保卫北美的天空

2017-03-06 19:10:21 航空世界 2016年11期

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WS-201(即Weapon System-201)项目是美国空军的一个旨在开发一种可以在1954年迅速装备部队的先进截击机的项目,所以也被称为“1954年截击机”项目。这个项目的直接成果是F-102“三角箭”(Delta Dagger),F-106“三角标枪”(Delta Dart)以及XF-103“雷电战士”(ThunderWarrior)的问世,而F-101B“巫毒”(Voodoo属于WS-217项目)以及F-104“星战士”(Starfighter)的出现也间接受到这个项目的影响。该项目也极大地影响了SAGE战斗控制电脑的构成,并促成了美国的第一代数据链系统的产生。

背景

“1954年截击机”项目的想法在美国空军创立之初就出现了。新军种创立后,美国空军下设了数个司令部,其中就包括战术空军司令部(Tactical Air Command,存续至今)以及空中防御司令部(Air Defence Command,于20世纪80年代被撤销),这两个司令部都需要优秀的制空战斗机:虽然战术空军司令部主要是负责进攻,但是它需要优秀的战斗机来保障其制空权;而空中防御司令部则肩负着美国国土防空的任务,重点就是防止敌国远程轰炸机对美国进行轰炸。不过,尽管目标一致,但两个司令部从成立开始其需求就存在分歧。

1949年,美国空中防御司令部开始为一种可以拦截预定在50年代入役的苏联轰炸机的截击机进行招标。在当时,已经有多型截击机在进行开发了,其中包括从现有喷气机进行改装的飞机比如F-86D“佩刀犬”(Sabre Dog,从F-86发展而来),F-94“星火”(Starfire,从F-80发展而来)以及一款全新的喷气式战斗机——F-89“天蝎”截击机。不过这些全都是亚声速飞机,美国空中防御司令部并不认为这些战机可以拦截苏联当时正在开发的新型高速喷气式轰炸机。

美国空中防御司令部需要一种全新的、超声速的飞机来应对未来可能的“热战”。由于某些未知的原因,他们还要求这个飞机的系统必须具备单人操控能力。这就需要将大型雷达与飞机结合在一起,并给飞机的火控系统整合先进的自动驾驶系统来降低飞行员的负担。当时,美国空中防御司令部判断来自苏联的威胁将很快到来,因此要求飞机必须在1954年就进入服役。

WS-201项目

美国空军已经预料到,整合这些新系统将会遇到前所未有的困难。在过去,飞机气动布局、发动机以及武器在整体重量和大小上都有所谓的“常规大小”,这样就可以轻松地对一种机型进行改进。但是对于“1954年截击机”项目来说,新的系统如导弹以及雷达,在设计上都极为不同。在当时,让一种导弹去适应不同的火控系统几乎是不可想象的,这种牵一发而动全身的情况让“1954年截击机”项目几乎不可能有任何正常的改进型。

为了应对这个问题,美国空军提出了“武器系统(WeaponSystem,以下简称WS)”编号系统概念,这样就可以将整个飞机及其系统作为一个项目提出。虽然不同的部件仍然要分配给各个不同的承包商,但是这样就可以在项目的承包商中选出一个作为“首领”以确保所有的部件在送达的时候都能符合标准。“1954年截击机”项目是WS概念提出后的第一個战斗机项目,即WS-201。WS-201的各个部件的招标很快开始进行,首先是电子系统,之后是导弹,最后则是气动布局以及发动机。

WS-201项目电子系统的研究于1949年二月就开始了,这甚至比WS-201项目还早,不过随后就被整合进了项目计划中。1950年1月,美国空军向18个承包商进行代号为MX-1179的招标,但是只有本迪克斯、通用电气、休斯飞机北美航空、斯普瑞以及西屋公司进行了回应。在1950年7月,休斯公司被宣布赢得招标,也就是随后的MA-1火控系统。在原始标书中有这个火控系统必须能支持某种空空导弹,所以已经赢得MX-904也就是GAR-1“猎鹰”项目的休斯公司在招标中占尽优势。

