五千年(敝帚自珍)

主题:“战隼之父”谈“战隼”(一)——引子 -- silencsrv

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  • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(一)——引子

    上世纪80年代末,有人做过一个很有趣的评估——美军现役装备中最好和最差的武器。B-2隐形轰炸机、F-15“鹰”战斗机和RAH-66“科曼奇”直升机不幸荣登最差武器榜。而同时有三件空战武器荣登最好武器榜——“响尾蛇”空空导弹、A-10“雷电”攻击机和F-16“战隼”战斗机。其中对于F-16 “战隼”战斗机的评价是:三位国防部工作人员隐匿了一笔研究资金,私下研制了这种轻型战斗机。当通用动力公司生产出第一批F-16战斗机时,很多飞行员认为它是有史以来最好的战斗机。尽管它只装备了航炮和红外制导空空导弹,但很多飞行员坚信这就足够了。

    30多年过去了,“战隼”战斗机历经了黎巴嫩战争、海湾战争、波黑、科索沃战争的考验,也亲身经历了911事件(最早投入拦截行动的就是国民警卫队的F-16战斗机),又一马当先投入反恐战争,至今仍在许多国家的空军中担任主力战斗机。更重要的是F-16战斗机的设计思想深深地影响了很多三代轻型战斗机:以色列LAVI“狮”、中国J-10“猛龙”和FC-1“枭龙”、瑞典JAS-39“鹰狮”...甚至在四代战斗机的研制历程中也能感受到它的影响。

    今天,伴随着F-35战斗机的服役,三代战斗机的代表F-16战斗机也渐渐淡出人们的视线。但它先进的设计思想却仍旧对我们有很大的启发意义。让我们听听“战隼之父”Harry Hillaker回忆“战隼”的研发历程吧。

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    关键词(Tags): #战斗机(嘉英)#战隼(嘉英)#F-16(嘉英)#Harry Hillaker(嘉英)
    • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(二)——革命性的战斗机

      F-16是一种革命性的战斗机,它体现了战斗机设计思路上的重大变化:不但是高技术与空战中主要需求(包括传统飞行性能、战斗机使用寿命和可操作性)之间的完美结合,而且其“友好化”的用户界面和综合航电系统允许一名战斗机飞行员独自驾驶它执行飞行任务并赢得空战胜利。

      此外,成本控制的概念也贯穿F-16战斗机的设计过程始终,甚至延伸到它的使用与维护阶段。F-16战斗机大量采用了当时最先进的航空技术:线传操纵系统、放宽安定度设计使得F-16战斗机的空战机动性与前一代战斗机相比有了质的飞跃,直到今天其近距离格斗能力仍旧无可匹敌。更重要的是F-16战斗机的成功实践推翻了很多人的思维定势:战斗机越大越重,其性能就越好;性能越好的战斗机,其价格也必定越昂贵;越是精巧复杂的系统,其可靠性也越差。

      然而这些都不是最重要的,最重要的在于F-16战斗机是第一种完全以“能量空战理论”为基础设计出来的空优战斗机。其实轻型战斗机的设计理念早已有之,但以往都局限在轻快、灵活、价格低廉、以数量取胜的圈子里,而一旦与先进的空战理念、先进的电子设备和系统优势结合到一起,其性能就有了跨越式的进步!

      上述这些成功很大程度上归功于Harry Hillaker的辛勤工作,他和他的伙伴们(就是著名的“战斗机黑手党”)共同引领了这场战斗机设计方法学上的革命。可以说F-16战斗机项目最初起源于一个由一群老资格设计师主导的业余小项目——回溯到上世纪60年代中期,Hillaker花费了自己大量业余时间来设计一种自己梦想中的战斗机——轻型、高性能喷气式战斗机,它拥有无与伦比的高机动性,几乎可以围着其他战斗机随意转圈,这个业余小项目后来成为他的梦想,又由梦想成为现实。甚至今天衡量一种战斗机是否优秀的标准就是它是否符合“战斗机黑手党”提出的设计原则!

