不仅仅是超音速,而且是双二(两倍音速、两万米升限),大大超越了同时代的亚音速战斗机。但跨音速阻力被证明为一个比预想高得多的坎,简化版的电子设备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。如果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),当然更加不现实,被打入深闺。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

24、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,简直就是一架当时标准的重型战斗机。“纳瓦霍”计划后来被放弃了,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

25、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。这是小步快跑达到新高的一个典范。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。美国空军为了促进超音速技术在全美航空工业中加速发展,命令道格拉斯向美国航空工业界转让X-3超音速研究机的数据,洛克希德在此之前也大力自研,最终研制成功采用短梯形翼的重型远程超音速战斗机,但是洛克希德的投标方案落选了。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,在和洛克希德接触后,洛克希德改弦易张,放弃流行的重

26、型战斗机的路子,采用同样的短梯形翼,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。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受到很多外国空军的欢迎,F-104意外地成为了一架成功的出口战斗机。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,获得一定的成功。七、新“世

27、纪”的诞生在1951到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“世纪”系列(F-100到F-106,century在英文中有百字号的意思)。从研制时间和成本来说,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。康韦尔F-102在勉强服役后,全面重新设计,并采用了NASA最新的跨音速面积律的研究成果(外观上就是所谓的“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,康韦尔还设计了同样采用无尾三角翼的

28、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,使康韦尔在双二时代领先。麦克唐纳的起家得益于美国海军,但也参加了空军的投标,其XF-88方案在改进后作为F-101“魔幻”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

29、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、康韦尔;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。这些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都是相应时期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。北美成功地实现了从螺

30、旋桨到喷气的转型。共和也还不错,共和的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大量也改用于对地攻击,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,也算成功。洛克希德的F-104尽管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。康韦尔是后起之秀,在超音速时代脱颖

31、而出,一跃而居双二时代的技术领先地位。诺思罗普则是乘虚而入,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、波音和贝尔则退出了战斗机领域。八、海平线上的曙光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,美国海军不仅错过和第一波喷

32、气化和第二波后掠翼化,还差点错过了超音速这一波。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。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,海军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Me 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。格鲁曼在F10F

33、烧成夹生饭之后,另起炉灶,研制成功F11F“虎”。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。但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”,采用变迎角机翼,在起飞、着陆时有利于保持机身水平,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

34、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。麦克唐纳在和格鲁曼、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

35、机的设计经验。为空军设计的F-101性能优良,采用了可变进气道,发动机推力是当时最大,是当时空军最重型的战斗机,也是速度最快的,因此在空军中积下了人脉。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上已经难以弥补的问题,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“回锅肉”,是在技术前沿已经前移后,重新优化设计的结果。九、春秋结束,战国开始F-4的出现在一定程度上标志了美国航空工业的春秋时代的结束,以空军的康韦尔和海军的

36、麦克唐纳的崛起为标志,进入了战国时代。康韦尔和麦克唐纳虽然是新面孔,但不是平地而起的。康韦尔在战时就制造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。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。分散的公司科研和集中的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,这也是其他国家航空工业界所缺失的。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跨战斗机和轰炸机两头,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

37、机生意一般很糟糕,康韦尔曾经制造过最快的喷气民航客机,但被波音打得连家门都找不到了。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年代由于没有在超音速飞行上及早获得突破而淡出了轰炸机领域,B-52是最后一种波音轰炸机。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,而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,没准都会因为无力单挑波音而倒闭。这一时期的还有一个有意思的特

38、点:过度专业化可能导致误入歧途,共和专业于对地攻击飞机,最终业务越来越窄,钻进了一个死胡同。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似乎是两股道上跑的车,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、康韦尔、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

