让加拿大人心碎的阿芙罗断箭

万磁王

作者：Armstrong

　　阿芙罗加拿大公司的CF-105“箭”在堪称是50年代末世界最先进截击机，这架技术杰作本来能够成为保卫加拿大领空的最佳飞机，但是在首飞仅仅一年后，整个“箭”项目就被勒令终止，成为航空史上最错误和最短视的政治决定之一。
“箭”背后的历史
　　二战后苏联迅速扩大轰炸机部队，很快具有的触及北美大陆的能力。加拿大显然需要一种能在能够在北部地区巡逻的截击机，但是没能找到合适的外国飞机。因此阿芙罗加拿大公司决定研制CF-100“卡努克”（加拿大人的自称，尤指法裔加拿大人）远程全天候截击机。

CF-100“卡努克”截击机是一款平直翼的亚音速截击机

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　　1953年4月“卡努克”进入加拿大皇家空军（RCAF）服役。当时苏联正在扩大其核武库并制造大型远程轰炸机，如1952年11月首飞的图波列夫图-95涡桨轰炸机，更令人震惊的是俄国人还在研制更先进的喷气式轰炸机，这将严重威胁北美的安全。
　　在“卡努克”服役前的1952年，RCAF就开始考虑该机的后继机了。阿芙罗对超音速并以导弹为武器的全天候截击机进行了初步研究，然后再次意识到没有一种现有或研制中的外国飞机能够满足RCAF的苛刻要求，于是加拿大政府决定继续自行研制“卡努克”的后继机。1953年4月RCAF发布了要求极其苛刻的AIR 7-3规格书，规定新型截击机能在15000米的高空以1.5马赫巡航，并能在此状态下进行2g转弯而不损失性能，低速任务的作战半径不低于556公里（345英里），高速拦截任务作战半径不低于370公里（230英里），其中包括5分钟1.5马赫的作战飞行。由于该机主要被用作截击机，所以爬升速度必须快，能在5分钟内爬升到15000米并开始1.5马赫巡航，降落后再次出动的准备时间要少于10分钟。这样的要求在20世纪50年代是骇人听闻的，即便今日看起来也是很高的要求，但阿芙罗加拿大公司最后还是完成了不可能的任务，“箭”的有些指标甚至还高于要求。
　　由于新型截击机将安装先进火控雷达系统来实现自动碰撞航线拦截，所以有必要增加专门管理电子设备的第二名乘员。为了满足性能要求，所有武器都必须挂在弹舱内部，为了满足航程要求，机身内必须容纳大量燃料，导致机身庞大，所以必须采用双发设计。
　　阿芙罗向空军提交了一些建议方案，1953年7月国防生产部选中了其中的三角翼方案，这标志着CF-105“箭”项目的诞生。RCAF预计需要约500~600架“箭”，单价1.5-2百万美元（当时币值）。

阿芙罗向空军提交了一些建议方案，1953年7月国防生产部选中了其中的三角翼方案，这标志着CF-105“箭”项目的诞生

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　　由于“箭”的设计是如此先进而激进，所以有必要进行大量气动测试来验证设计。阿芙罗对模型进行了大量风洞测试并制造了多架八分之一比例的遥控飞行模型，飞行模型尾部安装一个“耐基”导弹的助推器，发射后能把模型加速到1.7马赫。助推器分离后模型开始自由飞行，安装在模型内部的仪器把遥测数据发回地面。工程师们通过这种手段获得了“箭”在空气动力学方面的很多有用数据，如超音速状态下的操纵、阻力和稳定性。

“箭”的遥控飞行模型

　　为了利用美国国家航空咨询委员会（NACA-后来美国航空航天局）的跟踪和遥测设备，阿芙罗在美国沃洛普斯岛对两架模型进行了试飞。另9架于1954年12月开始在加拿大安大略湖上空试飞，最后模型溅落在湖中。测试持续了3年，期间阿芙罗想尽办法来修复溅落的模型。
　　到1954年年中“箭”的初步设计工作已经完成，1955年3月加拿大政府与阿芙罗签订合同购买5架“箭”Mk.1试飞机和35架“箭”Mk.2生产型，总金额2.6亿美元。在当时来说“箭”项目是相当不寻常的，没有制造原型机就直接上马。RCAF本来想采购两架原型机，但这将额外耗费数年的开发时间，于是决定跳过原型机直接制造预生产型试飞用机，然后后就开始批生产，对试飞机进行的任何改进都会被引入生产线。虽然这个体系能在“箭”的研发中节省大量时间，但也引发了很多技术和工程问题。

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“箭”的设计特点
　　CF-105为了满足RCAF的苛刻要求被设计得非常庞大，长23.72米（不包括机鼻空速管），高6.48米，巨大三角翼的面积达113.8平方米，成为西方有史以来最大的截击机。阿芙罗对多种布局进行了研究，最后决定采用三角翼来满足“箭”的超音速、载油量和简化制造的要求。三角翼前缘后掠60度，半翼展处有锯齿来遏制机翼上表面气流的展向运动，锯齿的作用和翼刀相同，不过阻力更小。为了提高飞机在大迎角时的性能和稳定性，并降低自动上仰的趋势，外翼段前缘略向下弯曲。“箭”的另一个显著的空气动力学特点是反弯度机翼，整个机翼是上表面平坦，下表面略向下弯曲，与正常机翼正好相反，这样做的目的是为了减小超音速时机翼后缘升降舵的偏转角度，降低配平阻力。