      尽管Hillaker从事了44年战斗机设计工作后于1985年退休,但他仍旧以顾问身份为美国空军和航空工业界服务。1990年他以自己卓越的成就入选美国国家工程院。他两度担任美国空军科学顾问委员会下属的航空航天器小组主席。Hillaker几乎一生与自己的得意之作——F-16战斗机相守在一起,就连居住地都在F-16战斗机生产线所在地——沃斯堡。并且他一直很乐意和别人分享他所知道的F-16战斗机的研发历程。

      YF-16与F-4比较转弯能力,其中内圈是YF-16。可以看出二者转弯能力的差距

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      在土耳其空军建军100周年仪式上进行表演的土耳其“战隼”,可以看出其低空低速能力十分优秀。土耳其装备的是F-16C Block40型战机

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      • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(三)——关于战斗机黑手党

        问:上世纪60年代末,你发现你被人们归到“战斗机黑手党”里了。这个名字是从何而来的?

        答:这个名字是当时人们给一个技术小组起的外号,这个小组当时从事的课题是关于“轻型战斗机”的概念设计,就是后来的F-16战斗机。小组当时有三位核心成员:John Boyd、Pierre Sprey和我。后来我们被空军的人私下称为“战斗机黑手党”,那是60年代中期的事情。当时我们被认为是一群“地下工作者”,总是爱挑战战斗机设计领域公认的法则。在很多人眼里,我们意味着某种威胁。

        问:是什么让大家认为你们是一种“威胁”?

        答:因为我们希望在战斗机设计领域引领一场变革。当几乎所有人希望往一个方向走的时候,我们偏偏想往反方向走。更具体地说,空军担心我们当时尝试研制出的那种新型战斗机会危及到F-15战斗机的地位。

        你知道F-15战斗机是有史以来第一种空中优势战斗机,为此空军已经签署了一份整整持续25年的生产合同。相比之下,我们提出的概念不受重视,那些将军们觉得我们研制的飞机顶多就是“狗斗”级别的战斗机,只配在阳光明媚的周末航展上亮相,玩点飞行表演什么的。他们之所以得出这样的观点还是源于当年对洛克希德F-104战斗机的使用经验。F-104战斗机确实是一种轻型战斗机,不少飞行员也很喜欢它,可是它空战性能和航程都达不到要求,空军最后只订购了300架就告收场。

        此外我们被人误解的另一个原因是因为我们被视为一群“反技术主义者”。我们的口号就是“让一切变得简单”(make it simple)。这句口号言简意赅,但也容易让人产生误解。我们最初确实没有很好地阐释自己的观点。

        战斗机黑手党是一个群体,包括各式各样的人:空军战斗机飞行员、飞机制造公司的设计师、国防部的官员还有分析专家。但其中起到核心作用的还是John·Boyd,他创立的“能量空战理论”对后世影响深远,最直接的影响就是F-16的诞生

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        • 家园 狗斗~~dogfight~~格斗
        • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(四)——简单化和紧凑化的设计思路

          问:难道在战斗机设计领域里,技术的发展趋势是不鼓励简单直接的设计方案么?

          答:在战斗机设计领域里围绕着任何一个设计方案中,新技术的比例究竟该占到多少的争论已经持续了很长时间。问题的关键并不是要不要采用新技术,而是如何运用这些新技术。譬如,F-15战斗机最终还是采用了一种“使蛮力”的方法来达到设计要求:如果你想要高空速就采用更大推力的引擎;如果你想要更远的航程就增大飞机的载油能力(包括油量和载油系数),结果飞机越造越大。因为F-15战斗机的设计思路过于复杂,导致它体积庞大、价格昂贵。在我看来,它的设计思路并不比F-4“鬼怪”强到哪去。

          而F-16在这方面要比F-15强出很多。在整个设计过程中,我们有针对性的运用新技术来达到自己的设计目的:那就是让飞机尽可能结构简单、体积小巧。如果我们希望飞机飞的更快,就通过减小飞机尺寸和调整配置来降低飞机在飞行中遇到的空气阻力;如果我们希望飞机具有更大的航程,就让飞机变得更紧凑。

          问:战斗机设计简单化和小型化的优越性都有哪些?

