我是如何研制“黑鸟”的

万磁王

作者：凯利·约翰逊
节选自《我怎样设计飞机》一书，程不时 赵中 译

　　1964年2月29日，美国总统林登·约翰逊宣布美国秘密研制了一种飞机：
　　“美国研制一种先进的喷气式试验机——A-11已经获得成功。该机在21300米以上的高空以每小时超过3200公里的速度作了长时间试飞。

1962年4月，第一架A-12在格鲁姆干湖进行了首飞。A-11只是洛克希德新型侦察机的设计代号，生产型是A-12单座侦察机，并在此基础上发展出了YF-12战斗机和SR-71双座型

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　　A-11的性能远远超过今天世界上任何飞机……。
　　该型号从1958年开始研制……加州伯班克的洛克希德飞机公司是该机的制造者。该机的J-58型发动机，为联合飞机公司的普惠分部设计和制造。A-11的试验性火控及空对空导弹系统由休斯飞机公司研制。
　　由于这种研制工作对美国的国家安全具有长远的重要意义，A-11的详细性能严格保密。所有与此项目有关的个人接到指令，不得泄密……。”

1964年2月29日美国总统林登·约翰逊披露的首张A-11照片，而实际上该机是第一架YF-12A，机鼻安装了火控雷达

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　　1964年7月24日，总统宣布美国拥有了一种新型间谍飞机。
　　约翰逊总统在一次记者招待会上说：“我宣布，一种新型的战略载人飞机系统研制成功，将由美国战略空军司令部使用。该系统使用新型的SR-71飞机，这是一种先进的远程战略侦察机，可向军方提供军事行动所需的全球范围的侦察能力……。

1964年7月24日，总统宣布美国拥有了一种新型间谍飞机

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　　SR-71飞机的侦察系统是全世界最先进的，飞机以超过音速三倍的速度飞行，可在24400米以上的高空工作，使用了世界上最先进的观察设备……具有卓越的侦察能力……SR-71采用了前已宣布的试验截击机同样的J-58发动机，但重量显著增加并具有更长的航程。重量明显的增加可使其装载战略空军司令部所需的侦察探测设备，完成军事战略侦察的任务。
　　这项价值10亿美元的计划开始于1963年2月。第一架供使用的飞机将在1965年初试飞，之后向战略空军司令部的生产型产品的部署工作很快就会展开……。”
　　1964年12月23日，国防部发布新闻：
　　“美国空军的新型远距离战略侦察机——SR-71，昨日在加州帕姆代尔首次试飞。
　　洛克希德公司制造的这架飞机，由该公司的试飞员罗伯特·吉利兰驾驶，飞行时间约一小时。
　　全部试飞目标均已达到。
　　该机将于1965年交给美国战略空军司令部的加州马里斯维尔的比尔空军基地。”

1964年12月22日，第一架SR-71A 61-7950首飞成功

　　差不多在U-2飞机刚投入使用时，我们就已经开始计划它的后继机。
　　改进U-2的收效甚微，需要一种新的设计代替它。我们自己制定了设计要求。当时并没有官方提出的设计要求，只存在对一种新飞机的需要。我们只知道需要更大的高度，特别需要更大的速度。
　　对被攻击性研究分析结果告诉我们，下一种飞机应在24400至26000米以上的高度飞行，速度应大于三倍音速。同时应该有足够的机动能力来躲避苏联可能研制出的任何类型的导弹，如SA-2。它应在飞行中足够稳定，以便在27400米的高空中摄影。它应保留U-2飞机那种能够拍摄地面非常微小目标的能力，但飞行速度却比U-2快4～5倍。我们要求它以KC-135加油机作几次空中加油后，能具有环球飞行能力。这种飞机的雷达反射面积应该极小，使得它很难被探测到。

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　　从1958年4月21日到1959年9月1日，我向中央情报局的比斯尔和美国空军就这种超过马赫数3的侦察机提出了一系列方案。比斯尔作为评审委员会主席，不愿意未经设计投标就把研制U-2后继机的合同给制造U-2的同一家公司。只有在权衡过其他公司的方案之后，才决定把这个型号的研制任务交给洛克希德公司。
　　其他人提出的一些竞标方案是很有意思的。
　　海军内部也提出了一个设想，这是一种充气的橡皮飞机方案。它可先用气球带上高空，然后用火箭推到它自己的冲压发动机可以点火的速度。很快就发现这个方案不可行。要能带上这架飞机，气球的直径需要有一英里，而飞机本身的机翼面积建议为七分之一英亩（约580平方米）

充气的橡皮飞机方案

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　　康维尔公司提出的方案是一种用冲压发动机推进、马赫数为4的飞机。这种飞机必须由另一架母机带到空中，在超音速时将其释放，此时它的冲压发动机可以接替工作。不幸的是，选作母机的B-58带上这架飞机后就不能再达到超音速。即使这个问题能解决，飞机一作机动动作，冲压发动机就会熄火，飞机驾驶员的生存很成问题。

