1964年2月29日,美國總統(tǒng)林登·約翰遜宣布美國秘密研制了一種飛機:
“美國研制一種先進的噴氣式試驗機——A-11已經(jīng)獲得成功。該機在21300米以上的高空以每小時超過3200公里的速度作了長時間試飛。
A-11的性能遠遠超過今天世界上任何飛機……。
該型號從1958年開始研制……加州伯班克的洛克希德飛機公司是該機的制造者。該機的J-58型發(fā)動機,為聯(lián)合飛機公司的普惠分部設(shè)計和制造。A-11的試驗性火控及空對空導(dǎo)彈系統(tǒng)由休斯飛機公司研制。
由于這種研制工作對美國的國家安全具有長遠的重要意義,A-11的詳細性能嚴格保密。所有與此項目有關(guān)的個人接到指令,不得泄密……?!?/p>
1964年7月24日,總統(tǒng)宣布美國擁有了一種新型間諜飛機。
約翰遜總統(tǒng)在一次記者招待會上說:“我宣布,一種新型的戰(zhàn)略載人飛機系統(tǒng)研制成功,將由美國戰(zhàn)略空軍司令部使用。該系統(tǒng)使用新型的SR-71飛機,這是一種先進的遠程戰(zhàn)略偵察機,可向軍方提供軍事行動所需的全球范圍的偵察能力……。
SR-71飛機的偵察系統(tǒng)是全世界最先進的,飛機以超過音速三倍的速度飛行,可在24400米以上的高空工作,使用了世界上最先進的觀察設(shè)備……具有卓越的偵察能力……SR-71采用了前已宣布的試驗截擊機同樣的J-58發(fā)動機,但重量顯著增加并具有更長的航程。重量明顯的增加可使其裝載戰(zhàn)略空軍司令部所需的偵察探測設(shè)備,完成軍事戰(zhàn)略偵察的任務(wù)。
這項價值10億美元的計劃開始于1963年2月。第一架供使用的飛機將在1965年初試飛,之后向戰(zhàn)略空軍司令部的生產(chǎn)型產(chǎn)品的部署工作很快就會展開……?!?/p>
1964年12月23日,國防部發(fā)布新聞:
“美國空軍的新型遠距離戰(zhàn)略偵察機——SR-71,昨日在加州帕姆代爾首次試飛。
洛克希德公司制造的這架飛機,由該公司的試飛員羅伯特·吉利蘭駕駛,飛行時間約一小時。
全部試飛目標均已達到。
該機將于1965年交給美國戰(zhàn)略空軍司令部的加州馬里斯維爾的比爾空軍基地?!?/p>
差不多在U-2飛機剛投入使用時,我們就已經(jīng)開始計劃它的后繼機。
改進U-2的收效甚微,需要一種新的設(shè)計代替它。我們自己制定了設(shè)計要求。當時并沒有官方提出的設(shè)計要求,只存在對一種新飛機的需要。我們只知道需要更大的高度,特別需要更大的速度。
對被攻擊性研究分析結(jié)果告訴我們,下一種飛機應(yīng)在24400至26000米以上的高度飛行,速度應(yīng)大于三倍音速。同時應(yīng)該有足夠的機動能力來躲避蘇聯(lián)可能研制出的任何類型的導(dǎo)彈,如SA-2。它應(yīng)在飛行中足夠穩(wěn)定,以便在27400米的高空中攝影。它應(yīng)保留U-2飛機那種能夠拍攝地面非常微小目標的能力,但飛行速度卻比U-2快4~5倍。我們要求它以KC-135加油機作幾次空中加油后,能具有環(huán)球飛行能力。這種飛機的雷達反射面積應(yīng)該極小,使得它很難被探測到。
從1958年4月21日到1959年9月1日,我向中央情報局的比斯爾和美國空軍就這種超過馬赫數(shù)3的偵察機提出了一系列方案。比斯爾作為評審委員會主席,不愿意未經(jīng)設(shè)計投標就把研制U-2后繼機的合同給制造U-2的同一家公司。只有在權(quán)衡過其他公司的方案之后,才決定把這個型號的研制任務(wù)交給洛克希德公司。
其他人提出的一些競標方案是很有意思的。
海軍內(nèi)部也提出了一個設(shè)想,這是一種充氣的橡皮飛機方案。它可先用氣球帶上高空,然后用火箭推到它自己的沖壓發(fā)動機可以點火的速度。很快就發(fā)現(xiàn)這個方案不可行。要能帶上這架飛機,氣球的直徑需要有一英里,而飛機本身的機翼面積建議為七分之一英畝(約580平方米)
康維爾公司提出的方案是一種用沖壓發(fā)動機推進、馬赫數(shù)為4的飛機。這種飛機必須由另一架母機帶到空中,在超音速時將其釋放,此時它的沖壓發(fā)動機可以接替工作。不幸的是,選作母機的B-58帶上這架飛機后就不能再達到超音速。即使這個問題能解決,飛機一作機動動作,沖壓發(fā)動機就會熄火,飛機駕駛員的生存很成問題。
