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毒是无形的杀手【杀手无形】

发布时间:2018-12-28 03:58:22 影响了:

  这是一架气动布局奇特的飞机,相貌凶狠、邪恶,宛若一种被称为“魔鬼鱼”的海洋动物蝠鲼,它又像好莱坞电影蝙蝠侠或星际大战里的道具,充满了未来派的玄幻、前卫色彩。它的作战使命是悄然潜入,发起精确而致命的轰炸,但它的造价实在昂贵,每架高达21.4亿美元,在它开始投产的年代,这个价钱几乎可以买到一艘尼米兹级核动力航空母舰。
  它,就是B-2“幽灵”隐身轰炸机。
  
  隐身溯源
  
  飞机隐身概念早在第一次世界大战时就已产生,那时距飞机诞生才不过十来年时间。德国人率先用透明的赛璐珞材料作飞机的蒙皮,以便让飞机看上去透明并借此达到隐身目的,但发动机、人员与座椅、武器、飞机承力结构等是无法透明的。可以想象,即使在最理想的情况下,它也不过像个X光片。麻烦的是由于反射和折射,在阳光下飞机就如同镜片般闪闪发亮。试验虽不成功,但这大概是人类所进行的第一次飞机隐身尝试。
  到了第二次世界大战时,隐身主要体现在飞机涂装上,比如把夜间飞行的飞机涂成黑色,把在沙漠地区作战的飞机涂成沙漠黄,在寒区的冬季,则把飞机涂成白色,或涂上各种与战区地貌背景近似的迷彩等等。另外,还辅以发动机降噪、消除排气管排焰等措施,这些隐身手段基本属于目视隐身范畴。
  战后,随着雷达技术的发展,飞机除了涂上各种涂装进行传统的目视隐身外,雷达隐身变得日益重要,各国科学家开始寻找各种吸波材料来降低飞机的电磁信号反射强度。美国的U-2与SR-71侦察机涂有吸波材料,是第一批具有某些隐身特征的飞机,但由于技术上的制约,它们未能全面采用隐身设计,所以隐身效果有限。
  就在美国人为雷达隐身绞尽脑汁时,苏联科学家无意中帮了个大忙:1966年,一个叫乌菲莫切夫的苏联科学家,在一本公开发行的苏联杂志上发表了一篇艰深难懂的论文,揭示了通过改变飞机外形降低雷达反射信号的秘密。这简直就是指路明灯,根据这个理论,美国人研制了世界上第一架隐身战斗机F-117。随后美国人发现,飞翼式气动布局隐身效果更为理想,而研制飞翼飞机正是美国的强项,于是美国新一代B-2轰炸机采用了飞翼气动布局。现在世界各国开发研制的多种未来隐身飞机(主要是军用无人机)已广泛采用了无尾飞翼布局。
  
  飞翼先驱
  
  飞翼概念源远流长,但即使对外行来说,这一概念的道理也很简单:对飞机而言,空气既提供了飞行所需的升力,又产生了阻力,阻力阻碍飞机飞得更快更远。事实上,升力主要是由机翼产生的,采用传统设计的飞机,其圆滚滚的机身与垂直尾翼不仅不产生升力,反而产生阻力,若把它们去掉,那就是飞翼了。设计师们一直在孜孜探索如何把飞机升力最大化、阻力最小化。最为理想的气动外形无疑是飞翼了,于是许多航空先驱研制了自己的飞翼飞机,这个领域最著名的要数德国的霍顿兄弟与美国的诺斯罗普。
  德国的霍顿兄弟可谓神童,他们一直梦想设计出一种飞得既高又快的飞机。早在20世纪30年代,兄弟俩就把设想付诸实施,制造了“霍顿-I”木制滑翔机,当时他们还不到20岁。纳粹上台后,德国航空业受惠于扩军备战政策并取得长足发展,德国摩拳擦掌的战争准备亦催生了新技术、新装备的面世,这无疑为霍顿兄弟的飞翼研究创造了有利的外部条件。当然,试飞一直是个高风险的行当,付出代价也在所难免,1937年,他们在试飞Ho-V时就发生了事故,哥俩双双受伤。不过有付出也有收获,其改进型Ho-VB在1938年的成功试飞,足足比美国诺斯罗普的N-1M 早了两年。1936年,霍顿兄弟加入了德国空军,其中沃尔特・霍顿(1913~1998年)还是名出色的战斗机驾驶员,在不列颠战役中,他曾驾驶Bf -109战斗机击落了7架英国飞机。
  也许纳粹觉得把这样的设计奇才放到战场去血肉相博简直是人才浪费,所以后来兄弟二人又继续去搞飞机设计了。在1941~1943年间,霍顿兄弟着手研究飞翼战斗机,他们意识到必须采用喷气发动机才能使飞机性能产生革命性突破,这一构想导致航空史上著名的霍顿-IX型(亦称为Go-229)飞机的诞生。Go-229最高速度可以达到 997千米/时,比著名的德国Me-262喷气战斗机还快,它的最大升限更是惊人,达到了16000米,这一性能几乎媲美日后出现的SR-71侦察机的超凡境界。特别值得一提的是其独特的外形、光滑的轮廓和木质材质,使其具有一定的隐身特性,据说在试飞时曾让监测雷达不知所在。Go-229是如此不同凡响,以致德国空军元帅戈林在被俘后声称,如果战争再坚持 4 到 5个月,以飞翼为主的喷气飞机必将为德国赢得战争。
  