          答:总的说,可以概括为重量轻、阻力小和由此带来的高机动性。此外,计算战斗机成本高低的一个基本指标就是其重量。我们深知航空电子设备也会像一堆随身小工具一样不但占用飞机的宝贵空间,而且还会增加飞机的起飞重量。于是我们把这些零碎都从飞机上拿下来了,最终我们设计的飞机结构紧凑到几乎没有为这些东西留任何空间。

          当大家看到我们的研制成果时,很多人最初并不认可它,他们认为过于紧凑的设计可能成为日后制约战斗机先进性的瓶颈。但后来人们重新分析了各型战斗机上究竟有多少空间是根本无法利用的时候发现,F-16战斗机上这样的空间只有4.8立方英尺,而F-15战斗机则是前者的十倍。

          此外还有一个原因不能不提,简单化设计的思路除了减轻了飞机重量外,战斗机尺寸也相应变小了。尺寸越小,其受到的空气阻力也跟着变小。人们总是在探讨战斗机的阻力系数,但孤立地比较战斗机的阻力系数是没意义的。举个例子,F-16战斗机的阻力系数和F-4“鬼怪”战斗机一样。但相同飞行条件下,F-16战斗机飞行时受到的空气阻力仅及后者的三分之一;在相同攻角下爬升时,前者受到的空气阻力更是只有后者的十五分之一!战斗机的高机动性从何而来?无非是低阻力和高推重比相结合的共同结果。

          不要说与F-15相比,就是与对手YF-17相比,YF-16的体积也十分小巧紧凑,采用了当时美制战斗机中少有的单发布局,图为在德州沃斯堡组装的YF-16战斗机

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          • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(五)——成就优秀设计方案的关键

            问:简单化、紧凑化、低阻、高推重比,它们彼此的关系是如何运用到具体的战斗机设计中的呢?

            答:“战斗机黑手党”最初的工作并不是具体地从事战斗机设计任务。我们最初的工作很单纯,仅仅是分析翼载荷、推力和载油系数(衡量飞机载油量的一个指标,具体就是飞机携带燃油重量与飞机起飞重量之间的比值)之间的关系。我们很想弄清这些影响飞机性能的指标之间相互作用的因果关系。我们知道我们希望飞机的翼载荷小些,推力大些;但我们也知道低翼载荷意味着飞机翼面积要增加,那么飞机重量和飞行时遇到的空气阻力可能会跟着增大;高推力意味着飞机的载油系数也要增大;一种飞机一旦具有高推重比,那么也通常意味着它的航程将大打折扣,所以我们首先关注的指标不是别的,而是载油系数。我们希望把这些因素结合起来通盘考虑,找到一个最优设计方案。

            问:以前有人用类似的方法来研究这个问题么?

            答:我相信之前就有人考虑过这些问题,但我们是最早系统地运用这些研究成果来设计一架战斗机的人。

            我们试着发掘导致各种性能指标相互影响的规律。但我们也没有把太多时间花在找到准确数据上,因为确认某件事情会变得比较好是一回事,但它究竟会变得有多好则是另一回事。每一次分析的结果通常包括一根性能变化曲线以及更多由此引申出的问题。譬如这些活动能不能改善我们的设计水平?如果给予这些性能指标一定量的改变,那么我们设计出来的战斗机的性能相应会提高多少?当时对这些问题最关心的人莫过于John Boyd。

            问:“战斗机黑手党”当时挑战的都有哪些公认法则?

            答:战斗机的航程与携带燃油量有关;飞机发动机推力越大,其空速越快;技术越先进,复杂性也越高;双引擎战斗机的安全系数高于单引擎;飞机性能越好,体积、成本也跟着往上涨。这些观念最后使得战斗机设计越来越复杂。

            问:为什么多数人会把这些教条奉若神明?

