本帖最后由 dukeiii 于 2023-6-3 01:25 编辑
接上篇 (上)
Never in the field of human conflict was so much owed by so many to so few
- Winston Chirchill
出自丘吉尔在40年8月在议会发表的演讲,彼时不列颠空战刚开端。对将要付出的代价,丘吉尔恐怕也未曾预知。
年轻的皇家空军在改变战争走向中起到了关键作用,这段话也成了RAF的座右铭,意味深长。
战争是技术发展的推进器,原子武器作为二战最大的技术发现,又彻底突破了战争毁灭性的边界。
英国核威慑力量的建立经历了一番波折。战时的原子武器项目代号Tube Alloy。如同雷达、喷气发动机技术全面向美国人开放,43年项目并入曼哈顿工程,英国科学家团队全面参与其中。从英国政府的角度,曼哈顿计划属于合作项目,技术成果应该共享。然而46年美国通过了麦克马洪法案,禁止一切原子能技术输出。英国政府清楚的认识到,只有建立独立自主的核威慑力量,才是国家安全和一流大国地位的真实保障。重启原子弹项目的同时,47年提出了高空高速中型轰炸机和新型超音速拦截机的招标需求,英国航空工业迎来了黄金十年。
轰炸机项目在评估阶段中, Avro Type 698 和Handly Page HP80是两个优选方案。为了达到苛刻的性能要求,两者采用了一系列新技术,存在相当的风险与时间进度的不确定性。Vickers 660 对应的是另一个性能略低的需求,方案常规但服役时间更有保证。项目推进的同时,外部形势也在起变化。不久前还是盟国关系的两大阵营,在各自的德国战领区开始扶植政权、推行一系列针锋相对的政策,矛盾不断加剧。48年6月终于发生了柏林大封锁(可以搜索一下 Candy Bomber / "糖果轰炸机", 非常感人),军事对抗一触即发。50年朝鲜半岛战争爆发,面对紧迫的形势,空军坚持必须分散风险,让新型轰炸机尽早服役。一系列内外因素,推动了三个项目齐头并进的最后决策。
同时装备三种任务定位相同的机型,是否存在巨大的资源浪费? 面对质疑,空军参谋长回应 Had the air force been forced to choose among the three bombers under development in the late 30s (Halifax, Stirling, Manchester), it would have chosen the wrong one! 既有自黑幽默的成分,也是英国人现实的一面。
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从左到右Victor,Vulcan, Valiant, 合称V bombers,打破了RAF用英联邦国家城市命名轰炸机的传统。3V气势响亮,意义更非比寻常。
航空器设计是个妥协中求最优解的过程。斟酌高速,大载弹量与航程需求带来的工程矛盾,Vulcan采用大后掠、中等展弦比无尾三角翼的方案。今天这种布局在高速与结构效率方面的优势广为人知,但在尚未突破音速年代,一切都要从头摸索。速度包线试飞中发生严重气动震颤。高亚音速时机翼前缘局部气流已经超过了音速,激波引发了上翼附面层的气流分离。经过大量试验, 最后通过延伸扭转前缘,控制激波锋面的位置,利用反射波为气流减速降低上翼面波阻,才根除问题。现在熟知的超音速进气道利用激波为气流减速的工作原理,也源自同一个发现。
左边是最初的原型机,对比可见前缘的延伸段与曲线变化。 ![](https://s2.loli.net/2023/05/22/qUOGN8oMyT5HhEY.jpg)
