在20世纪50年代后期,为了为研制中的北美F-108“轻剑”截击机配备导弹和火控系统(FCS),美国空军发布了一份招标公告,最终由休斯公司提供的方案赢得了竞标。这个所谓的改进型有人截击机(IMI)性能可以达到3马赫左右,搭载的休斯ASG-18脉冲多普勒雷达系统以及同步发展的休斯GAR-9导弹,使得这架飞机能够对迎头而来的目标实现下视或者下射攻击。
F-108是由北美公司设计的一个能够达到3马赫速度的远程截击机项目。
再者,这套装置还能把机载单脉冲截击系统的最大作战距离从原本的64公里大幅提升到195公里。
随着F-108和火控系统的研制不断推进,美国空军将康维尔YB-58A“盗贼”(55-665)轰炸机暂借休斯公司,作为系统测试的试验平台。飞机飞抵加州卡尔弗城的休斯主要工厂,进行导弹和火控系统的改装,整个过程差不多耗时一年。在飞机改装的同时,休斯的工程师们还利用高速摄影设备以及一个深达2.7米、装满缓冲泡沫的深坑,对371公斤重的GAR-9导弹的分离和俯仰性能进行了地面分析。GAR-9导弹由两个推进器与飞机分离,头尾各配有一个。发射时,这两个推进器会推动导弹与挂架分离,然后导弹下落到远离飞机的安全距离,紧接着火箭发动机点火,推进GAR-9导弹向前飞行。
因为ASG-18雷达天线的直径挺大,YB-58A 55-665的机鼻都给搞得宽了点,人都叫它“史努比”。
座舱侧壁画上画着一只在奔跑的史努比。
导弹和火控系统的研发进展挺顺利。1961年,休斯公司让詹姆斯·“吉姆”·埃斯罕担任YB-58 ASG-18GAR-9项目的试飞员,还配备了几名火控操作员(FCO),里面有两人会坐在B-58的后部座位上,他们的主要任务就是发射GAR-9导弹并监控整个系统的一举一动。
GAR-9导弹可以算得上是那著名的AIM-54的前身之一。
左边三号就是詹姆斯·“吉姆”·埃斯罕。
雷达系统配合导弹使用,已经成为现代战场上的重要组合。
ANASG-18雷达配备了一个高功率消耗的行波管发射机链路,因此得靠液冷来散热。发射机部分内部有两个串联的行波管放大器,它们的增益以及模拟电路负责产生和处理连续的高脉冲重复频率(PRF)波形。
在测试台架上对ASG-18雷达进行检查。
整个装备还配备了用来导航和攻击的固态数字计算机、内置测试(BIT)电路、综合控制与显示系统,以及可以与雷达联动的红外(IR)搜索和跟踪设备。
YB-58A 55-665配备了ASG-18雷达以及红外搜索与跟踪设备。
红外系统的有效距离主要看背景辐射强度和大气的透过效率。早期的红外设备都用在2.0到2.5微米波段的无冷却硫化铅传感器,那时候的识别水平还不算高。
所以,休斯公司继续完善红外系统,最后开发出了液氩冷却的锑化铟长波传感器模块。这款传感器能在3-5微米波段工作,分辨率也大大提升。装在YB-58和YF-12A上的红外系统又经过了新一轮改进,采用液氮冷却的硒化铅传感器,可是因为F-108和YF-12A这两个项目都没持续太久,休斯公司也没来得及在试飞的时候对红外系统做彻底的测试。
GAR-9导弹被挂在YB-58A 55-665“史努比”的机腹吊舱下面。
YB-58经过改装之后,开往加州爱德华兹空军基地承包商区的休斯基地进行试飞,虽然F-108项目在1959年9月23日被叫停,美国国防部还是决定让休斯雷达和导弹项目继续自主发展。没多久,休斯公司也迎来了新的装备任务。
试飞过程中那“史努比”真是让人忍不住笑出声来。
凯德洛克这名字一听就挺别致的,谁知道他到底是个啥人物啊。
1960年3月16-17日,洛克希德公司的著名设计师克拉伦斯·“凯利”·约翰逊和美国空军系统司令部的哈尔·埃斯特斯上将,以及负责研发规划的空军秘书考特兰·帕金斯博士聚在一起。这次会议都是因为“凯利”在中央情报局(CIA)推动的A-12项目成功亮相,受到很大的鼓舞,他提出可以为美国空军打造一种类似A-12的远程拦截机,名字叫AF-12。两位空军的高层人士都对这个“凯利”的想法挺感兴趣的,便下令俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的马丁·德姆勒上将,继续就这个新概念展开讨论和分析。