            答:或许是一种思维惯性使然。人们总是把注意力集中到影响某项技术指标的某一个分量上,而忽视了另一个或几个分量。举个例子,你可以通过增大发动机推力来增加飞机推重比。但你也可以在保持发动机推力不变的情况下,通过降低飞机总重量的办法来提高推重比,就像我们当初做的那样。

            其实当时我们这么做也有不得已的成分在里面,因为我们只能使用一台引擎作为飞机的动力——那就是专门为F-15战斗机研制的F100发动机。John Boyd曾经参与过一些F100发动机的研发工作,对它比较熟悉,对其性能也很满意。最终我们敲定就用它作为F-16战斗机的标准发动机,那意味着战斗机推力就此固定了。如果我们希望能获得更高的推重比,除了减重外别无选择。

            至于如何增加飞机的航程也可以照上述思路来解决。常用的办法就是简单地提高飞机的载油系数,但那么做的消极后果就是无形中增加了飞机的体积,进而飞机的重量和飞行时遇到的空气阻力也增加了。人们总是觉得飞机越大越好,功能越多越好,其实不然。对于轻型战斗机而言,我们希望采用不同的办法来打破旧有陈规,把战斗机性能提高到一个新的高度——通过缩小飞机尺寸的办法来减小空气阻力,进而达到增程的目的。

            问:你们有没有从历史角度看待这场关于轻型战斗机的革命?

            答:当时主要是Boyd和Sprey作这方面的工作,他们做了两件事情。Sprey收集了所有他能收集到的资料——主要是关于战斗机可靠性与作战效能之间的关系,然后进行分析研究。此外他们还收集了大量关于战斗机成本方面的数据进行分析。据我所知他们是第一批将战斗机成本攀升情况与战斗机在技术上发展趋势结合起来进行研究的人。

            他们从最早的P-51“野马”战斗机开始,把所有战斗机的成本扣除通胀因素换算成相同币值,然后标在一张图表上,与时间因素相结合画出曲线。曲线显示每一种战斗机相比前一种战斗机成本攀升幅度,最小是1.9倍,最大达到3.1倍。而且每次大的成本攀升都和航空技术上的“大跃进”有关,包括喷气式发动机、后掠翼、超音速、导弹、大型机载雷达的使用。画这样的曲线最大的优势就是能看清不同类型战斗机之间、采用了新技术前后对成本的影响。

            研究证明,对一种成功的战斗机而言,它的单位重量成本涨幅和总成本涨幅是一致的,F-16也不例外。如果我画一条曲线代表那些成功的战斗机的单位重量成本涨幅的话,F-16战斗机正好落在这个曲线上,其涨幅和其他战斗机一样。但如果为战斗机单位飞行成本画一条曲线的话,F-16战斗机则落在这条曲线下方。这说明我们的设计扭转了长期以来战斗机随着性能提升,单位飞行成本也跟着攀升的趋势。F-16战斗机也是唯一做到这点的战斗机。而做到这点的秘诀就是减小战斗机的体积,这也是F-16战斗机选择小型化的另一个原因。

            问:F-16战斗机的设计思路和以往的设计模式究竟有哪些不同?

            答:在我们真正理解需要实现哪些具体功能之前,我们常常不由自主地陷入一种固定的思维模式中去。轻型战斗机的设计思路带有新的东西——对传统设计十分强调的战斗机空速和加速度性能的新理解。以往每个人都希望战斗机能够达到2-2.5马赫的飞行速度,但却无人思考为什么要这么做?

            因为曾经从事超音速航空运输方面的研究工作,我有机会接触所有B-58轰炸机的超音速飞行记录。结果发现在B-58轰炸机的全部飞行时间里,超音速飞行时间总和占全部飞行时间的5%都不到!最长的一架也只有7个小时!整个B-58机队的超音速飞行时间总和也就200个小时而已。

            许多人把最高飞行时速与飞行加速度混为一谈。对于那些提需求的人而言,有了大推力引擎就意味着有了高空速和高飞行加速度,这些看法都站不住脚。在F-16战斗机的设计阶段,我们首先是确定具体功能要求。我们扪心自问,每一个具体性能指标要求的依据是什么?是否来源于一个给定的能力要求?

            成就优秀战机设计方案的关键:第一,明确需求,知道自己需要的是一架什么样的飞机,制空还是制海?高端还是低端?第二,弄清各项性能指标的内在联系,突出主要的性能指标,适当放宽次要的性能要求。打破陈规不是一件容易的事情,最初就连通用动力的首席试飞员Phil Oestricher也不看好YF-16,但当他围着飞机走了一圈,里里外外看了个遍后,不由得由衷赞叹:What a wonderful airplane!1974年1月,他在爱德华兹空军基地驾机完成首飞

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            这里有句题外话,“发动机大战”的结果是F-16同时安装了通用动力和普惠提供的两种发动机。为了区分,Block尾号为0的安装的是通用动力发动机;尾号为2的安装的是普惠发动机。

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            • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(六)——设计过程中的风险控制

              问:在F-16战斗机的设计中风险最大的地方在哪?

