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史上最強飛行棺材:F-104戰鬥機

原標題:史上最強飛行棺材:F-104戰鬥機


一提到美國的軍事航空業老大:洛克希德馬丁公司以及其旗下的「臭鼬工廠」與一系列美軍「黑科技」航空器,讓人感覺只要是洛克希德馬丁公司出品的軍用飛機必定是精品中的精品,神器中的神器。但其實洛馬公司在其歷史上,也曾經製造出了一款足以讓每一個戰鬥機飛行員「膽寒」的「失敗品」。今天,我們就來講一講被世人稱之為「高速飛行棺材」的F-104戰鬥機。



XF-104(F-104原型驗證機)


設計理想很豐滿

雖說F-104戰鬥機在後來的使用過程中問題麻煩不斷,但在其立項之初,其實還是有一個很美好的開端的。F-104的計劃雛形始於朝鮮戰爭未結束的1951年。當年12月,洛克希德公司(那時候還不是洛馬公司)的設計天才、當時的首席設計師凱利·約翰遜前往駐韓美軍的空軍基地,專門詢問了不少 F-86戰鬥機的飛行員,聽取他們在空戰中的感受與對未來戰鬥機的意見。


出人意料的是,與中蘇空軍交過手的美軍飛行員的回答驚人的一致——「戰鬥機重量增大、複雜性增加的趨勢使得飛機越來越難以控制,最理想的飛機應該是比現役戰鬥機更輕、更廉價、速度更快、升限更高、爬升率更大、並具有良好機動性的戰機。」



MIG-15擊落F-86


我們如果對MIG-15和F-86的性能做一些對比,就能明白為何如此要求。這兩種飛機性能本在伯仲之間,但MIG-15恰恰是在速度和垂直機動性方面超過了F-86。由飛行員的回答不難看出MIG-15出現所造成的巨大衝擊(實際上,這一衝擊影響極其深遠,幾乎所有的主流第二代超音速戰鬥機都被烙下了"高空高速"的印記)。



「設計天才」凱利·約翰遜偶爾也會「翻車」


新秀閃亮登場


時間到了1953年1月,美國空軍「武器系統 303A」項目招標揭曉,洛克希德的輕型戰鬥機原型也就是未來的F-104項目中標。當年 3月12日,美國空軍和洛克希德簽訂合同,要求其生產兩架原型機供驗證評估,並賦予空軍飛機編號 XF-104 (洛克希德內部的設計代號則是 083-92-01)。就這樣,航空史上的傳奇飛機F-104誕生了!


F-104戰鬥機剖析圖


1956 年 2 月,第一架 YF-104A(55-2955) 出廠,在嚴格保密情況下運抵愛德華茲空軍基地。1956 年2月17日,該機由洛克希德試飛員赫曼·菲斯·索曼駕駛進行了首次試飛。此前一天,第二架 YF-104A(55-2956 )已經在洛克希德的伯班克工廠進行了首次正式展出。儘管此次展出未對媒體開放,但也確實證實了航空界關於洛克希德正在研製一種革命性戰鬥機的傳言。當然,根據美國空軍的要求,YF-104A 2號機的進氣口被嚴嚴實實地遮住了——美軍並不想這麼早就暴露當時非常先進的激波錐進氣口設計。



F-104採用的激波錐進氣口


當然在冷戰時期,新的技術驗證機除了試飛外,另一項很重要的任務就是用於創紀錄飛行。1958年5月7日,霍華德·C·約翰遜少校駕機在愛德華茲空軍基地上空駕駛YF-104A進行動力躍升飛行,最大飛行高度達到 27,813 米,創造了一項世界高度紀錄。同年5月16日,YF-104A 在沃爾特·W·埃汶上尉操縱下,在15×25KM閉合航線上創造了 2259 KM/H的世界速度紀錄。這是航空史上第一次由同一種飛機同時摘取高度和速度紀錄兩項桂冠。



XF-104驗證機正在飛行


超出時代的「高速火箭」


正是空軍飛行員與美國軍方的雙重作用影響之下,F-104的設計定位變成了一種純粹的高性能晝間戰鬥機。其設計重點在於高空高速、大爬升率,為此犧牲了續航能力和盤旋性能。為了降低造價和減輕重量,早期的F-104不具備多用途能力,設備也簡單。其所搭載的武器裝備也主要用於近距離對空作戰。在某種意義上說,早期的F-104就是一駕「超級MIG-15」(當然它可以以達到兩馬赫的速度)。


F-104G戰鬥機三視圖


針對F-104的設計定位,其最初設想的作戰模式是在超音速狀態下巡航(當然是開加力的,和現代的「超音速巡航」完全是兩種概念)和空戰,為此高空高速性能成為重中之重。為了實現設計目標,凱利·約翰遜採用了獨樹一幟的設計。


一是全機採用正常式布局,單發單座,兩側進氣,機翼為帶大下反角的平直翼,T 形尾翼布局。為了減小阻力,機身長細比較大,並有明顯的蜂腰設計。



F-104的機翼還能客串一把水果刀



我切!我切!


