F-108“轻剑”——失落的三马赫截击机

万磁王

原作者：埃里克•西蒙森（Erik Simonsen）
译者：李昭辉  
原文刊载：2014年9月份出版的美国《空军》杂志（AIR FORCE  Magazine）
转帖自空翼


　　译者注：本文原作者是埃里克•西蒙森（Erik Simonsen），原文刊载于2014年9月份出版的美国《空军》杂志（AIR FORCE  Magazine）上，译文所配图片略有改动。

画家绘制的YF-108A原型机在高空进行试飞时的想象图。F-108截击机是专门被设计用来拦截从海平面到100,000英尺（约30,000米）高空的各种以吸气式喷气发动机为动力的空中目标

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整体概述
　　冷战期间，在美国空军的核武库中原本会有这样一款“双打组合”：其中之一是B-70“女武神”（Valkyrie，亦有资料将其音译为“瓦尔基里”）超音速轰炸机，另一半就是本文的主角——造型优美、能飞到三倍音速的F-108“轻剑”战斗-截击机。这两款飞机在设计时就试图在技术上取得针对它们的冷战对手的“跳跃式”的领先（就那个年代而言，这两款飞机犹如采用了“未来科技”）——F-108“轻剑”式截击机被设计用来拦截苏联的轰炸机和导弹以保卫美国本土；而B-70“女武神”轰炸机则被设计用来凭借其前所未有的速度对苏联的心脏地带实施核打击。

XB-70“女武神”超音速轰炸机

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　　尽管一开始人们对这两款飞机的研发项目充满了乐观，但不论是“轻剑”还是“女武神”最终都没能实际进入部队服役。“女武神”的下马主要是基于以下三个原因：政治因素、任务需求的改变和成本过高。
　　而对于“轻剑”而言，在“任务需求改变”和“获得了更好的有关所面临的威胁的情报”这两个因素的作用下，她也成了一个牺牲品——美国空军发现，他们追求飞机性能的雄心可以更“温和”一些，在设计上也不必那么“激进”，于是，F-108的下马也就成为必然了。尽管一些人认为“轻剑”相对于她所在的那个年代而言过于超前，但另外一些人却把“轻剑”视为一个“失去的机会”。在航空迷的心目中，在那些没能正式服役的超音速战斗机里，“轻剑”永远是最棒的之一。
　　在20世纪50年代末，新飞机（“轻剑”）的设计方案已经走下了绘图板，且只隔了短短几个月就进入了全尺寸模型制造和试飞阶段。美国空军那所谓的“百系列战斗机”已经研制出了F-100“超级佩刀”、F-102“三角剑”和F-104“星战士”，以上每款战机都专门被设计用来应对预想中的冷战空中对抗的某一个方面，且这些飞机各自所应对的方面之间略有差异。

