战略轰炸机:英国为何取消Avro 730侦察和战略轰炸机项目?
战略轰炸机(Strategic Bomber)是一种中远程突防轰炸机,其设计目的是向远距离目标投放大量空对地武器,以削弱敌方发动战争的能力。与用于空中拦截行动来攻击敌方战斗人员和军事装备的战术轰炸机,穿透器(penetrator),战斗轰炸机和攻击机不同,战略轰炸机旨在渗透到敌人领空摧毁其地面战略目标(例如,基础设施、军事设施、工厂和城市)。除了战略轰炸,战略轰炸机还可用于执行战术轰炸任务。目前,世界上只有三个国家装备有战略轰炸机:美国、俄罗斯和中国。
冷战期间,英、美两国和苏联分别拥有随时准备起飞的战略轰炸机,作为相互保证毁灭(MAD)机制的战略威慑的一部分。相互保证毁灭(Mutual Assured Destruction)是一种“同归于尽”性质的军事战略方针策略,指敌对双方如果有一方全面使用核武器则双方都会被毁灭,也被称为“恐怖平衡”。这种策略基于“威慑理论”,该理论认为,对敌人使用威胁强大的武器会阻止敌人使用相同的武器。冷战时,英美和苏联这两大对立的军事集团拥有的战略轰炸机大多数都装备核武器。在很长一段时间里,美国的一些波音“B-52同温层堡垒”轰炸机中队昼夜不停地在苏联边境上空飞行。
当时英国皇家空军装备有三种不同类型的“V型轰炸机”,旨在将英国制造的核弹投放到驻扎在欧洲地区的苏联军事目标。英国的这些轰炸机能够在美国战略轰炸机之前到达并摧毁基辅或莫斯科这样的城市。
“V型轰炸机”是20世纪50年代和60年代英国皇家空军(RAF)的飞机,它组成了英国的战略核打击部队,官方称其为V部队或轰炸机司令部主力(Bomber Command Main Force)。其三种型号的战略轰炸机,统称为V型,分别是维克斯勇士(Vickers Valiant),它于1951年首飞,1955年投入使用;阿夫罗火神式轰炸机(Avro Vulcan), 1952年首飞,1956年服役;以及胜利者式轰炸机(Handley Page Victor),它于1952年首次飞行,1957年投入使用。英国V轰炸机部队在1964年6月达到顶峰,有50架勇士、70架火神和39架胜利者。
V型轰炸机还能够投放常规炸弹,它由一个比较复杂的模拟计算机系统(即导航和轰炸系统)提供操作支持,该系统甚至可以在非常远的距离进行精确轰炸。在苏伊士运河危机中,维克斯勇士轰炸机曾被当作常规轰炸机使用。在印尼和马来西亚对峙期间,作为一种威慑手段,胜利者轰炸机被部署在马来群岛,但没有执行具体任务。阿夫罗火神式轰炸机因其在1982年福克兰群岛战争的“黑巴克行动”中执行常规轰炸任务而闻名。为了支持这些行动任务,三种加油机版本被开发出来。还生产了侦察机版本,并且在它们服役期间也做了其他的改进。如今这些为英国皇家空军服役多年的轰炸机都全部退役。
鲜为人知的是,除了V型轰炸机外,英国曾经还计划开发一款集侦察和战略轰炸一体的超音速侦察战略轰炸机阿夫罗(Avro) 730。可由于1957年英国发布的《国防白皮书》,Avro 730项目被突然取消。
阿夫罗(Avro) 730侦察和战略轰炸项目
Avro 730是英国计划开发的一种3马赫侦察和战略轰炸机,该机由英国飞机制造商阿夫罗(Avro)公司负责研发。它最初的设想是一种能执行空中侦察任务的非常高速的飞机,符合英国空军部操作规范要求OR.330。后来,由于皇家空军的计划有所变动,阿夫罗公司只能修改原730设计,以适合装备核武器。原设计修改后,意味着该机型可以具备核打击能力。
Avro 730项目的研发背景
第二次世界大战结束后,东西方两大阵营进入冷战阶段,面对出现的“新威胁”,英国皇家空军(RAF)希望增强其战略打击能力。尤其是英国皇家空军轰炸机司令部(Bomber Command)试图用性能更强大的新型飞机替换二战时期库存的轰炸机,这些新型机要求能够具有喷气推进技术和携带核武器。尽管英国拥有装备核弹蓝色多瑙河(Blue Danube)的V型轰炸机机队,但英国皇家空军认为,需要拥有一种超远程超音速战略侦察机,为执行攻击任务的V型轰炸机提供战略支援。因此,空军部开始着手制定操作规范要求(OR)。1954年,空军部发布OR.330,其中规定了对此类飞机性能的细节要求。
