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三倍音速,美国超级神秘黑天使A12

(2022-10-10 18:56:46) 下一个

超级黑天使A12,是一款不存在的飞机。她不属于美国任何一支武装部队,国会也没有预算拨款,所有该飞机的研发实验和运行都属于超级机密,其保密级别跟曼哈顿计划一样。如果你知道60年前,美国就已经开发并投入使用具有隐身能力,可以以3倍音速巡航的侦察机,是不是觉得这是编造的故事?1963 年5 月 24 日,一架从51区起飞的A12,在训练中在犹他州温多弗附近坠毁,所有新闻报道和官方记录,都宣称失事飞机是一架 F-105 Thunderchief,而且该飞机携带了核武器,以阻止任何人接近坠机现场,所有得知失事消息的当地执法人员和路过的群众,每人还获得25000美元现金作为封口费。A12项目研究经费,来自中央情报局特别拨款,大量采购和工资都以现金支付,以避免外界得知消息。

 A12 是由洛克希德臭鼬工厂,为美国中央情报局 制造的超高空高速侦察机,飞行高度24000-27000米,最大速度3.23马赫,实用巡航速度为3.1马赫。冷战时期,美国需要对苏联和中国军事活动进行监控,最初使用的是大家熟悉的U2高空侦察机,但是由于导弹技术的发展,U2的飞行高毒优势不复存在。由于当时卫星侦察技术处于初始阶段,对于地面目标分辨能力只有12米,中情局决定研发一款比U2更先进的高空侦察机,设计要求该飞机具有躲避苏联雷达监控能力。为了达到隐身目的,当时提出三项具体要求,采用可以减少雷达反射面积的外形设计,采用可以吸收雷达光束的涂层,具有至少三倍音速巡航能力。我们知道,即使以今天技术的发展,一般超音速战斗机,只有在使用后燃加力的情况下,可以短时间超音速飞行,真正具有超音速巡航能力的只有最先进的少数几款五代战机,而且巡航速度也只有1.2马赫。CIA当时要求的巡航速度竟然是3马赫以上,这个项目的挑战性可见一斑。最初参与竞标的有两家公司,洛克希德马丁和康维尔,最终洛克马丁设计方案被采用。五十年代,还没有现在的计算机模拟技术,洛克希德马丁工程师前后对设计进行了12次大幅修改,最后定机种取名A12(Archangel 12)。

要实现3马赫以上超音速巡航,首先要解决的是机体材料。一般的铝合金无法满足需要,如此高速度飞行,飞机表面温度在250-300度,铝合金会被融化;如果使用钢铁可以耐热,但是钢铁制成的飞机太重,能飞起来就不错了,更不要说超音速飞行了。洛马的工程师决定用钛。但是钛属于稀有金属,一般只用来制造少量关键部件,整个机体用钛,首先美国生产能力就不够。那么,当时全世界有能力生产大量钛的是谁?苏联。所以,要苏联提供钛给美国,生产间谍飞机用于监控自己国家,这不是开玩笑吧?当然,中央情报局干这些事情是老手,他们成立了一些列国际贸易公司,通过几次转手从苏联搞到了足够的钛。钛够轻够坚硬,可以满足A12需要,但是如此坚硬的金属,要加工成各种形状的飞机零件并不容易。不过,洛马还是洛马,通过特殊加工设备和工艺,最终解决了所有问题。

