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我是如何研制“黑鸟”的

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

  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

  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

  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。

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

  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”

  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

  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%

  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%

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

  我们请波默罗伊公司为在我们的飞机厂及莫哈韦沙漠中的帕姆代尔机场不远处建立液氢厂作出设计。设计中的这座工厂的耗能量惊人,将用掉1972及1973两年供应洛杉矶市的天然气的10%。

  一天,空军部部长助理道格拉斯及空军的欧文将军来到洛克希德公司,他们问:“凯利,进行得怎么样了?”

  我说:“请来看看吧。这是内部布置图。你们可以看到,除了前上方有一个小驾驶舱之外,从头到尾全部装的是液氢。”

  液氢不能装进形状古怪的燃料箱,不能放在带转角或者缝隙多的容器,它的容器必须是圆筒形的,并且严密绝热的。

 

洛克希德为CL-400制造的液氢罐

  活塞式或者喷气式飞机上,增加燃油就可以增加一些推力或者延长航程,但是液氢飞机可没有这种条件。比如说,“星座号”客机在它的整个发展期内起飞总重增加了一倍,大部分战斗机也可以做到这一点。但是在液氢飞机上,燃料箱的容积一经确定,就只能是这么多了。也许可以再加上外挂燃料箱,但是很困难,因为增加了阻力。

  因而部长和将军转向普惠发动机设计的头头普拉特,说:“在发动机上也许有些进展吧,普拉特,发动机进展如何?”

  普拉特回答说:“也许在5年内会有3~4%的进展。”

  这不是一个乐观的预测。我们全部同意别在这上面再花钱,决定放弃这个方案。当时如果继续干下去,到了70年代出现能源危机时也会碰得头破血流。

  煤悬浮燃料,是将精磨的煤粉以轻油为基加水混合成浆状,注入发动机作燃料。这也是一种可能的能源,但是细小的煤灰可能会损坏涡轮叶片。

  我们也试过硼悬浮燃料,但是很难使用,常常堵塞发动机和加力燃烧室的喷嘴。

  我们决定仍然用液态石油作为燃料。但是在这样高的高度和很大的温差下使用(高空空中加油时温度为-68°C,而超音速飞行时达到343°C),这必须是一种十分特殊的燃料。

  我们将这个问题提给我们的老朋友杜利特(没错,就是奇袭东京的杜利特),现在是壳牌石油公司的最高领导。这家公司曾研制过我们称为LF-1A燃油,(这几个字母是“洛克希德轻油一号”的意思),供U-2飞机使用,对那种飞机确实是很好的燃料。壳牌公司协同阿什兰、孟山都及普惠公司合作,为超过马赫数3的飞机研制化学润滑剂及燃油,再次获得成功,我们称之为LF-2A,当然美国空军另有编号。

 

LF-2A/JP-7燃油的物理性质,沸点很高

  研制这种燃料花了很多功夫。它很贵,但是确是一种优良的燃油。

  这架飞机的燃油同时用作绝热剂。燃油箱不只是装油用,还设计用来保护起落架。主起落架收起后藏在几个油箱的中间。由于燃油的冷却辐射作用,橡胶轮胎就与飞机在长时间飞行所产生的高温隔开了。反之,如果轮胎随时可能爆破,飞机则无法着陆。

 

这架飞机的燃油同时用作绝热剂。燃油箱不只是装油用,还设计用来保护起落架。主起落架收起后藏在几个油箱的中间

  在为超过马赫数3的飞机选结构材料时,铝合金自然而然地被淘汰了。空气冲压会使机体产生427°C的温度,铝合金承受不了。基本结构可能要用高强度不锈钢合金或者钛合金。而雷达罩、座舱罩和某些其他区域可能需要研制高温塑料。

  不锈钢作为高温材料实际上比钛合金更好。洛克希德的佐治亚州工厂正在为B-70超音速轰炸机制造不锈钢零件。我去看了,发现为机身制造蜂窝壁板需要一间“净化室”,那实质上是一间大增压气囊,在入口和出口都要有压力密封,每个人都穿着白色的净化室服装。为保持净化还需要控制设备。

  我们“臭鼬”工厂的老格言是:“简单点,傻瓜!”越是复杂,出问题的可能性越大。我认为生产不锈钢零件所需的条件对“臭鼬”工厂太复杂了。我们将使用我们已经试用了十年的材料,即新的先进钛合金用在常规结构上。

