磨砺记——美国军用航空技术发展漫谈

万磁王

　　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。北美成功地实现了螺旋桨到喷气的转型。共和与洛克希德也还不错，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，在超音速时代脱颖而出，一跃而居双二时代的技术领先地位。洛克希德从战时的 P-38 转型到战后的 F-80，也算成功。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。

诺思罗普 F-5 是美国战后最成功的轻型战斗机，诺思罗普 YF-17 也和 F-5 有血脉关系

　　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。

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　　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，美国海军不仅错过第一波喷气化和第二波后掠翼化，在超音速这一波到来时，差点又要错过。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 F10F“美洲豹”不成功，从三角翼换为可变后掠翼，但还是问题重重，最后下马了

F10F 失败后，格鲁曼重起炉灶，研制了 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

　　格鲁曼的 F10F 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 烧成夹生饭之后，另起炉灶，研制成功 F11F。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。

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贝尔 X-5 是在缴获的德国梅塞斯密特 Me P.1011 变后掠翼飞机的基础上研制的，但贝尔遇到了难以克服的技术困难，最终没有引向具有实用价值的战斗机

道格拉斯 F5D 很长一段时间一直无法克服跨音速阻力的问题，等到最终解决了，已经为时太晚

　　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”，采用变攻角机翼，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。

沃特 F-8“十字军战士”轻型战斗机是 50 年代海军战斗机中较为成功的，直到最新的“阵风 M”投入使用之前，法国海军还在使用

A-7“海盗II”式攻击机是从 F-8 发展而来的，后来为海空军共用

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　　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 F-4“鬼怪 II”无疑是 60 年代西方最成功的战斗机，至今仍在日本、以色列、德国等空军中服役

　　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，发动机推力是当时世界战斗机中最大的，是当时美国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。
　　F-4 的出现，在一定程度上标志了美国航空工业的春秋战国时代的结束，以空军的康韦尔和海军的麦克唐纳的崛起为标志。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。公司科研和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 年代因为没有在超音速飞行上及早取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，没准都会因为无法和波音单挑而倒闭。

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　　这一时期的还有一个有意思的特点：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。美国空军和 NASA 的 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，遇到问题就地解决。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，使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、可变进气道等，NASA 发明的先进航空理念包括压缩升力、跨音速面积律等。
　　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。

罗伯特·麦克纳马拉，23 岁获得哈佛 MBA，24 岁被请回哈佛，成为历史上最年轻也是薪金最高的教授，在肯尼迪政府成为美国历史上最出名的国防部长

XB-70 的 2 号机在空中和伴飞的 F-104 相撞后坠毁，这是压在骆驼背上的最后一根稻草，整个计划不久以后下马

B-1 是北美最后的军用飞机产品

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但北美把高空高速的专长转用于航天，颇有斩获，这是用于发射阿波罗飞船的“土星 5”号运载火箭

航天飞机也是北美的杰作

　　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、多用性和通用化，2、放弃实机竞飞，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。放弃实机竞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。

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波音的 TFX 方案采用不常见的机背进气道，机腹的空间留出来给机内弹仓，在设计上比较新颖

通用动力 TFX 方案比较常规

最终的 F-111 改用翼下进气道，其他的和最初的通用动力 TFX 差不多

　　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。

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格鲁曼把 F-111B 重新包装后，推出 F-14

麦道 F-15 在 F-22 大规模服役之前，一直是美国空军的主力战斗机

但真正采用战斗机黑手党理念的还是通用动力 F-16，号称现代最成功的战斗机

诺思罗普 YF-17 虽然落选，但被美国海军看中。可惜诺思罗普没有海军战斗机的经验，只好拱手把重新设计的主导权交给麦道，自己沦为次级承包商

麦道 F-18 在 F-14 退役后成为美国海军的主力战斗机

　　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。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。
　　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。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。

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　　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。
　　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。

洛克希德 U-2 是中国人所熟悉的，在 60 年代，解放军曾打下 5 架 U-2，这也是世界之最了。U-2 的黑色涂层有雷达吸波功能

在 U-2 已经不能单靠高度来生存后，更高更快的 SR-71 接替了 U-2。双三的 SR-71 至今依然是美国最高最快的量产飞机，圆滑的倒角有降低雷达回波的作用，但主要还是靠雷达吸波涂层来降低雷达反射信号

从 Harvey 发展而来的 Have Blue 是一个中间步骤，但后来 F-117 的影子已经很重了

F-117 是实用化的采用多面体隐身设计的第一代作战飞机，号称战斗机，实际上没有空战能力，只能用于对地攻击

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　　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。

诺思罗普 Tacit Blue 是另一个隐身研究机，重点研究全向隐身，采用锅盖形截面，使雷达波能量从边缘流散。上方是波音的“捕食鸟”隐身研究机

锅盖形截面最终导致飞翼，这就是 B-2 的由来