雄貓誕生記

Armstrong

源于德國(guó)技術(shù)

飛機(jī)的可變后掠翼師法自然，就像鳥(niǎo)兒在滑翔或減速時(shí)會(huì)伸展翅膀，在加速時(shí)會(huì)收緊翅膀那樣。但要想在金屬飛機(jī)上使用機(jī)械裝置來(lái)模仿鳥(niǎo)兒的翅膀變形很困難，這花了飛機(jī)設(shè)計(jì)師們幾十年的時(shí)間。和很多其他航空技術(shù)一樣，可變后掠翼技術(shù)也源自德國(guó)——它們都是上世紀(jì)40年代梅塞施密特P.1101的后裔。

德國(guó)人制造的P.1101原型機(jī)是航空史上第一架可變幾何外形機(jī)翼的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。1945年5月，一隊(duì)美國(guó)步兵在阿爾卑斯山腳下的上阿默高小鎮(zhèn)的一個(gè)秘密研究實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了P.1101，該機(jī)的機(jī)翼可在地面設(shè)置成三種后掠角度，以便在風(fēng)洞中研究后掠角與阻力和速度的關(guān)系，但沒(méi)來(lái)得及試飛戰(zhàn)爭(zhēng)就結(jié)束了。

P.1101給美國(guó)人留下了深刻印象。羅伯特·伍茲是軍事情報(bào)部門(mén)的指揮官，他評(píng)估了該機(jī)并找到設(shè)計(jì)飛機(jī)的德國(guó)專(zhuān)家，把他們和P.1101一起送到美國(guó)。很快伍茲成為貝爾飛機(jī)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席設(shè)計(jì)師。

伍茲向貝爾管理層游說(shuō)了P.1101的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，在他的努力之下，貝爾制造的X-5驗(yàn)證機(jī)在1951年首飛。X-5實(shí)際上就是P.1101的翻版，兩架X-5甚至直接使用了從德國(guó)原型機(jī)上拆下的部件。X-5被用來(lái)研究可變后掠翼的氣動(dòng)性能，但與德國(guó)原型機(jī)不同的是能在飛行中改變后掠角度，成為第一架真正的可變后掠翼飛機(jī)，并成為F-14的直系祖先。

貝爾的工程師們發(fā)現(xiàn)X-5的機(jī)翼從20度后掠角變化到60度時(shí)，會(huì)同時(shí)導(dǎo)致重心和升力中心的變化，在后掠角變化時(shí)需要前移整個(gè)機(jī)翼才能保持穩(wěn)定。為此設(shè)計(jì)師們?cè)跈C(jī)身內(nèi)安裝了導(dǎo)軌，可讓機(jī)翼整體前移69厘米。X-5在飛行中把機(jī)翼完全收起只需要20秒，在電動(dòng)系統(tǒng)故障時(shí)還能手搖改變機(jī)翼后掠角。

但X-5在機(jī)翼大后掠狀態(tài)時(shí)變得很不穩(wěn)定，而且無(wú)法從尾旋中改出，這讓X-5變得臭名昭著。1953年美國(guó)空軍的雷蒙德·波普森駕駛X-5在尾旋中撞向地面時(shí)，機(jī)翼就位于60度后掠。由于種種難以解決的技術(shù)問(wèn)題，美國(guó)直到30年后才開(kāi)始研制實(shí)用化的可變后掠翼飛機(jī)，這就是通用動(dòng)力的F-111“土豚”戰(zhàn)斗轟炸機(jī)。而F-111項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)也將幫助格魯曼制造出F-14戰(zhàn)斗機(jī)。

美國(guó)海軍在上世紀(jì)60年代想要一種全能艦載戰(zhàn)斗機(jī)，既要很高的亞聲速巡航效率，還要很好的高亞聲速空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性，在最大速度不低于2馬赫的同時(shí)還要具備很好的低速飛行性能?？紤]了這些要求后，格魯曼航空航天公司交給他們一個(gè)答案，這就是F-14“雄貓”戰(zhàn)斗機(jī)——一架在飛行中能根據(jù)速度要求改變機(jī)翼后掠角的戰(zhàn)斗機(jī)。