              答:线传操纵系统。当时这项技术还是个新鲜事物,如果飞行的时候它突然不灵了,那我们的放宽安定度气动设计就要出问题了。这时候伴随着飞机的飞行姿态开始失控,其气动阻力会急剧上升、对飞行员的控制响应也失去反应、其机动性也跟着急剧下降。

              为防止出现这种情况,我们设计了一套备份系统,这点知道的人不多。这套系统主要是在机身上做手脚:如果线传操纵系统失灵了,它可以让机翼稍微往后退一点,让飞机从静不稳定状态恢复成静稳定状态。另外我们还在F-16战斗机的机身里设置了隔板来加强机体结构,这样一来机身也可以帮助机翼分担一些过载。

              F-16卓越的机动性来自于其静不稳定设计,为此线传操纵系统必不可少。在先进技术与对应风险之间如何取舍,Hillake尽可能做了平衡,努力把新技术风险降到最低。图为正在进行急转弯训练的F-16战斗机,可以清楚看到边条翼造成的涡流

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              F-16卓越的机动性得到向来对战机机动性颇为挑剔的海军认可,为此他们订购了一批F-16战斗机充当“陪练”。图为部署在内华达州法隆海军航空站的F-16“假想敌”

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              • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(七)——用理念征服人

                问:其他公司如何看待线传操纵系统?

                答:当时麦道公司和空军、喷气动力实验室签署了合同——共同测试线传操纵系统、放宽安定度设计还有为F-4战斗机研制的高过载座舱技术。从技术角度说他们的研究成果很不错,但对于如何运用这些新技术,这些公司的理念没有跟上。

                就在我们赢得了F-16战斗机的全尺寸研制合同后不久,我接到了美国航空航天学会下属St. Louis分会的邀请去发表一次演讲。接到邀请后我最初的反应是:你肯定在开玩笑吧!你想让我落入虎口么?当时不但麦道的人到处大作广告宣传自己的战斗机设计理念,而且世面上流传的都是关于轻型战斗机的负面消息。所以我立即回答:谢谢,不用了。

                但15分钟后,我接到Dave Lewis——当时通用动力公司总裁的电话。他说:Harry,我听说你有个机会能在那些麦道的家伙面前发表一次关于F-16战斗机的演讲。太棒了!我要你给他们点苦头尝尝,到时候我也会去,我想亲眼看看你这么做。

                于是我又接通了和AIAA的电话,告诉他们我改主意了。这场演讲或许会很有趣,可我当时并不这么想。但不管怎么说,作为个人,我多少也会受到公司间“政治斗争”的影响。

                演讲前几天,会议主席告诉我他们已经卖了很多门票,比以往历次演讲卖得多得多,甚至比宇航员的演讲会还要多。他还告诉我光麦道公司就来了一百多人。你能想象我听到这个消息心里会怎么想。

                于是到时候我进行了一次演讲。经过差不多一个小时的问答环节后,会议主席中途停顿了一下让那些想离开的人赶紧离开。两个小时后,宾馆经理赶来要求我们赶快结束以便服务员收拾会议室。到次日凌晨2点30分,整场会议终于结束了,当时还剩下我还有15位麦道的同行留在咖啡吧里。他们都是负责研究线传操纵系统、放宽安定度设计、高过载座舱项目的工程师,所有这些项目都是为了改进F-4战斗机而准备的。

                后来麦道研制了F-15“鹰”战斗机——当时号称世界上最先进的空优战斗机,但上述新技术却都没有运用上去。这大概是为何那么多麦道的工程师对我们的F-16战斗机显露出比对他们自己的F-15战斗机浓厚得多的兴趣的原因,因为他们看到他们自己的研究成果被很好地运用到F-16战斗机的设计中去了。

                问:他们为什么不肯运用这些新技术?

