司古
當阿弗羅CF-105“箭”騰空而起的時候,加拿大距離世界最先進戰(zhàn)斗機只有一步之遙,然而一個恍惚之后,一步之遙卻變成了千里之外。
1958年3月25日,一架被稱作CF-105阿弗羅“箭”的全天候超聲速截擊機從加拿大安大略麥爾頓第一次沖上藍天。這是加拿大航空工程技術人員歷時4年奮斗取得的成果,那一刻全世界都以敬仰的心情看著加拿大航空技術的碩果。加拿大人看到了美好的開始,卻猜不出結局:這顆果子并未鮮亮多久。1959年2月20日,加拿大政府下令取消“箭”項目,那天恰逢星期五。此后,“箭”就如同從未存在過一樣,成了加拿大人心中揮之不去的痛楚。
1957年10月4日首次公開的25201號“箭”,不過那天蘇聯(lián)人的衛(wèi)星更具風頭。
“箭”的誕生要追溯到1953年加拿大空軍的裝備研發(fā)計劃。當時加拿大已經(jīng)擁有了CF-100噴氣式戰(zhàn)斗機,但這種平直機翼的亞聲速飛機顯然無法及時有效地攔截速度更高的轟炸機或戰(zhàn)斗機。為此加拿大空軍提出研制高速噴氣截擊機的需求。阿弗羅加拿大公司提交了方案,其中包含5種三角翼布局。當年7月,加拿大國防部選擇了其中一種翼面積為110平方米的方案,這一方案就是CF-105計劃的發(fā)端。
身披楓葉旗的創(chuàng)新之箭
“箭”的外觀給人留下最深印象的便是巨大的三角翼。技術人員認為三角翼是在高空高速條件下最具氣動效率的機翼形式,同時還能為大航程所需的大量燃油提供充足的存儲空間。為了保證大迎角時的穩(wěn)定性,機翼配備有前緣鋸齒,內段的前緣可以向前伸出,形成開縫襟翼。這些技術特點曾被單獨應用在其他飛機上,如英國電氣公司F-23上的前緣鋸齒,格魯曼F-9的前緣襟翼,以及F-102(F-106“三角標槍”的前身)上的前緣下傾。今天,大多數(shù)戰(zhàn)斗機都把這些方法組合使用,俄羅斯米格系列和美國F/A-18“大黃蜂”都是如此。F/A-18早期原型機還使用過前緣鋸齒。但在當時,把這些方法組合使用還是一種大膽的創(chuàng)新,其結果就是讓“箭”獲得了優(yōu)異的氣動特性?!凹痹跈C翼設計上另一個重要特點是采用了負拱形,這有利于減少超聲速飛行時維持穩(wěn)定和控制所需的升降舵偏轉量,還能夠減少由于升降舵偏轉量增大所帶來的阻力,這已經(jīng)屬于后來的超臨界翼型概念。
在機身設計上,“箭”成功運用了面積律。除了機身與機翼連接部位進行了瘦身處理外,駕駛艙也被設計成了機身的一個延伸部位,而不是一個獨立的氣泡。座艙蓋的設計也與眾不同,框架采用鎂合金制作,艙蓋采用向兩側打開的蚌殼式設計。
“箭”采用了模塊式內藏武器艙設計。事實上,“箭”的武器艙只能在地面上拆卸。地勤人員可以預先裝填好武器艙,再把它直接塞入機身,顯著減少重新裝填的時間。這一概念也能讓“箭”快速轉換武器裝備配置,完成偵察或轟炸等任務。武器艙的個頭不小,長4.8米,寬2.7米。在試驗中,“箭”從未攜帶過武器。加拿大計劃先為“箭”裝備休斯公司“獵鷹”導彈,然后再換成“麻雀”2D。阿弗羅的工程師們認為“麻雀”并不適合“箭”這樣的高性能戰(zhàn)斗機,除非美國進行后續(xù)改進。在“箭”的武器包內,每一枚導彈都單獨安裝在液壓機構驅動的可收放發(fā)射架上。由于“麻雀”彈翼較大,只能一部分露在武器包外側。這一點和“狂風”攜帶導彈的方式有些類似:導彈置于內凹的區(qū)域內,但是沒有采用可收放的發(fā)射機構。而尺寸稍小的“獵鷹”則可以完全置于機體內部。發(fā)射時,位于后方的導彈先發(fā)射,然后才是前方的導彈。阿弗羅工程師們計算過,如果外掛4枚導彈,馬赫數(shù)1.5時阻力會增加20%。