  飞机的外形是通过许多风洞试验及其它试验确定的。其结果是,从前方看起来很象一条吞吃了3只老鼠的蛇。这是有道理的。我们在机身两侧加了边条,起增加升力和其他作用。有几架没有加,但大部分飞机都加了。

 

飞机的外形是通过许多风洞试验及其它试验确定的。其结果是,从前方看起来很象一条吞吃了3只老鼠的蛇。这是有道理的。我们在机身两侧加了边条,起增加升力和其他作用

在大量生产之前,我们认为先对几个最复杂的部件,如机头及机翼基本结构,造出试验性样品会是有益的。

  造出的第一副机翼是个大失败。当我们把它放进“热箱”去模拟飞行中的高温时,它象一块旧抹布一样绉起来。解决的办法是将蒙皮壁板从每一方面都与翼樑分开,并在机翼蒙皮上加上波纹槽和凹纹。采取这种措施后,钛合金受热时只不过使波纹槽加深而已。有人骂我是在造一辆马赫数3的福特三发动机飞机,因为那种飞机全部用波纹铝造成,但是,这是有效地解决一个真正困难的问题的办法。

 

解决的办法是将蒙皮壁板从每一方面都与翼樑分开,并在机翼蒙皮上加上波纹槽和凹纹。采取这种措施后,钛合金受热时只不过使波纹槽加深而已

  飞机机头的问题有所不同。我们把它放进热箱去研究对驾驶员及机轮的冷却要求。我们生产了6000个零件,但好的不足10%。材料太脆了,如果掉到地板上就会摔碎。

  显然,我们有些地方做错了。我们问钛金属公司我们的工艺过程怎么会发生氢脆,他们不知道。因此我们抛弃了我们自己的整个钛合金工艺体系,换用钛金属公司在其工厂生产钣料及锻件的方法。

  对机头的热处理,我们最初用过几种不同的方法作过试验。经过一个时期的徘徊之后,我们实行了一种我认为任何地方都不可比的严格的质量控制程序,每制出10个零件取3件作为样件,经过热处理并作试验,然后该批的其他零件才可以入库以备将来使用。其中一个样件装在拉力机上试验材料的强度,第二个切一个切口(约6.35毫米长),在切口处绕一个非常小的半径弯曲,半径小到仅为厚度的32倍,观察是否会断裂。第三个则供需要作再次热处理时用。我们不希望无谓地抛掉整批的零件,这东西实在贵得要命!

  我们有时追到滚轧厂去了解钣材滚轧的方向,来查清这个零件是顺纹还是逆纹截取的。对供做起落架用的巨大厚重的挤压毛坯,我们先切下12个样品,每个样品都必须通过试验才进行机械加工切出起落架。不合格,我们就不用那块毛坯。这种飞机的起落架后来在服役中从来没有坏过,只有一次粗猛着陆的情况除外。

  有好几次我只觉得我们整天在取样,除此之外什么事也没有干。但是我们做了这么多取样试验还是值得的。到80年代初期,我们已经为“臭鼬”工厂的所有飞机,以及洛克希德公司的L-1011民用客机,还有军用货机生产了1300万多个钛合金零件。

  钛合金是一种非常坚硬的材料,用它制成的零件不能象其他材料一样在装配时修整就位,因此必须加工到更严格的容差范围。加工时必须使其成形精确,而精加工是很昂贵的。因而在长期生产中节约了切削料,钛合金在生产中几乎没有报废零件。

  因此,我们必须制造出一台能在816°C以上高温下使钛合金成型的具有非常高压力的大型锻压机。

  坚硬的钛合金是一种很敏感的材料,很容易被腐蚀。我们很早就懂得了:如果一个技工要在发动机附近工作的话,则必须从他的工具箱中取出所有的镀镉工具。因为镉会剥落下来腐蚀钛螺栓。发动机开车后温度达到316°C以上,经过一、两次开车,螺栓头就会掉下来。必须使镉远离钛。

  我们发现,如果机翼壁扳是在夏天制造的,那么上面的点焊在试验中很快会脱开,而如果是在冬天造的,则可无限期承受载荷。我们分析了整个工艺过程之后,发现伯班克城的供水系统在夏天加了氯来减少藻类生物。我们用纯水洗涤焊接处消除了这个问题。

