极速传说——康维尔的高超音速飞机计划

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121 之后的构型
　　“超级盗贼”构型在 1958 年接下来的时间里继续进化，2 月的 124 构型在载人级增加了一台冲压发动机，4 月 的 130 构型通过把座舱顶部改为双曲线外形，在不增加迎风面积的情况下增大了头部空间。同月康维尔还探讨了搭载无动力载荷级取代消耗级的中程改型，专用于训练任务，无需抛掉有动力的消耗级。6 月出现了双翼构型，该机在不改变投影面积的情况下增加了翼面积。

康维尔还探讨了搭载无动力载荷级取代消耗级的中程改型，专用于训练任务，无需抛掉有动力的消耗级

“超级盗贼”构型在 1958 年接下来的时间里继续进化，2 月的 124 构型在载人级增加了一台冲压发动机

4 月的 130 构型通过把座舱顶部改为双曲线外形，在不增加迎风面积的情况下增大了头部空间

1958 年 6 月出现了双翼构型，该机在不改变投影面积的情况下增加了翼面积

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　　6 月康维尔与电船公司进行了会议，之后研究课题中加入了“超级盗贼”的航母和潜艇发射型。同时康维尔开始自筹资金对 4 种不同构型的载人级进行为其一年的一系列风洞测试：有平顶、平底、双翼及加长机身的模型，每种构型都与有动力消耗级和无动力载荷级搭配进行了吹风。

康维尔开始自筹资金对 4 种不同构型的载人级进行为其一年的一系列风洞测试：有平顶、平底、双翼及加长机身的模型，每种构型都与有动力消耗级和无动力载荷级搭配进行了吹风

1958 年 6 月康维尔与电船公司进行了会议，之后研究课题中加入了“超级盗贼”的航母和潜艇发射型

　　此外康维尔还制作了其他一些风洞模型，包括一个 1/17 的 B-58/“超级盗贼”组合体力分析模型，一个 1/17 的 B-58/“超级盗贼”组合体压力模型，一个 1/7 战斗部模型，一个 1/9 消耗级进气口模型，一个 1/5 载人级进气口模型，一个用于研究机载分离的 1/40 模型，此外康维尔还制造了一个表面烧蚀模型来研究高温对材料和隔热设计的影响。

此外康维尔还制作了其他一些风洞模型，包括一个 1：17 的 B-58“超级盗贼”组合体力分析模型，一个 1：17 的 B-58“超级盗贼”组合体压力模型，一个 1：7 战斗部模型，一个 1：9 消耗级进气口模型，一个 1：5 载人级进气口模型，一个用于研究机载分离的 1：40 模型，此外康维尔还制造了一个表面烧蚀模型来研究高温对材料和隔热设计的影响

　　9 月康维尔提出载机改用 RS-70，即北美 XB-70“瓦尔基里”的打击/侦察型。不久后康维尔开始了“超级盗贼”侦察型的研究，这就是所谓的特殊用途“超级盗贼”。1958 年 11 月康维尔向美国政府做了侦察型的简报，后者提出了一连串的问题，清单上的第一个问题是：特殊用途“超级盗贼”的低雷达可见性能会达到什么样的效果？

不久后康维尔开始了“超级盗贼”侦察型的研究，这就是所谓的特殊用途“超级盗贼”。1958 年 11 月康维尔向美国政府做了侦察型的简报

1958 年 9 月康维尔提出载机改用 RS-70，即北美 XB-70“瓦尔基里”的打击侦察型

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    第二部分：“鱼”
　　本文第一部分介绍的“超级盗贼”因为是 B-58“盗贼”发射的寄生轰炸机，所以体型较小。同时的“超级盗贼”速度必须很快才能成功投放战斗部而不被拦截，高度必须很高才能进行高超音速飞行并避免被探测到。小型、高空高速这些特性使“超级盗贼”顺理成章地成为可以取代洛克希德 U-2 的侦察平台。
　　神秘的 U-2 在 1955 年夏首飞，该机的飞行高度在 21,300 米以上以避免被探测到。但 1956 年春 U-2 在东欧上空的早期行动中，即便在这种高度还是能被陆基雷达发现和跟踪。美国在 50 年代末只能使用 U-2 收集苏联和华沙成员国军事情报，实际上 U-2 自服役后就一直是美国最重要的侦察平台。