有人認為沒有其他飛機使用過類似的內置武器包設計,事實上CF-101“巫毒”就是個鮮明的例子,該機采用了一種旋轉武器包,其中攜帶的部分武器完全位于機體內部,其余則位于外部。F-106“三角標槍”也應用了類似的內置武器包設計。內置式武器在隱身需求激增的背景下最終成為先進戰(zhàn)機的潮流。
內置式武器包的設計給技術人員帶來新的考驗。因為如此巨大的武器包的存在,主起落架就不能收入機腹,只能安裝在薄薄的三角翼中。這一難題最終被道蒂工程公司解決了,收起時,起落架會縮短,向前以一定角度轉動,然后扭轉收入起落架艙。“箭”的起飛重量接近30噸,著陸時主起落架承受壓力高達近10噸,這就要求主起落架必須使用屈服強度非同尋常的超高強度鋼。如此一來,鋁合金首先被排除在外,焊接技術也難以應用。最終人們采用了大型鑄件來制造毛坯。主起落架立柱的鑄造毛坯重達454千克,而經(jīng)過機械加工后的成品卻只有75千克。設計如此高難的起落架把道蒂和阿弗羅的工程師們逼到了冶金研究的前沿。
阿弗羅加拿大CF-105“箭”設計藍圖(部分),從中可見“箭”的內藏武器艙及“獵鷹”導彈發(fā)射方式。
早在設計之初,研究人員就考慮到控制這架超聲速大型飛機需要輔助操縱力,他們選擇的方案是采用自動飛行控制系統(tǒng)(AFCS),其設計理念就是后來的電傳系統(tǒng)概念。在傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)上,飛行員對操縱桿和舵面踏板的操縱動作通過鋼纜或連桿以機械方式傳遞給作動閥門,來控制高壓液體驅動作動器,使控制面發(fā)生偏轉。在軍用飛機上,自動飛行控制系統(tǒng)、陀螺儀和位置傳感器也都是通過操縱桿以機械方式連接到作動器。而在“箭”上,自動飛行控制系統(tǒng)在自動駕駛模式下,飛行員操縱桿和位置傳感器通過電子方式與電動液壓作動器相連。這樣一來,穩(wěn)定性、操縱命令和控制都同時在三軸上加以影響。采用電子管和晶體管技術制作的模擬計算機被用在了這套電傳系統(tǒng)上,設計人員還為系統(tǒng)配備了尾翼自動穩(wěn)定系統(tǒng)和人工回饋系統(tǒng),讓飛行員能夠感知到操縱桿上的作用力。
在70年代以前,還沒有戰(zhàn)斗機能用上這樣的自動飛行控制系統(tǒng),除了一些試驗飛機和SR-71“黑鳥”外。F-16和“狂風”戰(zhàn)斗機都采用了模擬電傳操縱系統(tǒng),第一種應用數(shù)字電傳系統(tǒng)的是F/A-18“大黃蜂”。“箭”的電傳操縱系統(tǒng)究竟怎么樣?試飛員斯普德·博托基(Spud Potocki)的話是不錯的證明,他說在一次60度的全加力大角度爬升中,他可以關掉一臺發(fā)動機,卻感受不到任何側滑和滾轉。AFCS會自動對此作出補償。
本來阿弗羅“箭”應該是一個傳奇,但最后卻成為一個悲劇。在導彈攻防論面前,加拿大人在軍事裝備自主與外援方面做了非此即彼的選擇。這個選擇的籌碼,是加拿大航空工業(yè)的前途,更不幸的是,那次加拿大賭輸了。
阿弗羅的杰作
阿弗羅公司集中全部精力,只用了4年就在1957年10月4日完成了第一架“箭”的制造。這一天,“箭”被推出廠房,首次向外界公開。不巧的是那一天蘇聯(lián)剛好發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星,衛(wèi)星立即搶了“箭”的風頭,更為重要的是,蘇聯(lián)衛(wèi)星開啟的太空時代改變了人們對于防空的認識。1958年3月25日該機首飛成功,首席試飛員賈努茲·祖拉科夫斯基(Janusz Zurakowski)說,“箭”的駕駛感覺簡直神奇,它超越了同時代大多數(shù)飛機。在第3次飛行中,“箭”就達到了馬赫數(shù)1.1;第7次飛行中速度超過了1 600千米/小時。此外還有4架生產型“箭”也進行了試飛?!凹痹囷w中達到的最大速度是馬赫數(shù)1.98(約為2 080千米/小時),但這還不是“箭”的極限性能。