當時馬夸特沖壓發(fā)動機的總飛行時數(shù)不超過7小時?!俺赭惫S制造了一種沖壓發(fā)動機試驗飛行器X-7,用來為波普公司的波馬克導(dǎo)彈作試驗動力裝置。沖壓發(fā)動機的總飛行時數(shù)主要是在這個試驗飛行器上獲得的。
1959年8月29日,我們提出的一系列方案中的第12個方案——A-12,被宣布為獲勝者。比斯爾給了我們有限放行的指令,要求我們在四個月的期限內(nèi)做模型試驗和制造一架全尺寸樣機,并研究這架飛機具體的電子特性。
1960年1月30日,我們得到設(shè)計、制造、試驗12架飛機的全面放行指令。
我們給這種飛機取一個代號叫“牛車”(Oxcart)。這是從一張存心迷惑人的代號表中挑出來的,俗話說老牛拉破車,“牛車”顯然走得慢。應(yīng)中央情報局的要求而研制的這種飛機以后有多種改型供美國空軍使用。第一種改型就是供防空空軍司令部用的遠程戰(zhàn)斗機,這是同年3月16日和17日與哈爾·埃斯蒂斯將軍首次討論的,也就是后來的YF-12A。
1961年1月,我向空軍部長約瑟夫·查理克博士、U-2項目負責官員吉爾里上校,以及空軍財務(wù)官邁耶提出了一種戰(zhàn)略偵察機的建議,結(jié)果首次在某些部門里遇到反對的意見。他們認為這是和北美公司的超音速轟炸機B-70爭預(yù)算,而對B-70當時有很多爭議。但是后來還是同意我們改型成為SR-71,今天是美國空軍的主要偵察機。還有第四種改型,即D-21無人機。
第一架使用我們研制的防雷達隱身技術(shù)的飛機,就成為后來的“黑鳥”。當U-2投入使用以后,我們曾努力將這種技術(shù)用在U-2上作為一種改型,但是毫無進展。一架飛機要成為隱身的,必須從一開始就在設(shè)計中包含有某些特點,而不是后來再加上去。要使“隱身”技術(shù)有效,必須從最初的飛機三面圖設(shè)計時就考慮到這個方面。在超過馬赫數(shù)3的這架飛機上我們就是這樣干的。
早些時候,我們在X-7試驗飛行器上已經(jīng)能用馬赫數(shù)4飛行幾秒鐘。要在長時間飛行中保持馬赫數(shù)3.2的速度,我想是“臭鼬”工廠從來沒有接到過的最艱巨的任務(wù),也是我一生中最困難的任務(wù)。在開發(fā)工作的早期,我答應(yīng)賭50美元給任何可以輕而易舉地完成這件事的人。我本應(yīng)該賭1000美元,因為反正沒有人想得出,那筆錢還在我這里。
飛機要在這樣的高度,用這么高的速度飛行,需要開發(fā)新的特殊燃料、結(jié)構(gòu)材料、制造設(shè)備和新工藝、液壓油、燃油箱、密封膠、漆、塑料、導(dǎo)線和連接插頭,飛機和發(fā)動機的設(shè)計也必須是新的。總而言之,飛機上每一件東西都需要重新“發(fā)明”,樁樁件件。
為了尋找適用的燃油,我們最初考慮過采用高能燃料的方案,例如用液氫、煤或硼懸浮燃料。
采用液氫的方案實際上已經(jīng)進行到很深的程度,只差簽訂一項制造相當架數(shù)的生產(chǎn)合同了。這個方案初看大有指望。飛機可能會很大,但是很輕。使用普惠公司研制的特殊發(fā)動機,巡航高度可以超過30500米,比以后“黑鳥”達到的高度還要高,只是速度和航程要小一些。不過,隨著我們的發(fā)展工作越深入,發(fā)覺問題越難得到解決。
這架液氫方案CL-400實質(zhì)上會是一個巨大的飛行真空瓶,液氫需要嚴密的絕熱保護,保持在盡可能接近絕對零度的低溫狀態(tài)。如何從美國的工廠將這種燃料運送到這種飛機的基地,僅這個問題就會使該方案變?yōu)椴豢尚小R驗橐3稚贁?shù)幾架液氫飛機飛行,就需要整一編隊C-124機群來供應(yīng)燃料。沒有哪一個國會批準美國用這樣大數(shù)量的飛機來運液氫,也不會準許美國在他們的港口停泊一艘加工船,在當?shù)貙湟夯?/p>
我們請波默羅伊公司為在我們的飛機廠及莫哈韋沙漠中的帕姆代爾機場不遠處建立液氫廠作出設(shè)計。設(shè)計中的這座工廠的耗能量驚人,將用掉1972及1973兩年供應(yīng)洛杉磯市的天然氣的10%。
一天,空軍部部長助理道格拉斯及空軍的歐文將軍來到洛克希德公司,他們問:“凱利,進行得怎么樣了?”
