苦涩的梦想

在过去半个多世纪中，垂直短距起降(V／STOL)飞机的发展经历了一个漫长而艰难的历程，并为此付出了沉重的代价。时至今日，真正服役的只有雅克—38和“鹞”式系列攻击机。美国作为航空强国，尽管在各型作战飞机的研制和装备方面独领风骚，但是在喷气式垂直短距起降作战飞机的研制与发展过程中却一再受挫，始终未能生产出一种实用机型装备部队。特别值得一提的是，美国的罗克韦尔公司曾在20世纪70年代为美国海军研制过一种XFV-12A超音速截击机，但由于推进系统的技术性能暂时未能达到预期目标，最终导致整个计划被迫终止。其设计、研制和试验的过程一直鲜为人知。

多方竞争

XFV-12A原型机的诞生还要追溯到35年前美国海军发起的一场军事变革。1970年，时任美国海军作战部长的埃默·朱姆瓦尔特上将大力倡导军事装备的发展和变革，于是一种被称为“海上控制舰”的概念浮出水面。这是一种大约16 000吨的航空母舰，用于补充当时为数不多的“尼米兹”级大型核动力航空母舰。

根据计划，“海上控制舰”仅需配备直升机和垂直短距起降飞机，因此总体设计可以非常简单，无需安装弹射器和拦阻索。为了验证这一概念，美国海军将“关岛”号两栖突击舰临时改装成“海上控制舰”，利用英国的“鹞”式飞机和加拿大的CL-84倾转机翼运输机的原型机，在“关岛”号上进行了几次试验。

在“海上控制舰”概念的刺激下，美国海军非常青睐V／STOL项目。其实长期以来，美国海军一直对这类作战飞机抱有浓厚兴趣。在50年代，康维尔公司的XFY-1和洛克希德公司的XFV-1曾经验证了垂直起降(VTOL)战斗机的概念，但没有成功。美国海军飞行员也参加过“三方评估中队”来试飞“鹞”式攻击机的原型机——英国霍克·西德利公司的P．1127“鹰”(美国编号XV－6A)。在这种背景下，美国海军军品司令部(NAV-MAT)于1971年11月发起了一项V／STOL研究计划，研制一种多功能的“传感器飞机”和一种战斗截击机，计划装备未来的“海上控制舰”。

11月15日，NAVMAT的托马斯·戴维斯上将向所有制造商发出了招标信函。招标的首要目标是确定最具创新的技术解决方案，此外还将制造一架验证机。由于没有提供明确的参数，信函内容可能并未起到什么实质作用，但是引发了各方的极大关注。不久，各家承包商提交了不少于19种“传感器飞机”设计方案以及10种战斗机方案，涉及范围广泛。

洛克希德公司提交了一个与早期XFV-1战斗机设计相似的方案，采用三角翼，装一台艾利逊T56涡喷发动机。波音公司设想了一种双发喷气式飞机，可以垂直起飞，降落时只需很短的甲板距离。费尔柴尔德共和公司的方案受到了1964～1968年间美国参与VAK191B项目时的一项“先进垂直起降攻击机”(AVS)飞机计划的启发。通用动力公司的200型、格鲁门公司的607A型和LTV公司的V-517型等方案都是非常类似的概念，均采用一台具有推力矢量的喷气式发动机和两台升力喷气发动机。

德国VFW公司提出的VAK191MK．3型飞机，是在1971年首飞的VAK191B基础上发展的一种更大的衍生型。麦克唐纳·道格拉斯公司提出了衍生自“鹞”式飞机的两种设计方案。第一种为装备了超临界机翼的超音速型的“先进鹞”，后来被命名为AV-16型。第二种为258-52型，采用罗·罗公司的“飞马”15-03发动机。由于采用加力燃烧室，最大飞行速度可以达到马赫1．6。

脱颖而出

“海上控制舰”计划从一开始就受到一些官员的指责，认为所需的技术解决方案没有提供清晰的性能参数。甚至在选择舰载机方案期间，美国海军高层官员之间就展开了激烈的争执。美国海军航空系统司令部(NAVAIR)承担了评估各种方案的任务，并在1972年1月20日正式宣布放弃“传感器飞机”设想，选择了北美罗克韦尔公司的NA-356战斗机方案。

其实NAVAIR并不喜欢NA-356。尽管罗克韦尔公司的工程师们对研究一种“革命性”纳气动技术胸有成竹，但NAVAIR批评该公司的工程师们过于乐观。几乎可以肯定的是，NAVAIR在选择方案过程中受到了高层部门的压力，无法左右选择，美国海军当时热衷装备一种真正的垂直起降超音速战斗机，这一理由足以解释拒绝“先进鹞”方案的原因。尽管后者曾在竞争中占据一定优势。