戰(zhàn)斗機的性能全都仰仗發(fā)動機。阿弗羅公司很清楚研制優(yōu)秀航空發(fā)動機的難處?!凹弊畛醯膭恿Ψ桨甘橇_羅RB.106,但由于英國方面研發(fā)進度遲緩,改由阿弗羅的子公司奧蘭達發(fā)動機公司承接,研制一款強勁的“伊洛奎”渦噴發(fā)動機來填補兩個“直徑47英寸”(47英寸約合120厘米)的大窟窿。在“伊洛奎”完成以前,先行完成的5架“箭”使用美制普惠J75,稱作Mk.I型,未來使用“伊洛奎”的則稱作Mk.II型?!耙谅蹇遍L約5.8米,直徑1.2米,為了減輕重量,“伊洛奎”減少了壓氣機級數(shù),采用了20%的鈦合金部件。在制造鈦合金壓氣機葉片時,奧蘭達的分包商,加拿大鋼鐵發(fā)展公司拿下了精密鑄造工藝專利。對于總重量超過27噸的“箭”,兩臺“伊洛奎”可以提供16.4噸推力,這意味著“箭”能實現(xiàn)1:1以上的推重比。單從推重比來看,“箭”完全有能力超過馬赫數(shù)2甚至3,唯一的限制因素是結構加熱極限,而不是動力。
1957年11月1日,“伊洛奎”試車時實現(xiàn)了9 000千克干推力。12天后,“伊洛奎”裝在一架B-47飛行平臺上進行飛行測試。在5 000米高度,測試人員啟動了“伊洛奎”,B-47立即開始迅猛加速,以至于測試人員擔心飛機難以承受巨大加速過載,最后干脆關閉了B-47自己的全部6臺發(fā)動機——整個測試平臺全靠一臺“伊洛奎”提供飛行動力!“伊洛奎”研發(fā)總成本不超過9 000萬美元,這相對于一款北美乃至全球最為強悍的渦噴發(fā)動機而言,絕對算是物超所值??梢哉f“伊洛奎”是加拿大航空動力產業(yè)曾經(jīng)達到的世界級邊界,此后就離此漸行漸遠了。
試飛過的5架“箭”各配備2臺美制普惠J75,每臺能提供8 100千克推力,加力推力11 800千克。在“箭”項目被加拿大政府放棄時,第6架“箭”已經(jīng)完工,它安裝了兩臺動力更加強勁的“伊洛奎”發(fā)動機,單臺推力10 442千克,加力推力可達13 620千克。技術人員估計,如果這架“箭”升空,有望打破任何戰(zhàn)斗機的速度紀錄。
“箭”項目中沒有制造過原型機,所有的“箭”都是生產型。為了從繪圖板直接走向生產線,技術人員們除了完成大量繁瑣的風洞測試、結構和系統(tǒng)測試外,還建造了詳細的大比例模型來檢查系統(tǒng)安裝情況。研發(fā)用的工藝裝備從設計之初就按照批生產標準實施,一旦研制完成,這些工藝裝備可以直接轉入批量生產。在測試飛行穩(wěn)定性時,技術人員還設計了一種1/8的大比例自由飛模型,上面安裝了各種測試和通訊設備,然后把它利用“奈基”導彈助推器發(fā)射升空,使其進入自由飛。在自由飛階段,模型會把阻力和穩(wěn)定性等各種飛行參數(shù)發(fā)送回地面。最終這些不銹鋼制成的自由飛模型墜入了安大略湖,也許有一天潛水愛好者們會找到它們。
CF-105體現(xiàn)了技術先進性,拓展了飛行性能的疆界。制造技術和質量控制水平令人欣喜。管理水平和工藝方法都有創(chuàng)新。數(shù)千名阿弗羅加拿大員工想法設法加快制造。那時阿弗羅加拿大公司的工人每天都會盡早趕到公司,只為了穿過廠區(qū)時能看看“箭”的進展,那時的麥爾頓,“箭”是最大的話題。