  再来看看美国的飞翼先驱。
  诺斯罗普1895年11月10日出生于美国新泽西州纽瓦克,1981年2月18日去世,是世界上最具开拓创新精神、最多产的飞机设计师之一。他早年在许多美国著名飞机公司工作过,1939年他决定单干,组建了诺斯罗普飞机公司。对后人来说,他的名字更多地是与飞翼飞机联系在一起的:早在1929年,就设计制造了他的第一架有飞翼特征的X-216H型飞机,他坚信他的设计能使飞机飞得更高、更快、更远。随后他参与设计了一系列飞翼飞机,其中包括螺旋桨的XB-35和喷气式的YB-49轰炸机,由于设计观念太过超前,许多同行认为飞翼飞机难以实用。在相当长的时间内,这种怀疑也不能说没道理,因为即使在全世界,尚无一架实用型的飞翼飞机真正投入使用(包括德国霍顿兄弟的产品)。更糟的是,由于飞翼飞机固有的弱点以及其他无法解释的原因,YB-49在试飞时发生了一系列机毁人亡的事故,显然这使人们对这种气动布局怪异的飞机恶感丛生。
  不过美国高层对他的设计还是全力支持的,讲话直率的杜鲁门总统在参观了飞机样机后,曾提议YB-49型轰炸机到首都华盛顿展示一把,以便让国会那帮在拨款上找茬儿的议员知道他“买了什么样的飞机”。这次飞行的航线选择意味深长:沿着白宫和国会山之间的宾夕法尼亚大道飞行,YB-49型轰炸机恰好在掠过国会穹顶时,被一个深知其中玄机的摄影师拍了下来并登在了报纸上,以此喻示美国政府采购中无处不在的勾心斗角。然而此时为美国空军研制的另一种轰炸机XB-47也在试飞,显然美国空军更喜欢这种中规中矩的传统设计,诺斯罗普的飞翼型飞机似乎走到了尽头。
  B-2轰炸机的诞生可以追溯到上世纪70年代中期。1976年6月30日,卡特下令停止另一种轰炸机,也就是B-1的生产,但因涉及到的利益方太多,他受到了来自多方面的压力。卡特之所以能够坚定不移地执行这个决定,是因为他手里捏着一张王牌,这张王牌是福特政府1975年移交给他的。而美国核威慑力量一直由洲际弹道导弹、战略核潜艇与轰炸机构成,轰炸机是所谓“三位一体”核威慑战略不可或缺的基石之一。不过一旦爆发核大战,指靠老旧笨拙、亟待更新换代的B-52轰炸机去突破苏联强大的防空系统无疑是送死。不幸的是这张王牌的保密程度堪比当年研制原子弹的“曼哈顿工程”,乃至大多数国会议员与公众并不知道,所以这是一张打不出去的王牌,它,就是飞机的隐身技术,未来的美国轰炸机将采用这个技术。对国会议员与公众来说,一如前美国国防部长拉姆斯菲尔德那句著名的绕口令所言:“我们知道有些事情我们不知道,有些事情我们不知道自己不知道。”不过里根当政后又下令恢复了B-1轰炸机的研制与生产,美国党派政治的翻云覆雨由此可见。
  