与YF-12A 60-6396合影的传奇飞机设计师克拉伦斯·“凯利”·约翰逊
1960年10月下旬,洛克希德公司得到了一份价值一百万美元的初步合同,开始规划A-12截击机的概念设计。在合同中明确要求这架飞机必须配备休斯ASG-18火控系统和GAR-9导弹。这个项目的秘密代号叫“凯德洛克”,约翰逊任命罗斯·丹尼尔担任项目工程师,把A-12的第11架飞机作为AF-12的试制原型机。
洛克希德公司的艺术家们创作出了AF-12的设想图,展现了这款未来战机的构想样貌。
1960年12月,洛克希德在“臭鼬工厂”成立了“凯德洛克”设计小组,为了保密,这个团队与A-12“牛车”团队保持距离,完全独立运作。
如果将侦察机改成截击机,得做不少设计调整,主要集中在A-12第715机身站位(FS)之前的前机身部分,也就是前后机身连接的那个位置。
YF-12的改动,主要就在A-12第715机身站位(FS)之前的前机身部分,调整了不少设计细节。
AF-12跟A-12比起来,外表上的变化还不少。比如在A-12的“Q舱”位置,加了个第二个座舱;机头那儿装了个直径1.02米的雷达天线罩,看着就特别醒目;而在前机身的两边,还都装了四个武器舱,其中右前的弹舱是放火控系统设备的,所以那器械只能在其他三个弹舱里各放一枚GAR-9导弹。
AF-12的前机身部分模型,此刻还没有考虑装上休斯雷达。
1961年1月23到24日,研发团队和美国空军武器系统项目组在加州伯班克召开了第一次会议,军方详细听取了“臭鼬工厂”对这款飞机的设计思路和发展方向的介绍。
看起来研制进展挺顺利的,不过到了6月份,风洞测试结果显示,新设计的圆锥型机鼻和抬高的后座舱导致飞机的方向稳定性出现了比较严重的问题。为了解决这个难题,只有对后机身进行一些额外改动。设计团队在两个发动机舱下方各加了一块固定腹鳍,还在机身下中线位置装了一个大型可以折叠的腹鳍,这个腹鳍是可以随着起落架收放来展开或折叠,简单说就是起落架收回时腹鳍展开,放下时就折叠起来。
工程师们对新加的那三块腹鳍进行了风洞测试,看效果怎么样。
中线腹鳍折叠之后的样子如下。
YB-58的试飞员埃斯罕也加入了“凯德洛克”计划,成为了首席试飞员,不过他同时还继续为休斯公司飞YB-58ASG-18测试机。经过一番繁琐的保密审查后,埃斯罕获准进入伯班克的“臭鼬工厂”与工程师交流,还在AF-12模型里熟悉了这架飞机的座舱和那些特殊设备。
1962年8月2日,美国空军增加了预算,把AF-12的原型机数量一下子提升到3架,都是替代之前的A-12订单。这会儿,第一架原型机正坐落在“臭鼬工厂”里进行制造,洛克希德给它取的代号是“货品1001”,空军的序列号是60-6934。随着第一架飞机在1962年年底到1963年春左右逐步完工,两个项目——“牛车”和“凯德洛克”都需要个秘密的试飞场地,尤其是“凯德洛克”快要进行首次试飞了。加州爱德华兹空军基地看似不错,但“货品1001”刚装配完毕,就被拆下来,再转到内华达州的51区去了。
还在组装中的YF-12原型机
YF-12A的设计亮点挺多的,它采用了流线型的机身,提升了高速飞行时的气动效率。机头部分配备了强大的雷达系统,便于进行侦察任务。机身上装有多种传感器和电子设备,增强了情报收集能力。这型号还采用了双座布局,方便飞行员操作。机翼设计紧凑,配备了隐身材料,有效减小雷达反射面积,增强了隐蔽性。整体来说,YF-12A在高速巡航和空中侦察方面都表现优异,是当时技术先进的飞机之一。
原型飞机在测试期间用的还是YF-12A的编号,这架飞机长31米,高5.6米,翼展17米,翼面积149平方米。机翼前缘的后掠角是61.25°,没有上下反角,安装角为1°2'。
“货品1001”的空重是27547公斤,而标准空重为26953公斤;这架飞机的最大起飞重量达到了57606公斤,超过了规定的56468公斤,可以说是超标了。YF-12A使用了前三点式起落架,主轮轴距为11.5米,重心位置在16%到29%的平均气动弦(MAC)范围内,过载限制为-1到+3.6g。有意思的是,YF-12A的最大允许空速和其设计的极限速度居然是一样的,都是450节等效空速(KEAS)。