阿弗羅箭的設計團隊認為,配備了“伊洛奎”發(fā)動機的“箭”Mark II飛行速度將能輕松闖過2馬赫大關。雖然最終只有5架Mark I進行過飛行,但它們仍然創(chuàng)立了一系列設計和飛行性能的新標準。
試飛員祖拉科夫斯基評價說,“箭”的操縱品質和性能與預期十分吻合。在第7次試飛中,他在47 000英尺(約14 300米)飛到了馬赫數(shù)1.52,而且還是在爬升狀態(tài)下。他強調說自己當時仍然在加速,飛機還有剩余推力,操縱良好。唯一駕駛過“箭”的加拿大空軍飛行員表示,該機性能與預期一致,符合所有既定要求。
“箭”的確很不錯,但也有一些問題。在飛行試驗過程中,曾出過兩次嚴重的事故。第一次事故發(fā)生在第11次試飛,當時飛機左側主起落架未能正常放下,導致飛機沖出跑道。在第2架“箭”的一次著陸中,主起落架上所有的輪子都因與地面摩擦嚴重導致最后全部爆胎,飛機再次沖出跑道。調查顯示在飛機接地時,升降舵下偏,導致尾部升力增加。這促使飛行員作出過度糾正動作,短時間內使用了過大的剎車壓力,導致輪胎抱死。其他的問題還包括前起落架艙門關閉失靈,以及指示燈和開關故障等。每一個問題都被依次解決了,“箭”似乎正在走向順利的彼岸。
加拿大人自己折斷了利箭
就在箭首飛之后不到一周,保守黨贏得了聯(lián)邦大選。新成立的保守黨政府立即開始重新評估原來自由黨政府所作出的各種財政預算項目,其中就包括阿弗羅“箭”項目。新任總理約翰·迪芬貝克(John Diefenbaker)公開宣稱對阿弗羅“箭”項目的費用表示擔憂。1958年9月,新政府宣布將在未來6個月內對所有財政支出項目進行審查。當時,核武器威脅論盛行,加拿大政府希望能裝備美國“波馬克”防空導彈系統(tǒng),以此對抗可能來自紅色蘇聯(lián)的核導彈或核彈載機。雖然加拿大堪稱北美防空圈的北部圍墻,但美國不會免費提供“波馬克”給加拿大,在耗費巨資引進關乎國家生存的“波馬克”的同時,加拿大是否還有足夠的財力支持阿弗羅“箭”項目,不少政府要人都對此表示悲觀。用更接近事實的角度看,阿弗羅“箭”的出現(xiàn)其實過于超前,在當時,核武器和導彈攻防論讓一切截擊機都顯得過時。
大刀最終落下的時候,阿弗羅箭項目總費用已經(jīng)達到了約4.7億美元。阿弗羅加拿大公司簡直山崩地裂,高層管理人員和工程技術人員紛紛辭職,超過14 000名技藝嫻熟的產業(yè)工人流失,這是加拿大航空工業(yè)史上最為嚴重的損失。到1959年,許多阿弗羅加拿大工程師前往NASA效力,其中包括約翰·霍奇(John Hodge),后來曾擔任“水星計劃”飛行副主任、“雙子計劃”飛行主任,“阿波羅計劃”的飛行主任也是他。另一位迷失的大牛吉姆·錢伯倫(Jim Chamberlin)則成了NASA太空任務團隊工程技術組主任?!凹表椖恐匾こ處熂贰し鹇逡恋拢↗im Floyd)很大程度上負責整個工程,曾是阿弗羅工程技術副總裁,他后來回到英國,擔任“協(xié)和”等諸多高技術項目顧問。其余一些工程師則去了麥克唐納、波音和其他飛機制造商任職。而在阿弗羅加拿大公司,剩下的200名工程師繼續(xù)堅守,他們后來完成的諸多項目中,最為著名的就是“阿弗羅飛車”,這是一種試驗型碟形垂直起降飛行器,原本用于競標美國空軍項目,但最終未能成功。1962年,阿弗羅加拿大公司宣告關閉,留下一連串未能完成的概念和方案,其中包括垂直起降型CF-100、超聲速跨大西洋運輸機、概念空天飛機以及單軌列車概念。