克里斯·克拉克曾在美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部第23 試飛與評(píng)估中隊(duì)擔(dān)任“雄貓”項(xiàng)目首席測(cè)試工程師，他回憶道：“這架飛機(jī)非常復(fù)雜，不過(guò)格魯曼并沒(méi)制作模型或模擬器來(lái)輔助設(shè)計(jì)，許多數(shù)據(jù)是靠計(jì)算尺和在紙面計(jì)算出來(lái)的。”“雄貓”的機(jī)翼可在20到68度后掠角間變化，相應(yīng)翼展是從19.50米到11.58米，機(jī)載標(biāo)準(zhǔn)中央大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)（SCADC）根據(jù)高度和馬赫數(shù)自動(dòng)確定最合適的后掠角。F-14是北約唯一一種能全自動(dòng)改變機(jī)翼后掠角的飛機(jī)，“狂風(fēng)”不是，B-1B也不是，當(dāng)然“雄貓”飛行員在SCADC出故障時(shí)也能手動(dòng)操作機(jī)翼?！靶圬垺钡拿總?cè)機(jī)翼都由一個(gè)單獨(dú)的液壓動(dòng)作筒驅(qū)動(dòng)，每秒變化8度，一個(gè)中空的鋁合金聯(lián)通軸將左右動(dòng)作筒齒輪箱聯(lián)接起來(lái)以確保兩側(cè)機(jī)翼同步收放。海軍航空系統(tǒng)司令部的人說(shuō)F-14在30年的服役中只發(fā)生過(guò)兩次聯(lián)通軸失效的事故，并且都安全著陸。

整個(gè)機(jī)翼安裝在一個(gè)被稱(chēng)為翼盒的鈦結(jié)構(gòu)上，翼盒幾乎橫跨整個(gè)機(jī)身，兩端是安裝機(jī)翼的軸承。當(dāng)機(jī)翼收起時(shí)，后緣約25%的面積會(huì)被整流罩覆蓋，目的是使機(jī)翼和機(jī)身間平滑過(guò)渡。此外在整流罩后方還有帆布充氣袋來(lái)填充機(jī)翼下表面的空隙，在機(jī)翼展開(kāi)時(shí)鼓起的充氣袋還能填補(bǔ)整流罩后方的落差，保證氣流通順。每側(cè)機(jī)翼動(dòng)作筒都由一個(gè)單獨(dú)的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，與人們認(rèn)為的相反，F(xiàn)-14在飛行中展開(kāi)機(jī)翼所需的動(dòng)力比收起時(shí)所需的更小。展開(kāi)時(shí)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)作筒的流量是55升/分，只需用到一個(gè)固定排量泵，收起時(shí)需要約兩倍的流量，并且需要用到一個(gè)可變排量泵。這是因?yàn)闄C(jī)翼轉(zhuǎn)軸離壓力中心的距離使展開(kāi)比收起容易。

F-111的機(jī)翼轉(zhuǎn)軸太靠?jī)?nèi)側(cè)，產(chǎn)生了過(guò)多的跨聲速和超聲速配平阻力，所以“雄貓”設(shè)計(jì)師們就不能重復(fù)這樣的錯(cuò)誤了。

海軍航空系統(tǒng)司令部評(píng)估過(guò)“雄貓”的空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家湯姆·勞倫斯說(shuō)：“當(dāng)時(shí)海軍強(qiáng)調(diào)高空機(jī)動(dòng)性，如果機(jī)翼轉(zhuǎn)軸靠近機(jī)身的話，機(jī)翼后掠角變化時(shí)壓力中心的偏移幅度就相當(dāng)大?！保@會(huì)讓飛機(jī)像X-5那樣不穩(wěn)定。設(shè)計(jì)師把F-14的機(jī)翼轉(zhuǎn)軸盡量外移，最后距機(jī)身中線達(dá)2.72米，結(jié)果縮短了可變翼部分的長(zhǎng)度，降低了壓力中心的偏移幅度。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，格魯曼在保持設(shè)計(jì)不變的情況下，為后期型“雄貓”的機(jī)翼?yè)Q上了能更好地承受熱量和壓力的復(fù)合材料。此時(shí)F-14的任務(wù)也從攔截蘇聯(lián)超聲速轟炸機(jī)變?yōu)閷?duì)地攻擊，“雄貓”開(kāi)始顯出老態(tài)。海軍航空系統(tǒng)司令部的前“雄貓”飛行員和現(xiàn)F/A-18“大黃蜂”項(xiàng)目經(jīng)理唐·加迪斯上尉說(shuō)：“上世紀(jì)60年代我們的確需要可變翼飛機(jī)，而現(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)會(huì)如何優(yōu)化設(shè)計(jì)固定式機(jī)翼，使飛機(jī)能更好地完成任務(wù)。”