我說:“請來看看吧。這是內(nèi)部布置圖。你們可以看到,除了前上方有一個小駕駛艙之外,從頭到尾全部裝的是液氫?!?/p>
液氫不能裝進形狀古怪的燃料箱,不能放在帶轉(zhuǎn)角或者縫隙多的容器,它的容器必須是圓筒形的,并且嚴密絕熱的。
活塞式或者噴氣式飛機上,增加燃油就可以增加一些推力或者延長航程,但是液氫飛機可沒有這種條件。比如說,“星座號”客機在它的整個發(fā)展期內(nèi)起飛總重增加了一倍,大部分戰(zhàn)斗機也可以做到這一點。但是在液氫飛機上,燃料箱的容積一經(jīng)確定,就只能是這么多了。也許可以再加上外掛燃料箱,但是很困難,因為增加了阻力。
因而部長和將軍轉(zhuǎn)向普惠發(fā)動機設(shè)計的頭頭普拉特,說:“在發(fā)動機上也許有些進展吧,普拉特,發(fā)動機進展如何?”
普拉特回答說:“也許在5年內(nèi)會有3~4%的進展?!?/p>
這不是一個樂觀的預(yù)測。我們?nèi)客鈩e在這上面再花錢,決定放棄這個方案。當時如果繼續(xù)干下去,到了70年代出現(xiàn)能源危機時也會碰得頭破血流。
煤懸浮燃料,是將精磨的煤粉以輕油為基加水混合成漿狀,注入發(fā)動機作燃料。這也是一種可能的能源,但是細小的煤灰可能會損壞渦輪葉片。
我們也試過硼懸浮燃料,但是很難使用,常常堵塞發(fā)動機和加力燃燒室的噴嘴。
我們決定仍然用液態(tài)石油作為燃料。但是在這樣高的高度和很大的溫差下使用(高空空中加油時溫度為-68°C,而超音速飛行時達到343°C),這必須是一種十分特殊的燃料。
我們將這個問題提給我們的老朋友杜利特(沒錯,就是奇襲東京的杜利特),現(xiàn)在是殼牌石油公司的最高領(lǐng)導(dǎo)。這家公司曾研制過我們稱為LF-1A燃油,(這幾個字母是“洛克希德輕油一號”的意思),供U-2飛機使用,對那種飛機確實是很好的燃料。殼牌公司協(xié)同阿什蘭、孟山都及普惠公司合作,為超過馬赫數(shù)3的飛機研制化學潤滑劑及燃油,再次獲得成功,我們稱之為LF-2A,當然美國空軍另有編號。
研制這種燃料花了很多功夫。它很貴,但是確是一種優(yōu)良的燃油。
這架飛機的燃油同時用作絕熱劑。燃油箱不只是裝油用,還設(shè)計用來保護起落架。主起落架收起后藏在幾個油箱的中間。由于燃油的冷卻輻射作用,橡膠輪胎就與飛機在長時間飛行所產(chǎn)生的高溫隔開了。反之,如果輪胎隨時可能爆破,飛機則無法著陸。
在為超過馬赫數(shù)3的飛機選結(jié)構(gòu)材料時,鋁合金自然而然地被淘汰了??諝鉀_壓會使機體產(chǎn)生427°C的溫度,鋁合金承受不了。基本結(jié)構(gòu)可能要用高強度不銹鋼合金或者鈦合金。而雷達罩、座艙罩和某些其他區(qū)域可能需要研制高溫塑料。
不銹鋼作為高溫材料實際上比鈦合金更好。洛克希德的佐治亞州工廠正在為B-70超音速轟炸機制造不銹鋼零件。我去看了,發(fā)現(xiàn)為機身制造蜂窩壁板需要一間“凈化室”,那實質(zhì)上是一間大增壓氣囊,在入口和出口都要有壓力密封,每個人都穿著白色的凈化室服裝。為保持凈化還需要控制設(shè)備。
我們“臭鼬”工廠的老格言是:“簡單點,傻瓜!”越是復(fù)雜,出問題的可能性越大。我認為生產(chǎn)不銹鋼零件所需的條件對“臭鼬”工廠太復(fù)雜了。我們將使用我們已經(jīng)試用了十年的材料,即新的先進鈦合金用在常規(guī)結(jié)構(gòu)上。
飛機的外形是通過許多風洞試驗及其它試驗確定的。其結(jié)果是,從前方看起來很象一條吞吃了3只老鼠的蛇。這是有道理的。我們在機身兩側(cè)加了邊條,起增加升力和其他作用。有幾架沒有加,但大部分飛機都加了。
在大量生產(chǎn)之前,我們認為先對幾個最復(fù)雜的部件,如機頭及機翼基本結(jié)構(gòu),造出試驗性樣品會是有益的。
