隐形飞机诞生记

2019-01-06 03:38
小学科学 2019年12期
关键词:超级计算机外形隐形

提起隐形战机,很多人都如数家珍:F-22、B-2、F-35、SU-57……当然,还有咱们中国的歼-20。或许,世界上第一架隐形飞机早已被人们遗忘,对,就是F-117“夜鹰”。虽然它已经彻底退役,但它的诞生过程,能够为我们揭晓隐形飞机是如何发明的。

雷达逼出来的

第二次世界大战时期,雷达技术崭露头角,成为远距离探测的中坚力量。到了战后,各国防空雷达与防空导弹系统进入高速发展期,雷达发出的电磁波织就了一张无形的监视网,将空中一切飞行物尽收眼底。看似广阔无垠的天空,对战斗机来说一下子变得危机四伏。

怎么办?

俗话说“你有张良计,我有过墙梯”,能够躲避雷达探测的“隐形”飞机的研发随即被提上了日程。而最早有能力进行这种研发的国家,当然是财大气粗的美国。但是,美国人的隐形理论又是从哪儿来的呢?

苏联人的遗憾

1964年,一位名为彼得·雅克列维奇·乌菲莫切夫的苏联数学家在《莫斯科学院无线电工程学报》上发表了一篇名为《物理衍射理论中的边缘波行为》的论文。

这篇论文中首次提出:物体对雷达电磁波的反射强度和物体的尺寸大小没什么关系,但和物体的边缘形态有关系。乌菲莫切夫同时还提出了如何计算飞机表面和边缘的雷达反射面。这样一来,可以设想,即使是一个很大的飞机,仍然可以通过合理的设计来极大地削减其反射出的雷达信号的强度,从而使飞机在雷达屏幕上实现“隐身”。

哎呀,这么厉害的理论,苏联人一定很重视吧?

恰恰相反,乌菲莫切夫的理论根本没有引起苏联军方的足够重视。原因?很简单,苏联人认为,要想实现乌菲莫切夫的隐身理论,飞机的外形就会变得奇形怪状,不符合空气动力学,这样的气动外形难以保证飞行安全,更不利于飞机做出令人眼花缭乱的机动动作。

于是,这个划时代的理论被埋没,苏联人的遗憾就此注定。

还是美国上

隐形飞机的历史注定要由美国人书写。

1975年,美国国防部先进研究项目局正式启动了隐形飞机的研发项目,代号“海弗兰”。计划初期,一切都……很不顺利。理论上如何躲避雷达波,美国人大概心里有数,但是具体如何实现,怎样计算,他们可真的没谱。再加上那个年代的计算机性能有限,想要计算出一组最优的几何数据来,真是难住了美国的军事技术专家。

这时候,苏联人的“助攻”来得恰到好处。

负责研发隐形飞机的美国洛克希德公司有一位工程师,名叫丹尼斯·奥瓦霍塞,他无意中发现了乌菲莫切夫那篇被埋没的论文,简直如获至宝。于是,在奥瓦霍赛的带领下,研发团队应用乌菲莫切夫的理论,编写了一个名叫“回声”的计算机程序,并找到當时世界上计算能力最强的“克雷-1”超级计算机运行计算,希望彻底解决外形参数的计算问题。

不得已的妥协

虽然“克雷-1”已经是当时最好的超级计算机,但对于隐形飞机外形的计算还是显得力不从心,因为当时的计算机还远远无法计算过于复杂的曲面数据。看来,为了降低计算机的工作量,必要的妥协是不可避免的。

奥瓦霍赛和分析数学家比尔·施罗德提出,能不能将飞机设计成多面体,从而规避复杂的曲面运算?这个想法最终获得了认可,“绝望钻石”方案诞生。经过紧锣密鼓的推进,整个项目终于明朗起来。

“海弗兰”原型机在1977年首次试飞。第二年,美国国防部决定正式开始生产隐形战斗机,并定名为F-117A。此后,又经过几年的改进,最终,第一架成熟的F-117A在1981年交付美国空军,很快形成作战能力。

此时,距离苏联人“大方”地抛弃乌菲莫切夫的理论,已经过去了17年。

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