  钛合金零件加工需要特种工具。我们首次在经过热处理的B-120钛制件上钻孔时,一个钻头钻17个左右的铆钉孔后就报废了。最后我们找到西德生产的一种钻头,很合用。今天我们可以用一个钻头钻150个孔,重新磨过之后又可以再钻150个。

 

组装中的SR-71

  关于如何来处理机械加工后的零件,我们需要训练几千名人员。不仅有我们自己的人,还有美国空军的机械员,以及300多个分承包商和供应商的雇员。而要改变一个上了年纪的机械人员的工作方式是非常困难的,他总喜欢自己去发现应该如何行事。因此我们把他们放在“臭鼬”工厂的试验车间,在工程师们的指导下与他们一起来获取必要的数据。尽可能使雇员参与整个计划来提高他们的兴趣,激励他们作出最好的表现,这个办法总很奏效。

  我们制造第一架“牛车”时的一个教训,就是不要相信色标。我过去坚持在所有的导线、管道及所有其它有连接的东西上使用色标,使液压系统以及所有系统不会接错。但是有这么许多人在一起工作,我们发现有10%的人是色盲。有一个零件硬弯过四英寸来接在错误的接头上。后来我们仍旧使用色标,但是同时将接头设计成不同的形状,得使不对的接头就接不上。这样一来患色盲的人也不会弄错。

  材料和工艺只是一个方面,还有各种系统的问题,如液压、电气等系统。

  自从伯彻姆因飞机事故丧生以后,我们在F-80上安装了辅助燃油泵。从那时以来,系统的冗余始终是我对设计提出的一个要求。“星座”号的整个助力操纵系统都有冗余度。洛克希德公司出的L-1011客机有三重和四重系统。“黑鸟”有三重冗余。这是驾驶员特别欢迎的一种安全措施。至于成本,如果在最初设计时就已经考虑了的话,那么也只占总成本的百分之零点几。如果计及这种措施所保障的人的生命价值和挽救整架一飞机的价值,那么由此增加成本的比例还要低。

  液压油的问题也很突出。首先,我们向所有的供应商作了调查,看是否有人能提供在316°C以上工作的高温油。有一个供应商书面回答,说有一种能在516°C下工作的液体。我要求立即提供样品,收到的却是一个帆布袋。我当时想,液压油用这种方法运送未免有些滑稽。打开包一看,找到的竟是一种白色的晶体。

  不错,这种东西确实可以在516°C下工作,但是在常温下却是固态。如果采用它的话,那么必须用吹管去融化液压系统的介质后整个系统才能开始工作,用在飞机上显然不合适。因此,液压油也变成一个研制项目。最后选用的基本液是由宾夕法尼亚州立大学研制的,但是我们加进去7种添加剂,使其在高温下仍能对泵及其他附件起润滑作用。

  还有一些其他的小项目,但都很重要。

  皮垫圈或O型橡胶圈不能在高温下使用。用钢代替可以解决这种问题,不论在高温和低温下都没有问题。燃油的密封剂也需要研制。这种飞机的油箱并不完全密封,有时燃油会漏在机库地面上。但是由于所使用的燃油的燃点很高,因此比一般燃油要安全得多。

 

漏油是常态

  单是电气系统的问题也会威胁工程的成功。“牛车”的每次飞行总要发生电气系统的故障,因为电气系统控制着自动驾驶仪、飞行控制设备、导航系统等,连液压系统内都有一个电动转换器。

  有一段时间,因为量不出滑油压力。我们的飞行有17%不得不提前返航。这样昂贵的发动机,我们不能冒让它们烧坏的危险。最后,我们只好为滑油温度计装上冷却系统。

  特别关键的是为正确调节进气锥位置用的测量空气流量的电传感器,成为我们最难攻克的一个问题。我们怎么也不能使这个电气系统在高空、高温、很严重的振动条件下可靠地工作。

  为了解决这个问题,我本人在试验基地花了六个星期,整个工程都搁浅了。

  最后,我们不得不为这个电气系统“发明”特殊的导线。我们使用了高温芳纶导线,在特别热的部位还缠上石棉。

  此外,还设计了特种塑料,不仅能承受高温,并且雷达反射率低。

  “黑鸟”得名于其涂层深蓝黑的表面漆。这种颜色是作过幅射试验后确定的,即试验飞行中发热的飞机所幅射的热。幅射能力的差别可以使飞机的温度差为10°C~27°C,因此非常重要。在高空高速飞行中,随着飞机温度的增加,黑鸟变成蓝色的。