艺术家绘制的想象图：“轻剑”在完成了一次训练任务后返航时的场景。倘若F-108真的进入美国空军服役的话，那么她将逐步取代F-106“三角标枪”截击机

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　　“轻剑”截击机——其被赋予的代号是F-108——在设计上是用来拦截飞向美国本土的苏联轰炸机的，而且拦截的地点离美国本土越远越好。这是非常有必要的，原因有二：（1）要把苏联轰炸机拦截在尽可能远的地方，这样苏联轰炸机上搭载的核武器就不会落在美国的领土上；（2）由于“轻剑”用于摧毁前来攻击的苏联轰炸机的空对空导弹采用的是核战斗部，因此拦截的地点自然也是离美国本土越远越好。
　　在理想的情况下，对苏联轰炸机的毁灭性打击应该发生在苏联国境线抑或是北冰洋上空，绝不能发生在加拿大或者是美国上空。
　　用今天的眼光来看，给截击机装备带有核战斗部的空空导弹看上去简直就是“过度杀伤”，但是，在20世纪50年代，任何一款制导武器都不具备“直接命中”的能力，尚处在诞生初期的空对空导弹也不例外。要想把敌人的轰炸机从天上“清空”，用核战斗部引发一场空中核爆炸被认为是唯一可行的办法——即便导弹没能命中目标，但凭借核爆炸巨大的杀伤范围，任然能够实现拦截的目的。拦截苏联轰炸机这类任务是不允许失败的，只有核战斗部才能提供完成这类任务所需要的百分之百的成功率。
　　随着雷达和火控系统的成熟，外加导弹性能的不断提升，尽管一些空对空导弹逐步改装成了采用常规的高爆战斗部的型号，但这些导弹仍保留有采用核战斗部的型号。
　　1957年6月，在竞标F-108项目的角逐中，F-86“佩刀”和F-100“超级佩刀”的制造商北美航空工业公司（North American  Aviation，下文简称北美公司）成了最后的赢家。从1955年开始，北美公司就和洛克希德公司及诺斯罗普公司围绕着该项目展开了激烈的竞争——F-108项目当时的名称叫做“试验性远程截击机”项目（Long  Range  Interceptor，Experimental，简称LRI-X）。北美公司还参与了XB-70轰炸机项目的竞标——XB-70是美国空军计划研发的一款新式、飞行速度超过三马赫的轰炸机（即后来的“女武神”）。

冷战期间的苏联轰炸机群，它们是美国空军截击机部队的主要攻击目标

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　　北美公司坐落在加利福尼亚州英格伍德市（Inglewood）郊外，该公司将其研发场所设在了毗邻玛因斯起降场（Mines  Field）附近——玛因斯起降场所在的位置就是今天的洛杉矶航空港（Los Angeles  Airport）。第二次世界大战期间，北美公司生产了40,000多架飞机——这比其他任何一家美国飞机制造商生产的飞机都要多出整整10,000架以上。北美公司的产品包括著名的T-6/SNJ“德克萨斯人”教练机、P-51“野马”战斗机和B-25“米切尔”中型轰炸机。
　　随着在创新设计方面的名气越来越大，北美公司着手研发了“佩刀”战斗机——该公司的XP-86是美国首款采用后掠翼设计的喷气式飞机，并于1947年10月1日在加利福尼亚州的木洛克干湖陆军航空基地（Muroc  Army Air  Field，现在的爱德华兹空军基地）进行了首飞，在时间上仅仅比查尔斯•E•“查克”•耶格尔驾驶着贝尔公司的X-1验证机进行人类历史上的首次超音速飞行早了不到两个星期。几年之后，F-100“超级佩刀”战斗机也上马了。接着，北美公司又赢得了制造X-15技术验证机的合同，X-15是一款动力澎湃的有人驾驶火箭动力飞机，该机创造了大量飞行速度和高度方面的世界航空纪录，并曾以超过六倍音速的速度飞到了大气层的上层边缘。

北美公司制造的X-15火箭动力技术验证机

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　　鉴于北美公司已经达到了航空航天技术发展的顶峰，因此人们有理由相信：如果说哪一家公司能够研制出世界上首架飞行速度可以达到三倍音速的截击机的话，那么这家公司一定是北美公司。很快，一个造型优美、采用了诸多先进技术的设计思想在北美公司洛杉矶分部中被酝酿了出来。北美公司设想中的F-108概念机将是一款能够飞到三倍音速、同时作战空域在75,000英尺（约22,860米）以上的截击机，且该机最大能够爬升到100,000英尺（约30,000米）的高空。
　　美国空军订购了两架可以飞行的原型机，并赋予了其代号YF-108，接着，美国空军又给北美公司下了订单，希望再订购30架原型机。美国空军预计将会购买480架最终的生产型F-108并将其投入服役。
　　1957年12月底，北美公司又被选中研制新型的B-70轰炸机。这一前一后到来的双份“大奖”意味着大量资金的注入，同时也使得北美公司的士气大振。此前，在竞标F-100的进一步发展型战斗机的过程中，北美公司的YF-107输给了共和航空工业公司的YF-105，后者又进一步发展成了F-105“雷公”战斗轰炸机，也是越南战争中美军的主力机型之一。
　　无论如何，高马赫数飞行的战斗-截击机和轰炸机项目意味着在技术方面向前迈进了巨大的一步。艾森豪威尔政府正在着手进行一项新的战略以确保美国在冷战中的主导地位，同时刺激技术的产业化基地从中受益。这一切都是在向苏联和美国的盟友们传达这样一个信息：美国意在保持技术方面的优势。硬币的另一面就是，像苏联这样的美国的敌国将不得不投入巨资，以对抗美国的技术进步。