Vulcan 入役与B52只隔一年。RAF不需要跨洲际打击的能力(82年的事情后面再说),载弹量、航程、MTOW只有B52的一半上下,可比性其实不大。两者翼面积倒是非常接近 368 : 371。三角翼的结构效率高,无尾布局天然的结构重量优势,导致翼载差异巨大,飞行性能也是天差地别。毕竟3V没有任何自卫武器,完全依靠高度与速度摆脱拦截。 入役时,在5万英尺高度没有战斗机(包括lightning)能跟上vulcan的转弯。航展表演,起飞后持续拉起大角度爬升,接跃升转弯/倒转;60度坡度螺旋上升一周半,空速保持在150-160节,展现了优秀的升力特性、推重比和低速操纵性。对抗演习中,败下阵来的美国机组戏称vulcan是 four-engined fighter 胜之不武,让英国人非常受用。
5号馆陈列的Vulcan,已经是后期低空突防迷彩涂装/常规炸弹配备。Bomber Hall 空间有限,抽风只带了标头 局促的很。
Victor 巨大膨胀的机头,醒目的进气道,带上反角的高T尾,像是某种深海生物。知道我在说什么的自然明白,正面就不发了。
换个角度看,倒也气质独特。Cresent Wing 后掠角持续变化的机翼是气动设计的亮点,抑制了大角度后掠翼翼尖失速引发的问题,配合从内向外逐渐变薄的机翼剖面,在全翼段维持相近的临界马赫数。与直线后掠翼受力单纯的翘曲不同,这种构型在气动载荷下同时产生扭转力矩,同等结构重量下强度更高。至于三维连续变化曲面在制造上的麻烦,反正英国工厂从喷火的机翼开始已经被虐惯了。
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向下隆出的机头结构,容纳了前起落架,轰炸雷达,以及目视轰炸的位置。比起另类的视觉效果,功能描述倒是平淡。
在IWM Duxford 露天陈列多年后,转入整修状态的XH648 (网图)。裸露开放的结构与金属质感,释放了 Victor 夸张造型蕴含的魅力、摄人心魄。
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同期地空导弹系统也在快速发展,轰炸机飞到目标上空投掷自由落体核弹生存力很低。54年开始研发的Blue Steel,应该是世界上第一种核弹头空射巡航导弹,或者时髦叫法- 防区外发射武器。Blue Steel地面运输状态需要专用车辆
两级液体燃料火箭推进、惯性制导,研发过程中遭遇弹体分离、发动机、导航一系列问题,服役时间不断推后。待到63年入役时,地空导弹的技术进一步发展(见U2事件),让高空高速突防成为历史。V Bomber 轰炸机转向高-低-低任务训练,blue steel原本就紧张的射程,随着发射高度骤降严重缩水,同时备受妥善率困扰,70年即除役。英国人原本计划购买美国sky bolt系统替代。而随着该项目在美国被取消,V Bomber 只能执行常规任务扔铁炸弹。
在冷战期间,英国境内的轰炸机基地,任何时间点都有QRA(quick reaction alert)战斗值班。值班飞机满油挂载live核弹,机组和地勤人员24/48小时,着全部装备在机库边上待命。要求在警报发出后,在规定时间(20分钟/10分钟/4分钟)内完成登机,开车,滑出,起飞一系列动作。为了优化起飞前准备所需的时间,座舱还加装了同时启动四台引擎的装置(真一键启动)。4分钟那一档是最高战备状态,飞机就在跑道头保持发动机运转待命。
退役空勤人员的采访中有很多趣事,选两篇分享一下。
1. QRA状态的机组要经常面对各种演习,警报发出的时候没人知道是真是假。当一帮人高度紧张(手忙脚乱)冲上飞机,启动发动机,完成起飞检查,滑行至跑到头,加密系统才会传来下一段代码。而这段代码决定了他们是要去送死并杀掉成千上万人,或者飞往某个靶场兜一圈,还是关车回去 have some tea and biscuit. 想象你是机组一员,坐在轰鸣的机舱里,每一次解读密码指令的心态。
2. 某次警报响起的时候,他们的机长正在淋浴间洗澡,何等狼狈。 当这位顶着肥皂泡湿漉漉地赶到停机坪,机组已经等候多时(携带live核弹的飞机舱门必须上锁,钥匙由执勤机长随身保管)。然后他发现一直拴在脖子上的钥匙不见了,气急败坏间才想起,洗澡时随手挂在了龙头上...