神秘的 U-2 在 1955 年夏首飞，该机的飞行高度在 21,300 米以上以避免被探测到。但 1956 年春 U-2 在东欧上空的早期行动中，即便在这种高度还是能被陆基雷达发现和跟踪

　　1956 年 8 月洛克希德在麻省理工学院林肯实验室的协助下启动了“彩虹”计划，试图通过特殊涂料和外部隐身措施来解决 U-2 易被雷达探测的问题。该计划没有获得成功并在 1958 年 5 月被取消。甚至在“彩虹”计划之前的 1955 年，美国空军就开始资助一些 U-2 后继机的研究，但是没有一项能修成正果。

1956 年 8 月洛克希德在麻省理工学院林肯实验室的协助下启动了“彩虹”计划，试图通过特殊涂料和外部隐身措施来解决 U-2 易被雷达探测的问题。该计划没有获得成功并在 1958 年 5 月被取消

　　U-2 的启动客户中央情报局（CIA）接受了挑战，在 1957 年秋开始了自己的 U-2 后继机项目。CIA 的 U-2 项目经理理查德•毕塞尔继续掌管新项目，洛克希德和康维尔受邀参加了这个绝密项目。毕塞尔组建了兰德专家组协助进行方案评估，该专家组以主席埃德温•兰德的名字命名，他也是宝丽来公司的创始人。

“超级盗贼”因为是 B-58“盗贼”发射的寄生轰炸机，所以体型较小。同时的“超级盗贼”速度必须很快才能成功投放战斗部而不被拦截，高度必须很高才能进行高超音速飞行并避免被探测到。小型、高空高速这些特性使“超级盗贼”顺理成章地成为可以取代洛克希德 U-2 的侦察平台

　　洛克希德提交了一系列被称为“大天使”（Archangel）的设计构型，康维尔则推出了一系列被称为“鱼”（FISH）的设计，FISH 即隐身优先“超级盗贼”的缩写。

U-2 的启动客户中央情报局（CIA）接受了挑战，在 1957 年秋开始了自己的 U-2 后继机项目。CIA 的 U-2 项目经理理查德•毕塞尔继续掌管新项目，洛克希德和康维尔受邀参加了这个绝密项目。洛克希德提交了一系列被称为“大天使”（Archangel）的设计构型，康维尔则推出了一系列被称为“鱼”（FISH）的设计，FISH 即隐身优先“超级盗贼”的缩写

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“超级盗贼”侦察型
　　虽然康维尔没有设计完全隐身的“超级盗贼”侦察型构型，但“鱼”后期设计的隐身性能明显好于早期。“鱼”的起源可追溯到一种在前舱安装照相机和传感器的“超级盗贼”标准型，该型号在 1958 年 5 月提交给空军。

“超级盗贼”侦察型可行性研究包括两种基本构型。第一种构型被称为最小改动构型，翼面积与特殊用途“超级盗贼”相近，但是机翼前缘略向外弯曲以降低雷达截面积，翼根弦长 8.56 米，翼展 6.04 米。第二种构型具有更大的曲边机翼，翼根弦长 11.58 米，翼展 10.42 米。第二种构型最后成为推荐构型

　　这种“超级盗贼”侦察型的标准设备包括一部安装在前起落架舱后方的超高分辨率照相机，可对 10,000 千米内的目标进行侦察。一台安装在相邻舱室的高分辨率 X 波段雷达，探测距离 92 千米，目标距离 37 千米时分辨率 61 米。雷达舱内还有一台探测距离 330 千米的扫描雷达。座舱后的设备舱内增加了一台数据记录仪，用于储存两台雷达的数据以及机鼻摄像机的视频。