画家绘制的想象图，展示的是F-108正式服役后的样子。飞机垂尾上的“AK”字样表明该机来自阿拉斯加州的埃尔门多夫空军基地，这也与F-108主要在北极地区进行拦截的任务定位相符

　　1958年5月，美国官方正式为该项目赋予了“F-108”的代号。随后，北美公司举行了一场给飞机命名的“比赛”。查尔斯•怀恩中士（SSgt.  Charles  Wyon）想出了“轻剑”（Rapier）这个名字，这是古代一款双刃的用于刺杀的刀剑类兵器，这也和北美公司之前为F-86战斗机起的名字“佩刀”相呼应——它们同属于“刀剑”这一主题。这一命名让怀恩中士赢得了500美元的奖励，以及一次“拉斯维加斯之旅”。
　　一份北美公司发布的声明中称：“美国空军的F-108‘轻剑’将被设计成一款在远离基地1,000英里（约1,600千米）的地方发射核战斗部导弹的截击机，发射导弹一小时之后该机就已经返回基地并降落在地面上了……（这一切）导致的结果就是，美国将拥有一套崭新的防御系统，该系统能够把敌人的飞机或导弹带给美国的核毁灭举动拦截在远离海岸线的地方，而且对从海平面到极高的高空这所有高度上的敌机或导弹都能予以拦截。”

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双打组合
　　针对这套由截击机和轰炸机组成的“双打组合”，北美公司启动了一项现代化的研发项目。该公司声称：“就目前来看，世界上没有任何一款军用飞机能够赶得上‘轻剑’和‘女武神’的性能。F-108能够搜索到任何类型的敌机，并在距离我们海岸线一千英里远的地点予以拦截。B-70是作为B-52的后继机型而设计的，该机被认为将具备跨洲际的航程，同时具备三倍音速以上的飞行速度。”

艺术家笔下的想象图——一架“轻剑”正在进行爬升，打开了加力后燃器

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　　为了节约资金，北美公司决定为这两款飞机研发并生产一些共用的系统。据称，汉密尔顿•标准公司（Hamilton  Standard，该公司当时是联合飞机技术公司的一个分公司）将会为F-108和XB-70提供空调和增压系统。接着，更多的生产合同也相继被签署了。1959年1月，康维尔公司（Convair）被任命为F-108截击机机翼的制造商，而洛克希德公司则将会为XB-70轰炸机提供机身的一个分段。钱斯•沃特公司（Chance  Vought）将设计并制造XB-70轰炸机的垂直尾翼部分。1959年3月，松德斯特兰德公司（Sundstrand）被授予了一份合同，合同要求该公司为上述两款飞机设计并制造备份的电力系统。
　　这两款飞机共用的其他主要的零部件还包括通用电气公司的J93-GE-3AR发动机、蜂窝状不锈钢材料和一种由北美公司设计的乘员逃生系统。尽管最后飞机的总装是在北美公司洛杉矶分公司的厂房中进行的，但百分之七十的研发和制造工作将会在各个子系统承包商那里完成，甚至包括一些很小的公司。