核威慑不只是由载具数量射程、弹头当量,杀伤率等聚合成的抽象技术概念,它就掌握在无数跟你我一样,要吃饭要洗澡、有情绪会犯错的人手中。
这就是 M.A.D - Mutually Assured Destruction,何等疯狂的年代。
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若把V Bombers比做核威慑战略的矛,那么Lightning就是盾, 保护机场不被对手的第一波攻击打掉。
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Lightning 的研制需求同样始于1947年,过程颇为曲折。时间往前数年,英国人在喷气动力的早期应用是走在前列的,43年航空部就提出1000英里时速研究项目(得到了me163 me262的情报信息), Miles Aircraft被选中,设计开发了miles 52。44年基于同一个协议,研究成果被共享给美国人,此时贝尔飞机公司也在进行火箭动力超音速飞机的研究。如同原子弹项目一样,美国人没有返回任何数据。快进到1946年初,M52的机翼,构型,和关键系统已经研发测试完毕,原型机接近完成90%,定于6月份首飞。2月份工党政府上台,不久即出于预算原因 取消了这个秘密项目。设计更为保守的Bell X-1,经过了两年的试飞测试,1947年10月打破了音速。平尾的配平控制问题曾困扰其很久,解决问题的即是来自M52验证过的全动平尾方案。
政党的短视,让英国人失去了突破音障的荣誉,以及一系列超音速研究的先机。前后经过公开之后,引发不小的震动。
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上面是M52的设计方案和接近完成的原型机,下面是Bell X-1。都采用了当时仅知的,适于音速飞行的形状 - 弹体。
面对第一个要投入装备的超音速项目,政府主导的Royal Aircraft Establishment, 对E.E. P1 60度大后掠角和低置平尾的方案有很大的顾虑,而E.E 显然对自己的方案很有信心,僵持不下。为此RAE 专门委托肖特飞机公司发展了SB.5。这是一架低速研究机,专门验证适合不同速度高度范围的最优主翼后掠角,还有高低平尾方案的优劣。用人话表述就是, 老板另找了供应商造一架飞机出来,就为证明你的方案是错的!Drama...
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上面是EE的P1A,进气口没有雷达和激波锥,呈蛋形。下面是SB.5, 主翼有50度, 60度, 69度 三种安装角选择,平尾有高低两种替换方案。
今天两架原型机并肩陈列在RAF M. Cosford。
经过SB.5系统的测试,证明E.E. 的原始设计是正确的。54年原型机P1首飞,第三次试飞在蓝宝石发动机没有安装后燃器的情况下,仅用军推就超过了音速。超音速巡航作为一个大众化的概念,被ATF项目热炒,还要再等30年。后期生产型换装大推力 Avon 发动机,可以飞到M2。出色的加速,爬升能力,高速稳定性和机动性,覆盖了同期的Mig19/21, F100/104 两代飞机。直到80年代退役时,其爬升性能仍处于前列。
最出名的一张照片 - Lightning en Route to the Death Star. 名字很中二,但就很喜欢。
lightning的推重比在0.87左右,这个姿态是以速度换高度。