然而,阿弗羅加拿大的死亡,從斷箭那一刻就已經(jīng)開始?!凹表椖勘恍兴佬毯髢蓚€月內,5架已經(jīng)完成的具備飛行條件的“箭”,以及即將完成飛行準備的第6架,統(tǒng)統(tǒng)被嚴令拆解銷毀。生產線上處于各個階段的31架在制品“箭”,以及所有相關部件、圖紙、工藝裝備和照片資料也被全遭銷毀。之所以做得如此殘酷徹底,據(jù)說是為了防止CF-105項目的秘密資料落入間諜之手。銷毀機體的工作被交給了位于漢密爾頓的薩姆科鋼鐵公司,全部5架“箭”完成品都被用氧炔割炬加手工切割成碎塊,而那些裝配線上的半成品據(jù)說則是用推土機直接碾碎的。留存資料顯示銷毀工作在1959年5月18日開始,7月17日完成。
懸疑與糾葛
一份最近解密的1960年6月1日美國國防部副部長備忘錄如此表述:在國家安全委員會1958年12月文件出臺以及1958年7月美國總統(tǒng)訪問加拿大之前,加拿大根據(jù)他們的理解,認為加拿大的國防工業(yè)很大程度上要依賴于美國向加拿大的防務業(yè)務輸出,為此加拿大取消了CF-105項目及其相關系統(tǒng)合約,決定最大限度使用美制武器,積極加入NORAD北美防御體系,與美國聯(lián)合實現(xiàn)北美大陸的一體化防御。
顯而易見,過度依賴美國的防務政策對于“箭”的夭折產生了推波助瀾的效果。但在這條路上,加拿大最終發(fā)現(xiàn)自己的軍事航空工業(yè)不可能以外部輸血方式壯大,無可避免地走向衰微。
“箭”項目本身的問題是費用不斷超支,特別是阿斯特拉-“麻雀”II火控/武器系統(tǒng)研制遲緩,成本攀升速度驚人。最后關頭,為了挽救項目,加拿大空軍曾決定丟卒保帥,舍棄阿斯特拉-“麻雀”II,轉而采購美國休斯航空公司MX1179火控/武器系統(tǒng)(配用8枚“獵鷹”導彈)。但此時加拿大政府已經(jīng)鐵了心加入北美防空圈,“箭”正在他們心目中變得無用。另一個不能忽視的因素在于,加拿大空軍與加拿大政府沒有建立起有效的溝通機制,后者對于一種技術指標如此先進,創(chuàng)新點如此眾多的截擊機的合理研制成本缺乏足夠的認識,對于費用超支問題過于敏感。政府高層很難理解“未來戰(zhàn)爭是超級昂貴的戰(zhàn)爭”。加拿大計劃引進的美國“波馬克”導彈是一種裝備核彈頭的固體導彈,可以在天空制造恐怖核爆,頃刻摧毀蘇聯(lián)可能飛過來的任何東西,但這種導彈的射程僅為640千米,要保護加拿大絕對安全,“波馬克”基地得星羅棋布才行。遺憾的是,當時加拿大總理迪芬貝克對“波馬克”信任有加,計劃斥資2億美元引進部署,如此巨額資金產生的壓力,也成為壓垮“箭”項目的最后一根稻草。如果把這2億美元用在“箭”上,加拿大空軍可以擁有135架“箭”。
不論裁撤原因究竟是什么,加拿大為此付出的代價巨大,在工程技術領域和航空工業(yè)領域遭受的損失難以計算。當時的國際輿論就認為,“箭”項目取消后,許多國家都從阿弗羅工程技術團隊流散中“獲益非淺”。
在革命式的銷毀行動過后,直到今天一些加拿大人甚至都不知道“箭”的存在,然而它確實曾是加拿大這個國家曾經(jīng)歷過的最具挑戰(zhàn)性的航空工程。設計擁有“箭”的性能那樣的超聲速截擊機,在當時會帶來大量的技術問題,但加拿大工程技術人員成功系統(tǒng)地解決了它們。只不過由于加拿大政府疾風暴雨式的大清洗行動,“箭”在此后才被誤解和疑惑所圍繞。一個不爭的事實是,“箭”不僅存在過,還曾經(jīng)那樣光彩照人。
本來阿弗羅“箭”應該是一個傳奇,但最后卻成為一個悲劇。在導彈攻防論面前,加拿大人在軍事裝備自主與外援方面做了非此即彼的選擇,這個選擇的籌碼,是加拿大航空工業(yè)的前途,更不幸的是,那次加拿大賭輸了。
曾經(jīng)有一段真實的成功擺在加拿大面前,可是加拿大沒有珍惜,反而用氧炔割炬和推土機把它化為齏粉。多年以后,回望那段差點顯赫的時光,加拿大人發(fā)現(xiàn),他們甚至失去了憑吊的資格。
責任編輯:吳佩新