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F22设计过程
阅读随笔：
猛禽的那些事儿（上）由【无定河边骨】于2010-12-2216:
41:
46发表。
继2009年进行尝试部署之后，随着2010年1月F-22战斗机重回安德森空军基地，如今任何一只关注美军在亚洲动向的土鳖都不能对关岛方向上猛禽投来的冷冷目光没有芒剌在背的感觉。
这只传说在红旗军演中轻轻松松与三代机打出1：
100以上交换比的神鸟，至少现在对于大多数世人来说还是很神秘的，它的性能极限、它的作战方式，留给人们的的空白太多，因此，我们不妨退而求其次，回头看看这只猛禽是如何破壳而出、俾睨天下的。
旧瓶装新酒
大家都知道F-22猛禽战斗机是上世纪80年代ATF（先进战术战斗机）项目的获胜者。
但是，最早的ATF却是与如今的猛禽没有多少关系。
ATF这个代表先进战术战斗机的缩略语，是早在YF-22与YF-23展开竞争前的1972年就已经出现了。
这比大家公认的ATF项目起始时间，即当初的美国空军航空系统部对外发布ATF概念招标的时间还要早近10年的时间。
当时，空军的F-4和F-111在越南战争中的对地攻击中表现不够给力，航空系统部的高级规划局想要搞一种新的能兼顾空对地的战斗机，做为对刚刚搞出来的F-15空优战斗机的搭档。
在这架新飞机的需求说明书里，第一次出现了ATF的说法。
这个前ATF的设计目标可是了不得，高空要能飞到2.5马赫，武器要能砸坦克，而且要是防区外攻击。
前者在追求高空高速成为世界潮流的70年代还好说，而后者在GPS、激光、电视等诸多精确打击手段还不具备的前提下，难度就是不是一点半点了。
于是，拿到概念论证合同的通用动力公司和麦道公司，论证了好久也没有找到可行办法，最后只好对空军说：
“老大，你的要求太超前了。
”
新飞机搞不出来，不等于空军就不需要，有道是“东方不亮西方亮”，原先被空军做为格斗机的F-16，凭借其优秀的飞行员视野、超好的低空性能和敏捷性，异军突起地接过了空对地攻击的任务，成为了一代“完全可能被步枪击落的、全无装甲的战斗攻击机”，并且在后来的海湾战争等一系列作战行动中担当起主角。
于是，这个前ATF项目顺理成章地以不了了之宣告结尾。
“创世纪”的时代
时间很快就又过去了10年，按照以往形成的惯例，新一代战斗机的研制起步工作应该开始了。
有道是物似人非，这时候主管美国空军军机预研工作的已经不是当初的航空系统部而飞行动力实验室（如今已经改名叫空军研究实验室航空器局）。
飞行动力实验室从70年代开始全面接管了飞行技术的预研工作，而当初的航空系统部则专注于飞机的改进。
毫不夸张的说，上世纪70年代前后对于美国空军来说就是一个神一样的“创世纪”的年代，如今美国空军独步天下的技术实力，基本上全是那个年代种下的种子的成果。
飞行动力实验室就是那个播种的人，它为美国航空界的研究机构和厂家提供技术研究的资金，鼓励它们发展先进的航空技术。
“战斗机对地攻击的先进技术”、“空对地技术研究”、“未来战斗机可用技术”、“1995年战斗机技术研究”等一大批项目，开始在波音、麦道、格鲁曼、通用动力等知名航空企业蓬勃展开。
类似土鳖搞的“空中李向阳”，还有武库机、全翼、飞翼等一些看起来有点离经叛道的想法，美鳖在那个时候全都搞过。
除了从飞行实验室这样的官方机构拿钱，波音、通用动力、洛克希德等公司还自己筹钱搞起了研究。
“创世纪”时代的伟大，不在于出没出来新的飞机，实际上，这种预研性质的投资，基本没有出马上可以拿来用的成果的可能。
它的伟大价值体现在两个方面：
一个是找到了技术发展的方向，精确打击、远程制导、隐形等技术，基本上是从那个时候露出水面的；二是锻炼了航空企业和研究机构，这不是一句土鳖的套话，而是有真正可以拿的出手的成果。