 

“黑鸟”的黑色涂料能在高速飞行中更好地向外辐射热量

  为了在飞机上漆上美国空军的标志,我们不得不发明一种特种漆。只要经过一次高温飞行,红的就变为棕色,而白色就带上了斑点。使漆完全粘附在飞机上也是一个问题。我们在飞机上涂有高温塑料的20%的表面上做了许多小的痘痕。因为我们发现如有燃油漏出,遇有288~316°C的高温,在塑料表面上会发生微小的爆裂。这种漆必须防油又防雨。

  飞机上装的各种有效载荷,如照相机、非常复杂的电子设备、导航系统、惯性系统等,都是大量研制工作的结果。

  惯性导航系统非常好,你可以起飞,输进16个中途检查点,然后用自动驾驶仪在指定的速度、高度和方向上飞行。当驾驶员说:“喂,回去吧!”系统就会把他飞回来。

黑鸟的动力装置是普惠公司的一种绝妙的研制成果,这种发动机世界上只此一家。

  这是由一台美国海军的发动机开始的,使用这台发动机的飞机后来并没有制造。当我们看到这台发动机有如此之大时,我们希望它能适应高马赫数的工作条件。普惠公司就在这台发动机上加进一种称为“换挡系统”的装置。当速度达到每小时几千公里时,发动机换挡进入另一种热循环,作为常规喷气式使用的高压压气机旁路,成为一种冲压式发动机。这时由于没有任何机件阻挡气流,飞机飞得越快,发动机就推得越猛。

 

低速状态

 

 

0.8M,辅助进气门关闭

 

1.1M,破障

 

1.6M,尾喷管进气门关闭

 

2.3M,进气锥后移,尾喷管全开

 

3.2M,进气锥完全后移,发动机以冲压模式工作,进气经过旁路管道绕开压气机直接进入燃烧室

  但是最困难的是在超音速飞行中使气流恰当地流过发动机的进气口和喷口。请设想一下,空气冲击到进气锥的尖端时遇到的温度超过427°C,然后膨胀,在进气道内进行五十比一的压缩,这该有多么复杂。而所有这一切还必须在气流不得与进气道内壁分离的要求下进行。

  为了使发动机能在所有的飞行情况下都工作,进气口的研制花去了好几年时间。早期常因气流分离而熄火,发动机在不到一秒钟的时间内,猛地从发出7260公斤到9070公斤的推力变为产生7260公斤阻力。驾驶员撞向一边,甚至分不清是哪一台发动机熄了火。

  我们在方向舵系统上装了一个自动控制装置来解决这个伺题,使驾驶员在0.15秒内能够感到有一台发动机熄了火,而且知道是哪一台,并靠液压助力系统蹬出九度方向舵,使飞机继续平飞。

  现在我们已经有了一个自动启动装置。这个装置工作非常好,SR-71在东南亚时,驾驶员执行很艰难的任务中一次也没有发生过发动机熄火。这反而引起我的担心,特地在飞行训练中重新排入熄火处理的练习。

  发动机尽管效率很高,我向普惠公司的朋友开玩笑说,发动机只提供了飞行所需的推力的17%,而我们自己的进气道和喷管提供了余下的部分。当然,这17%是基本的,没有它也就不会有其余部分。

 

“黑鸟”之心,J58变循环发动机

当约翰逊总统首次宣布A-11时,发表的照片实际上是一架YF-12A飞机。在发展超过三倍音速的飞机中,我们共做过12个设计,排号从A-1到A-12,其中A-11只是一个设计编号,并没有造出飞机,而A-12造了12架。大概为了保密的原因没有发表YF-12而发表了YF-12A,这种型号暴露这种飞机的能力较少。

  1963年8月7日,YF-12首次飞行。美国空军早先选定的一种高空歼击机遇到困难,因此接受我们的意见造一种远程、高空高速歼击机。埃斯蒂斯将军要求我们装上休斯飞机公司研制的ASG-18雷达系统,并能发射休斯GAR-9导弹。这两者我们都用上了,但是仍有大量发展试验要做。