NA-356方案是自60年代末以来多年研究的结果。当时，北美飞机公司正在考虑其位于俄亥俄州首府哥伦布的工厂的未来、该厂已经安装了生产美国海军飞机的多条装配线，如美国海军第一种专门运载原子弹的飞机“野人”以及“狂暴”、PA-5C“民团团员”、T2J-1“橡树”，同时还有为美国空军生产F-86和F-100战斗机的装配线。当时，A-5“民团团员”的生产即将结束，因此需要考虑如何保证工厂和设备的任务饱满。

于是，北美飞机公司寻求可能带来一个更大的新机会纳新技术，而V／STOL领域似乎是最有前途和希望的。当时，其它的战斗机／攻击机概念都集中于采用多台只用于垂直起飞的升力发动机，而NA-356出于超音速目的，尝试将V／STOL，使用所需的附加设备减到最少。哥伦布工厂的总经理约翰·弗斯尼斯表示，希望寻找到一个完全不同的途径，即飞机上用于垂直起飞的气动部件也能用于水平飞行。

当时北美飞机公司已经设想在A-5飞机上利用襟翼来分流燃气，工程师们已经认识到推力增升的原理具有应用于军用和民用等几种类型飞机的突出优点。1967年，北美飞机公司与罗克韦尔标准公司合并，称为北美罗克韦尔公司，后又更名为罗克韦尔国际公司。

于是，罗克韦尔公司进入到V／STOL领域。研究工作主要集中在采用引射器来实现推力增升的原理方面。莱特·帕特森空军基地的美国空军试验室在基础研究方面提供支持，并在风洞中研究了几种先进战斗机概念。它们的布局均为三角翼加前置鸭翼。正是借助于早期得出的鼓舞人心的结果，罗克韦尔公司的工程师们提出了NA-356型飞机。

根据一项价值4600万美元的合同，美国海军订购了两架原型机，命名为XFV-12A型。原型机的一个特点是充分利用现有部件，以达到显著降低研制成本的目的。

乍一看，这种单座早发原型机颇具超前设计，仔细端详似乎又有几分熟悉，前机身主要来自A-4“天鹰”，两侧进气道和机翼结构的一部分来自F-4“鬼怪”Ⅱ战斗机。该机的总体构型采用了无尾布局，机身长13．41米，翼展8．69米，鸭翼翼展3．66米。宽大的梯形机翼位于机身后部上方，翼尖分别装有垂直安定面，

鸭翼则位于前机身腹部。

引射增升

正如方案评估阶段所提到，XFV-12A原型机的入选在很大程度上得益于美国海军对于估算数据的信任。罗克韦尔公司声称该机的最大速度可以超过马赫2．0，垂直起飞重量预计达8853千克。对于垂直起降截击机来讲，尽管这两个性能数据并不起眼，但更多地取决于推进系统的设计水平，该机采用了普拉特·惠特尼公司研制的F401型涡扇发动机。它最初用于F-14B战斗机，是F-15使用的F100发动机的衍生型，因此飞行速度达到两倍音速应该不成问题，关键是如何实现垂直起降。

XFV-12A原型机采用了一种“推力增升机翼”概念：通过专门系统把发动机排出的燃气引到机翼，喷射的燃气通过一个涵道来引射空气，从而产生垂直向上的升力。这种概念具备几个优点：地面冲击波将远远低于类似“鹞”式或者VAK191B的概念，热燃气和周围空气混合后将不会破坏跑道；发动机尺寸只有“鹞”式的三分之二，就可以产生同样的推力；由于通过引射器喷出发动机的燃气，推力损失相对较小。

在全面研究了推力增升的可行性后，罗克韦尔公司的基本设想是将机翼和鸭翼划分成类似襟翼的三块活动翼面：在常规飞行状态下完全吻合，仍然起到升力翼面的作用；在垂直起降状态下分别旋转一定角度，形成引射器涵道，这时所需的空气从直接位于座舱后部的百叶窗形辅助进气口内进入。

与常规喷气发动机略有不同的是，F401发动机采用了塞式喷管，并在涡轮和喷口之间的壳体上设计有燃气转向器系统，在水平飞行状态下，发动机的塞式喷管一直保持开启状态，喷管将在常规状态下正常工作。但在垂直飞行状态下，塞式喷管将被关闭，燃气转向器出口打开，将全部燃气流偏转到一个环行集气室中。接着，集气室的燃气通过一个贯穿于机身内的管路系统，分配到位于机翼和鸭翼内的喷嘴。最后，燃气将通过中央活动翼面上的喷嘴喷出，利用两侧活动翼面形成的引射涵道产生泵吸效应，从而实现垂直起飞。

计算结果表明，喷嘴喷出每千克燃气时，相应有大约62千克空气被吸入。对于姿态控制和过渡来讲，引射器的推力可以通过改变涵道扩散的角度来调整：俯仰和滚转由前后左右4个引射器的差动变化来控制，偏航通过差动引射器矢量来控制，从而可以从盘旋状态平稳地过渡到巡航飞行状态。