比如，波音公司在“创世纪”时代就几乎把从小到大、从单发到双发、从亚音速到超音速、从常规布局到飞翼、鸭翼等各种可能的飞机布局都摸了一遍；洛克希德公司把实验中取得的、与电磁辐射反射有关一些模糊数学公式与计算机技术相结合，搞出了一套名为“回声”的计算机软件，它可以准确计算出一个平面物体在雷达上的反射结果；为了解决在“创世纪”时代对大量布局进行快速评估的需要，通用动力公司搞出了一套程序，只要输入总体布局和气动、结构、航电、武器、动力等一组技术参数，计算机就可以用模型进行比例计算，生成一组在机动性、速度、航程等性能各有所长的设计结果，这些设计结果还可以进一步放到生命期成本模型和战役模型中进行计算，分析出它们的使用成本和面对各种威胁时的敏感性和生存能力；此外，通用动力公司还搞出了用于飞机设计的三维软件包，它的最新版如今还在使用当中。
不言而喻，类似这些软件这样“飞机设计之外”的周边技术的大发展，对于今后飞机的设计有着怎么样的影响。
空战的“银弹”
在西方传说中，所谓的“银弹”是唯一能够杀死人狼的银制子弹。
二战结束后，美国空军一直在寻找能在空战中一击致胜的“银弹”。
越南战争结束后，美国空军根据越南空战的数据，整理出了一份代号为“红色男爵”的分析报告，其结果显示，在越南的空战中，被击落的飞行员中有超过一半的人不知道是谁从什么位置击落了自己，被击伤的飞行员中有百分之八十没有能够发现向自己射击的攻击者。
这个数据是相当能够引起震动的，报告还进一步研究了一战、二战以及朝鲜战场上的空战数据，结果也大致相同。
事实上，几乎所有的空战王牌的传说中，都充分体现了尽量在敌机一无所知的情况下发起攻击的空战原则，比如从太阳光的位置发起进攻，从低空接近突然从敌机机腹位置发起进攻，利用高度差、云层等因素迂回到敌机六点钟位置发起进攻等等。
这个原则在空战中几乎是处在“顺之者昌，逆之者亡”的绝对权威地位：
分析报告以“红色男爵”为名，历史上的“红色男爵”——德国一战时的王牌飞行员曼弗雷德·冯·里奇特霍芬，曾经运用这个原则创造了击落八十多架敌机，最终也是因为违反这一原则，陷入追击缠斗而殒命。
因此，美国空军寻找到的第一枚银弹，就是“隐形”。
超音速巡航是飞行实验室认为的第二枚银弹。
占据速度的优势可以让攻击者在选择打还是不打时拥有更多的自由，还可以缩短攻击过程中对方能够做出反应的时间。
之所以针对速度强调的是超音速巡航能力而不是最高速度，是因为最高速度通常都需要打开飞机发动机的加力功能，这会使飞机的红外特征急剧上升从而破坏飞机的隐形效果。
在ATF项目之前，美国空军已经拥有了能够超音速巡航的飞机，即B-58“强盗”轰炸机，但是，B-58在进入超音速巡航之前，还是必须以开加力或者俯冲的方式来突破音障。
除了这两枚银弹之外，一般人们会认为机动性也是战斗机是否能在空战中获胜的重要因素，电影《TopGun》中战斗机格斗的场景给太多的人留下了这样的印象。
但是飞行实验室对机动性的态度确不如前两枚银弹。
首先，机动性的价值更多的是体现在了防御而不是进攻上，显然与美国空军当时的指导思想和任务要求不相符。
其次，以机动性取胜意味着敌我双方都已经进入了视距范围，机动性能再好，对于对方来说，攻击方的运动路线、攻击时间都是可以预测的，换句话说也就是有可能做出相应的反制机动的，这往往加大了空战进行的时间，而空战时间的延长，就意味着影响空战结果的不确定因素增多。
但是，由于六十年代约翰·博伊德提出的能量空战理论的兴起、七十年代的成熟和影响日益广泛，飞行实验室也注意到，良好的机动性可以让飞机的飞行包线更为宽广，让飞行员在选择可用战术时更加灵活而少受限制，因此，机动性成为了美国空军找到的第三枚银弹。