其实早在二战结束后,英国工党政府没有任何计划进行超音速飞机的研发工作,事实上是彻底放弃。他们认为,超音速飞机太危险,不值得进一步研究(后来证明这一决定是错误的)。1946年,英国科学研究(空中)总干事表示:“那些认为超音速飞机即将到来的想法是非常错误的......将通过使用火箭驱动模型来解决这些问题,我们不忍心要求飞行员驾驶高速飞机,所以我们将通过无线电来控制。”这位总干事的意思是,不应该拿飞行员的生命去冒险。结果这项研究是在无人驾驶飞机上来进行,但并不是放弃了所有超音速飞机的研究。
1948年英国就确定了发展远程、高空飞机的必要性。军方认为,今后的军事行动将以极快的速度,由超音速轰炸机或制导导弹来实施。极速攻击战略能让敌方措手不及,使其必须24小时保持戒备,从而达到消耗敌方战争资源的目的。而当时的V型轰炸机没有一架是超音速的。
英国皇家空军部自认为其发布的OR.330项目是世界上最雄伟的高性能飞机。其设想中的这种侦察机将能够成功地渗透到苏联领空,同时还能避开苏联先进的防空系统。为了达到这个目的,飞机必须能在60000英尺(18288米)的高度并保持2.5马赫的飞行速度;同时速度还能最高达3马赫、航程最大有5754英里(9260公里)。籍以如此高的高度和速度,加上各种先进的电子系统,这种飞机将能够避开苏联拦截机和新开发的地对空导弹的威胁。
当时英国还没有一架超音速作战飞机,因此,要满足OR.330规范要求,有关工业企业必须运用前沿的空气动力学(Aerodynamics)理论,以及采用新材料和超前的高科技推进系统。作为回应,英国飞机制造商们提交了三份设计方案:Handley Page HP.100、Vickers SP4和Avro 730。这些方案的外形都采用的是具有未来派的三角翼设计。尽管汉德利·佩奇(Handley Page)公司的HP.100已经完成了全面的模型化和大规模的风洞测试,但最终英国供应部还是于1955年将合同授予阿夫罗(Avro)公司。
阿夫罗公司的Avro 730采用的是一种未扫掠的鸭翼设计,并且大量使用不锈钢材料,由总共四台阿姆斯特朗·西德利P.176涡轮喷气发动机提供动力。涡轮喷气发动机(Turbojet,简称喷气发动机)特点是完全依赖燃气流产生推力,通常用作高速飞机的动力来源,其油耗比涡轮风扇发动机要高。
作为项目协助方,布里斯托尔飞机公司制造的布里斯托尔188型飞机作为测试复合三角形机翼形状的样机,同时测试长时间超音速飞行对金属造成的影响。在此过程中,该公司制造了多达10架原型机。
严格来说,最初版本的Avro 730是为执行空中侦察任务而设计的,因此该机采用了“Red Drover”(红雀)X波段侧视雷达来为V型轰炸机队寻找攻击目标。随着研发不断发展,雷达不再需要最初那样笨重的天线,因此,飞机的内部空间被扩展很多。
1955年,英国空军部已充分意识到了尽早开发超音速轰炸机的重要性。并且,OR.336项目高速轰炸机也正在研发中。同年,英国的超音速战斗机“闪电”的研发工作进展非常顺利,其研发经验为超音速轰炸机的发展提供了很大的帮助。
根据综合考量,英国皇家空军决定将OR.330和OR.336这两个项目合并为一个新项目RB.156。结果导致Avro 730的原设计必须进行相当大的修改,以符合新的RB.156规范要求。
预期的测试计划进行得相当彻底,包括在特制的热室内让全尺寸飞机在2.5马赫飞行时承受预期的高温测试;在到达飞行测试阶段后,原型机计划将执行总共1400个飞行小时的测试。第一架原型机,内部已经命名为Avro 731。其中一架按照全尺寸的八分之三比例(下图)建造的飞机预定在1959年进行飞行测试,另外再建造两架Avro 731原型机。到了1956年12月,全部设计研发工作已经完成。