  YF-12的机身很容易就能容下这种大型导弹,但是还从来没有人在飞得这样高这样快时发射过一枚导弹。我们为此干了3年。

  要能打开弹舱门,将导弹弹射出去,导弹发动机点火,还要使它保持航迹,而不是向上朝两个驾驶舱之间窜上来,这真是需要好好发展一下的问题。甚至在速度比这低得多的飞机上发射导弹都发生过许多大问题。

 

在3马赫速度下从弹舱弹射出导弹是个大问题

  为了使导弹远离飞机,我们必须研制一种小推力发动机,产生两个力,一个力按住导弹头,另一个力按住导弹尾,将导弹推向下方,整个过程只在几秒钟内。导弹被弹射到飞机下方12米外再点火。

  在超音速3倍的飞机上发射导弹,导弹本身又有4倍音速的速度,加起来导弹在飞行中最大达到7倍音速,进入高超音速范围。我们从海平面到30500米的不同高度上发射导弹射击225公里以外的目标,证明不论在海洋或陆地上空都可以击中。命中率大于90%,GAR-9导弹及ASG-18雷达系统表现十分出色。YF-12机载导弹的研制直接导致F-14所使用的“不死鸟”导弹系统的诞生。

 

YF-12头部雷达罩内安装了ASG-18雷达

  按原型机合同制造了三架YF-12A。根据其性能,美国空军决定为防空空军司令部生产一个机队,阿甘将军需要用新飞机替换过时的F-102和F-106。有一次他曾公开说过,如果他没有合适的歼击机和雷达网,那么美国总统乘坐“空军一号”从华盛顿横跨美国飞到洛杉矶去他都保护不了。

 

YF-12的前机身有4个弹舱,各容纳一枚AIM-47导弹,洛克希德甚至为该机准备了安装在座舱弹舱中的内置机炮

  3年内国会3次批准预算,用9000多万美元来为防空空军司令部开始生产93架大型战斗机F-12B。这样一种高性能飞机是我们潜在的敌人没有任何飞机比得上的,任何飞机也无法击中这么快的目标,而它在超音速3倍下对敌方飞机却有90%的命中率。但是国防部长麦克纳马拉听从他的“智囊团”的意见,认为不需要这样的飞机

 

F-12B前机身模型,边条根部增加了红外搜索与跟踪系统

  当时不存在的威胁,在苏联的“逆火”式超音速轰炸机出现立即显示了出来。

  “逆火”式可以逃脱美国的任何战斗机,包括F-15、F-16及其它战斗机。民用“协和”号超音速旅客机也能办到。“协和”号和“逆火”都是属于超音速两倍这一级的。美国目前的战斗机的油量都只能供超音速飞行80到160公里。而YF-12A,速度可超过音速三倍并且航程大,现在却主要供NASA作科研用。F-12B当然可以很快升空来观察或击落一架“逆火”式,因为“逆火”式只能在短时间冲刺中达到马赫数2,而不能用这个速度持续巡航。

 

没错,英国人的确动过把“协和”客机改为超音速战略轰炸机的脑筋

  但是当时作出的决策,不是将防空空军司令部重新装备起来,相反却是削弱了它的作用。

  麦克纳马拉的班子不但没有给我们生产这种飞机的合同,连我们还留着F-12B的工艺装备都被他们视为是对B-70轰炸机和F-15战斗机预算的威胁。我们把这些工艺装备保留了3年,然后接到命令拆毁,用7.5美分拆1磅的费用拆掉了。如果不拆,每架飞机的成本约为1900万美元。今天如果要重建这些设备使这样的飞机再投入生产已完全不可能了,恢复工艺装备要花几亿美元,每架飞机的成本高达7000~8000万美元。而美国空军今天还没有类似性能的战斗机。

  然而,“黑鸟”的技术却在其他地方得到应用。空军需要一种比U-2更先进的侦察机,应可装更大的照相机和更复杂的电子设备。这就是SR-71,买主是战略空军司令部,它是本书提到的买主中在对待研制飞机和武器装备方面最有经验的。