然而，这项计划不久在技术方面遭遇重大困难。1974年，发动机台架试验开始，同年在NASA兰利试验中心的全尺寸风洞内进行了一系列试验，结果表明在控制推力增升方面出现了意想不到的问题。令人非常失望的是，XFV-12A原型机的设计推力增加低于预期值，垂直起飞状态下产生的可用推力不足以满足升空飞行的需要。

虽然这种构型在常规机翼承载飞行状态下可以很好地飞行，但NASA兰利中心研究人员针对模型缺乏V／STOL，能力表示出极大的关注。为此，罗克韦尔公司不得不在工厂内建造了一座专门的试验台，将引射器安装在支撑臂的末端，来试验发动机燃气所产生的引射推力。

与此同时，XFV-12A项目还遭遇到发展规划方面的障碍。1974年1月，美国海军放弃了“海上控制舰”概念。这尽管对于XFV-12A原型机来讲尚未形成突如其来的致命打击，但是调整后将重点集中于验证推力增升原理的试验。美国海军多次推迟了投资，这使得以罗克韦尔公司为主的研制队伍难以开展进一步的研究工作。

力不从心

1977年1月30日，在美国国防部宣布取消B-1A轰炸机项目后，XFV—12A项目在罗克韦尔公司扮演着最重要的角色。由于在制造几个钛合金部件时遇到了十分复杂的难题，原型机装配一直推迟到1977年5月才完成，7月进行了一系列地面静态试验。当年8月26日，美国海军和罗克韦尔公司隆重举行了XFV-12A验证机的出厂仪式。总裁罗伯特·安德尔森表示，XFV-12A项目所验证的推力引射增升技术具有很大潜力，将在未来占据一个重要地位，甚至大型喷气式飞机在利用这项技术后，能够降落在建筑物的屋顶和城市的停车场等地方。事后来看，这一主观预见似乎是过于乐观。

为了进一步评估推力增升概念，罗克韦尔公司决定利用位于弗吉尼亚州NASA兰利试验中心的登月着陆设施。这个巨大的设施称为“登月舱偏移模拟器”，于1965年制造，用于模拟登月舱下降到距离月球表面最后25米时的情况。后来，该设施用于飞机和直升机机身抗坠毁方面的一些试验。XFV-12A原型机被悬挂在一条钢索上，以测量不同条件下的推力，而且还能在推进系统出现故障时避免造成飞机损坏。最初，罗克韦尔公司计划让XFV-12A原型机飞到兰利试验中心，但是考虑到风险，最终在1977年11月决定将其装在一架“超级古比”运输机内运送到兰利试验中心。

1978初，NASA、美国海军和罗克韦尔公司组成的联合队伍开始实施系留悬停试验。XFV-12A原型机首先安装在升降平台上，以便测量地面效应。随后，它被系上了钢索，这样可以在机动方面获得一些自由度，但仍然有额外的钢索在两侧约束它。6月12-14日，XFV-12A原型机在没有任何约束情况下进行悬停试验，垂直上升到一个最大高度。

在为期6个月的试验期间，XFV-12A原型机尽管在控制俯仰和滚转方面令人满意，但在悬停飞行中暴露出临界垂直推力不足的问题。试验室的模型试验结果曾经表明，引射增升预计可以增加55％的升力，但是全尺寸系统在实际增升过程中，机翼只产生19％的升力，鸭翼只产生6％的升力。显然，推力增升远没有达到预期水平。

同时，其它的问题也显露出来。由于进气道口距鸭翼非常近，如果发动机吸入引射器排出的高温燃气，飞机就有可能失去动力。由于这种推力增升系统并不稳定，飞行员驾驶飞机时就要求全神贯注。试验一直持续进行。以便寻找到满意的解决办法。在兰利中心的试验设施上，总共实施了46小时的盘旋试验。最后，工程师们逐渐找到了与喷嘴的推力矢量性能有关的一个问题。飞机被部分地拆卸分解后，运回工厂对机翼和鸭翼的喷嘴进行改进，然后又进行了一系列试验。

美国海军获悉XFV-12A原型机的悬停试验结果后非常失望，考虑放弃这项研制计划。当时，该项目成本严重超支，已经花费了9700万美元，而不是最初预计的4600万美元。同时，美国海军已经开始建造更多的“尼米兹”级航空母舰，无需搭载一种垂直起降截击机。

尽管改进措施使推力增升性能达到了预期水平，但是美国海军在1981年正式决定取消XFV-12A计划。这一结果对于XFV-12A原型机来说非常遗憾，不仅再也没有进行悬停试验，甚至还没有进行过一次常规飞行。最终，美国在试图研制一种垂直起降超音速战斗机探索过程中，留下了又一次非常苦涩的记忆。

[编辑／秦蓁]

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