Avro 730项目被取消
然而不幸的是,1957年初,英国国防部长邓肯·桑迪斯(Duncan Sandys)发布《国防白皮书》对皇家空军进行重大调整,并宣布取消Avro 730项目,而此刻第一架原型机正在建造中。1957年《国防白皮书》中强调,保持核威慑力量是防止战争的唯一途径,是压倒一切的重中之重;重申英国在全世界的军事责任的同时,它的目的是“全面重塑政策”。《国防白皮书》还指出,地空导弹技术的发展已使高空轰炸机变得过时了。
另一个原因是,英国国防部认为,先考虑发展导弹技术比发展有人驾驶超音速飞机更具有优势。因此首先将资源用在发展中程弹道导弹上,最终唯一的730测试机机身被切割。
1957年4月17日,英国首相哈罗德·麦克米伦(Harold Macmillan)在下议院发表“关于不继续进行超音速轰炸机研发的决定”的讲话中指出:“目前的v型轰炸机系列按照正常情况发展,预计未来很多年还能发挥作用。我们得到的信息是,超音速轰炸机的研制如果现在继续下去,不可能在10年内完成。在这段时间内,除了剩下的v型轰炸机,我们还将得到火箭的支持。”
英国国防部的官员们认为,未来属于核弹道导弹的天下。他们怀疑,Avro 730飞机在十年后投入使用时,很容易受到发展迅速的苏联防空导弹的打击。本来英国皇家空军是计划在1965年,即美国的洛克希德SR-71 “黑鸟”三倍音速远程战略侦察机投入使用前,将Avro 730飞机加入空军服役。
尽管后来的英国国防部长撤消了该政策,但在当时还是导致了多家英国飞机制造商倒闭,因为大量有关的项目和订单被取消。尽管Avro 730项目被取消,但布里斯托188项目仍在继续。Avro 730在诸多方面的研究开发成果,影响和激励了皇家航空研究院(RAE)范堡罗皇家飞机公司在超音速运输机方面的研发,并且为后来的协和式飞机的发展做出了巨大的贡献。
如果历史可以重演,冷战期间世界上第一架3马赫间谍侦察机可能是英国的而不是美国。英国的Avro 730能按原计划于1965年投入使用,那么就比1966年1月部署的美国SR-71 “黑鸟”战略侦察机要早。SR-71 “黑鸟”在外形上与Avro 730有点类似,不过Avro 730的机身要细长,机头附近有小翼。
SR-71 “黑鸟”是洛克希德公司臭鼬工厂在60年代基于洛克希德A-12侦察机开发的一个黑色项目(black project)。所谓“黑色项目”这一术语就是指政府、军事人员和承包商未公开承认的高度机密的军事或国防项目。作为“黑色项目”开发的美国军用飞机,比如有F-117夜鹰隐形攻击机和B-2幽灵隐形轰炸机,这两种飞机都曾经被美军高度保密,在没有准备向世界公布之前都否认其存在。在美国,“黑色项目”的正式术语叫特殊访问程序(SAP),开展这些项目的资金被称为黑色预算。
与Avro 730相比,SR-71 “黑鸟”主要采用了2项新技术:钛合金机身、半冲压发动机。钛合金机身主要采用的是轻巧,耐热且昂贵的钛合金材料。为了控制成本,洛克希德公司使用易于加工的钛合金,该钛合金在较低的温度下会软化。洛克希德公司发现,清洗焊接钛需要蒸馏水,因为自来水中存在的氯具有腐蚀性;另外,不能使用镀镉工具,因为它们还会引起腐蚀。面对这些问题,洛克希德公司为此只得仍采用铆接方法。由于铆接接缝会热胀冷缩,飞机一直受到油箱漏油问题的困扰。为此,专门为SR-71 “黑鸟”开发了即便泄漏也不易引燃的高成本JP-7燃油。
SR-71 “黑鸟”的半冲压发动机也存在问题。因为在1.5马赫速度以上飞机开始靠进气道内激波压缩空气,发动机容易受空气气温、湿度的影响,熄火概率较涡喷高很多,并且在高速下为被动进气方式;为避免相互影响,两台发动机接近翼端,间距远大于其它战斗机;在全速飞行时一旦一台发动机熄火,飞机将在一秒内横转,并在高速气流中迅速解体,令飞行员措不及防,严重危及其生命。
到了后期,飞机开始加装了电脑自动熄火装置,当一侧发动机熄火后,电脑会在千分之一秒内感知并按程序决定是否再次点火或是完全熄火,若不具备程序设定的再点火条件,则控制另一侧发动机的空气激锥前移,改变进气道内激波位置使另一侧发动机在0.1秒内熄火,由此减少了灾难性后果。
