主题：【原创】闪电的“二”传统之一：战略性犯“二” -- 空中吴钩

这是我在我的微信订阅号 AWUGOU “空中吴钩”上的一个文章系列。

--------------------------

本系列文章的第一篇说美国军方把空军、海军、海军陆战队三大军兵种的主力打击战斗机一股脑交给洛克希德一家公司，是战略性犯“二”。那么有没有其他的办法避免这种把所有鸡蛋都放在同一个篮子中的情况呢？有，这要从三大军兵种对自己主力打击战斗机的不同要求说起。

下图从左到右依次是海军型F-35C、海军陆战队型F-35B、空军型F-35A：

可以看到，海军型F-35C的机翼和水平尾翼明显大于海军陆战队型F-35B和F-35A。这是因为海军型要在航空母舰上起飞和降落，必须要大一些的机翼实现更小的起飞和着舰速度。而大的机翼又需要大的平尾来配平和操纵，所以机翼和平尾都加大了。

臭鼬工程队本来没打算用这种带水平尾翼的常规布局来设计F-35，而是用带前翼的鸭式布局。下图是X-35，即F-35的验证机的早期试验用模型照片，可以看到飞机采用了鸭式布局：

请注意此图中鸭式布局模型与现在的F-35有两个明显的不同：一是主翼为大弦长的三角翼而不是现在F-35的小展弦比中等后掠角机翼；二是主翼前面有前翼从而形成鸭式布局。我之所以把主翼的不同列在第一位，是因为与前翼相比，这个区别往往被忽视，而实际上主翼的不同会导致整个飞机的不同。

鸭式布局比常规布局的优势主要体现在两个方面：一是在从低速到超音速的全速度范围内更敏捷、机动能力更强；二是主翼可以采用大弦长的三角翼从而获得更高的结构效率、减轻重量、和更大的内部容积。事实上，中国完全自主开发的两种主力战斗机，成都J-10“猛龙”和成都J-20“威龙”，都是鸭式布局。J-10“猛龙”的首席试飞员雷强也飞过与J-10同级别的美国F-16“战隼”， 他说：“F-16 的敏捷性远不如歼-10，由于它不是鸭式布局，而是正常布局，F-16 平尾的气动力总是有副作用，会抵消一部分升力，所以做不到歼-10 这种鸭式布局飞机的性能。……”J-10“猛龙”已经在部队服役十几年，而新一代的重型隐身战斗机成都J-20“威龙”也已经开始服役，仍然是鸭式布局，请见下图：

然而为了照顾海军的特殊要求，臭鼬工程队最终不得不放弃在F-35上使用鸭式布局。因为海军要求更低的起飞和着舰速度以在航空母舰上使用F-35，也要求比空军和陆战队更大的航程，这二者都需要更大的机翼。可是空军和海军陆战队却并不需要这么大的机翼，因为太大的机翼增加结构重量从而对敏捷性、机动性不利。鸭式布局很难在同一种飞机上同时实现大机翼和小机翼的要求，因为鸭式布局的前翼要对主翼实现有利干扰，而更改主翼的大小会破坏这种有利干扰。相比之下，常规布局就可以更方便地更改主翼大小。这样，臭鼬工程队不得不采用了我们现在看到的常规布局，其中海军型采用大机翼以获得航母起降能力和更大的载荷航程性能，陆战队型和空军型则采用较小的机翼以减轻结构重量并获得更好的综合性能。

F-35的这种折中设计虽满足了不同军兵种的不同要求，却也无法到达各个军兵种希望的理想情况。比如空军型和陆战队型如果采用鸭式布局，一是可以更加敏捷，二是可以依靠大三角翼提供的机内空间缩小机身，从而减轻结构重量并提高飞行速度。所以美国军方真不该如此犯“二”地把三大军兵种的飞机弄成一个型号由一个公司负责，而应该弄成由两个公司负责的两个完全不同的型号：一个是空军和海军陆战队型，另一个是海军型。其中空军和海军陆战队型完全可以由F-35来担当；而海军型则可以采用另一种气动外形以满足海军的特殊要求。麦克唐纳公司的鬼怪工程队曾经在F-35的竞争中提供了一种非常适合海军的设计。

麦克唐纳公司鬼怪工程队的代表作是航空史中的经典战斗机——F-4“鬼怪II”。下图是越战中美国海军王牌，空中呼号为“公爵”的卡宁甘上尉驾驶从星座号航母起飞的鬼怪与越南空军的米格-17空战的情形，“公爵”卡宁甘共击落了五架越南战斗机：