在A-12、YF-12以及SR-71这个项目里,速度的限制都是用等效空速来表示的(这个所谓的等效空速,是经过修正,包括安装误差、仪表误差和空气压缩性造成的影响,得到的空速读数,通常都比实际空速低得多)。只要在飞行中,任何时候都不可以突破这个最大允许速度,否则可能会对飞机的结构造成损伤。另外,YF-12A还不能做尾旋动作,也不能进行滚转速度超过120°秒的机动,起飞时仰角也得限制在14°以内,否则,它的发动机整流罩会跟地面刮蹭。
YF-12A的三视图中,那个庞大的雷达罩和底部的腹鳍可是这个机型的显著标志,特别醒目。
“黑鸟”家族成员的外观特征,主要表现为那沉稳的黑色涂装,再加上线条流畅、轮廓锐利的设计,整体给人一种既神秘又霸气的感觉。机身线条纤细挺拔,显得灵巧且有力,翼面宽大,比例协调,尤其是那些独特的尾翼和尾部设计,增强了整机的霸气气质。真是个气场全开的大家伙儿。
首飞
“货品1001”到达51区之后,众人用了几周的时间把它拆开重组,装上两台普惠J58发动机,再进行了一次接近起飞速度的高空滑行试验。
为了保持秘密,A-12、YF-12A和SR-71这几款飞机也是靠卡车送到51区,然后在那里进行首次飞行的。
1963年8月7号,埃斯罕驾驶60-6934搞了一次首飞,他谦虚地说这次飞行就是普通的产品测试。在第一次飞行当中,A-12侦察机的头号试飞员——娄·沙尔克,还开着F-104“星式战斗机”陪飞了一圈。
1963年8月7号,60-6934搞完第一次飞行就顺利降落了。
约翰逊后来在他的AF-12日志里写:这是我参与过的项目中,唯一一架在火控系统还在研制阶段就率先试飞的飞机。
完成首飞表现得很棒后,大家并没急着让YF-12A达到3.2马赫的设计速度,毕竟“牛车”已经把全部包线都搞定了。工程师们主要投入时间,集中在火控系统的集成和惯导系统的测试上。
鉴于“牛车”这会已经扩展了所有的包线,工程师们就把时间花在了火控系统的整合和惯导系统的测试上。
公开
随着“牛车”在51区展开全方位的试飞,频繁的测试和训练次数让A-12逐渐被更多的外界所看到,其中最常遇到的就是那些乘客飞机的机组人员。
这也就自然引出了“牛车”项目还能隐藏多久的问题。1963年11月29日,肯尼迪遇刺一周后,新当选的总统林登·约翰逊召开了国家安全委员会会议,会议的核心内容是如何应对“牛车”取得的技术优势。
会议最后决定把这个“牛车”项目的秘密一直保留到1964年大选结束。不过,没多久,共和党就开始抨击民主党在新型军用飞机的研发上搞得不怎么样,这一下让约翰逊总统觉得是时候提前揭露这个“黑”项目了。于是,他也吩咐属下们准备好应对措施。
“凯利”·约翰逊也被叫去帮忙起草声明,他建议用“A-11”这个编号,之前这个编号用过,用在已经被放弃的“牛车”反雷达改型里。到1964年2月29日,约翰逊总统正式公布了“牛车”的存在,还在讲话里用了“凯利”·约翰逊推荐的“A-11”编号。
1964年2月29日,约翰逊总统正式公布了“牛车”的存在。
美国已经研制出了一个先进的喷气试验机——A-11,取得了不错的成果。这架飞机在超过21300米的高空,飞行速度达每小时超过3200公里,进行了持续的试飞。
A-11的表现远远甩开了当今世界上所有的飞机……。
这个型号从1958年就开始着手研发啦,制造商是加州伯班克的洛克希德飞机公司。它搭载的J-58型发动机,是由联合飞机公司的普惠部门负责设计和生产的。而A-11的试验性火控系统和空对空导弹系统,则是休斯飞机公司负责开发的。
考虑到这项研发对美国国家安全的长远影响,A-11的具体性能都被严密保密。所有参与这个项目的人员都收到指示,不能泄露任何相关信息……。
为了让总统的讲话听起来更靠谱,同时也让公众的注意力从中情局的A-12“牛车”计划上转移,“凯德洛克”项目在总统出现在电视画面前几小时,竟在“白色世界”里小露了个面。两架YF-12A原型机,编号为60-6934和60-6935,在鲍勃·吉利兰和沙尔克的操控下,从51区起飞,转场到爱德华兹空军基地(后来吉利兰还成了SR-71的首席试飞员)。