  1962年底,我们得到制造6架的初步合同。原来飞机的编号是RS-71,意思是“侦察攻击”,但是在两年后,当1964年约翰逊宣布这种飞机首飞的消息时,把这两个字母弄颠倒了。后来战略空军司令部和“臭鼬”工厂更改编号造成很多混乱。改型称为SR-71,是“战略侦察”的缩写,现今我们使用“SR”这个代号。

 

A-12、YF-12A、SR-71的外形区别

  SR-71的驾驶员坐在前舱,在后面载有一名侦察军官操纵照相机及某些导航设备。它比早期的“黑鸟”重得多,燃油量增加了,并且装有更多改进了的设备。它在外形上看起来与早期型号很相象,但结构作了很多改进。在造第三架“黑鸟”时,我们对进气道的发展工作已经成熟,所以试飞计划加快进行起来。

 

第一架SR-71A 61-7950下线照

在SR-71上,我们与怀曼-戈登公司共同研制钛合金的大型锻件,以使我们能够最后加工成形并装到飞机上。怀曼-戈登公司花了100万美元来研制锻造方法,而“臭鼬”工厂则另外花了100万美元来研究如何制成零件。这样一来,以前飞机上需要96个零件组合成的部件,用一个锻造的整体件就可以代替,仅在这项工作中每架飞机就为军方(也是为纳税人)节约1950万美元。

 

 

毛胚经过水压机的锻造后再进行切削就成为了飞机上的一个整体零件了

  我鼓吹美国应发展大型金属成型水压机已经象是在发起一场运动了。我们需要25万吨的水压机,此美国现有的大五倍。在加工飞机上的大型零件时(特别像SR-71的发动机舱钛合金环框、起落架,以及C-5运输机的机身硬铝侧框时)我们常常要从锻坯上加工掉90%的材料,这是一种浪费。苏联人在这方面是毫不犹豫的,他们的水压机比美国大,数量也多。

 

美国的5万吨水压机

  为SR-71作环球飞行而发展的空中加油技术,今天已成为常规了。到80年代初期,我们已在空中加油过18000次以上,可以在任何地区进行空中加油。

  我曾经建议用空中加油技术来缓解超音速旅客机的音爆问题。我们在用“黑鸟”飞行的时候,对音爆问题如不特别小心,激波从飞机后面会传到地面,我们就不可避免地会听到对音爆的各种抱怨,说是打扰了在黄石公园里的钓鱼,有一次说驮骡受了惊。我自己也有怨气,有一次我在军队的一位朋友造成音爆振破我的牧场房屋一块价值450美元的窗玻璃。自然,在这件事上不会任何人对我表示同情。

  SR-71自1965年起就在战略空军司令部服役,这是世界上任何地方服役的飞机中我们所知飞得最快最高的。“黑鸟”实际以超过音速三倍的速度飞行过,这是任何国家任何飞机都不可比拟的。

  1971年4月27日,一架美国空军的SR-71在24400米以上巡航,以10.5小时飞越24140公里,创造了续航时间及航程记录。为此获得“本年度最有功的飞行”麦凯奖杯,和1972年“在航空技术及科学上最突出的国际性成就”哈蒙国际奖杯。

  1974年9月,一架美国空军的SR-71飞到范堡罗航展,首次公开在国际观众前露面,前去途中从纽约到伦敦以1小时54分57秒飞越5584公里,创造了一项飞越大西洋记录。回程从伦敦到洛杉矶创造了这个距离上的速度记录——以3小时47分35秒飞过8790公里。

 

1974年9月SR-71创造的纪录

  1976年6月27日,美国战略空军司会部的飞行员从加利福尼亚州的比尔空军基地飞出,创造了6项速度与高度新的世界记录,包括闭路航线速度每小时3357公里,直线航行每小时3523公里,以及绝对高度和平飞高度26213米。

  还有第四种“黑鸟”,直到最近才允许我谈到它。象通常一样,是因为新闻照片和文字暴露了才给予允许的。照片上有亚利桑那州的戴维斯·蒙桑空军基地一些油封着的飞机。这是“黑鸟”系列中性能最高的一种,飞得更高、更快、更远,是一种遥控飞行器,即D-21。一旦我们的设备更好用、功能更强大、更复杂以后,我怀疑是不是总需要有人在飞机上操纵。答案可能是把人留在地上,用遥控的方式控制飞行器飞行。

 

M-21/D-21子母机

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