39、多,所有公司都得益于渐进、连贯的研发。由于公司众多,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,下一个项目就要到来。这是一个不进则退的世界。美国空军在推动喷气化、后掠翼化和超音速化远远走在美国海军的前面,美国空军和NASA的合作也远比美国海军密切,一系列X飞机计划是战后美国航空技术爆炸性发展的一个重要原因。政府主导的航空科研包括后掠翼、三角翼、变后掠翼、可调进气道等,NASA发明的先进航空理念包括压缩升力、跨音速面积律等。十、回眸一笑,柳暗花明战后美国空军追求技术至上的豪华装备路线,一方面在军事技术上取得突飞猛进,另一方面使财大气粗的美国也不堪重负。另一方面,肯尼迪

40、放弃艾森豪威尔的“大规模报复”战略,改为“灵活反应战略”,强调常规作战能力,灵活地应对从世界大战到局部战争的各种战争形式。在技术上,高空高速已经不足以保证突防和生存,但新技术使一机多用成为可能。这些变化使得美国开始要求作战飞机具有多样化的作战能力,并拥有良好的经济性。罗伯特麦克纳马拉是美国商界“神童”,被肯尼迪请来出任国防部长,控制脱缰野马一样的军费上涨问题。在这样的大气氛下,XF-108、XB-70下马,北美一下子失掉了重心,除了后来的B-1轰炸机外,在军用飞机领域再无建树。但北美转战航天后多有斩获,航天飞机和“土星”运载火箭都是北美的杰作。“麦克纳马拉革命”对美国战斗机发展有两个影响:1、

41、多用性和通用化,2、放弃实机竟飞,改用纸面评估。多用性和通用化不光要求战斗机同时具备空战和对地攻击能力,还要求空海军具有最大程度的通用性,以减少采购品种,增大采购批量但压缩采购总量,改善经济性和后勤保障。放弃实机竟飞可以节约很大的开支,当时认为航空技术发展已经成熟,纸面评估也可以达到相当的可靠性。事实证明,这两点都过于乐观了。麦克纳马拉推动的TFX计划最终导致通用动力(康韦尔在1953年就被通用动力收购,但在50年代人们还是习惯地称其为康韦尔,直到60年代以后才用通用动力的名称)和波音进入最后竟标。在屡屡修改要求并重新投标后,波音方案依然三次入选,但最终还是通用动力的方案获得研制合同。此中的阴

42、谋论说法(彼时总统林登约翰逊是德克萨斯人,通用动力位于德克萨斯)一直绵延不绝,但事实是,通用动力的方案具有更大的空海军型通用性;通用动力具有更多的战斗机经验,对预算和技术风险的评估相对可靠;作为通用动力团队一部分的格鲁曼具有丰富的海军战斗机经验和变后掠翼经验;通用动力方案技术先进性不如波音也导致了较低的技术风险。但F-111的研制遇到了严重的问题,性能达不到要求,严重超重、超支、超时。F-111的困境和越南战争的经验引发了美国空军的另一场革命,“战斗机黑手党”要求空优至上和对比试飞,这两点都是对麦克纳马拉革命的反动。在技术特点上,不再强调技术至上,而是战术引导技术,强调机动性、系统综合能力、维

43、修性和成本控制,其结果就是麦道F-15、通用动力F-16、麦道F-18(诺思罗普在YF-17被美国海军选中重新设计后,苦于缺乏海军战斗机经验,被迫把设计主导权交给麦道)。格鲁曼F-14也是TFX计划失败的结果,但这是F-111B重新包装的产物,和战斗机黑手党没有什么关系。在TFX还在酝酿时期,麦克纳马拉已经在推动空海军通用化。由于海军F-4“鬼怪”式的成功,空军被指令研究将F-4作为TFX服役之前的过渡的问题。空军的评估表明:在典型作战条件下,F-4作为截击机优于F-106,作为攻击机优于F-105,作为侦察机优于RF-101。尽管一百个不情愿,美国空军还是采用了F-4,很多盟国空军也很快跟进