CF-105的分解图

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　　“箭”在设计上很注重简化制造，为此选择了能使翼梁和弹舱互不干涉的上单翼布局。此外上单翼布局还能使维护人员更容易接近弹舱和发动机，机翼还可整体制造成形，从而大大简化结构并提高强度。

CF-105结构图

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　　当然采用上单翼布局也要付出一定的代价，比如“箭”的机翼有明显的4度的下反角，这样做不是出于任何气动目的，仅仅是为了缩短主起落架长度。因为“箭”的机身被弹舱占据，所以主起落架只能安装在机翼上，即便机翼下反后主起落架的长度也达3.65米，需要用昂贵的超高强度合金钢制造。为了把起落架向内侧完全收入薄薄的机翼内，主起落架机轮为串列双轮形式。“箭”的前起落架则是并列双轮形式，向后收入座舱后的机身中。由于三角翼飞机较高的着陆速度，“箭”的尾椎兼做减速伞舱，此外机身下方还有两片板式减速板。

正在降落的CF-105“箭”RL-201，注意机腹的板式减速板

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　　“箭”的机翼是如此之薄，必须使用非常紧凑的液压系统来驱动操纵翼面。为了达到所需的液压压力，“箭”采用了世界上第一种276巴的高压液压系统。“箭”的所有飞行控制都有液压助力，并安装了第一代自动飞控系统，其电控驱动机构可以实时做出反应。自动飞控系统提供了三种选择模式：正常、自动（类似自动驾驶仪）和紧急，力反馈操纵杆让飞行员可以感觉到实际的杆力，不会因拉出太大过载而撕裂翼面。可以说“箭”的飞控超前时代大约20年。
　　“箭”的四方机身非常庞大，围绕着两台巨大的发动机、弹舱和驾驶舱设计。“箭”在外观上几乎看不出什么面积率修形，为了降低跨音速阻力只是把尾喷管略微上凸，并削尖了机鼻、降低进气唇口的厚度，后机身收细。

“箭”在外观上几乎看不出什么面积率修形，为了降低跨音速阻力只是把尾喷管略微上凸，并削尖了机鼻、降低进气唇口的厚度，后机身收细。图为第4架CF-105 EL-204

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　　巨大的弹舱在进气口后下方的机身中，一直延伸到机翼中段处的机腹位置。弹舱长4.9米、宽2.89米、高0.91米，比阿芙罗“兰卡斯特”和波音B-29“超级堡垒”的弹舱都大。弹舱配备有一个大型模块式武器包，在地面装好导弹后就能快速装入弹舱中。“箭”发射导弹时，并不会把武器包下降到气流中，而是打开武器包底部的弹舱门，让液压可伸缩发射架把导弹降到气流中，向下弹射发射。
　　在“箭”项目发展的早期，阿芙罗决定为该机装备美国休斯AIM-4“猎鹰”导弹以及配套的休斯MX-1179武器系统。加拿大曾试图自行研制“天鹅绒手套”空空导弹，但在1954年因技术问题而被取消。不过RCAF希望“箭”能装备比“猎鹰”更先进、射程更远的导弹，所以看中了美国海军当时正在开发中的AIM-7“麻雀”II。“麻雀”II是“麻雀”I的主动雷达制导改型，在当时来说也是个非常雄心勃勃的计划，但也因过于雄心勃勃而在1956年被美国海军取消。应阿芙罗的强烈建议，加拿大政府让加拿大飞机公司和威斯汀豪斯加拿大公司继续发展发展“麻雀”II。

AIM-7“麻雀”II导弹的外形

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　　“麻雀”II服役后，“箭”的巨大武器包将能容纳8枚“猎鹰”或外挂3到4枚“麻雀”，火力可谓空前。1958年9月，因过于复杂和昂贵，“麻雀”II项目在加拿大也被终结，连带取消的还有配套的RCA-Victor公司研制的“阿斯特拉”制导系统（该系统最初的研制费用预估为7200万美元，但是到1958年已经用去了2.08亿美元）。于是“箭”只能改回休斯“猎鹰”和武器系统以节省成本，武器改成4枚“猎鹰”外加1至2枚非制导的“妖怪”核火箭，这种核火箭的战斗部当量1500吨，用于摧毁敌轰炸机编队。

“麻雀”II服役后，“箭”的巨大武器包将能容纳8枚“猎鹰”或外挂3到4枚“麻雀”，火力可谓空前

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　　复杂的火控系统意味着“箭”需要一个大鼻锥和一名负责操作电子设备的后座军官。在“箭”短暂的试飞中，机鼻中只有配重而没有雷达，后座也很少坐着雷达操作员。
　　和同时代的康维尔F-102“三角标枪”和F-106“三角剑”一样，“箭”的前座舱也采用能降低阻力的V形风挡。虽然这种风挡会因恼人的反射干扰飞行员的视线，但由于在远程拦截任务中飞行员主要靠仪表飞行，所以也就不是大问题。“箭”的大型机翼和机身不适合在近距离空战中进行激烈狗斗。

和同时代的康维尔F-102“三角标枪”和F-106“三角剑”一样，“箭”的前座舱也采用能降低阻力的V形风挡