                答:因为F-15战斗机的地位太重要了。作为一种空优战斗机,它不但价格昂贵,而且空军已经为它签署了一份持续25年的生产合同,而整个研制周期却只有5年,因此研发方不想冒任何技术上的风险。

                作为当时战斗机领域的大哥大,麦道无疑拥有非常丰富的经验和强大的技术实力,更重要的在于它在空军中拥有的良好口碑,这都是靠F-4和F-15积累来的。但在轻型战斗机方面,麦道却重视不足。设计思路偏保守,技术探索方向有偏差,导致在后来的ATF和JSF竞争中输给了洛马,最后不得不被波音合并。而通用还有后来的洛马靠F-16一炮打响,又在后面的ATF和JSF竞争中大获全胜,一举取代麦道成为大哥大。图为YF-16战斗机的座舱,看得出座椅前沿很高,有明显后倾

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                F-16 Block60战机的玻璃座舱,可以和早期F-16座舱对比一下

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                F-16后期型上战斗机飞行员使用的头盔瞄准具

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                • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(八)——战胜诺斯罗普

                  问:在F-16战斗机的研发历程中你们是如何战胜这些技术风险的呢?

                  答:我们之前为轻型战斗机原形做的很多研究工作为我们后来的成功打下了很好的基础。甚至从法律上讲,我们根本不用再额外研制一架战斗机,只需要把之前花300万美元研究的所有成果拿出来放到手推车上,然后交给空军的人,告诉他们:这就是你们想要的。

                  我们的飞机只要准备好就可以起飞。为了和诺思罗普竞争,我们推出的是一架实实在在能飞的飞机。但在我看来我们的研制工作没有遇到任何困难,除了时间进度太紧之外,当时几乎所有的时间进度都很紧。另外,试飞成功后该如何安排也没有确定,当时我们推出的仅仅是一架技术验证机而已。

                  问:为什么诺思罗普不肯在他们的轻型战斗机原形机上冒点险,尝试运用点新技术呢?

                  答:诺思罗普希望研制一种轻型战斗机来替代他们早先研制的F-5战斗机,为此他们把更多注意力放到国外市场上。但这样一来他们的设计思路就趋于僵化保守,因为他们希望自己的设计能“面面俱到”地满足国外用户的需求。

                  相比之下我们更关系美国空军的技术需求,我们在设计思路上保持了很大的灵活性以便随时跟上空军的需要。我们分析了很多设计方案,直到最后一刻才确定哪个方案才是最佳方案。我们敢于自己的战斗机设计中采用一些先进技术,同时准备好承担相应的风险。

                  通用动力赢得轻型战斗机原型机制造合同的消息让很多业界同行措手不及,于是他们在空军面前拼命活动推销他们的想法。而我们则不然,在原型机的整个设计制造过程中我们始终保持沉默,因为F-111战斗轰炸机的失败经历,我们在行业里的声誉一直不佳,别人对我们有很多误解。这种时候我们不能高调,更不能吹牛!我们唯一能做的是保持沉默,努力把自己的工作做好,做彻底!

                  1974年2月1日,YF-16原型机设计完毕,做好了首飞准备。而我们的竞争对手的进度明显落后了——诺斯罗普公司要到当年6、7月份才能实现首飞。这点曾经让我们很担心,我们最初的想法是他们肯定会领先我们一步。因为既然有充裕的研发周期,那诺斯罗普最后拿出来的多半是个成熟的生产型号,而不是一个带有实验性质的原型机。实际上,诺斯罗普实实在在落后了。空军最终选择了我们的设计方案的原因之一就是相比对方的设计方案,我们的设计更接近于一个全新设计的方案。

                  早期的预研发为F-16的成功打下了坚实的基础,为了赢得合同,Hillake的团队认真评估了多个设计方案,最后一刻才敲定使用哪个方案

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                  留给F-16的研制时间很有限,但因为准备充分,在空军宣布选中通用动力和诺斯罗普设计方案之后仅仅20个月——1973年12月13日,第一架YF-16原型机就下线了

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                  与通用相比,诺斯罗普设计方案YF-17也有自己独到之处:双发双垂尾、大边条布局。但受制于双发布局挤占载油空间,飞机航程受到影响,这个问题直到今天仍困扰F-18

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                  • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(九)——成功离不开团队支持

                    问:你对人们叫你“F-16之父”这个称号怎么看?