湯姆的貓

當(dāng)那些美國(guó)海軍的頂級(jí)飛行員駕駛著“雄貓”飛行時(shí)，他們可能不知道心愛(ài)戰(zhàn)機(jī)名字的來(lái)歷。F-14和前輩F4F“野貓”、F6F“地獄貓”、F7F“虎貓”、F8F“熊貓”、F10F“美洲豹”、F11F“虎”的貓科動(dòng)物命名傳統(tǒng)有些不同，其綽號(hào)“雄貓”（Tomcat）實(shí)際上來(lái)自于一位海軍中將。由于美國(guó)海軍正史沒(méi)有記載此事，所以知道“雄貓”來(lái)歷的人不多。

托馬斯·康諾利是圣保羅土著，在洛杉磯長(zhǎng)大，英文中托馬斯（Thomas）簡(jiǎn)稱(chēng)湯姆（Tom）。湯姆從美國(guó)海軍學(xué)院畢業(yè)前已經(jīng)是位優(yōu)秀體操運(yùn)動(dòng)員，在1932年奧運(yùn)會(huì)上奪取了爬繩項(xiàng)目銅牌。二戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)他獲得了麻省理工學(xué)院航空工程碩士學(xué)位。

湯姆在戰(zhàn)時(shí)指揮一支裝備了40架陸基轟炸機(jī)的中隊(duì)，戰(zhàn)后他沿著通向四星上將的道路青云直上：先是成為一名試飛員，然后在馬里蘭州帕塔克森河航空站建立了精英試飛員訓(xùn)練中心，隨后湯姆指揮過(guò)兩艘航母、一個(gè)航母戰(zhàn)斗群、整個(gè)太平洋航空??聯(lián)隊(duì)，最后進(jìn)入五角大樓，1966年升任負(fù)責(zé)航空的海軍作戰(zhàn)副參謀長(zhǎng)，軍銜三星中將，距離四星上將僅一步之遙。

當(dāng)時(shí)的國(guó)防部長(zhǎng)是有著“神童”之稱(chēng)的羅伯特·S·麥克納馬拉，他被肯尼迪從福特汽車(chē)公司挖到五角大樓。麥克納馬拉在裝備研制上奉行通用主義來(lái)降低成本，麥克納馬拉要求美國(guó)空軍和海軍共同裝備可變后掠翼的F-111戰(zhàn)斗機(jī)。

從理論上講通用政策并沒(méi)有問(wèn)題，但對(duì)于美國(guó)海軍來(lái)說(shuō)，空軍對(duì)戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的要求和自己對(duì)艦隊(duì)截?fù)魴C(jī)的要求完全是南轅北轍。海軍飛行員和航空專(zhuān)家都認(rèn)為F-111B不穩(wěn)定、超重、推力不足，但是麥克納馬拉并不理會(huì)海軍的擔(dān)憂。海軍的高級(jí)軍官們?cè)谖褰谴髽堑膲毫ο乱踩}其口，不敢把自己的反對(duì)意見(jiàn)公之于眾。

參議院武裝部隊(duì)委員會(huì)主席約翰·斯坦尼斯為此召開(kāi)了一次聽(tīng)證會(huì)，海軍部長(zhǎng)率領(lǐng)一隊(duì)人馬參加會(huì)議，康諾利中將也在其中。根據(jù)當(dāng)時(shí)康諾利的副官杰拉爾德·E.·米勒回憶，斯坦尼斯很同情海軍的處境，但海軍部長(zhǎng)保羅·R·伊格內(nèi)修斯按照五角大樓的指示在每一個(gè)技術(shù)問(wèn)題上都抹漿糊。最后斯坦尼斯對(duì)海軍也不抱什么希望，因?yàn)樗麤](méi)有聽(tīng)到明確的批評(píng)聲音。

無(wú)奈之下斯坦尼斯單獨(dú)詢問(wèn)海軍航空兵專(zhuān)家康諾利中將，他的問(wèn)題非常尖銳，并且直接提出需要中將的個(gè)人意見(jiàn)。米勒對(duì)那一幕記憶猶新，康諾利咽了口唾沫后說(shuō)到：“看在上帝的份上，這架飛機(jī)已經(jīng)無(wú)可救藥了?！?/p>

把海軍從F-111B“海豬”災(zāi)難中拯救出來(lái)后，康諾利全身心地投入到了F-14的設(shè)計(jì)和研制工作中，成為事實(shí)上的項(xiàng)目經(jīng)理。不過(guò)，F(xiàn)-111B海軍型與康諾利四星上將的夢(mèng)想一起終結(jié)了。湯姆在1971年退役，依舊是三星中將。但他獲得了為F-14命名的不朽榮譽(yù)，海軍為了紀(jì)念康諾利中將的貢獻(xiàn)，把F-14稱(chēng)為“湯姆的貓”，最后正式定為“雄貓”（Tomcat）。

責(zé)任編輯：王鑫邦