ATF战斗机的规划历史
正在进行超临界翼型验证试飞的TF-8A,其机翼与标准的十字军明显不同。虽然飞机本身已经过时,但正是这些老飞机上验证的新技术,铸就了未来ATF的基石。
美国国家航空航天局和美国空军联合提出了一项高机动性飞机技术计划(HIMAT计划),其艾姆斯研究中心和飞行动力学实验室参与其中。最后,Lakwer作为主承包商,在1978年3月和6月制造了两架HIMAT研究机,并于1979年7月27日成功首飞。HIMAT项目涉及空气动力学、结构、材料、动力装置和飞行控制等领域,研究项目包括:紧耦合鸭翼布局、机身机翼边条融合、超临界翼型、变弯度机翼、小翼、弹性机翼设计、喷气襟翼、自平衡设计、复合材料、飞行推进综合系统、主动控制技术等。
HIMAT项目是美国国家航空航天局和美国空军在机动技术方面的一次大胆尝试,许多先进技术都是首次应用。但是HIMAT的鸭式布局也误导了很多人,让他们以为美国空军更喜欢这种气动布局。
1975年初,空军系统司令部提出了在1977~1981年内建造两架ATF原型机进行飞行试验的发展计划,但是空军没有多余的资金投入如此昂贵的研究计划,所以这个计划只停留在纸面上。美国空军说,没钱的话,很可能会被第三世界的穷兄弟打死。但当时确实有一大笔费用等着美国空军买单:1974 165438+10月,F-15A小批量装备卢克空军基地,即将进行大规模换装;1975 1月,F-16在LWF计划竞争中胜出,即将装备空军,将飞机“改装”成战斗轰炸机需要一大笔钱;作为空军购买F-16的交换条件,国会同意扩充空军,一旦实施,也需要巨额资金...当然,钱是一个重要因素,但绝不是唯一的决定因素。最关键的一点是,当时所有已知的苏联战机都不足以对F-15构成威胁!有趣的是,30年后,当美国国会呼吁削减F/A-22产量时,我们也能听到类似的理由。
1976年,美国空军开始考虑将低能见度设计引入ATF概念。对于当时的人来说,如果你听到这个决定,你可能会感到意料之外的期待。但是今天,这是理所当然的。作为美国众多黑色项目之一,国防高级项目研究局的“实验隐身技术验证机”(XST)项目(又称“赫维”或“有蓝”项目)已经进入工程研制阶段,今年从洛克希德公司“臭鼬”项目组的项目中入选,后来在此基础上研制出了众所周知的F-65438。隐形技术正在走向成熟。在此基础上,发展具有良好隐身性能和气动性能的战斗机是美国空军的必然选择。另一方面,发动机推力的增加使得美国空军开始考虑在ATF上实现无加力超音速巡航的可能性。然而,苏联空军现役和未来超音速战略轰炸机的威胁在战术上增加了对超音速巡航能力的需求。
洛克希德·XST原型机。这款飞机与F-117非常相似,只是采用了倾斜式双垂尾,使横向RCS最小化。但F-117由于空气动力学原因改为弯度垂尾。值得一提的是,DARPA在启动XST计划的时候,并没有向洛克希德公司发出标书,但是美国空军因为对SR-71的良好印象,邀请洛克希德公司参与,结果是XST计划的黑马。
1977国防高级研究计划局招标研制前掠翼验证机,用于对前掠翼进行综合评估,并作为未来先进战斗机的技术储备。这种验证机现在被称为格鲁曼公司的X-29A。后来在竞标ATF概念设计的时候,有人猜测格鲁门的方案是前掠翼,就是这个原因。
格鲁曼公司的X-29A对前掠翼的特性进行了全面的探索。前掠翼在理论上的优势让设计者非常兴奋。然而,X-29A的飞行试验结果表明,仍有一些问题当时无法解决。所以美国人暂时放弃了将前掠翼应用于ATF的计划,虽然据说格鲁曼公司的ATF方案是前掠翼。
1978期间,美国空军制定了两个独立的发展计划:一个是“改进型战术战斗机”(ETF),这是一个短期项目,期望在不久的将来通过现有的技术对现有战斗机进行升级和改进,以增强其作战能力;二是“先进战术攻击系统”(ATAS),这是一个长期发展计划。机体、航电、武器等系统要完全研制出来,满足多年以后未来战场的作战要求。因为美国空军对F-15和F-16的作战能力有绝对的信心,所以ATAS的设计重点是对地攻击。然而,随着苏联空军新一代战斗机的出现,美国空军不得不重新考虑ETF和ATAS的组合能否有效夺取制空权并实施空袭。1980年4月,美国空军决定放弃ETF计划,ATAS演变为兼顾空战和对地攻击的战斗机ATF,并开始考虑增加短距起降的要求。看来空军首长们一直担心F-15对地攻击能力不足。受米格-25误传的影响,FX以约翰·伯伊德等人为首,提出“没有一斤重量用于对地攻击”,让领导们很不高兴。现在博伊德退役了,没人会拿“地面进攻”当靶子了。虽然ATAS在苏联新战机的威胁下变成了ATF,但也不是纯粹的空对空战机,最后扳回一局。这个过程好像没什么问题。唯一的问题是时间:1977 11。10月,美国侦察卫星在莫斯科郊外的拉明斯克试飞中心发现了正在测试的三种新型军用飞机,它们被赋予了临时识别号:拉明J(米格-29,当时判断为与F-15同级的固定翼战斗机)、拉明K(苏-25,判断为类似A-9的对地攻击机)和拉明L(苏-27,判断为类似F-14的可变后掠翼战斗机)。为什么美国空军在1978做ETF和ATAS计划的时候完全没有反应?直到1980才改?可能有以下原因:卫星信息判读分析需要时间;美国人低估了苏联航空工业的水平;官僚主义导致信息传递慢,反应慢。