“鱼”的起源可追溯到一种在前舱安装照相机和传感器的“超级盗贼”标准型，该型号在 1958 年 5 月提交给空军

　　由载人级和消耗级组成的两级侦察型航程约 14,800 千米，其中载人级的航程 10,000 千米。作战速度和高度与“超级盗贼”相同（4 马赫和 24,380 米）。在一份关于“超级盗贼”各种用途和基本战略的大型报告中，侦察型的篇幅占了约 5 页。

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特殊用途“超级盗贼”
　　侦察很快成为“超级盗贼”研究的一个主要焦点。1958 年 9 月美国空军（而不是 CIA）正式把侦察型列入初步研究范围，一开始该机被称为特殊用途“超级盗贼”。这种“超级盗贼”的派生型是单级构型，也就是说去掉了标准型上安装了核弹头的和冲压发动机的消耗级。

侦察很快成为“超级盗贼”研究的一个主要焦点。1958 年 9 月美国空军（而不是 CIA）正式把侦察型列入初步研究范围，一开始该机被称为特殊用途“超级盗贼”。这种“超级盗贼”的派生型是单级构型，也就是说去掉了标准型上安装了核弹头的和冲压发动机的消耗级

　　去掉了消耗级后该机载人级的长度增加了 0.91 米，增加的空间不仅可以在机身装载更多的燃油，也可以在机鼻安装照相侦察或信号情报套件。特殊用途“超级盗贼”具有先进的导航系统和更大型的冲压发动机，并可用一部大型垂直相机取代双人机组的一名乘员。
　　该机的照相侦察套件提供两种选择，一种是一部 609 毫米焦距的大型全景相机。飞机巡航高度 27,430 米时，照相机可覆盖直径 48 千米到 2,400 千米的区域，相应的画幅尺寸在 9 英寸到 38 英寸间变化。另一种被称为两用照相侦察设备，包括三台用于目标定位的小型 2.25 英寸方画幅相机（焦距 76 毫米），以及一部用于收集技术情报的大型 4.25 英寸至 18 英寸画幅的全景相机（305 毫米焦距）。
　　该机的信号情报套件也被称为“雪貂”侦察系统。大致来说，“雪貂”系统的用途是探测和定位雷达和无线电基站，并分析其产生的无线电信号，为制定作战情报确定目标的优先级，并探测敌人在面对威胁时会有怎样的电子反应。该套件由模块化可拆卸单元和共形天线组成。
　　特殊用途“超级盗贼”最初的设计依靠高空高速来避免被地方雷达探测，该机的小尺度和平底可降低雷达截面积（尽管进气口布置在机身下方）。康维尔在简报中通过与 B-70 和 B-52 进行尺寸对比来强调特殊用途“超级盗贼”小尺寸的优势，该机的小尺寸和作战高度也可以降低音爆的强度，预计4马赫时在海平面测得的噪音为 110 分贝。
　　特殊用途“超级盗贼”的初步设计总重 14,150 千克，其中有 8,500 千克是燃油。相比之下，两级“超级盗贼”的载人级总重 9,160 千克，其中 5,020 千克是燃油。特殊用途“超级盗贼”的巡航速度为 4 马赫，最大升限 27,430 米，航程 8,300 千米。

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曲线前缘
　　在康维尔把特殊用途“超级盗贼”的初步研究成果提交给美国空军后的一个月，CIA 的理查德•毕塞尔也要求康维尔研究“超级盗贼”侦察型。1958 年 11 月 11 日康维尔向兰德专家组提交了“超级盗贼”侦察型的可行性研究报告供初步评估。
　　可行性研究包括两种基本构型。第一种构型被称为最小改动构型，翼面积与特殊用途“超级盗贼”相近，但是机翼前缘略向外弯曲以降低雷达截面积，翼根弦长 8.56 米，翼展 6.04 米。第二种构型具有更大的曲边机翼，翼根弦长 11.58 米，翼展 10.42 米。第二种构型最后成为推荐构型。
　　推荐构型经过细化后进化为 220 构型。到 1958 年 12 月，该设计长 14.87 米高 2.65 米，总重 15,876 千克，空重 6,940 千克。