44、。不久,海军的A-7“海盗”攻击机也被空军采用。F-15、F-16、F-18至今依然在美国和盟国中作为一线战斗机。战国争霸尘埃落定后,麦道稳居老大地位,除了F-4、F-15、F-18,还有垂直起落的AV-8(基本技术来自英国BAe)。通用动力位居老二,除了洗心革面后的F-111,还有现代战斗机中最为成功的F-16。格鲁曼继续保持在海军中的老大地位,但F-14最终是“青少年”系列(F-14到F-18,teen在英文中有十字号的意思)中最早退役的,后继无嗣的格鲁曼最终退出了战斗机领域,变成诺思罗普的一部分。较早退出的还有北美、沃特、共和。北美转战航天,沃特作为LTV的一部分主打飞机结构次级承包,共

45、和在并入费尔柴尔德后曾推出A-10攻击机,但还是凄惨地退出了战斗机领域,当年制造P-47的巨大厂房如今成为购物中心。洛克希德专攻战略侦察机、军用运输机、民航机、航天(“大力神”运载火箭);诺思罗普继续专攻轻型战斗机,但F-18的陆基型胎死腹中,专供出口的F-20“虎鲨”也最后下马。麦克纳马拉革命的初衷是控制军购成本,但作战飞机的品种少了,采购总量也少了,而单位成本显著提高,F-14和F-15分别是美国海军和空军历史上最昂贵的战斗机,最终军购费用并没有下降,还要靠高低搭配才能维持起码的数量。这是麦克纳马拉没有预料到的。十一、尘埃落定40-50年代时,美国有9个战斗机公司,40多个战斗机研制项目。

46、这都是实现首飞的,纸面项目和在首飞前就下马的不算。这其中,主要为美国空军研制战斗机的有5家,分别为通用动力,北美,共和,洛克希德,诺思罗普,共研制22种战斗机,8种轰炸机。主要为美国海军研制战斗机的有4家,分别为格鲁曼、麦克唐纳、沃特、道格拉斯,共研制18种战斗机。60-70年代中,新飞机项目下降到10种以下,到TFX的时候,只剩下一个,70年代略有回升。这也是一个战术引导技术的时代,航空技术的发展相对稳定,没有突破性的新技术出现,专业领域的经验变得很重要,准入门槛很高,所以没有新公司出现。70年代后,飞机公司大量合并,共和在1965年并入费尔柴尔德,北美在1973年并入洛克威尔,两者都在后来

47、并入波音;沃特在1962年并入LTV。公司在经济前景上的不定性和新项目的减少,使得飞机公司对大量投资于公司科研的信心下降。在众多战斗机公司中,麦道最为成功,空海军通吃。这要归功于麦克唐纳从40年代开始就为海军研制喷气战斗机,特别注重航母上的起落所必要的中低空机动性能,从F-101开始又在空军中积累的深厚的人脉,其F-4和F-15在空军中获得成功就不奇怪了。麦道的海军战斗机经验也使F-18成为一架出色的海军战斗机,30年后又老树新花,将以F-18E的面目在未来几十年里继续作为美国海军的主力战斗机。北美从F-86开始,借助X-10/SM-64“纳瓦霍”巡航导弹的东风,抢先跨入超音速时代,以后又掌双

48、三的牛耳,但由于在技术路线上失之毫厘差之千里,最后淡出战斗机领域,将高空高速的专长转用到航天上。通用动力借50年代的双二东风,一直冲浪于航空技术的前沿。差点在F-111上栽了,但从F-16上翻了本。美国空军和NASA的航空科研继续占领导地位。这期间,美国空军科研的突出代表是约翰博伊德少校倡导的能量机动理论,这个理论结合实际的全新理论不光可以用来评价现有战斗机和战术,还可以指导未来战斗机的设计。NASA在此期间也推出线控变稳等新技术,但重点转向航天。然而,最重要的航空新技术是隐身,这将影响未来20年的战斗机世界。十二、隐身时代在被迫淡出战斗机领域后,洛克希德专攻战略侦察机。除了依靠高空高速,洛克