造出的第一副機翼是個大失敗。當我們把它放進“熱箱”去模擬飛行中的高溫時,它象一塊舊抹布一樣縐起來。解決的辦法是將蒙皮壁板從每一方面都與翼樑分開,并在機翼蒙皮上加上波紋槽和凹紋。采取這種措施后,鈦合金受熱時只不過使波紋槽加深而已。有人罵我是在造一輛馬赫數(shù)3的福特三發(fā)動機飛機,因為那種飛機全部用波紋鋁造成,但是,這是有效地解決一個真正困難的問題的辦法。
飛機機頭的問題有所不同。我們把它放進熱箱去研究對駕駛員及機輪的冷卻要求。我們生產(chǎn)了6000個零件,但好的不足10%。材料太脆了,如果掉到地板上就會摔碎。
顯然,我們有些地方做錯了。我們問鈦金屬公司我們的工藝過程怎么會發(fā)生氫脆,他們不知道。因此我們拋棄了我們自己的整個鈦合金工藝體系,換用鈦金屬公司在其工廠生產(chǎn)鈑料及鍛件的方法。
對機頭的熱處理,我們最初用過幾種不同的方法作過試驗。經(jīng)過一個時期的徘徊之后,我們實行了一種我認為任何地方都不可比的嚴格的質(zhì)量控制程序,每制出10個零件取3件作為樣件,經(jīng)過熱處理并作試驗,然后該批的其他零件才可以入庫以備將來使用。其中一個樣件裝在拉力機上試驗材料的強度,第二個切一個切口(約6.35毫米長),在切口處繞一個非常小的半徑彎曲,半徑小到僅為厚度的32倍,觀察是否會斷裂。第三個則供需要作再次熱處理時用。我們不希望無謂地拋掉整批的零件,這東西實在貴得要命!
我們有時追到滾軋廠去了解鈑材滾軋的方向,來查清這個零件是順紋還是逆紋截取的。對供做起落架用的巨大厚重的擠壓毛坯,我們先切下12個樣品,每個樣品都必須通過試驗才進行機械加工切出起落架。不合格,我們就不用那塊毛坯。這種飛機的起落架后來在服役中從來沒有壞過,只有一次粗猛著陸的情況除外。
有好幾次我只覺得我們整天在取樣,除此之外什么事也沒有干。但是我們做了這么多取樣試驗還是值得的。到80年代初期,我們已經(jīng)為“臭鼬”工廠的所有飛機,以及洛克希德公司的L-1011民用客機,還有軍用貨機生產(chǎn)了1300萬多個鈦合金零件。
鈦合金是一種非常堅硬的材料,用它制成的零件不能象其他材料一樣在裝配時修整就位,因此必須加工到更嚴格的容差范圍。加工時必須使其成形精確,而精加工是很昂貴的。因而在長期生產(chǎn)中節(jié)約了切削料,鈦合金在生產(chǎn)中幾乎沒有報廢零件。
因此,我們必須制造出一臺能在816°C以上高溫下使鈦合金成型的具有非常高壓力的大型鍛壓機。
堅硬的鈦合金是一種很敏感的材料,很容易被腐蝕。我們很早就懂得了:如果一個技工要在發(fā)動機附近工作的話,則必須從他的工具箱中取出所有的鍍鎘工具。因為鎘會剝落下來腐蝕鈦螺栓。發(fā)動機開車后溫度達到316°C以上,經(jīng)過一、兩次開車,螺栓頭就會掉下來。必須使鎘遠離鈦。
我們發(fā)現(xiàn),如果機翼壁扳是在夏天制造的,那么上面的點焊在試驗中很快會脫開,而如果是在冬天造的,則可無限期承受載荷。我們分析了整個工藝過程之后,發(fā)現(xiàn)伯班克城的供水系統(tǒng)在夏天加了氯來減少藻類生物。我們用純水洗滌焊接處消除了這個問題。
鈦合金零件加工需要特種工具。我們首次在經(jīng)過熱處理的B-120鈦制件上鉆孔時,一個鉆頭鉆17個左右的鉚釘孔后就報廢了。最后我們找到西德生產(chǎn)的一種鉆頭,很合用。今天我們可以用一個鉆頭鉆150個孔,重新磨過之后又可以再鉆150個。
關(guān)于如何來處理機械加工后的零件,我們需要訓練幾千名人員。不僅有我們自己的人,還有美國空軍的機械員,以及300多個分承包商和供應(yīng)商的雇員。而要改變一個上了年紀的機械人員的工作方式是非常困難的,他總喜歡自己去發(fā)現(xiàn)應(yīng)該如何行事。因此我們把他們放在“臭鼬”工廠的試驗車間,在工程師們的指導(dǎo)下與他們一起來獲取必要的數(shù)據(jù)。盡可能使雇員參與整個計劃來提高他們的興趣,激勵他們作出最好的表現(xiàn),這個辦法總很奏效。