Lightning独特的纵置发动机布局,很多人都知道。这两台发动机在纵轴上还是前后布置的,知道的人就不多了。这个复杂的设计实现了两台发动机,只增加50%机身横截面的效果,减阻明显。 如果单台发动机失效也不会有任何偏航力矩。代价是结构与后期维护的复杂性,2号发动机如果漏油,很容易流到下面的发动机上引发火情。发动机舱中的一些阀门如果失效需要更换,需要拆除一台发动机才能进行维护。 Lightning 从RAF退役后,一些机体被转售给私人收藏家。英国CAA因其复杂性拒绝发证,无法在境内飞行。而在南非,一群私人喷气机收藏家运营的 “Thunder City” 公司,Lightning保持着飞行状态。2009年航展表演中其中一架即因类似的管线泄漏导致发动机起火坠毁,同样因维护不善抛盖机构失效弹射座椅无法启动,飞行员丧生。Thunder City 也从此一蹶不振。
不要被图欺骗了,尾部机身包络着燃气导管并非发动机本体 ![](https://s2.loli.net/2023/05/22/VLfjDnMhcG1gXay.jpg)
左下图,1号发动机在下,压气机对齐了座舱后的第一个隔框。2号发动机布置在1号机低压涡轮之后。 右下图,从座舱后的第一隔框内部,向后看的视角。可见下方1号发动机的安装位,与上方收窄的2号发动机进气道。中间的黑色区域是电热除冰装置
这种布置带来另一个负面效果,机身空间基本被发动机和排气管占用。结构简图可见,油箱只能安排在主翼内,翼型很薄还要安置主轮舱容积有限,连襟翼内部也被安排了油箱。机翼下因为起落架向外收起,无法安置挂点。这两个翼上副油箱看着悬乎,紧急状态下却还是可抛的。 实用为先的凑合式创新,也算是British Engineering的一大特点,不吹不黑。
机身下方凸起的 ventral pack 分前后舱段功能不同。随着发动机升级耗油增加,机腹的油箱也越来越大。颜值爱好者诸多诟病的源点。
![](https://s2.loli.net/2023/05/22/LusgzPjm9ThJpB2.jpg) 前舱段根据所载武器有好几种配置,最常用的即是Fire Streak 和 Red Top两种红外导弹所需的机载设备。后期型机炮被移至中间舱段,后面是油箱。
机腹挂架上的Red Top,打轰炸机目标需要更大的战斗部,弹体比响尾蛇直径更大。前舱段是导弹所需的的机上设备。从安装形式,功能和气动设计角度看,这个组合就是保形油箱+多用途荚舱,美国人包装操作概念的能力一流。
站在尾喷管前,满满的压迫感
就在P1A 试飞接近结束的时候,1957年新任国防大臣 Ducan Sandys 发布了新的国防白皮书,对英国的国防战略,国防工业尤其是航空制造业产生了深远的影响。快速发展并部署的弹道导弹, 以当时的技术水平无法有效拦截,以高速轰炸机为核心的突防/拦截作战模式被打破。英国以苏联核轰炸机为目标, 建立的海岸预警雷达+防空导弹+截击战斗机整个防空体系,在大战到来时将无用武之地。除了作为核威慑力量的V-bomber和lightning,大量战术空军项目被裁撤消减,包括下一代超音速拦截机 OR. F.155项目,三马赫轰炸机 Avro 730,Blue Envoy地空导弹,Linesman雷达,等等、等等。项目数量急剧收缩,军事航空领域众多独立的私营公司面,也必须在政府推动下重组。60年,English Electric,Bristo, Vickers-Armstrong 合并成为BAC ; de Havilland,BlackBurn, Folland 并入 Hawk Siddeley; Westland 整合了直升机行业; Armstrong Siddeley 和 Bristol的发动机分布合并成为 Bristol Siddeley 不久又并入了RR。 宏观上看,1957年国防白皮书对核力量攻防趋势变化的判断是正确的,失误在于对战术空军后续发展休克式的调整,重创了航空工业的基础。
All modern aircraft have four dimensions: span, length, height and politics.