49、希德借助美国空军的理论研究成果,从50年代就开始对雷达隐身进行研究,并早有所成。洛克希德用一架T-33试验整体覆盖雷达吸波涂层,用网格覆盖B-47轰炸机的进气口和喷口,建立测量雷达反射面积的专用大型设施。洛克希德U-2侦察机采用了雷达吸波涂层,SR-71侦察机除了雷达吸波涂层,还在外形上采用圆滑倒角,减少雷达回波。但技术突破来自70年代的计算机技术,使得按照多面体的隐身外形设计飞机成为可能,通过使雷达回波闪烁不定、无法锁定而达到隐身。由于洛克希德的隐身研究属于CIA负责的高度机密,连负责国防科研的DARPA也不知道,在隐身研究项目Harvey竟标时,只邀请了麦道、诺思罗普、通用动力、费尔柴尔德

50、和格鲁曼。费尔柴尔德和格鲁曼自知没有这个能力,根本没有回应竟标,自绝于未来战斗机的发展。洛克希德在得知消息后,自费参加,最后入选。洛克希德最后成功地推出了F-117隐身战斗机,开创了隐身飞机的时代。诺思罗普的方案和洛克希德的多面体思路不同,采用上圆下平的锅盖外形,使雷达波的能量从边缘流泄发散而达到隐身。这个外形和诺思罗普一向钟爱的飞翼是天作之合,诺思罗普的努力最终导致了B-2轰炸机。然而,就战术飞机而言,80年代最重要的两种飞机无疑是ATA和ATF,前者是替代A-6、A-7的先进隐身攻击机,后者是替代F-15的先进隐身战斗机。通用动力/麦道团队和诺思罗普/格鲁曼团队获得最终竟标ATA的权力,前

51、者入选,研制A-12“复仇者II”。这是一架有点像缩小的B-2的无尾飞翼,但通用动力和麦道的老经验在这里搁浅了,他们缺乏对隐身的足够理解,依赖军方的技术转移,严重低估项目成本和高估进度,结果超重30%,超支100亿,还离首飞遥遥无期,在1991年第一次伊拉克战争大胜之后不久,被时任国防部长切尼砍了。通用动力和麦道的报价低得离谱,这是对隐身的技术难度缺乏理解,还是有意低报钓鱼,这个只有他们知道。但诺思罗普/格鲁曼团队的报价和进度预估后来被证明是相对精确的,这只能和诺思罗普在此之前从事B-2轰炸机的经验有关。ATF的竞争是一个人们很熟悉的故事了,洛克希德/波音/通用动力团队的YF-22和诺思罗普/

52、麦道团队的YF-23竞争,YF-22因为性能比较均衡、技术风险较低而入选,超音速巡航和隐身更加优秀但机动性可能不及的YF-23出列。从技术风险上来说,洛克希德具有丰富的隐身设计和使用经验,波音具有丰富的大型复合材料构件的设计和制造经验,通用动力具有丰富的战斗机经验,这些经验加起来有助于降低技术风险。在A-12下马后,这对ATF的选择是一个不小的决定因素。ATF之后的另一个重要项目就是JSF,这将替代F-16、F-18、AV-8、A-10等多种飞机。这个故事更近,人们更为熟悉。洛克希德、波音、麦道呈交了竟标方案,麦道由于缺乏隐身经验和缺乏创意而首先出局,洛克希德有F-22的经验,方案比较稳健,波

53、音的方案比较新颖。在对比试飞后,洛克希德方案入选,进一步工程化设计后,将按F-35投产。回顾这一段历程,洛克希德的东山再起是最引人注目的。洛克希德在60年代离开战斗机领域后,在隐身领域术有专攻,走在了历史潮流的前面。几十年后,尽管缺乏直接的战斗机领域的经验,依然赢得美国空军在当代最重要的也是仅有的两个战斗机项目。这是由于隐身实际上是战斗机技术的又一次革命,在技术发生质变的时候,老经验再次失效,新面孔得以脱颖而出。洛克希德掌握了关键的隐身技术,相对成熟的一般战斗机技术相对容易通过合作而跳跃性地获得。而富有传统战斗机经验的麦道和通用动力,由于缺乏对隐身技术的掌握,和早年寇蒂斯不能跟上单翼机和喷气技