二是設計全新而又獨特的機翼。F-104的機翼設計尤為特殊。為了抑制飛機在俯仰軸和航向軸產生耦合動作(即荷蘭滾)的趨勢,機翼採用了高達10度的下反角。機翼平面形狀為小後掠角的平直翼系列。翼展極小,僅有6.68米!以至於試飛員第一次見到 XF-104 時竟然問到:「機翼在哪兒?」翼根和翼尖的相對厚度均只有 3.36%。由於機翼弦長小,翼根絕對厚度也很小,只有0.105米!機翼前緣半徑更是小到令人瞠目的地步——只有0.41毫米!有人開玩笑說,這已經可以拿去切牛排了(當然也真的可以拿來切牛排)。這樣特殊的機翼根本無法以常規方法製造,而且常規結構也無法保證其強度,所以F-104的機翼實際上就是用實心鋼板銑出來的。為了減阻,其機翼面積也相當小,僅有18.22平方米。



F-104機翼還能切蘿蔔_(:з」∠)_

三是採用少見的T形尾翼布局,這樣做顯然是出於進一步減阻的考慮。T 形布局,平尾的尾臂長,因此面積可以減小,配平阻力也小。但這種布局最大的問題是,較大迎角時,由於受機翼下洗流影響,平尾可能失去操縱能力:一旦飛機進入失控狀態,這種缺陷很可能是致命的。全動平尾是作為一個整體組件安裝在垂尾頂部,因此無法調整角度——事實上這種設計即使可以調節,其實際的效果也不會很好。



F-104的T 形尾翼,F-104 的不少事故源自這個設計


簡單的總結下來F-104戰鬥機的設計特點就是:高翼載、高推重比(對比與同時代飛機),特彆強調速度、升限、加速和爬升能力。其減阻手段簡直發揮到了極致。前緣半徑極小的菱形翼型設計,自F-104 之後再也沒有在其它戰鬥機上見過。這種翼型的高速性能固然不錯,但由於前緣半徑太小,氣流很容易分離,導致飛機失速——偏偏T 形尾翼在大迎角失速狀態下效率極低,很可能難以改出——從而限制了飛機的盤旋性能。加上縮小機翼面積導致的高翼載(正常起飛重量時即每平方米超過500公斤),F-104的盤旋能力可以說相當糟糕。


以我們今天的觀點來看,我們可以指摘 F-104這樣那樣的不是。但就像美國空軍某位官員說的:「如果我們不放棄其中一些性能,我們就得不到我們想要的性能。如果 F-104不犧牲盤旋能力和續航能力,它還能實現其它設計指標嗎?」



圖:西德空軍的F-104G戰鬥機


「寡婦製造機」、「飛行棺材」


也正是運用了過多超出時代和近乎苛求的技術指標的限制,導致F-104的墜機率出奇的高,從而使其獲得「Widowmaker」寡婦製造機等別稱。美軍在越戰期間該機並未與米格機發生任何空戰,不過仍有8架在戰鬥中損失,另有6架因意外失事損毀。值得一提的是,在1965年9月一架導航故障迷航到海南島上空的F-104C被我海軍航空兵的殲-6擊落。


中國空軍擊落F-104的圖片(照相槍所攝)


F-104的墜機率有:西德32%,荷蘭31%,比利時37%,義大利37%,加拿大45%,日本15%,美國未公開。作為美國海外的F-104最大用戶西德空軍,擁有2578架製造總數中的916架,已知損失也最大。總共損失298架含地面損失,116名飛行員喪生含8名美國空軍飛行員,171名飛行員成功彈射逃生含8名在F-104上彈射逃生兩次的飛行員。後來售台247架各型F-104戰鬥機,在1998年全面退役以前,至少114架失事,造成66名飛行員喪生的記錄。


現在除了義大利還有少量 F-104 外, 其它的 F-104 都已全部退役。從首飛至今近 50 年,F-104 之於世人,早已耳熟能詳。但對於這種飛機的評價爭論,卻是至今仍未平息。



飛F-104的飛行員們


塵歸塵,土歸土


實際上,客觀地說,F-104 完全達到了當初的設計指標,如果使用得當,F-104 可以發揮其應有的作用。然而,在實際使用中F-104 往往被軍方用於不恰當的地方:如在越南戰場上將這種短航程戰鬥機用於低空護航;在印巴戰爭中將其用於攔截低空飛行的「堪培拉」轟炸機;為滿足軍方喜好而用於對地攻擊......而在真正的空戰中,F-104飛行員又往往棄長就短,與對手進行F-104並不擅長的盤旋格鬥,而不是發揮自己加速性和爬升能力的優勢,採用掠襲戰術,戰績自然難以令人滿意。很多人批評F-104時就指責其盤旋能力不佳。盤旋能力確實是 F-104的弱項,但盤旋能力不好而成為優秀戰鬥機的仍不在少數如:二戰時的 Bf-109、Fw-190 、P-47,朝鮮戰爭時的米格-15,它們的盤旋性能都不如對手,但同樣取得了不俗的戰績。



西德空軍試驗F-104「零距離起飛」


所以,在我看來F-104戰鬥機最重要的價值,不在於它的性能如何如何,事故率如何如何,而在於它是噴氣時代第一種「飛行員的戰鬥機」。只是由於當時技術條件的限制,加上對未來空戰形式的判斷,使得F-104最終偏向了高空高速,並為此犧牲了盤旋性能。但毫無疑問,最初的F-104A就是按照飛行員理想的戰鬥機來設計的。但飛行員理想的戰鬥機,並不是軍方理想的戰鬥機。一種輕型的「純」空戰戰鬥機並不符合軍方「高效費比」的要求。F-104A/C迅速退役,而F-104G卻大行其道,其根本原因正在於此。



中國台灣地區裝備的F-104戰機(西德二手)


講到最後,或許一切也該塵歸塵、土歸土了。這世界上本沒有至善至美的東西,武器裝備更是如此。曾經有一位台灣的飛行員說的一句話:「若還有來生,再當飛行員,仍願再飛 F-104 。」回眸時光——數十年光陰不過是轉眼雲煙。「寡婦製造機」也好,「飛行員的戰鬥機」也罷,F-104 就是 F-104,它的身影在人類航空史上留下了屬於它自己的痕迹。

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