差点成为“超百系列战斗机”的F-15A。虽然F-15最终凭借超强的空中控制能力赢得了空军高层的青睐,但他们始终担心对地攻击能力的不足。1986年7月,米格-29首次访问芬兰,这是该机首次在世人面前公开亮相,也让西方近距离评价了神秘的拉明J。
苏-27的首架原型机为T10-01,右上角小图为美国侦察卫星拍摄的“拉明L”。在这样模糊的图像下,把飞机误判为后掠翼是可以理解的。当然,就我们现在所知,T10-01严格意义上来说并不是苏-27的原型机,因为它的设计已经几乎完全脱胎换骨。
1981年,美国空军启动了代号为“天空长者”的研发计划。经过长期研究,空军对未来先进战术战斗机提出了一系列要求,包括使用新型复合材料、轻合金、先进飞行控制系统、先进推进系统和隐身技术。空军高层认为,ATF在20世纪初开始服役时,也就是F-15、F-16等第三代战机已经过时退役。现在来看,可以说ATF的技术目标已经完全实现了。1981年6月,美国空军发布了第一份关于先进战术战斗机的信息要求(RFI),并邀请了9家公司参与讨论:波音、飞兆、格鲁曼、洛克希德、麦克道尔、诺斯罗普、拉克尔和沃尔特。7月,空军发布了ATF推进系统的RFI,邀请了7家制造商参与。6月1981,10,空军发布ATF任务要素汇总。
接下来,美国空军在仔细研究了9家厂商对ATF RFI提出的意见后,开始考虑修改对ATF的一些性能要求。首先,美国空军认为,未来必须将超音速巡航能力作为ATF的重要性能指标之一。这一要求在很大程度上是由于在高强度欧战条件下夺取中欧制空权的需要。按照北约指挥官的说法,在两大阵营全面开战的情况下,北约一线战机几乎不可能存活。夺取中欧制空权的北约战机很可能要从比利时、荷兰、卢森堡甚至英国起飞,穿越占领区。超音速巡航能力将大大缩短ATF在对方防空系统中的暴露时间,提高其生存能力。当然,超音速巡航能力的好处不止于此,但这确实是提出超音速巡航要求的初衷。因为可能需要从西欧的基地起飞去中欧作战,ATF必须拥有远超F-15的续航能力,这也是ATF设计要求中“跨战区航程”的由来。同样的条件,同样的原因,短距起降的能力也很重要。短距起降能力将大大提高ATF在前沿和纵深机场都可能受损的情况下的部署能力。尤其是近程精确着陆能力,对于美国作战飞机及时增援欧洲盟友非常重要,这也是北约大力发展垂直起降飞机的主要原因之一。此外,由于作战飞机的成本和复杂程度急剧增加(F-15代机服役时有人惊呼,按照这种趋势,到2050年美国每年的军费开支将只够购买一架战斗机),美国空军必须遏制这种趋势,为此设定尺寸和重量限制,并强烈要求制造商采用先进技术降低生产和维护成本,这一点特别值得我们借鉴。
在此期间,ATF的设计重点也发生了变化。根据“大趋势”计划研制的F-117隐形战斗轰炸机已于6月1981首飞,即将交付。该机足以完成突破华约防空体系,实施纵深精确打击的任务。虽然F-111已经过时,但它仍然是80年代有效的纵深攻击机(事实上,就像我们现在看到的,F-111在1986和18年的“黄金峡谷”行动中使用过。与此同时,在1982年,美国空军启动了“双重任务战斗机(DRF)”计划,并开发了F-111的继任者。替代方案是麦克道尔的F-15E和通用动力的F-16E。DRF计划在60年代取代F-111。在这种情况下,美国空军不再强调ATF的对地攻击能力。因此,ATF的角色又发生了变化:从一个空对地能力为1980的战斗机,变成了一个专用的空中优势战斗机。在我看到的资料中,没有提到ATF设计重心变化的其他原因,给人的感觉是ATF的任务量减少主要是因为DRF计划的出现,从而可以转向专门的空中优化。但是,如果我们注意一下时间,就会发现ATF的预定服役时间是在1990年代初期,与DRF的预定服役时间相同。再加上DRF的其他好处,笔者认为实际情况可能是这样的:ATF既要对苏联第三代战机形成压倒性优势,又要保证良好的对地攻击能力。以美国航空业的水平,不是不可能,但一个必然的结果就是成本上升,风险增加。为了满足降低空军成本和复杂性的要求,用现役战斗机的改装分担ATF的部分任务是可行且廉价的。换句话说,ATF的转型是DRF的原因而不是结果。
巨大的保形油箱是F-15E的主要外部特征之一。这是执行远程作战任务所必需的。而要求ATF仅使用机内燃油就能达到甚至超过F-15E的航程,对载油量的要求非常严格。北极熊的苏-27已经率先意识到了这一点。秃鹰会怎么样?
神秘的F-117一直保密到1988。根据美国空军的计划,它将与F-15E一起组成1990年代的纵深打击力量。正是由于“大趋势”计划的成功、苏联新型战机的问世以及时间、资金、风险的影响,才推动了ATF的临时转型。