如果说前三枚银弹都是飞行实验室在从空战发展的角度“向前看”，那么最后一枚银弹则可以说是美国空军对历史经验的总结性需求，那就是战斗机的短距离起降能力。
“把敌人的飞机消灭在机场上而不是天空上”是一种最为简单、代价最小的战术，从一战以来一直都得到进攻发起方的极大重视，二战中德国闪击苏联的“巴巴罗萨”计划，第三次中东战争中以色列空军的先发制人，无不体现出了这一战术的巨大价值，前一个战例使得德军的地面推进完全没有受到苏联红军来自空中的反击，而在后一个战例里以色列空军更是在一个上午的时间内一举扫平了几乎整个埃及空军。
飞机需要跑道，如果没有跑道，飞机即便是起飞了也无法降落，只能坠毁。
七十年代，美国及其北约盟国正在忙于开发一系列可以对跑道造成大面积破坏的空对地反跑道武器，在冷战的铁幕下，美国空军有理由认为华沙条约组织也会搞同样的武器，而美国空军面对苏联这样的对手，无法和朝鲜战争、越南战争一样绝对保证已方机场的安全。
因此，能够利用快速修复的简短跑道起飞作战和安全降落，成为了当时美国空军相当重视的一项要求，因而也合情合理地成为了飞行实验室眼中对保证空战胜利起到重要作用的一枚“银弹”。
这四枚空战的“银弹”，最终成为了80年代ATF项目的初始要求。
概念阶段
有了四枚“银弹”的研究结果，美国空军对于需要有一架什么样的ATF有了初步的想法，但是对于是不是能够，以及如何能够制造出具备这四枚“银弹”的战斗机，不是美国空军所能够说了算的，还需要征求航空业界的意见。
于是在1981年，美国空军把自己的想法以需求的方式发布给了航空制造企业，邀请他们进行讨论，但是出于保密的原因，美国空军并没有把手中的“银弹”在需求中公开。
一共有九家机身制造商和三家发动机制造商做出了响应。
应该说，美国空军在这个时候发布的ATF项目需求，还根本上不能说是设计一种飞机的需求，充其量只能算是一份需求的讨论稿，因为它连这架飞机的主要作战用途是对空还只对地都没有说清楚。
事实上，需求发布的时候连美国空军自己都还没有决定这架带“银弹”的战斗机的主要任务做出决定，美国空军的目的只是想先了解航空界能搞出什么样的飞机。
于是，在概念阶段美国空军从航空制造企业那里得到的反应，可谓是五花八门、花样繁多。
刚刚经历了“创世纪”时代的航空巨头，把需求上的语焉不详理解成了是一个对人人开放的机会，纷纷把自己手上还新鲜热乎的研究成果拿出来，向美国空军进行推销。
洛克希德公司看起来很明显是受到了之前那个ATF项目的影响，认为空军需要的是一架空对地的战斗攻击机，因此，它很自然地运用自己在“创世纪”时代积累的隐身技术上的优势，在臭鼬工厂SR-71战略侦察机的基础上推出了单座的YF-12A，它可以在中央武器舱携带多枚动能穿甲弹，在高空、超音速的状态下以激光制导的方式对地面的目标进行攻击。
波音公司给出的是一种大细长比的超音速布局方案，同样比较倾向于对地攻击。
其特点的采用了半埋式的武器舱来兼顾高速减阻和隐身的要求。
通用动力公司则给出了两套方案，也全部都是“创世纪”时代的研究成果。
方案一是被称为“21号方案”的兼顾了隐身考虑的常规布局，并且在飞机结构中使用了百分之四十的复合材料，在当时算是很超前的做法，通用动力公司后来在其基础上搞出了一整个的型号家族；方案二则是类似B-2隐形轰炸机那样的全翼布局飞机，当时这种全翼布局的飞机是通用动力公司正在与美国海军合作研究的项目，即后来被取消的A-12复仇者攻击机，因为保密的原因，通用动力公司无权向美国空军展示他们已经取得的研究成果的设计图纸，只能改头换面托其它型号之名让其登场。
这种新颖的战斗机布局明显引起了美国空军官员的兴趣。
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