康维尔公司的方案就是“超级盗贼”

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　　当时马夸特冲压发动机的总飞行时数不超过7小时。“臭鼬”工厂制造了一种冲压发动机试验飞行器X-7，用来为波普公司的波马克导弹作试验动力装置。冲压发动机的总飞行时数主要是在这个试验飞行器上获得的。

洛克希德X-7验证机

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　　1959年8月29日，我们提出的一系列方案中的第12个方案——A-12，被宣布为获胜者。比斯尔给了我们有限放行的指令，要求我们在四个月的期限内做模型试验和制造一架全尺寸样机，并研究这架飞机具体的电子特性。

洛克希德A-11和A-12设计方案，最后A-12获得胜利。由于隐身要求，A-12的重量比A-11增加了22%

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　　1960年1月30日，我们得到设计、制造、试验12架飞机的全面放行指令。
　　我们给这种飞机取一个代号叫“牛车”（Oxcart）。这是从一张存心迷惑人的代号表中挑出来的，俗话说老牛拉破车，“牛车”显然走得慢。应中央情报局的要求而研制的这种飞机以后有多种改型供美国空军使用。第一种改型就是供防空空军司令部用的远程战斗机，这是同年3月16日和17日与哈尔·埃斯蒂斯将军首次讨论的，也就是后来的YF-12A。
　　1961年1月，我向空军部长约瑟夫·查理克博士、U-2项目负责官员吉尔里上校，以及空军财务官迈耶提出了一种战略侦察机的建议，结果首次在某些部门里遇到反对的意见。他们认为这是和北美公司的超音速轰炸机B-70争预算，而对B-70当时有很多争议。但是后来还是同意我们改型成为SR-71，今天是美国空军的主要侦察机。还有第四种改型，即D-21无人机。
　　第一架使用我们研制的防雷达隐身技术的飞机，就成为后来的“黑鸟”。当U-2投入使用以后，我们曾努力将这种技术用在U-2上作为一种改型，但是毫无进展。一架飞机要成为隐身的，必须从一开始就在设计中包含有某些特点，而不是后来再加上去。要使“隐身”技术有效，必须从最初的飞机三面图设计时就考虑到这个方面。在超过马赫数3的这架飞机上我们就是这样干的。

为降低U-2的RCS，减少被雷达发现跟踪和导弹攻击的概率，1957年洛克希德的设计天才凯利•约翰逊曾打算用在机身表面贴敷新研制的铁氧体胶合物吸波片，并围绕机身布置谐振导线网的方法实现雷达隐身，这个方案被称为“彩虹”。但随后的实验证明“彩虹”U-2的方案是失败的，吸波贴片造成机体热量难以散发过热，外部导线增加了飞行阻力也使得飞机升限下降1500米，航程减少20%

万磁王

　　早些时候，我们在X-7试验飞行器上已经能用马赫数4飞行几秒钟。要在长时间飞行中保持马赫数3.2的速度，我想是“臭鼬”工厂从来没有接到过的最艰巨的任务，也是我一生中最困难的任务。在开发工作的早期，我答应赌50美元给任何可以轻而易举地完成这件事的人。我本应该赌1000美元，因为反正没有人想得出，那笔钱还在我这里。
　　飞机要在这样的高度，用这么高的速度飞行，需要开发新的特殊燃料、结构材料、制造设备和新工艺、液压油、燃油箱、密封胶、漆、塑料、导线和连接插头，飞机和发动机的设计也必须是新的。总而言之，飞机上每一件东西都需要重新“发明”，桩桩件件。
　　为了寻找适用的燃油，我们最初考虑过采用高能燃料的方案，例如用液氢、煤或硼悬浮燃料。
　　采用液氢的方案实际上已经进行到很深的程度，只差签订一项制造相当架数的生产合同了。这个方案初看大有指望。飞机可能会很大，但是很轻。使用普惠公司研制的特殊发动机，巡航高度可以超过30500米，比以后“黑鸟”达到的高度还要高，只是速度和航程要小一些。不过，随着我们的发展工作越深入，发觉问题越难得到解决。
　　这架液氢方案CL-400实质上会是一个巨大的飞行真空瓶，液氢需要严密的绝热保护，保持在尽可能接近绝对零度的低温状态。如何从美国的工厂将这种燃料运送到这种飞机的基地，仅这个问题就会使该方案变为不可行。因为要保持少数几架液氢飞机飞行，就需要整一编队C-124机群来供应燃料。没有哪一个国会批准美国用这样大数量的飞机来运液氢，也不会准许美国在他们的港口停泊一艘加工船，在当地将氢液化。

液氢方案CL-400实质上会是一个巨大的飞行真空瓶