Avro 730的具体设计
最初Avro 730的设计是作为执行空中侦察任务,为了达到理想的高速性能,飞机机身被设计成细长并具有很高的细度比(Fineness ratio)。在海军工程和航空航天工程中,细度比就是物体的长度与其最大宽度之比。短而宽形状的细度比低,长而窄形状的细度比高(例如协和飞机)。
飞机机翼的设计特点是相对短而直,使得主侦察传感器“Red Drover”(红雀)X波段雷达的长天线可以装在机身内,因为机翼的阻力很小,因此对雷达的干扰很小。飞机总共有四台阿姆斯特朗-西德利P.156发动机,每台安装在位于机翼末端的吊舱中。发动机机舱包括可变几何进气口(进气斜坡),而发动机本身配备了会收敛扩散的喷嘴。
飞机采用了非典型尾部优先配置结构,这种方法大大降低了配平片(Trim Tab)阻力,同时在低速下提高了升力。纵向控制由机头安装的小翼通过后缘升降机控制,侧向控制由位于机翼后缘的副翼实施,方向控制由常规舵操作。所有四个主要飞行控制面均由博尔顿保罗飞机有限公司设计的四重冗余电静液压致动器(EHAS)操纵。飞机还配置电传操纵(FBW)电子控制和自动控制系统。起落架由道蒂集团(Dowty Group)设计,采用一个带有四个轮子的单中心机身主单元的布置,一个带有两个轮子的机头单元和一对位于发动机机舱的外伸装置。
为了保持机身的细度比,Avro 730没有一般传统形式的舱盖,因此驾驶舱只有两个面向侧面的小窗户。为了在起飞和着陆时能具有很好的视野,飞行员可利用安装的电动伸缩式潜望镜进行观察。按照最初的设想,飞机将配备三名机组人员:飞行员、领航员和雷达操作员。
飞机冷却方面是Avro 730的一个最关键问题。飞机在2马赫高速飞行时,机身外壳温度预计会达到190℃,2.7马赫时外壳温度将上升到277°C。为此飞机大部分采用不锈钢钎焊蜂窝结构,飞机上的燃料还能起到散热器的作用,另外还有一个由Normalair Garrett公司提供的完全重复氟里昂制冷系统。
后来由于皇家空军决定将Avro 730变成集侦察和轰炸一体的战略平台,因此在设计上又进行重大修改。后期新版本虽然看起来变化不大,但新设计的机翼总体上还是加大了。为了增加机翼面积,在发动机吊舱外增加了额外的“翼片”(下图所示)。因此整个Avro 730看起来更像一个经典的三角翼飞机。
飞机动力方面也由原来的四台发动机变成八台阿姆斯特朗-西德利P.176发动机。发动机吊舱前面是圆形的,并且安装了一个大的进气锥(也称入口锥),在尾部逐渐变成方形并与机翼后部齐平。机组人员也只有2名。炸弹舱虽然狭窄,但很长,原计划是装备一枚带核弹头的远程导弹。
《英国秘密项目:1949年以来的喷气轰炸机》一书的作者托尼·巴特勒(Tony Butler)描述,该机最大飞行高度达66000英尺(20116.8米),最大范围为4280海里(约7926公里),最高时速为2.5马赫。全部加满燃油时飞机重146吨,占飞机重量的一半。不过这些数据和后来Spyplane提供的数据有出入。托尼·巴特勒认为:“如果Avro 730能够完成并飞行,那将是一项重大的成就。”
尽管英国在第二次世界大战之前一直处于世界航空领域的最前沿,但是到20世纪60年代,美国庞大的国防预算和资源使其成为高科技航空领域的强国。英国虽然遗憾,但自找的苦果只能强忍。
Avro 730的一般特征(来自Spyplane的数据)
- 人员:2
- 长度:49.83米
- 翼展:18.21米
- 机翼面积:190米/平方
- 最大起飞重量:99790公斤
- 动力装置:8台阿姆斯特朗-西德利P.176加力涡轮喷气发动机,每个推力为43KN。
- 最高速度:3马赫(理论上)
- 巡航速度:2010公里/小时(理论上2.5马赫)
- 最大范围: 5754英里(9260公里,5000海里)
- 高度上限:20200米(66400英尺)
请先 后发表评论~