推荐构型经过细化后进化为 220 构型。到 1958 年 12 月，该设计长 14.87 米高 2.65 米，总重 15,876 千克，空重 6,940 千克

　　与“超级盗贼”一样，“鱼”的这个早期型也有可折叠机鼻以满足 B-58 的空间限制。该机安装两台安装有 1.05 米直径带可变几何面积喷管的马夸特 MA24E 冲压发动机，在冲压发动机前部中线位置安装有一台普惠 JT12 系列涡喷发动机。机腹下的分岔进气道同时为冲压发动机和涡喷发动机提供进气。
　　设计人员提出了两种降落视角解决方案。第一种是与“超级盗贼”一样的下折机身，在降落时前机身可下折 11 度以便让飞行员能看见跑道。在这个单座构型中，座舱布置在机身左侧距中线 33 厘米处，右侧腾出的空间用于安置油箱。在 4 马赫飞行时，座舱玻璃被金属隔热板覆盖。

设计人员提出了两种降落视角解决方案。第一种是与“超级盗贼”一样的下折机身，在降落时前机身可下折 11 度以便让飞行员能看见跑道。在这个单座构型中，座舱布置在机身左侧距中线 33 厘米处，右侧腾出的空间用于安置油箱。在 4 马赫飞行时，座舱玻璃被金属隔热板覆盖

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　　第二种降落视角解决方案更为常规，座舱布置在机身中线，安装有小型突起的座舱盖。座舱盖玻璃分为三层：外层是石英玻璃，中间是辐射屏蔽层，内侧是传统层压有机玻璃。这个更常规的方案在 1959 年 3 月被细化为 226 构型。

第二种降落视角解决方案更为常规，座舱布置在机身中线，安装有小型突起的座舱盖。座舱盖玻璃分为三层：外层是石英玻璃，中间是辐射屏蔽层，内侧是传统层压有机玻璃。这个更常规的方案在 1959 年 3 月被细化为 226 构型

　　这些早期型“鱼”的任务剖面如下：B-58 在 2.2 马赫发射“鱼”，该机在三分钟内加速度到 4 马赫并同时爬升，大约再过一分钟爬升到 27,430 米的巡航高度，在此高度“鱼”以 4 马赫飞行约 49 分钟，然后再花约 9 分钟进行 180 度掉头，飞行 42 分钟后返回基地。
　　降落时该机需要约 22 分钟从 4 马赫减到 0.4 马赫。“鱼”的 7,690 千米航程中不包括涡喷发动机使用预留燃油进行的 400 千米降落航程。如果使用含硼化合物的高能燃料，航程可再增加 1,850 千米。该机的控制翼面为两片升降副翼、双垂尾的两片方向舵，以及用于配平控制的可动机鼻。
　　以 4 马赫在 27,430 米高空飞行时，预计该机的机翼前缘和进气口是表面最热的部位，温度约为 490 度。为了对应高温，该机的机翼前缘使用了耐高温陶瓷制造的三角形耐热板，这种康宁公司研制的陶瓷材料预浸渍了石墨以减少雷达反射。陶瓷板与罗莱 41 合金制造的三角板相对交错安装构成前缘，罗莱 41 是一种耐高温镍合金，也被用于制造“水星”太空船的壳体。该机的发动机进气口使用因科内尔合金制造，这是一种用于制造喷气发动机涡轮叶片的钼铬合金（X-15 的蒙皮就是用因科内尔合金制造的）。

以 4 马赫在 27,430 米高空飞行时，预计该机的机翼前缘和进气口是表面最热的部位，温度约为 490 度。为了对应高温，该机的机翼前缘使用了耐高温陶瓷制造的三角形耐热板，这种康宁公司研制的陶瓷材料预浸渍了石墨以减少雷达反射。陶瓷板与罗莱 41 合金制造的三角板相对交错安装构成前缘，罗莱 41 是一种耐高温镍合金，也被用于制造“水星”太空船的壳体。该机的发动机进气口使用因科内尔合金制造

