磨砺记——美国军用航空技术发展漫谈

万磁王

诺思罗普 P-61 是战时罕见的装备雷达的双发夜间战斗机，战时战绩一般，但这种将航电和战斗机作为一体设计的路子使诺思罗普在战后处于独特的有利地位

诺思罗普 XP-79 喷气飞翼更显示了不同凡响的技术创新精神

诺思罗普 XP-89 入选为美国空军的远程全天候截击机，并作为 F-89 投产，是美国空军的第一代重型喷气截击机，具有挂载核弹头空空火箭弹的能力

寇蒂斯 XP-87 在技术上没有创意不说，寇蒂斯也无力解决喷气时代的新技术问题，只好黯然下马，从此离开战斗机领域

　　战后到 50 年代末，这是美国航空技术发展最为迅速的年代。在为战时产能寻找战后出路和由于战时订单鼓胀的腰包的促动下，公司科研如火如荼。美国空军不仅受到战争经验指导对喷气技术和所有和高速有关的技术高度热衷，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，极大地促进了美国航空技术的发展。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。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。

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　　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。

贝尔 X-1 是世界上第一种超音速飞机，但这主要是 NASA 和美国空军设计的，贝尔只是工程承包而已

　　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。

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　　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。

共和 F-84 的平直翼显然是和螺旋桨时代一脉相承

英国电气“闪电”式战斗机的大后掠翼的安装点相对靠前，而产生升力的翼段靠后，使得翼根的扭转应力十分强大，在结构上不好办。这只是大后掠翼众多难题中的一个

　　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 中型轰炸机。Vultee 一直就是默默无名的一个小公司。但是康韦尔乘喷气革命之机，通过美国空军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。

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战后受利皮希的影响，研制了 XF-92 三角翼战斗机，由于动力不足而失败，但是积累了珍贵的经验

　　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。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。

康韦尔 F-102 受益于 XF-92 的经验，脱颖而出，入选为美国空军的超音速截击机

共和 F-103 也入选，作为备选方案。F-103 的速度要达到三倍音速，共和也缺乏相应的三角翼经验，所以 F-103 不久就胎死腹中

F-102 也由于巨大的技术困难以及新近发现的跨音速面积律而大规模重新设计，新机改称 F-106

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　　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 作为简化版，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。

50 年代初，北美受命研制 X-10/SM-64“纳瓦霍”巡航导弹，这其实就是一架无人驾驶的重型超音速战斗机

北美结合 X-10 和 F-86 的经验，抢先推出美国第一种超音速战斗机 F-100“超佩刀”，保持了在战斗机领域的领先地位

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　　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 5,000 英里（约 8,000 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。

道格拉斯虽然最后退出了战斗机领域，但曾在 NASA 和空军的资助下研制 X-3 研究机

美国空军下令道格拉斯向其他飞机公司公开 X-3 的数据，洛克希德 F-104 的短梯形翼明显受益于 X-3 的数据

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　　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。洛克希德的自研加上美国空军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，研制成功采用短梯形翼的超音速战斗机，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 意外地成为了一架出口战斗机。

共和 F-84F 终于换装了后掠翼，但为时已晚

只得回到传统的对地攻击专业后，共和推出 F-105，这是越南战争前期美国空军最为成功的对地攻击专用飞机

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　　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。
　　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（century 在英文中有百字号的意思）。从时间和成本来说，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 貌合神离的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 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 XF-88 明显带有海军战斗机的影子

XF-88 没有成功，但接下来的 F-101“巫毒”相当成功，曾是美国空军最快、最重的战斗机。这是麦克唐纳打进美国空军市场的第一个成功先例

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　　麦克唐纳的起家得益于美国海军，但也参加了投标，其XF-88 方案在改进后作为 F-101“巫毒”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，北美似乎将领导双三时代，并独霸未来。

北美 YF-107 采用机背进气道，这和隐身无关，而是要把机腹空出来，作为机内弹仓。YF-107 的性能不比 F-105 好，美国空军没有看上，下马了

北美 X-15 是历史上第一种高超音速飞机，速度高达 5 到 7 倍音速，当然是火箭动力

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北美 XF-108 是双三战斗机，和同期的 XB-70 轰炸机有很多相像之处，尤其是那对下垂的翼尖。这不是用于增加方向稳定性的，而是用于产生压缩升力

双三的北美 XB-70 轰炸机达到了试飞阶段，但在一次空中相撞事故后，下马了

　　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。