                    答:我感到十分荣幸!作为“F-16之父”,我主要是提供创意。后面的具体设计以及再后来的很多升级改进就另说了,这些成就由其他人分享。而我最关心的是战斗机的外形,对内部是如何工作的不怎么在意,除非它能影响到战斗机外形。

                    问:让我们回到刚开始的话题——关于“战斗机黑手党”。当时你们需要打破人们脑子里固有的思维定势,但这么做是有风险的。改革需要打破陈规,但组织很大程度上又是建立在既有规范之上的。你们是如何克服这个根本性的矛盾来实现创新的呢?

                    答:有时候态度很重要。One that places substance before style.我们不介意和一些平庸的人和事在一起共事;在前进的道路上我们尽量不去踩别人的脚趾头;我们尽量不和传统习惯发生正面冲突。

                    如果你实在看不惯某些人和事的话,最好的办法就是与它保持距离。不到万不得已,没必要到处用出格的办法解决问题。

                    问:那么公司能够容忍你们用那么与众不同的办法解决问题么?如何保证它用在正确的地方?譬如通用的先进技术设计部门?

                    答:总的说公司对我们还是很支持的。你的脑子里不应该有那些束缚自己设计灵感的条条框框。一旦你有了好的设计灵感,就应该尽力让部门或者公司落实它。但即便如此,你也需要在一些具体问题上保持灵活性。

                    问:在你的战斗机设计师生涯中谁对你影响最大?

                    答:Bob Widmer,通用动力沃斯堡工厂分管技术的副总裁,他是我设计师生涯上的导师。我从他身上学到了很多东西:他很有洞察力,鼓励大家自由思考问题。他是那种很有好奇心的人,总在问为什么?后来Bill Dietz也给我很大的影响。他是我工作过的最好的老板,他了解每个人的优长劣短。正因为有他,在研制轻型战斗机的那些日日夜夜里,整个团队协作很默契,大家各得其所、相得益彰。Bill发现了我的才华并且放手让我大胆尝试。那是我职业生涯中最自由最快乐的一段日子,我可以放开手脚做自己想做的事,不必成天担心老板的看法。

                    接下来是Ed Heineman——公司分管技术的副总裁,他早年设计过A-4“天鹰”攻击机。他把自己在设计A-4时积累的很多心得体会传授给我们,后来这些经验都用到了F-16战斗机上。

                    剩下的就是曾经常常和我一起讨论问题的“战斗机黑手党”成员——John Boyd和Pierre Sprey。正因为有了他们,我的灵感才能像一个舞者那样和着他们的节拍翩翩起舞。

                    总的说,上面这些人在不同方面给了我经验和启发。设计方面是Widmer和Heineman;团队协作方面是Bill Dietz;概念和思路方面则是John Boyd和Pierre Sprey。

                    成功离不开团队支持。不单单对于F-16如此,战斗机黑手党所倡导的理念之所以能生根发芽,不单单是他们个人的努力,更有一批具有远见卓识的领导支持。一个成功的产品背后必定有一个优秀的团队支持。F-16如此,Su-27也是如此,J-10、FC-1的成功莫不如此。图为当时给予他们支持的国防部官员之一:Melvin R. Laird

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                    • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(十)——成为多用途战斗机

                      问:Boyd和Sprey后来抱怨你没有坚持“战斗机黑手党”最初的设计理念——“让它变得简单”。他们对于在F-16上安装大量电子设备很有不满,认为这会让飞机变得笨重。你怎么看?

