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香喷喷的臭鼬航空科技的黑白衣

 强哥的书屋 2019-11-15

        “臭鼬工厂”——正式名称是先进研发项目部,原本是洛克希德高度保密的“黑箱操作”部门,专事短平快的特殊项目。后来,“臭鼬工厂”的业务范围逐渐扩展到预研,现在已然成为洛克希德·马丁公司的研发主体。

        “臭鼬工厂”的战斗机设计始于P-80,在F-104的时候迎来了一个高潮。上世纪50年代,正值追求高空高速战斗机。凯利·约翰逊设计的小翼展、薄翼型的梯形机翼让F-104在飞机超声速和机动性之间得到最大程度的折中。即便后来F-104有“寡妇制造者”的坏名声,但在那个计算流体力学尚未成熟且缺乏超声速风洞的时代,在给定的条件下,约翰逊已然出色地回答了设计挑战。F-104总产量超过2500架,并广泛装备了美国及其盟国的空军。不过,洛克希德的战斗机交响乐谱就此也画下了休止符。在之后的美国“轻型战斗机”计划(简称LWF)期间,洛克希德呈交了CL-1200方案,依然采用梯形翼,这实际上是F-104的深改。LWF最终催生了F-16和F-18出现,虽然洛克希德坚信CL-1200至少在纸面上可以达到LWF的机动性要求,可这是一个与冀身融合体、边条、低翼载、进气道预压缩等先进技术脱节的设计。在战斗机黑手党的推动下,能量机动成为主导设计思想,在简约和完美中“回归基本”。而臭鼬工厂在战斗机设计上则爬错了科技树。

        在接下来的30年中,洛克希德几乎与战斗机无缘。但上帝关上一扇门,又打开一扇窗。正当洛克希德在战斗机世界步履蹒跚之时,却借着CIA高空侦察机(最终产生U-2)项目,爬上了另一棵科技树。

“臭鼬工厂”的金手指

        上世纪60~80年代,“臭鼬工厂”专注于具有隐身能力或者高空高速能力的特种飞机。从U-2到SR-71,再到F-117A,这一系列具有“特异功能”的飞机让洛克希德遥遥领先于当时世界所熟知的航空科技前沿。当然,这些飞机并不完美,整体性能很不平衡。但是“臭鼬工厂”在长期实践中,积累了世界上最丰富的隐身设计和使用经验,这一专长在上世纪90年代闪光了。在美国空军的“先进战术战斗机”(简称ATF)计划中,洛克希德的YF-22击败对手诺斯洛普的YF-23,最终发展成为下一代美国空军主力战斗机F-22。“臭鼬工厂”接下来再接再厉,在“联合打击战斗机”(简称JSF)计划中用X-35击败了波音的X-32,夺下了美国三军和盟国的下一代“低端”战斗机,一举成为未来几十年西方战斗机世界的霸主。

        “臭鼬工厂”突然开了金手指吗?不是,只是时代变了,战斗机科技的“黑白两道”变了。

        航空科技是复杂的整体,但总是有“黑科技”、“白科技”和两者之间的“灰科技”的。黑科技高度保密,是各大飞机公司的独门绝技;白科技尽管也高度复杂,但对于整个业界已经比较成熟,不再是独门绝技,各公司之间的水平差异属于量变,而不是质变。

        还有一个问题是人才。黑科技的人才在公司内部都是保密的,只有直接共事的小圈子里的人才知道谁是谁。公司之间互相挖人,不说别的,保密规定就不容许这样的事情发生。但白科技的人才就相对公开。事实上,即使在公司内部,黑白两道的人也是互不流通的。ATF投标的时候,洛克希德和诺斯洛普都由黑白两道的人在互不知情的情况下分别提交方案,供最后选择。

        在ATF和JSF时代,隐身不再是神秘莫测的黑科技,但还是深灰的科技,这是关键技术,也是“臭鼬工厂”的拿手好戏。超巡主要取决于发动机,与飞机公司关系不大。只要不追求极致,机动性技术差不多是白科技了,或者说已经主流化——主动控制、涡升力、翼身融合体、进气道预压缩等不再是哪一家飞机公司的独门绝技。F-22的气动设计水平很高,但F-22在气动和飞控上没有像诺斯洛普YF-23那样前卫。这是继承了F-15以来简约和完美主义的传统,也为采用已经主流化的气动设计方法和飞控技术创造了条件。与F-15、F-16、F-18引领气动设计革命相比,F-22的气动技术进步是量变,不是质变。性能全面均衡、正确锁定关键的黑科技,借用白科技平衡技术谱系里原本的缺门,这是F-22脱颖而出的关键。

        回到LWF时代,洛克希德CL-1200则是根本锁定错了关键技术,被诺斯洛普、通用动力和麦道的先进气动技术甩到后面。而到了隐身时代,通用动力和麦道的强项依然在气动设计,对隐身却缺乏经验。两家合作的A-12“复仇者”堪称小“B-2”,但恶魔在细节之中,两家对隐身的理解还停留在由白渐灰的境界,对隐身带来的特有困难缺乏技术准备,也在项目和成本控制方面估计不足,致使A-12最后下马。没有正确锁定隐身这棵科技树,最终导致麦道卖身于波音,通用动力则卖身于洛克希德。

        这说明了一个有意思的问题:航空科技有很多方面,谁都不可能面面俱到,爬对科技树是成功的关键。但这是一片科技林,并非只有一棵树,而正确的科技树则是与时俱进的:随着航空技术的发展,曾经的黑科技可能成为白科技,那这棵科技树当年没有爬可能也不是大问题,现在的短板是能补足的。当然关键是要能坚持到现在。

        时至今日,隐身还不能算白科技,但已经远没有ATF时代那么深灰了。机动眭则是白科技了。如果今天重开ATF或者JSF竞标,麦道和通用动力或许有能力与洛克希德、诺斯洛普一拼,但这个“如果”已经不再可能了。这使得美国下一代战斗机的竞标格外值得关注,哪一棵科技树才是关键呢,是人工智能和有人一无人组队作战?这已经超出传统的飞机工程领域了。事实上,当年的隐身就已经超出传统飞机制造业专注的气动和结构了。

        但黑白科技是相对的。对于航空科技整体均衡、发达的美国而言,不同航空制造企业可以交替发展、有序超越。但对于航空科技不甚发达或者发展不均匀的国家而言,缺门就是缺门,可能对别人已经是白科技的东西,对自己依然是黑科技。那就只有老老实实填平补齐。这是不同层次的问题。

        另一方面,“臭鼬工厂”的经验也反映了科技林里多样性的重要性。在麦道、诺斯洛普、通用动力等都在爬机动性这颗科技树的时候,洛克希德阴差阳错爬上了隐身这棵科技树,诺斯洛普后来也爬上来了。不好说这是远见还是巧合,但反例是苏联。米格和苏霍伊的重点不同,但两者的科技树都来自中央流体力学研究所,所以不同时代的米格和苏霍伊在气动设计理念上有很大的相似性。这种同質性在气动依然主导战斗机设计的时代没有太大的问题,但在隐身时代之后就难说了。

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