54、术一样,黯然退出了。麦道并入了波音,通用动力并入了洛克希德,格鲁曼并入了诺思罗普,美国航空工业只剩下三大主要公司,其中只有洛克希德直接从事战斗机的研制。美国已经有人在担忧仅剩的公司不足以形成有效的竞争,缺乏有效的互相激励,美国航空技术的未来发展可能受到损害。十三、走向未知进入21世纪,美国像60年代陷入越南战争一样,再次陷入一场看起来无穷无尽但是中低烈度的战争,只不过这一次战场转移到伊拉克和阿富汗。隐身飞机的战术意义受到置疑,长航时战场监视和实时空中火力支援变得最为重要。在战略层面上,美国也在中低烈度的反恐和高烈度的未来世界大战中摇摆不定,这和越南战争时期又是惊人地相似。2008年6月5日,美

55、国空军部长韦恩和空军参谋长莫斯利被迫辞职,公开的原因是美国空军核武器处理方面的玩忽职守,深层的原因或许还有战略分歧的原因。美国空军强调自己在未来世界大战中的先锋和决战的作用,未来热点朝鲜半岛、波斯湾、台湾海峡等确实也是海空战场、空军决胜的情况,为此美国空军强调要继续增加隐身作战飞机的数量。但如火如荼的反恐战场更加迫切需要长航时战场监视和实时空中火力支援,传统的非隐身作战飞机可以发挥很大的作用,已经崭露头角的无人机或许是更加适合的武器平台。美国国防部长盖茨在2008年4月21日在美国空军大学讲话时,特意指明空军需要加强无人机的部署,加强在反恐战争中的投入,这或许是未来美国作战飞机发展方向的一个信

56、号:战术将再次引导技术,绝对技术前沿如隐身、超音速巡航、超机动性等重要信下降,但适用的先进技术如无人机、网络战(指通过战场网络实时分布信息和协同动作,不是黑客战)、智能弹药将更加重要。在航空工业方面,洛克希德、波音、诺思罗普将继续主导,但这一次新的技术革命是否能起到降低准入门槛、引入新兴力量,只有时间才能证明。十四、回味和启示美国航空技术从二战前的二流水平跃升到50年代以后的世界领先,此后保持领先,这中间的过程对中国有很大的启示。美国的大跃进的组织基础是二战期间形成的巨大生产科研体系,使美国航空工业摆脱了单兵作战,而进入了系统对抗的时代。在缴获的德国技术和自己的技术积累基础上,空前规模的实干是

57、美国航空技术从赶到超的物质基础。众多团队的竞争一方面保持了活力和互相激励,另一方面也在技术方向出现偏差的时候容易迅速替补。中国航空技术依然在追赶世界先进水平,但美国经验表明,赶是为了超,在适当的时机如果不能果断地走自己的路,实现超越,单是追赶,那是没有出路的。追赶不仅被动,而且可能跟着别人误入歧途。技术出现突变的时候,既是挑战,也是机会。新兴力量如果把握时机,果断突破,可以越过经验不足的羁绊。成熟力量如果不能看清潮流,果断超过自己,也会落后于时代。如果掌握了符合时代需要的关键技术,传统技术的缺失是有可能通过合作获得的。洛克希德在竟标F-22的时候,就借助了波音的复合材料制造技术和通用动力的战斗机技术。中国在寻求突破的时候,国际合作或许是一个可以考虑的选择,前提是中国自己掌握关键技术,而国际合作只是在传统技术上的互补。

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