  1979年,卡特政府秘密制订了隐身轰炸机方案, 也许上帝不肯叫天才的设计就此湮没,诺斯罗普公司采用了飞翼方案,尘封数十年的飞翼技术再次证明了它的价值。B-2轰炸机的出现,终结了历时几十年的怀疑与争论。这让耄耋之年的诺斯罗普感到了一种满足,用他自己的话来说:“现在我终于知道为什么上帝让我活过这最后的25年了。”
  
  峰回路转
  
  到了20世纪80年代,美国的“先进技术轰炸机”(英文简写为ATB)正式立项,因为迎合了美国空军的隐身要求,飞翼飞机一试身手的机会终于来了。美国的研究表明,外形是隐身的最重要手段,隐身效果的85%是靠外形取得的,著名的F-117战斗机、B-2轰炸机之所以外形怪异皆与此有关。不同的是,由于战斗机要执行争夺制空权的任务,必须把机动性要求放在首要位置,所以美国新一代战斗机F-22、F-35战斗机仍然采用常规布局,另两种参加设计竞标的机型YF-23、X-32,反倒因过于强调隐身性能导致综合性能略逊而先后落选。
  美国军用飞机研制一直采用设计竞标机制,同时研制两种飞机进行对比试飞,优胜劣汰,“先进技术轰炸机”计划也不例外,参与竞标的两大团队分别是诺斯罗普与洛克希德公司,最终前者中标。
  设计和制造隐身轰炸机绝非易事,必须有充足的技术储备和资金投入,而B-2轰炸机的资金投入简直到了令人咂舌的疯狂程度:1981年10月,美国政府与诺斯罗普公司签订了研制合同,支付的首笔费用高达366亿美元。不妨拿航空母舰打个比方:航空母舰一向以技术复杂、造价昂贵著称,1983年服役的美国核动力航空母舰“卡尔・文森”号造价约20亿美元,据此算来,这笔钱当年足可以造18艘航空母舰,换言之,足可以买下美国海军所有的航空母舰还绰绰有余。据美国称,B-2轰炸机项目费用为450亿美元,总共生产了21架,折算下来,单机价格为21.4亿美元。而建造航母的纽波特纽斯船厂与造B-2轰炸机的诺斯罗普飞机公司同属于诺斯罗普・格鲁曼公司,该公司为美国军工巨头之一。
  B-2轰炸机是冷战的产物,它按全向隐身设计,可突破严密的苏联防空系统,发起攻击并安全返航。B-2轰炸机配备了最新锐的远程精确制导武器,这无疑使它如虎添翼,可不用空中加油就从美国本土起飞攻击苏联境内的纵深目标。该机原计划生产132架,但冷战结束几乎要了它的命,最终美国仅决定生产21架。产量低似乎是飞翼飞机的宿命,历史仿佛又开了一个玩笑。
  现代飞机异常复杂,庞大的设计团队早已取代了早期那种靠设计师非凡的个人天分设计飞机的模式。但不可否认,这个团队必须要有才智过人的灵魂人物统领,B-2轰炸机项目的成功,约翰・F・卡申博士与欧文・T・瓦兰德功不可没。
  
  卡申博士1937年4月14日出生于美国新泽西州,1973年,36岁的他进入诺斯罗普公司,历任高级工程师、设计部主任。由于他在隐身技术方面的杰出造诣,负责至关重要的隐身设计,他的下属干脆给这个一脸大胡子、架了副厚厚眼镜的才子起了个“隐身博士”的绰号。
  瓦兰德则是B-2轰炸机的总设计师,1927年7月生于纽约州,1974年进入诺斯罗普公司。1979年他组建了“先进技术轰炸机”(ATB)与B-2设计小组,先后担任设计副总管、总设计师,负责领导设计团队设计世界上最复杂、最昂贵的飞机。他服饰整饬、精明干练,一副典型的美国高层主管的派头,他的绰号为“B-2先生”。
  还有一个关键人物,那就是前面提到的飞翼设计先驱诺斯罗普。应该说,先进的B-2轰炸机始终得益于这位前辈大师打下的基础,从气动外形讲,B-2轰炸机与1947年首飞的YB-49血脉相承。
  