                      答:对于F-16战斗机该如何进行后续改进的问题上,如果你仍旧只停留在最初的设计理念上的话,那它注定只能成为一种简单昼间战斗机。那它会像当年的F-104战斗机一样最多生产300架就告夭折。但这并不是说他们的抱怨毫无道理:当你在F-16战斗机机腹中线上挂载副油箱、炸弹、电子对抗吊舱时,飞机的飞行阻力确实也在同步增大。这样的结果对于一位终其一生都在研究如何通过降低战斗机飞行阻力来改善其机动性能的人而言确实是难以忍受的。但即便如此,这样的改进对于F-16的发展而言也还算是好事。

                      应该说,F-16战斗机的发展远远超出我的预期。如果我当初知道它会成为一种多任务、以对地攻击为主的飞机的话,我会把它设计成另外一个样子。

                      阴差阳错之下,F-16没能成为单一制空战斗机,而成为一种多用途战斗机,这成为Boyed心头永远的遗憾。但即便如此也不妨碍F-16继续自己优异的表现。从千里奔袭伊拉克核反应堆到接替F-4G承担“雷达猎手”的重任,F-16用实力证明了自己存在的价值。图为携带HARM反辐射导弹的F-16CJ战斗机

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                      携带“狙击手”瞄准吊舱的F-16战斗机

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                      配备JDAM的F-16战斗机

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                      至于以F-16为平台改装的各种技术验证机就更多了,甚至在F-35的研制过程中也露了一手,图为改装DSI进气道的F-16验证机

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                      • 家园 “战隼之父”谈“战隼”(十一)——关于F-16XL

                        问:是不是这种变化催生出后续的F-16XL?

                        答:是,作为一种战斗轰炸机,F-16XL性能较好的平衡了制空和对地攻击的不同要求。实际上当我第一次向空军的人展示F-16XL的设计蓝图时,对方的表现很兴奋很意外,有人甚至怀疑我为了多卖点飞机给空军,当初故意隐瞒了这个设计。但如果你知道当初轻型战斗机发展的脉络的话,你就会明白我并非有意这么做。

                        在F-16XL身上,轻型战斗机的设计理念更深化了。由于机载武器增多造成的空气阻力被我们减少了63%;与同样执行对地攻击任务的F-16战斗机相比,搭载相同油量、两倍弹药的情况下,其遇到的空气阻力也仅仅比相同载荷F-16多出30%而已。说到这里,我想到一个在战斗机设计界存在差不多30年的的思维误区:战斗机设计师仅仅是设计一架“外表干净”的战斗机而已,而空战必须的各种武器弹药只能事后逐步安装上去。事实上,这些额外安上去的东西不但增加了飞机飞行时遇到的阻力,而且还恶化了战斗机的操纵品质。今后在设计战斗机的时候,应该把它们也作为一个子系统考虑进去。

                        当我们开始设计一架战斗机时,我们应该从设计武器的角度去思考如何设计它,这才是它最本质的东西。我们应该思考什么是武器?它应该被赋予哪些特质?然后才是飞机。而现在则正好相反,首先是设计飞机,然后再往上面装杂七杂八的东西,最后把它身上该有的武器特质也毁坏殆尽。

                        Hillake是F-16XL设计团队的主要负责人。F-16XL的设计初衷是用来研究高超音速技术在军用飞机上运用的可行性,只是后来才参与美国空军提出的“增强型战术战斗机”项目招标

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                        与F-16相比,F-16XL战斗轰炸机最大的差别在于其采用了变弯曲-箭形三角翼气动布局。机翼面积相比F-16增加了整整120%;空重也比F-16增加了1300kg(这还是大量采用碳纤维复合材料减重后的结果);因为要额外安装两个机身主要组件的关节部件,F-16XL的机身长度比F-16长出1.4m;因为机身拉长,为了防止起飞/降落时擦地,不得不取消腹鳍;另外主翼最外段有3度上反角。上述改进的结果是:相比F-16,超音速条件下F-16XL的升阻比提高了25%;亚音速条件下提高了11%;其低空高速突防性能明显提高;载油系数增加了82%;配备了27个武器外挂点,载弹量增加整整两倍;航程增加40%。

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                        F-16XL与F-15E战斗轰炸机的性能孰优孰劣直到今天都是军迷们争论的话题之一。按照空军的说法,F-16XL落选“增强型战术战斗机”的原因在于:F-16XL是单座战机,在执行战斗轰炸任务时一名飞行员很难兼顾全局;F-16XL可以看作是在F-16基础上全新设计的战斗机,而F-15E则是在F-15双座教练型基础上小改而成,技术风险和成本比较小;F-16XL是单发战斗机,可靠性不如双发的F-15E战斗轰炸机

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