我們制造第一架“牛車”時的一個教訓,就是不要相信色標。我過去堅持在所有的導(dǎo)線、管道及所有其它有連接的東西上使用色標,使液壓系統(tǒng)以及所有系統(tǒng)不會接錯。但是有這么許多人在一起工作,我們發(fā)現(xiàn)有10%的人是色盲。有一個零件硬彎過四英寸來接在錯誤的接頭上。后來我們?nèi)耘f使用色標,但是同時將接頭設(shè)計成不同的形狀,得使不對的接頭就接不上。這樣一來患色盲的人也不會弄錯。
材料和工藝只是一個方面,還有各種系統(tǒng)的問題,如液壓、電氣等系統(tǒng)。
自從伯徹姆因飛機事故喪生以后,我們在F-80上安裝了輔助燃油泵。從那時以來,系統(tǒng)的冗余始終是我對設(shè)計提出的一個要求?!靶亲碧柕恼麄€助力操縱系統(tǒng)都有冗余度。洛克希德公司出的L-1011客機有三重和四重系統(tǒng)?!昂邙B”有三重冗余。這是駕駛員特別歡迎的一種安全措施。至于成本,如果在最初設(shè)計時就已經(jīng)考慮了的話,那么也只占總成本的百分之零點幾。如果計及這種措施所保障的人的生命價值和挽救整架一飛機的價值,那么由此增加成本的比例還要低。
液壓油的問題也很突出。首先,我們向所有的供應(yīng)商作了調(diào)查,看是否有人能提供在316°C以上工作的高溫油。有一個供應(yīng)商書面回答,說有一種能在516°C下工作的液體。我要求立即提供樣品,收到的卻是一個帆布袋。我當時想,液壓油用這種方法運送未免有些滑稽。打開包一看,找到的竟是一種白色的晶體。
不錯,這種東西確實可以在516°C下工作,但是在常溫下卻是固態(tài)。如果采用它的話,那么必須用吹管去融化液壓系統(tǒng)的介質(zhì)后整個系統(tǒng)才能開始工作,用在飛機上顯然不合適。因此,液壓油也變成一個研制項目。最后選用的基本液是由賓夕法尼亞州立大學研制的,但是我們加進去7種添加劑,使其在高溫下仍能對泵及其他附件起潤滑作用。
還有一些其他的小項目,但都很重要。
皮墊圈或O型橡膠圈不能在高溫下使用。用鋼代替可以解決這種問題,不論在高溫和低溫下都沒有問題。燃油的密封劑也需要研制。這種飛機的油箱并不完全密封,有時燃油會漏在機庫地面上。但是由于所使用的燃油的燃點很高,因此比一般燃油要安全得多。
單是電氣系統(tǒng)的問題也會威脅工程的成功。“牛車”的每次飛行總要發(fā)生電氣系統(tǒng)的故障,因為電氣系統(tǒng)控制著自動駕駛儀、飛行控制設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)等,連液壓系統(tǒng)內(nèi)都有一個電動轉(zhuǎn)換器。
有一段時間,因為量不出滑油壓力。我們的飛行有17%不得不提前返航。這樣昂貴的發(fā)動機,我們不能冒讓它們燒壞的危險。最后,我們只好為滑油溫度計裝上冷卻系統(tǒng)。
特別關(guān)鍵的是為正確調(diào)節(jié)進氣錐位置用的測量空氣流量的電傳感器,成為我們最難攻克的一個問題。我們怎么也不能使這個電氣系統(tǒng)在高空、高溫、很嚴重的振動條件下可靠地工作。
為了解決這個問題,我本人在試驗基地花了六個星期,整個工程都擱淺了。
最后,我們不得不為這個電氣系統(tǒng)“發(fā)明”特殊的導(dǎo)線。我們使用了高溫芳綸導(dǎo)線,在特別熱的部位還纏上石棉。
此外,還設(shè)計了特種塑料,不僅能承受高溫,并且雷達反射率低。
“黑鳥”得名于其涂層深藍黑的表面漆。這種顏色是作過幅射試驗后確定的,即試驗飛行中發(fā)熱的飛機所幅射的熱。幅射能力的差別可以使飛機的溫度差為10°C~27°C,因此非常重要。在高空高速飛行中,隨著飛機溫度的增加,黑鳥變成藍色的。