沙尔克还清楚地记得,那帮人目瞪口呆地盯着两架外形光滑得奇怪的飞机慢慢滑向指定的机库。要知道,除了几位沙漠里的居民和乘客飞机的机组人员之外,YF-12A之前从没人见过,谁都没见过它的真面目。
两架飞机在降落的那会儿,只被几十个巧遇在周六早上干活的维修人员看到了。沙尔克还记得,那帮人呆呆地望着那两架外形光滑得奇怪的飞机慢悠悠地滑进指定的机库。得说,除了几位瞭望沙漠的居民和乘客飞机的机组成员,YF-12A之前还从没人见过,项目之外的人根本没见过它的真面目。
沙尔克又说:“这次我们低调转场,结果在飞机转弯进机库的时候出了个大差错。我们在机库大门前做了个180°掉头,让拖车把飞机倒着推进去,可没想到,发动机尾气引燃了机库的消防阀。这些阀门挺大的,就像航母机库里那些消防阀一样。在沙漠里,根本见不到这么多水,从机库顶部哗啦啦地倾泻下来。”
试飞
几周过去,经过对两架YF-12A进行必要的重新布线,60-6936也飞到了爱德华兹。三架原型机安排到爱德华兹后,参与“凯德洛克”计划的人员猛增,许多来自空军系统司令部(AFSC)和防空司令部(ADC)。一直到1965年中期,这个测试团队才正式被命名为“SR-71YF-12测试部队”。因为大部分专家都留在51区继续搞A-12,所以在新基地的测试工作难免遇到不少麻烦。尽管如此,等到YF-12A 60-6934装备上一套全新电控进气系统,能在飞行中稳定调节气流,埃斯罕刹那间,就用这架飞机在短短三个月完成了YF-12的性能拓展任务。
YF-12A的前座驾驶舱
YF-12A的后排座舱
1965年4月,埃斯罕进行了几次包线验证飞行,为美国空军的YF-12A开路,刷新了纪录。到5月1日,YF-12A又创造了一连串速度和高度的纪录,那天正好是中情局飞行员弗朗西斯·加里·鲍尔斯的U-2被苏联SA-2导弹击落五周年。这架YF-12A的破纪录飞行,也算是在提醒苏联:美国在军事竞争中依然占据优势。
放下起落架,收起中线腹鳍的YF-12A看起来更加紧凑稳重。
YF-12A速度和高度世界纪录(全部在1965年5月1日创造):
纪录:绝对高度达到80257.86英尺(24462米),操作员是火控操作员(FCO)丹尼尔·安德烈中校,飞行员则是罗伯特·L·“狐狸”斯蒂芬斯中校。
纪录:直线飞行时的绝对速度达到了2070.101英里每小时(3331.5公里每小时),机组成员包括飞行员罗伯特·L·“狐狸”斯蒂芬斯中校,以及火控操作员丹尼尔·安德烈中校。
纪录:在500公里的闭合航线上,速度达到了1688.889英里每小时(2718公里每小时),机组成员是飞行员沃尔特·F·丹尼尔中校和火控操作员詹姆斯·P·库尼少校。
纪录:在一条1000公里的闭合航线上,绝对速度达到了1643.041英里每小时(2644.2公里每小时),机组成员包括飞行员沃尔特·F·丹尼尔中校和火控操作员诺埃尔·T·华纳少校。
大部分火控系统的整合工作早在B-58上就搞定了,因此把ANASG-18和GAR-9(现叫AIM-47空中拦截导弹)装到YF-12A上,速度还挺快,这套设备的表现也超过了预期。虽然正式生产的飞机能挂上3枚AIM-47导弹,但那架满载试验仪器的原型机,从没装满过导弹。
虽然量产型飞机可以在弹舱里挂上3枚AIM-47,但那架装满试验设备的原型机,实际上从来没一次挂满过导弹。
在首次导弹分离试验中,机载摄像头显示导弹的分离姿态出了点问题,若发动机点火,这个AIM-47导弹很可能会撞上机身底部。经过调整之后,后续的测试都挺顺利的。到最后,YF-12A在测试期间一共发射了12枚实弹,其中有7次是由埃斯罕驾驶,其余的则是由美国空军的飞行员操作。
AIM-47导弹和YF-12A在超音速条件下完成分离的情况
洛克希德机组YF-12AAIM-47导弹射击记录:
在1965年至1966年期间,洛克希德的YF-12A在多次任务中执行了导弹发射任务。记录如下: - 1965年3月18日,编号G-11935,速度为2.2马赫,高度为19,812米,目标为Q-2C,目标高度为12,192米。 - 1965年5月19日,编号G-13935,速度达2.3马赫,高度19,812米,目标为Q-2C,目标高度6,096米。 - 1965年9月28日,编号G-15934,速度3.2马赫,高度20,860米,目标为Q-2C,目标高度6,096米。 - 1966年3月22日,编号G-18936,速度3.15马赫,高度27,708米,目标为Q-2C,目标高度457米。 - 1966年4月25日,编号G-19934,速度3.22马赫,高度是20,860米,目标为QB-4,目标高度457米。 - 1966年5月13日,编号G-16936,速度3.17马赫,高度22,555米,目标为Q-2C,目标高度6,096米。 - 1966年9月21日,编号G-20936,速度3.22马赫,高度为2,555米,目标为QB-47,目标为海平面。
1966年3月22日的测试里,Q-2C被AIM-47直接击中尾部。
1966年4月25日,差点就和QB-47擦身而过的AIM-47。
1966年4月25日,差点就和QB-47擦肩而过的Aim-47,整套系统的战斗潜能就在那天的测试中展现得淋漓尽致。埃斯罕回忆说:“起飞以后,我们便朝西南方向加速,然后一转弯,向东飞向靶场。乔治·帕森斯是我火控操作员,他成功侦测到距离我们241公里外、正以大约300米高度、时速0.6马赫向西飞行的靶机。那会儿,我们的速度是3.2马赫,飞行高度达22860米。虽然在地面站的引导下飞行,我们还是利用ASG-18的近距控制功能,成功接近目标,追踪正位于12点钟方向的前方目标。彼此的相对速度高达3.8马赫,海拔差也是那一大截。准备射击后,我们在距目标大约98公里处发射了导弹,导弹直击QB-47的左平尾部。撞上的瞬间,我们的雷达还在73度角向下锁定着目标。”
埃斯罕(左边)和他的火控操作员在一起
这款没有战斗部的导弹击落了QB-47大约1.2米长的一块平尾。洛克希德的机组一共试射了七次,其中六次成功,只有一次因为导弹陀螺系统出了问题而失败。这让美国空军印象深刻得不得了。防空总部估算需要采购96架这种大型截击机,来替换老旧的F-102和F-106机群,型号定为F-12B。他们打算在马里兰的奥的斯空军基地部署三个F-12B中队,负责守卫东海岸,而在华盛顿州的潘恩空军基地也设三个中队,守卫西海岸,每个中队有16架飞机。空军认为,凭借这样的规模,这支F-12B的队伍能够有效保护整个美国本土,抵挡苏联低空轰炸机的突然袭击。
F-12B生产版本的前段机身模型
结局
F-12B的另一个亮点就是速度,比康维尔F-106快得多。F-106从起飞到导弹发射,用的时间是F-12B的两倍,而拦截超音速轰炸机时,则是四倍。虽然大家都看好F-12B,但当时的国防部长麦克纳马拉倾向于支持F-106X方案(后来被F-15“鹰”式战斗机项目吸收),原因只是因为一份国家情报评估报告显示,F-106X应对苏联轰炸机的威胁,在成本和效能上都最合理。
鸭式布局的F-106X风洞模型,关于这款机型的详细资料,大家可以点击这里查看。
麦克纳马拉在接下来的三年里,在几个不同场合都否决了美国空军请求国会拨款9000万美元来启动F-12B的生产计划。到了1966年7月,“凯利”·约翰逊被下令停止YF-12的试飞工作。局势逐渐变得更加糟糕,1966年8月5日,约翰逊在他的日记里写到:“我们已经撤走了大半的YF-12A试验队伍,只剩下维持飞机封存或送回伯班克的那些人,这个项目快要完了。”
终于,在1968年1月5日,“臭鼬工厂”收到了美国空军正式通知,宣布F-12B项目正式结束,YF-12A的计划也在2月1日正式告一段落。就在那之前四天,空军下令洛克希德把A-12、F-12和SR-71的全部工装都给销毁了,大型夹具被拆除,卖成废品出手。约翰逊在日记里写到:“从现在起的十年里面,全国会为停产这一系列3马赫速度的飞机而感到非常后悔。”
YF-12A后来被转交给NASA,专门用来开展飞行研究。
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