　　该机的隐身研究被分为四个部分——雷达、红外、航迹、和音爆。其中进行最多的是雷达截面积测试，涉及 60 种具有不同机身构型、机翼平面形状、垂尾构型、表面开口技术、及发动机喷管屏蔽罩的 1/46 模型。
　　此外康维尔还对两种不同进气屏障的全尺寸发动机进气口模型进行了雷达截面积测试。所有测试结果被绘制成雷达截面积的极坐标图（围绕该机进行 360 度照射所测得的雷达回波强度）。
　　“鱼”项目计划制造 20 架飞机，项目正式启动后的第 27 个月进行首飞，将有 5 架飞机被用于试飞，5 年内交付完毕。项目成本以 1958 年币值估计为 2.05 亿美元，其中并不包括 B-58 载机。

特殊用途“超级盗贼”最初的设计依靠高空高速来避免被地方雷达探测，该机的小尺度和平底可降低雷达截面积（尽管进气口布置在机身下方）。康维尔在简报中通过与 B-70 和 B-52 进行尺寸对比来强调特殊用途“超级盗贼”小尺寸的优势，该机的小尺寸和作战高度也可以降低音爆的强度，预计 4 马赫时在海平面测得的噪音为 110 分贝

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竞争
　　1958 年兰德专家组审核通过的洛克希德 A-3 成为康维尔“鱼”的竞争对手。A-3 是一种能在 28,900 米高空以 3.2 马赫飞行的单级非寄生飞机，该机机翼内侧的两台 JT12 涡喷发动机负责把飞机加速至超音速，然后翼尖两台直径 1.02 米的冲压发动机点火把飞机推进至 3.2 马赫巡航速度。JT12 发动机使用 JP-150 燃油，冲压发动机使用硼基高能燃料。

1958 年兰德专家组审核通过的洛克希德 A-3 成为康维尔“鱼”的竞争对手。A-3 是一种能在 28,900 米高空以 3.2 马赫飞行的单级非寄生飞机，该机机翼内侧的两台 JT12 涡喷发动机负责把飞机加速至超音速，然后翼尖两台直径 1.02 米的冲压发动机点火把飞机推进至 3.2 马赫巡航速度。JT12 发动机使用 JP-150 燃油，冲压发动机使用硼基高能燃料

　　A-3 机长 18.99 米，翼展 10.30 米，机高 4.45 米，起飞总重约 13,600 千克，其中包括 8,165 千克的燃油和 113 千克的机鼻载荷。该机作战半径 3,700 千米，飞行员身着全增压服坐在氮气增压座舱中。
　　兰德专家组还是青睐于康维尔的设计，因为雷达截面积比洛克希德 A-3 小得多。1958 年 12 月 22 日康维尔获得继续推进“鱼”项目的绿灯并开始规划生产计划。1 月 CIA 研发项目部行动小组对“鱼”进行了后续审核，审核标准基于一份正式作战需求和一份具体筛选标准，与兰德专家组得出了相同的结论。
“鱼”的细化工作
　　在 1959 年的头 5 个月康维尔持续进行“鱼”的细化设计，6 月初向兰德专家组提交了一份关于“鱼”项目具体改进的回顾报告。新设计进行了几项重大设计变更，采用了大型机翼、左侧偏置座舱和凸起的座舱盖，同时康维尔也保留了齐平式座舱盖以供选择。
　　单台 JT12 涡喷发动机被安装在座舱后的两台 GE J85 所取代，在降落时发动机伸出机身外提供动力。该机的垂尾从机翼移至机身，后起落架滑撬也改成了轮式。
　　上述改动使该机的总重增加到 17,380 千克，比 1958 年 11 月的设计增加了 1,500 千克。航程也 7,700 降低到 7,200 千米，不过总体尺寸大致相同（长 14.33 米，高 3.08 米，翼展 11.28 米）。

康维尔“鱼”最终设计总重 17,380 千克，长 14.33 米，垂尾部高 3.05 米，翼展 11.28 米，翼面积 66.33 平方米，最大速度 4 马赫，航程 7,200 千米