為了在飛機上漆上美國空軍的標志,我們不得不發(fā)明一種特種漆。只要經(jīng)過一次高溫飛行,紅的就變?yōu)樽厣?,而白色就帶上了斑點。使漆完全粘附在飛機上也是一個問題。我們在飛機上涂有高溫塑料的20%的表面上做了許多小的痘痕。因為我們發(fā)現(xiàn)如有燃油漏出,遇有288~316°C的高溫,在塑料表面上會發(fā)生微小的爆裂。這種漆必須防油又防雨。
飛機上裝的各種有效載荷,如照相機、非常復(fù)雜的電子設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性系統(tǒng)等,都是大量研制工作的結(jié)果。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)非常好,你可以起飛,輸進16個中途檢查點,然后用自動駕駛儀在指定的速度、高度和方向上飛行。當駕駛員說:“喂,回去吧!”系統(tǒng)就會把他飛回來。
黑鳥的動力裝置是普惠公司的一種絕妙的研制成果,這種發(fā)動機世界上只此一家。
這是由一臺美國海軍的發(fā)動機開始的,使用這臺發(fā)動機的飛機后來并沒有制造。當我們看到這臺發(fā)動機有如此之大時,我們希望它能適應(yīng)高馬赫數(shù)的工作條件。普惠公司就在這臺發(fā)動機上加進一種稱為“換擋系統(tǒng)”的裝置。當速度達到每小時幾千公里時,發(fā)動機換擋進入另一種熱循環(huán),作為常規(guī)噴氣式使用的高壓壓氣機旁路,成為一種沖壓式發(fā)動機。這時由于沒有任何機件阻擋氣流,飛機飛得越快,發(fā)動機就推得越猛。
但是最困難的是在超音速飛行中使氣流恰當?shù)亓鬟^發(fā)動機的進氣口和噴口。請設(shè)想一下,空氣沖擊到進氣錐的尖端時遇到的溫度超過427°C,然后膨脹,在進氣道內(nèi)進行五十比一的壓縮,這該有多么復(fù)雜。而所有這一切還必須在氣流不得與進氣道內(nèi)壁分離的要求下進行。
為了使發(fā)動機能在所有的飛行情況下都工作,進氣口的研制花去了好幾年時間。早期常因氣流分離而熄火,發(fā)動機在不到一秒鐘的時間內(nèi),猛地從發(fā)出7260公斤到9070公斤的推力變?yōu)楫a(chǎn)生7260公斤阻力。駕駛員撞向一邊,甚至分不清是哪一臺發(fā)動機熄了火。
我們在方向舵系統(tǒng)上裝了一個自動控制裝置來解決這個伺題,使駕駛員在0.15秒內(nèi)能夠感到有一臺發(fā)動機熄了火,而且知道是哪一臺,并靠液壓助力系統(tǒng)蹬出九度方向舵,使飛機繼續(xù)平飛。
現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一個自動啟動裝置。這個裝置工作非常好,SR-71在東南亞時,駕駛員執(zhí)行很艱難的任務(wù)中一次也沒有發(fā)生過發(fā)動機熄火。這反而引起我的擔心,特地在飛行訓練中重新排入熄火處理的練習。
發(fā)動機盡管效率很高,我向普惠公司的朋友開玩笑說,發(fā)動機只提供了飛行所需的推力的17%,而我們自己的進氣道和噴管提供了余下的部分。當然,這17%是基本的,沒有它也就不會有其余部分。
當約翰遜總統(tǒng)首次宣布A-11時,發(fā)表的照片實際上是一架YF-12A飛機。在發(fā)展超過三倍音速的飛機中,我們共做過12個設(shè)計,排號從A-1到A-12,其中A-11只是一個設(shè)計編號,并沒有造出飛機,而A-12造了12架。大概為了保密的原因沒有發(fā)表YF-12而發(fā)表了YF-12A,這種型號暴露這種飛機的能力較少。
1963年8月7日,YF-12首次飛行。美國空軍早先選定的一種高空殲擊機遇到困難,因此接受我們的意見造一種遠程、高空高速殲擊機。埃斯蒂斯將軍要求我們裝上休斯飛機公司研制的ASG-18雷達系統(tǒng),并能發(fā)射休斯GAR-9導(dǎo)彈。這兩者我們都用上了,但是仍有大量發(fā)展試驗要做。
YF-12的機身很容易就能容下這種大型導(dǎo)彈,但是還從來沒有人在飛得這樣高這樣快時發(fā)射過一枚導(dǎo)彈。我們?yōu)榇烁闪?年。