F-4“鬼怪II”不但有突出空战性能，还有卓越的对地攻击能力。虽然原本是海军在航空母舰上使用的舰载战斗机，却因为性能优异而被空军也选为主力战斗机，成为一种名副其实的全能战斗机。下图是越战中穿过稠密的高射炮弹幕进行对地攻击的美国空军F-4“鬼怪II”编队:

F-4“鬼怪II”总产量超过五千架，装备了全球十几个国家和地区。下图是代表F-4“鬼怪II”的卡通形象，是一个胸前有“II”字标志的幽灵：

下图是鬼怪工程队的标志，是一个脚上长着翅膀的幽灵：

以鬼怪工程队为研发核心的麦克唐纳公司也参加了F-35的竞争，结果在第一轮就被刷了下来，因为他们为海军陆战队设计的短距起飞、垂直着舰方案有硬伤。这个硬伤是甲板过热问题，因为此方案的升力发动机布置导致飞机在甲板待命时持续向甲板排出高温气体，从而使甲板过热。麦克唐纳公司的方案被淘汰也反映了用一种飞机覆盖三大军兵种的弊端，就是一个军兵种的要求限制了另一个军兵种的选择，导致另一个军兵种拿不到自己理想的飞机。

麦克唐纳公司的海军型非常有特色，请见下图：

第一个特色是采用了较大展弦比的主翼。这种主翼有高的巡航升阻比，对实现大航程和长续航时间非常有利。另外，这种主翼也很容易实现低的起飞和着舰速度。这些都是海军所需要的。

第二个特色是创造性地采用了派力堪（Pelikan）尾翼。派力堪（Pelikan）是一个人的名字，他发明了这种类似V形尾翼却又比V形尾翼效率更高的尾翼。这种尾翼不但尾翼部分是全动的，而且安装尾翼的后边条的末端也是尾翼的一部分，也是可动的，从而形成一个三维的、折面的活动操纵面。如下图所示：

派力堪（Pelikan）尾翼既当平尾又当垂尾，省去了专门的垂尾，既减小了阻力，也使飞机更隐身。而阻力减小也有利于增加航程。而且这个尾翼的技术挑战并不很大，因为鬼怪工程队曾经与诺斯罗普公司一起在重型隐身战斗机的竞争中成功试飞了采用V形全动尾翼的YF-23，V形全动尾翼国内又叫做蝶形尾翼。而派力堪（Pelikan）尾翼与V形全动尾翼在原理上类似。下图是采用V形全动尾翼的YF-23：

下图是鬼怪工程队海军型方案的想象图：

在海军采用麦克唐纳的方案后，空军和海军陆战队仍然可以用洛克希德F-35“闪电”。在摆脱了海军型这个技术要求迥异的“累赘”后，F-35可以采用当初被迫放弃的鸭式布局。因为鸭式布局可以采用大弦长的三角翼，而大三角翼所提供的内部容积可以使F-35缩小机身尺寸，再加上前翼的有利气动干扰，这种新的F-35会更轻、更敏捷、甚至飞得更快。

下图是洛克希德公司当初进行试验的鸭式布局F-35的模型：

不同军种对同一竞争中的不同飞机做出不同选择的事情，美国军方曾经有过先例。当初美国空军在YF-16和YF-17的竞争中认为YF-16最好，从而选定了YF-16，就是现在的F-16“战隼”战斗机。而美国海军则认为YF-17更适合海军，从而在YF-17的基础上开发出F/A-18“大黄蜂”战斗机。几十年的使用和实战经验证明无论F-16还是F/A-18都是异常优秀的战斗机，空军和海军的选择都是正确的。如果在F-35的研发中不同军兵种能够象当初对YF-16和YF-17那样有着足够的选择权，这个战略性犯“二”的巨大项目就可以更加成功。下图是本来输掉了美国空军的竞争却但被美国海军选中的YF-17“眼镜蛇”：

-------------------

空中吴钩:【原创】闪电的“二”传统之一：战略性犯“二”

空中吴钩:【原创】闪电的“二”传统之二：鬼手臭鼬

空中吴钩:【原创】闪电的“二”传统之三：双身恶魔

空中吴钩:【原创】闪电的“二”传统之四：与熊共舞

空中吴钩:【原创】闪电的“二”传统之五：鬼怪

-------------------

下图是我的微信订阅号 AWUGOU “空中吴钩”的图形码：