气动布局与发动机的招标于1950年6月开始,代号MX-1554,最晚截至1951年1月。MX-1554项目中同时也提到,赢得这个竞标的厂商将会成为整个WS-201项目的领军公司。在到达截止线后,共有九种不同的设计方案被提交了上去,共和航空提交了三种设计方案,北美航空提交了两种,而钱斯沃特、康维尔、道格拉斯以及洛克希德也各提交了一种设计方案。在1951年7月2日,美国空军宣布康维尔,洛克希德以及共和航空的其中一种设计方案可以继续发展至模型阶段。

不久,美国空军宣布需要一种昼间战斗机,以制衡已经在朝鲜进入实战的苏联新式米格-15战斗机。已有的F-80“流星”和F-84“雷电”已经在性能上完全比不了米格,而美国空军最新的F-86“佩刀”对阵米格-15也只有微弱的优势。要是在当时局势并不明朗的欧洲开战的话,F-86的这点优势可能就会被苏联以飞行员的技术来打破。所以美国空军需要一种可以完全碾压米格-15的战斗机,而洛克希德就被调去进行这种战斗机的开发,最终开发出了F-104“星战士”。康维尔和共和则继续开发MX-1554项目。

很快,共和航空的设计就出现了问题——它太先进了,以至于不可能在1954年服役,所以1951年9月,这场角逐最终以康维尔的胜出而结束,美国空军为其预分配代号为F-102。不过共和的项目也被允许以低优先级继续开发,也就是XF-103“雷电战士”。而共和的其他项目比如XF-91“雷电”截击机则在1951年10月就被勒令停止开发。

尽管已经“低配版”(相对XF-103),但F-102的几乎所有部件都没有按时交付。首先是发动机,寇蒂斯-莱特的J67发动机基本可以确定在1954年之前无法交付(这个发动机到最后都没有交付)。然后MX-1179火控系统也处于危险边缘,有情报说它已经处于无法按时交付的状态。于是,美国空军决定将项目分成两部分以降低风险——先生产一种使用过渡发动机和火控系统的“过渡截击机”以期迅速装备,然后再按照原案继续开发,并在最后生产出“终极截击机”。这个过渡版本将会使用虽然低推力、但是已经成熟的西屋J40(随后改为普惠J57)发动机,以及一种由F-86D的E-3火控系统升级而来的E-9火控系统。

与此同时,XF-103也出现了问题,首先是气动外形需要大量使用钛合金以承受超过热障的高速,而其预定使用的J67+RJ55-W-1涡轮/冲压喷气组合发动机也无法按期交付。而且,这个项目本来就是作为高配截击机开发的,阉割版是无意义的,于是XF-103项目只能下马。

过渡措施

各个部件交付期的拖延让美国空军非常失望,他们在1952年的研究中发现就算是“低配”的F-102也没办法在1954年进入服役。虽然F-102B作为终极截击机将会具有超高性能,但是美国空军仍然需要一些可以快速进入服役的机型来填补现有亚声速机型与F-102项目之间的空白。

当时唯一符合要求的只有麦克唐纳XF-88“巫毒”,这个机型最初是被美国战略空军司令部定位为远程“突破战斗机”,用于为重型轰炸机护航的。但是由于新的轰炸机方案太过强大,连F-88都无法完成其护航任务,所以美国战术空军司令部就将这个方案拿走并改为一种低空核战斗轰炸机,并于1951年11月26日将其改名为F-101“巫毒”。

美国空中防御司令部在1952年10月也开始对“巫毒”感兴趣,但是当时它们的预算已经捉襟见肘。所以美国空中防御司令部拒绝了昂贵的改装F-101的方案,并选择了继续增加F-86D的数量以及加速F-102项目来应对这个问题。不久,美国空中防御司令部忍受不住诱惑,又提议装备F-101,不过这次是作为一种在国土防空雷达外进行巡航的超远程截击机,但是这个方案也被拒绝了。

戏剧性的是,1953年8月,苏联引爆了其第一枚氢弹,美国空中防御司令部的任务愈发紧急。美国空军评议会终于决定要装备一种与F-102平行开发的机型来填补F-89到F-106之间的空白。在短暂的考量后,美国空军终于选定了一种可以发射导弹的F-89和一个F-101的双座截击版本(即F-101B)来担当这个职责。F-101B将会装备MG-3火控系统的一种双人改装版即MG-13,而F-89则装备E-9火控系统。