要能打開彈艙門,將導(dǎo)彈彈射出去,導(dǎo)彈發(fā)動機點火,還要使它保持航跡,而不是向上朝兩個駕駛艙之間竄上來,這真是需要好好發(fā)展一下的問題。甚至在速度比這低得多的飛機上發(fā)射導(dǎo)彈都發(fā)生過許多大問題。
為了使導(dǎo)彈遠離飛機,我們必須研制一種小推力發(fā)動機,產(chǎn)生兩個力,一個力按住導(dǎo)彈頭,另一個力按住導(dǎo)彈尾,將導(dǎo)彈推向下方,整個過程只在幾秒鐘內(nèi)。導(dǎo)彈被彈射到飛機下方12米外再點火。
在超音速3倍的飛機上發(fā)射導(dǎo)彈,導(dǎo)彈本身又有4倍音速的速度,加起來導(dǎo)彈在飛行中最大達到7倍音速,進入高超音速范圍。我們從海平面到30500米的不同高度上發(fā)射導(dǎo)彈射擊225公里以外的目標,證明不論在海洋或陸地上空都可以擊中。命中率大于90%,GAR-9導(dǎo)彈及ASG-18雷達系統(tǒng)表現(xiàn)十分出色。YF-12機載導(dǎo)彈的研制直接導(dǎo)致F-14所使用的“不死鳥”導(dǎo)彈系統(tǒng)的誕生。
按原型機合同制造了三架YF-12A。根據(jù)其性能,美國空軍決定為防空空軍司令部生產(chǎn)一個機隊,阿甘將軍需要用新飛機替換過時的F-102和F-106。有一次他曾公開說過,如果他沒有合適的殲擊機和雷達網(wǎng),那么美國總統(tǒng)乘坐“空軍一號”從華盛頓橫跨美國飛到洛杉磯去他都保護不了。
3年內(nèi)國會3次批準預(yù)算,用9000多萬美元來為防空空軍司令部開始生產(chǎn)93架大型戰(zhàn)斗機F-12B。這樣一種高性能飛機是我們潛在的敵人沒有任何飛機比得上的,任何飛機也無法擊中這么快的目標,而它在超音速3倍下對敵方飛機卻有90%的命中率。但是國防部長麥克納馬拉聽從他的“智囊團”的意見,認為不需要這樣的飛機。
當時不存在的威脅,在蘇聯(lián)的“逆火”式超音速轟炸機出現(xiàn)立即顯示了出來。
“逆火”式可以逃脫美國的任何戰(zhàn)斗機,包括F-15、F-16及其它戰(zhàn)斗機。民用“協(xié)和”號超音速旅客機也能辦到?!皡f(xié)和”號和“逆火”都是屬于超音速兩倍這一級的。美國目前的戰(zhàn)斗機的油量都只能供超音速飛行80到160公里。而YF-12A,速度可超過音速三倍并且航程大,現(xiàn)在卻主要供NASA作科研用。F-12B當然可以很快升空來觀察或擊落一架“逆火”式,因為“逆火”式只能在短時間沖刺中達到馬赫數(shù)2,而不能用這個速度持續(xù)巡航。
但是當時作出的決策,不是將防空空軍司令部重新裝備起來,相反卻是削弱了它的作用。
麥克納馬拉的班子不但沒有給我們生產(chǎn)這種飛機的合同,連我們還留著F-12B的工藝裝備都被他們視為是對B-70轟炸機和F-15戰(zhàn)斗機預(yù)算的威脅。我們把這些工藝裝備保留了3年,然后接到命令拆毀,用7.5美分拆1磅的費用拆掉了。如果不拆,每架飛機的成本約為1900萬美元。今天如果要重建這些設(shè)備使這樣的飛機再投入生產(chǎn)已完全不可能了,恢復(fù)工藝裝備要花幾億美元,每架飛機的成本高達7000~8000萬美元。而美國空軍今天還沒有類似性能的戰(zhàn)斗機。
然而,“黑鳥”的技術(shù)卻在其他地方得到應(yīng)用??哲娦枰环N比U-2更先進的偵察機,應(yīng)可裝更大的照相機和更復(fù)雜的電子設(shè)備。這就是SR-71,買主是戰(zhàn)略空軍司令部,它是本書提到的買主中在對待研制飛機和武器裝備方面最有經(jīng)驗的。
1962年底,我們得到制造6架的初步合同。原來飛機的編號是RS-71,意思是“偵察攻擊”,但是在兩年后,當1964年約翰遜宣布這種飛機首飛的消息時,把這兩個字母弄顛倒了。后來戰(zhàn)略空軍司令部和“臭鼬”工廠更改編號造成很多混亂。改型稱為SR-71,是“戰(zhàn)略偵察”的縮寫,現(xiàn)今我們使用“SR”這個代號。