TSR-2 simply got the first three right. - Sydney Camm
首飞的原型机XR219;试飞机组Roland Beamont Aka “Bee”, Don Bowen; 项目取消后被销毁的原型机。
经历了57年战略紧缩,以TSR2 为代表的系列项目,让英国航空工业又看到了重回前沿的希望。英国政府以此为诱因,同时推动行业的整合。主承包商BAC除了技术挑战,还得battle 过渡阶段,由政府部门与各供应商形成的复杂的管理决策机制。项目推进缓慢,1964年9月终于艰难首飞。然而, 1965年新上台的工党政府,宣布取消TSR2、P1154等项目。犹如投下一颗核弹,引发巨大震荡的同时、给尚在恢复期的航空工业重创。围绕TSR2项目取消的前后,航空业内、空军高层、社会评论家发表的著作与报告不下十几种。Britain' Lost Bomber、Who Murdered TSR2、Phonenix Into Ashes 几本比较出名,记叙了丰富的细节、生动的人物形象与矛盾冲突。
在TSR2的故事里,支持者承认原型机虽然存在发动机、起落架、结构材料、雷达、计算机一系列系统性的严重技术问题,但这是探索技术前沿必须的经历(实话,美国人同期的TFX项目也是坎坷)。试飞中,原型机表现出非常好的操作性,证明其基本设计是优秀的。相比政府建议采购美国人的TFX,TSR2更优秀有更大发展潜力。(TFX 项目的整个管理,研发,装备过程中遇到的挫折,有过之而无不及。连带英镑汇率走软采购成本大涨,英国最后放弃该项目)随后BAC 与H.S. 被迫裁员,航空技术领域的人才流向美国。TSR2项目体系中的60家供应商,今天其中57家已不复存在,对行业体系的打击如釜底抽薪。
反对者主要来自于新上台的工党政府与海军高层。项目超支、延期、缩水的任务能力,丢失的澳大利亚空军订单,以当时紧张的财政状况,投入看似无底洞的代价去换取有限的任务能力,几无可能。引用一位高层人士的评语,代表了政客群体的观点:
“It (British aviation industry ) was too keen on breaching the frontier of knowledge on aircraft design, rather than making and selling the planes which it could make.”
航空史上每一次进步,都是基于一系列综合学科从认知到实践的突破。每一次大幅度提高标杆(既要又要还要),面临的困难与风险也是空前的。技术挑战之外,还有政党间的相互构陷,海空军抢夺资源,政府部门与航空工业内的结构性矛盾,盟国间既合作又竞争的微妙关系。 Who murdered TSR2? 以上都是正确答案。
![](https://s2.loli.net/2023/05/26/4x6lh5fIyHdObKL.jpg) 从未飞行过的原型机XR220,陈列在RAF M. Cosford - “Test Flight”展厅正中。
两边簇拥着 EAP, Kestrel, SEPCAT ACT, EE P1, SB5, Bristol T188 ... 也许是她最好的归宿
从1947年新一代喷气战略轰炸机/超音速战斗机项目开始,军用航空工业度过了高速发展十年。60年代末皇家海军SSBN接过核遏制任务,V Force的余晖才渐渐黯淡。除一部分Victor和 Vulcan被改装为加油机,剩余的机队缺乏资金持续改造升级。82年马岛冲突,Vulcan从阿森松岛起飞,在11架victor加油机支持下往返7000海里轰炸斯坦利港机场的系列行动,可谓廉颇老矣 终能一战。而同期诞生的B52机队,通过延寿预计要飞上近100年。两者境遇犹如长者金句,令人感叹。
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80年代末退出现役后,V force 部分机体被出售给私人收藏。一些有资金技术能力的个人和团体,为其整修并完成CAA适航认证,让数代人的梦想重返蓝天。比较出名的一是前文提到过的“Thunder City” 另一个就是Vulcan To The Sky 和 XH-558 “Spirit of Britain”。 XH-558颇有来历,1984年退出现役后留在RAF专门成立的VDF(Vulcan Display Flight)专事航展表演 (类似USAF Heritage Flight Foundation)。92年VDF停止运营, XH-558被出售给富有的Walton家族收藏。97年正式开始让她重返蓝天的计划,Vulcan to the sky trust成立。最终通过民间募资7百多万英镑为其完成整修计划,2007年开始大修后的试飞,2008年XH-558开始再次出现在航展上。
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对于民间团体,运营这样一架巨大而古老的四引擎轰炸机是巨大的挑战。需要不断募资,支付每年两百多万英镑的运营费用;同时仰赖BAE等公司技术支持,完成机体结构和发动机的检修,保持适航认证状态。2015年机体结构寿命已超出安全值,发动机部件耗尽维修日益困难,BAE公司基于审慎考虑不再提供支持,基金会不得不作出永久停飞的决定。10月28日,当Vulcan ”Howl”哮着最后一次通场时,BBC主持人声音哽咽 “Don't cry because it's over, smile because it happened.”
他们真正怀念的,是那个傲视同群的时代。
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