问题重重

1953年,美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)对康维尔YF-102试验机进行了风洞试验,并认为康维尔的方案设计指标——超声速以及350英里(1英里约等于1.6千米)作战半径太过乐观,因为其在测试中的阻力远大于预期。NACA建议康维尔尽快在F-102上应用最新发现的面积律来解决这个问题。自信的康维尔却将其当作耳旁风,继续按照原案开发试验机。在1953年10月首飞的时候,残酷的现实打破了康维尔的幻想——F-102的飞行性能仅仅比它所要替代的F-86D好了一丁点。

次年1月,第二架原型机进行试飞,表现仍然不佳,其飞行最大马赫数仅为0.99,完全不能达到预期。康维尔着手修改了翼型并增加了机头的尖削度,但是其马赫数仍然只能飞到0.997,无法突破音障。

导弹的问题也很多,由于GAR-1“原始猎鹰”在F-102的预定作战高度(约60000英尺)的表现不佳,休斯公司在1951年启动了GAR-1D“改猎鹰”计划,由于必须在气动外形上进行修改,“改猎鹰”的进度比预期的慢了很多,直到1954年都没有进行过任何飞行测试。

功成圆满

1954年,康维尔公司终于接受了NACA的建议,为YF-102进行了面积律修型,称为YF-102A。YF-102A于同年11月21日进行了试飞,试飞过程中飞机平稳的突破了声障,马赫数达到了1。值得一提的是,早在的修型过程中,1954年3月,美国空军就下达了F-102A的生产订单。

1955年,GAR-1D进行了首次陆上试射试验,1956年,F-102A与GAR-1D一道被交付予乔治空军基地的第327战斗-截击机中队。

在“过渡截击机”F-102开发的同时,作为“终极截击机”而开发的F-106进度也没有停滞。由于有了F-102的经验,F-106的气动外形从一开始就应用了面积律,并于1955年就做出了模型。F-106的首架原型机于1956年12月26日进行了首飞,飞行测试一直持续到了1957年2月26日。但是这些测试又由于发动机和航电的不可靠而结果非常不理想。被折磨了整整8年的美国空军终于无法忍受下去了,内部开始有官员提议干脆终结WS-201项目,并采购当时正在开发的麦克唐纳-道格拉斯F-4H战斗机。虽然强硬派最终获得了胜利,但是美国空军最终仍将预计采购的1000架F-106削减为350架。

随着普惠J75发动机的逐渐完善以及代号为MA-1的MX-1179火控系统最终成型,F-106终于在1959年交付部队,并于1959年12月创造了一项平飞最大速度的世界纪录,达到2454千米/时。

美国空军的等待是值得的。尽管F-106装备部队的时间比预期晚了5年,F-102A也没能在1954年成功入役,但WS-201项目的所有成果,在其出现时都代表了当时航空领域的最高成就。F-102是世界上最早应用面积律的航空器之一,也是美国空军最早的几款超声速战斗机之一,其装备的AN/ARR-44数据链系统是世界上最早的数据链系统之一。F-102也是最早的几款使用导弹作为主要武器的战斗机之一。而F-106則兼顾了速度和机动性(在1961年美国空中防御司令部对比F-4H与F-106时,F-106多次通过格斗击败F-4H),并应用了当时最强的AN/ARR-61数据链以及数字化火控系统,飞机可以在地面控制下进行自动巡航,自动降落,甚至自动截击(苏联在1959年立项开发苏-15截击机时才刚刚提出这个概念),其专用的AIM-4F以及AIM-4G“超猎鹰”空空导弹也分别是当时世界上最为先进的空空导弹(AIM-4G是世界上最早采用冷却式导引头的红外制导导弹)。

这些先进的技术让WS-201项目中产生的截击机在美国空军一直服役到1972年F-15出现,并随后继续在美国空中国民警卫队中服役直到1988年冷战末期。这些战机保卫北美领空长达22年。