  现代隐身术
  
  自第二次世界大战以来,雷达的出现对飞机作战的影响是巨大的,为杀敌于无形――虽然意识到这点各国有早有晚――拥有雷达无法发现的作战飞机成了各国空军的终极目标。
  在20世纪70年代初,美国就已正式启动飞机隐身技术的预研。(事实上,各国新型飞机正式研制前,都要进行先期的技术论证与研究,以形成足够的技术储备。)参与研究计划的有洛克希德与诺斯罗普公司领头的竞标团队,最后前者胜出,拿到了隐身战斗机的研制合同,产品就是后来在海湾战争中名声大振的F-117战斗机――如前所说,他们的好运气来自一个苏联科学家无意中帮的大忙。虽然诺斯罗普公司在第一场竞标中出局,但依然继续进行隐身技术的研制并最终取得了突破。
  那么,雷达与隐身的基本原理是什么呢?
  雷达发射的电磁波照射在目标上,会形成反射波和散射波,雷达就是靠它们发现目标的。
  就现代飞机而言,雷达反射波主要源自角反射和腔体反射,前者主要产生于机翼与机身、机翼与发动机吊舱、武器挂架等衔接处以及尾翼这类互呈90度角的结构上,而发动机进气道与座舱是腔体反射的主产区。所以飞机要想降低雷达反射波,就应避免类似结构出现,而无尾飞翼型飞机恰好满足这个要求。
  再说散射波。如果你拿一根胶皮水管喷水,喷水就代表雷达波,落地后四溅的水花就是散射波。说来有趣,科学上某些重大发现往往是绞尽脑汁而不可得,但不经意间激发出的灵感却成就了科学发现:那是20世纪70年代的某一天,诺斯罗普公司的电磁学家弗莱德・奥施拉带一家人到迪斯尼乐园游玩,他随身带着一块橡皮泥,一边坐在条椅上看孩子兴高采烈地玩游戏,一边随手捏出一个上圆下平、状似飞碟的东西,这一下启发了他的灵感,这个形状无疑能令电磁能量的散射大量减少,而剩下的能量则变成表面波并沿弧面向周边“流散”,在流动过程中一路按指数规律衰减,形成回波的时候已是强弩之末了。这个隐身原理比F-117的几何多面体外形要先进很多,既达成全向隐身目的,又兼顾了飞机的气动特性,诺斯罗普公司随后据此造了两架叫作“鲸鱼”的技术验证机。“鲸鱼”上圆而下平,像个倒扣的浴缸,发动机深埋于机背,以屏蔽雷达腔体反射信号。实验非常成功,从而决定了B-2轰炸机隐身设计的计算基础。随着技术进步,更为先进的巨型计算机解决了飞机复杂大弧面降低雷达散射的计算难题,B-2轰炸机在隐身和气动性能之间达到完美兼顾。除了气动结构外,该机还涂有吸波涂层并精心设计了吸波结构,这架重量超过150吨的大家伙雷达反射面积是多少呢?美国人说“仅相当于一个垒球”。
  
  除此之外,B-2轰炸机还采用了红外隐身技术,以消弭发动机、机身蒙皮的热辐射,等等。需要说的是,B-2轰炸机的隐身手段比较极端,高机动性战术飞机很难照搬它的技术思路。
  当飞行器贴近地面飞行时,由于机翼下表面离地面很近,导致地面与飞行器机翼间的气流受到压缩,压缩空气把飞机上举,这种现象被称为地面效应(又称“地屏效应”)。地效对“地效飞行器”用处很大,但对飞翼降落是个麻烦。B-2轰炸机翼面太大,翼展也太宽,一般飞机可以通过摇摆机翼对准跑道,但B-2不行,否则它的机翼就会擦上跑道,所以它降落时必须四平八稳、小心翼翼。每逢降落,都令人替驾驶员捏把汗。
  B-2轰炸机的特殊外形对驾驶员也是个折磨:与其他飞机不同,从驾驶舱左右望去,驾驶员的视野全被机翼遮挡,在山区低空突防时,总觉得机翼要撞到山上。B-2轰炸机只有2名机组人员。
  隐身性能太好也会给它自己带来意想不到的麻烦,灰黑色的B-2轰炸机通常在夜空出没,在进行空中加油时,由于空中预警机与加油机的雷达无法发现它,若在危机四伏的作战空域加油,出于隐蔽需要,它必须保持无线电静默,所以如何与加油机会合、加油也显得困难重重……

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