SR-71的駕駛員坐在前艙,在后面載有一名偵察軍官操縱照相機及某些導(dǎo)航設(shè)備。它比早期的“黑鳥”重得多,燃油量增加了,并且裝有更多改進了的設(shè)備。它在外形上看起來與早期型號很相象,但結(jié)構(gòu)作了很多改進。在造第三架“黑鳥”時,我們對進氣道的發(fā)展工作已經(jīng)成熟,所以試飛計劃加快進行起來。
在SR-71上,我們與懷曼-戈登公司共同研制鈦合金的大型鍛件,以使我們能夠最后加工成形并裝到飛機上。懷曼-戈登公司花了100萬美元來研制鍛造方法,而“臭鼬”工廠則另外花了100萬美元來研究如何制成零件。這樣一來,以前飛機上需要96個零件組合成的部件,用一個鍛造的整體件就可以代替,僅在這項工作中每架飛機就為軍方(也是為納稅人)節(jié)約1950萬美元。
我鼓吹美國應(yīng)發(fā)展大型金屬成型水壓機已經(jīng)象是在發(fā)起一場運動了。我們需要25萬噸的水壓機,此美國現(xiàn)有的大五倍。在加工飛機上的大型零件時(特別像SR-71的發(fā)動機艙鈦合金環(huán)框、起落架,以及C-5運輸機的機身硬鋁側(cè)框時)我們常常要從鍛坯上加工掉90%的材料,這是一種浪費。蘇聯(lián)人在這方面是毫不猶豫的,他們的水壓機比美國大,數(shù)量也多。
美國的5萬噸水壓機
為SR-71作環(huán)球飛行而發(fā)展的空中加油技術(shù),今天已成為常規(guī)了。到80年代初期,我們已在空中加油過18000次以上,可以在任何地區(qū)進行空中加油。
我曾經(jīng)建議用空中加油技術(shù)來緩解超音速旅客機的音爆問題。我們在用“黑鳥”飛行的時候,對音爆問題如不特別小心,激波從飛機后面會傳到地面,我們就不可避免地會聽到對音爆的各種抱怨,說是打擾了在黃石公園里的釣魚,有一次說馱騾受了驚。我自己也有怨氣,有一次我在軍隊的一位朋友造成音爆振破我的牧場房屋一塊價值450美元的窗玻璃。自然,在這件事上不會任何人對我表示同情。
SR-71自1965年起就在戰(zhàn)略空軍司令部服役,這是世界上任何地方服役的飛機中我們所知飛得最快最高的?!昂邙B”實際以超過音速三倍的速度飛行過,這是任何國家任何飛機都不可比擬的。
1971年4月27日,一架美國空軍的SR-71在24400米以上巡航,以10.5小時飛越24140公里,創(chuàng)造了續(xù)航時間及航程記錄。為此獲得“本年度最有功的飛行”麥凱獎杯,和1972年“在航空技術(shù)及科學上最突出的國際性成就”哈蒙國際獎杯。
1974年9月,一架美國空軍的SR-71飛到范堡羅航展,首次公開在國際觀眾前露面,前去途中從紐約到倫敦以1小時54分57秒飛越5584公里,創(chuàng)造了一項飛越大西洋記錄?;爻虖膫惗氐铰迳即墑?chuàng)造了這個距離上的速度記錄——以3小時47分35秒飛過8790公里。
1976年6月27日,美國戰(zhàn)略空軍司會部的飛行員從加利福尼亞州的比爾空軍基地飛出,創(chuàng)造了6項速度與高度新的世界記錄,包括閉路航線速度每小時3357公里,直線航行每小時3523公里,以及絕對高度和平飛高度26213米。
還有第四種“黑鳥”,直到最近才允許我談到它。象通常一樣,是因為新聞?wù)掌臀淖直┞读瞬沤o予允許的。照片上有亞利桑那州的戴維斯·蒙??哲娀匾恍┯头庵娘w機。這是“黑鳥”系列中性能最高的一種,飛得更高、更快、更遠,是一種遙控飛行器,即D-21。一旦我們的設(shè)備更好用、功能更強大、更復(fù)雜以后,我懷疑是不是總需要有人在飛機上操縱。答案可能是把人留在地上,用遙控的方式控制飛行器飛行。
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