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　　除细化设计外，康维尔还对金属成形、加工、焊接、钎焊、热处理、特殊机身材料的化学蚀刻工艺（例如使用在机翼前缘的高温合金和陶瓷材料）进行了广泛实验。为了发展制造工艺，康维尔还制造了几个全尺寸机身组件，包括一套机翼翼盒、机翼前缘及自封闭油箱。
　　该机的一些主要子系统先行获得了研制合同，包括导航系统、飞控、环境控制系统、涡轮驱动机和发电机。康维尔的生产车间挂上了详细的生产流程图，同时完成了生产组织结构图，并根据项目的高度保密要求对雇员进行了面谈和筛选。
　　更值得注意的是，康维尔已经对该机的各种模型进行了数百小时的风洞测试，包括一个 1/17“鱼”模型，一个“鱼”/B-58 组合体模型，以及不同的进气口模型。随着风洞测试的进行，基本设计的几个空气动力学问题浮现了出来。“鱼”/B-58 组合体的阻力高于预期，为了达到冲压发动机的点火速度，B-58 载机需要更大的推力。此外“鱼”/B-58 组合体还存在有平衡性问题，低速时的重心过于靠前。“鱼”在自主飞行时也存在有平衡和稳定性问题。最后为了达到规定的航程，“鱼”还需更多的燃油。

随着风洞测试的进行，基本设计的几个空气动力学问题浮现了出来。“鱼”B-58 组合体的阻力高于预期，为了达到冲压发动机的点火速度，B-58 载机需要更大的推力。此外“鱼”B-58 组合体还存在有平衡性问题，低速时的重心过于靠前。“鱼”在自主飞行时也存在有平衡和稳定性问题。最后为了达到规定的航程，“鱼”还需更多的燃油

　　为了解决平衡、阻力和载油量的问题，康维尔把“鱼”加长了 45 厘米，把 B-58 加长 1.52 米并升级至 J79-9 发动机。康维尔提出为项目的试飞阶段改装出两架 B-58（该阶段还有 3 架“鱼”试飞机），这两架 B-58 将来自美国空军现有的 B-58 生产计划。
　　改装 B-58 需要在前机身插入 1.52 米的加长段，这种加长型 B-58 的编号被改为 B-58B，此外还有另两架 B-58A 被指定为 B-58B 项目的研发原型机。康维尔建议美国空军把 B-58B 作为 B-58A 的后续项目，在“鱼”正式服役后的载机就是 B-58B。可以说“鱼”的成功与否就依赖于康维尔能否向空军卖出 B-58B。

B-58B                 和“鱼”的风洞模型

“鱼”的风洞模型

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洛克希德的 A-4~A-11 构型
　　就在康维尔忙于生产准备并努力解决空气动力学问题时，洛克希德也在致力于推进自己的高空高速侦察平台设计。在此期间 CIA 也要求洛克希德设计自己的 B-58 寄生机，以此来核实“鱼”的预测性能。洛克希德“臭鼬”工厂搞出了两种设计，一种被称为“箭”I，另一种被称为“B-58 发射的载具”，两种设计都确认了康维尔的性能数据。

CIA 也要求洛克希德设计自己的 B-58 寄生机，以此来核实“鱼”的预测性能。洛克希德“臭鼬”工厂搞出了两种设计，一种被称为“箭”I，另一种被称为“B-58 发射的载具”，两种设计都确认了康维尔的性能数据

　　洛克希德的设计从 A-4 一直进化到 A-11 构型。其中的 A-4~A-6 构型是小型自主发射飞机，具有翼身融合的外形特征，垂尾安装在机翼上，可被机翼遮蔽。满载燃油后这些构型中重量最大的为 28,580 千克。这三种构型尝试了包括涡喷、冲压发动机、火箭发动机在内的多种推进形式，但没有一种能满足 3,700 千米任务半径要求，结果洛克希德得出了性能和低雷达截面积不可兼得的结论。