F-108“轻剑”截击机的内部结构图

测试J93发动机和斜切可调式进气道的B-58轰炸机

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　　就在研发工作按部就班地进行的同时，一场旨在用导弹代替有人驾驶的轰炸机和战斗机的“运动”也开始蠢蠢欲动了。1959年2月初，美国空军参谋长托马斯•D•怀特将军（Gen.  Thomas D.  White）试图扭转这种情绪，他告诫参议院武装部队委员会说：“我们仍然需要有人驾驶的截击机去对敌人执行远程攻击任务，并且我们也需要有人驾驶的截击机去执行目视识别和空中警戒任务。就这些功能来讲，尚没有哪种研发出来的系统在判断力、灵活性和智能方面能赶得上坐在飞机驾驶舱里的人。”
　　同样是在1959年2月份，北美公司宣布成功地完成了F-108截击机全尺寸模型的制造。在三周多的时间里，70多位空军和非军方人士仔细观摩了“轻剑”的全尺寸模型，并提出了相关的意见和建议。
　　“全尺寸模型给了空军一个对‘轻剑’的三维立体外观进行仔细探查的机会”，北美公司的F-108武器系统项目经理赫斯顿•彻尔瑞（Heston  Cherry）在1959年时这样解释道。“全尺寸模型的各项规格和实际的飞机是一样大的，全尺寸模型的制作是飞机的试飞项目可以开始前的一个必不可少的步骤。”
　　到1959年的5月份，美国空军已经开始公开向大众描述其关于未来的防空系统将如何运作的构想了。美国空军负责研发工作的副总参谋长罗斯科•C•威尔逊中将（Lt.  Gen. Roscoe C.  Wilson）声称，F-108截击机和“波马克”（Bomarc）地对空导弹将会“协同作战，这一对组合能够让我们的防空系统在非常远的地方就摧毁敌人的轰炸机，而且远在敌人的轰炸机能够飞抵其目标并投弹之前。而且不论是F-108还是‘波马克’都拥有高度的升级潜力，从而使我们能够非常有效地对付采用吸气式发动机的巡航导弹。”不仅如此，F-108截击机还“展现出了变身为一架战术性的战斗轰炸机的巨大潜力，可以用于发生在海外的有限冲突中。”  威尔逊中将说道。

F-108“轻剑”截击机的全尺寸模型

F-108全尺寸模型的前后座舱设计

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　　F-108的造型非常美观——优美干净的空气动力学设计充满了未来感。在结构设计阶段，有一段时间工程师们曾考虑要放大机体的基本设计，以容纳更多的内部燃油，而不是采用外挂副油箱。尽管如此，工程师们最终还是得出结论说，较小的机体在制造时成本较低，而且更容易维护和操纵。在执行某些任务时，F-108仍然可以选择挂载可在超音速条件下抛掉的副油箱——这些副油箱会在飞机进行高马赫数飞行之前被抛掉。
　　经过了多次反复之后，F-108的翼展被固定在了57.5英尺（17.526米）。机翼的后掠角为58度，到了较短的翼梢部分则缩小为32度——这使得F-108的机翼构型为箭形三角翼。F-108的机身长度为89英尺（约27.13米），比今天的F-15长25英尺（7.62米），采用单个22.1英尺（约6.74米）高的垂直尾翼。F-108的最大起飞重量约为102,000磅（约46.3吨）。
　　YF-108的试飞项目需要两名乘员来共同完成——1位飞行员和1位武器系统军官，他们一前一后地串列坐在驾驶舱中，且都拥有各自的可在高速下弹射的“蚌壳型”两半式逃生舱。不论是双发的F-108还是采用了六台发动机的XB-70都安装有结构独特的可调式进气道。此后不久，一款与F-108类似的可调式进气道结构出现在了美国海军的RA-5C“民团团员”侦察/攻击机上，这使得该机能够飞到2倍音速。苏联研发的用来对抗B-70轰炸机的米格-25“狐蝠”战斗机也采用了一种类似的进气道设计。

北美公司研发的可在高速下弹射的“蚌壳型”两半式乘员逃生舱，该逃生舱可以让机组乘员在身穿抗荷服的情况下使用