另外一个关键,所有人都会立即想到的是,发动机。当时可以用于类似军用飞机的发动机,都无法提供3倍音速飞行所需要的推力。比如说,最初的样机用的J75发动机,只能提供75千牛推力,最高飞行速度只有1.2马赫。这时,又来了一个大牛,你熟知的普惠公司。普惠认为他们可以研发一种全新发动机,满足A12需要的强大推力。一般来说,目前各种飞机采用的发动机主要有两类,涡扇和涡喷。这两类发动机各有利弊:涡喷适合于高速飞行,但是无法满足低速飞行需要,而且耗油量非常大;涡扇是涡喷改进而来,低速飞行推力超过涡喷而且耗油低,经济实惠,所以现在绝大多数飞机都采用涡扇发动机。最初,有人想过,给A12同时安装涡扇和涡喷,起飞时点燃涡扇,达到2马赫时启动涡喷。但是,这不切实际,首先载荷就太大。那么,能不能研发一种发动机,同时兼具涡扇和涡喷发动机的优点?这就是可变涵道发动机。涡扇和涡喷的关键区别,是涡扇发动机进气通道分为内涵道和外涵道,只有进入内涵道的气体与燃料混合燃烧,外涵道用于冷却;涡喷发动机只有一个进气涵道。可变涵道发动机,就是在低速飞行时用双涵道进气,高速飞行时关闭外涵道。当然,如果真的那么容易,所有发动机早就这么做了。可变涵道发动机,即使今天也属于前沿技术,只有美国刚刚研发成功有实用价值的可变涵道发动机,预计明年开始装备F35五代战机。不过,普惠真的在60年前就做到了,最后定型的用于A12侦察机的J58发动机,可以提供145-150千牛的推力。这是什么概念呢,现在波音757民航客机发动机推力也只有137千牛。依靠两台J58,A12最终实现了3.1马赫的巡航速度。

当然,要解决的问题不只是机体和发动机。比如说,一般的航空汽油无法用于A12,超高速飞行产生的巨大热量会导致油料起火爆炸。一般的相机也无法用于A12,会被高温熔化。但是,在历经多年的研发中,洛马工程师克服了所有困难,虽然说经常是连滚带爬。1964 年 6 月,最后一架 A12 交付使用。A12总共建造了 18 架,包括12架标准 A12侦察机,1架双座A12教练机,3 架美国空军 YF-12A 原型机,2 架 M-21 无人侦察机。

经过长时间测试训练之后,A12飞行中队于1967年进驻日本嘉手纳空军基地,主要承担对北越和北韩的侦察任务。五角大楼原则上禁止A12飞越苏联,担心飞机失事导致A12技术泄露。飞越北韩的A12侦察机有时从中国领空经过,中国防空系统从来没有启动。但是,后来北越苏制雷达开始铺作到A12的轨迹,并发射导弹攻击。A12拍摄到的照片,可以清楚的看到导弹发射和飞行轨迹,但是无法命中高速飞行的A12。1968年,A12结束了这款不可思议的飞机的侦察使命。A12停飞的原因主要有三个:第一,这款飞机的很多技术虽然先进但是并不成熟,事故率比较高。虽然A12从未被击落过,但是在训练中多次出事,有5架飞机损失;第二,卫星侦察技术的进步,使得侦察机的冒险变得没有必要;第三,国会认为中情局在空军已经有SR-71侦察机的情况下,独立发展A12属于浪费。

A12实际服役时间只有一年。但是从1968年停飞,到90年代美国最终公开承认A12的存在,又用了将近30年。实际上,美国是在新一代隐形战机F22研发成功之后才解密了A12。可以说,A12.服役期间收集到的情价值,远远低于它的研发对于美国航空技术发展的推动。很多时候,我们只看到美国有能力轻松推出一款全新划时代先进战机,但却忘记了所有技术积累,依靠的是背后无数人多年默默无闻的付出。冷战时期,美国曾经有过很多异想天开的设计计划,大多数最后都不成功,但是你不得不佩服他们设计人员的创造力和进取心,这是美国航空技术领先全球的根本原因。其实,我们也不知道,现在美国有多少类似A12的航空计划在黑暗中悄然进行。从已知的信息来看,可变涵道发动机,多种六代战机样机,激光能量武器,极音速巡航导弹都有可能近期获得突破性进展。这就是A12超级黑天使的故事,您看了后有何感想,欢迎分享。

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阅读 ()评论 (4)
评论
L94607 回复 悄悄话 谢谢介绍。
其实SR-71与A-12几乎在同时设计,并均由洛-马公司制造。两者的巡航速度都是3.1倍音速,飞行高度都是26000米,但A-12可以再飞高一点,SR-71较重,所以航程较长。两者都用相同的发动机,相似的机体和材料。SR-71一直服役到1999年。
2maomao 回复 悄悄话 谢谢你的好文章!创新是现代社会前进的动力,美国牛就牛在这一点。好多别的国家还生产不出来的东西在美国切已经要被换代更新了。
doldentate1 回复 悄悄话 回复 'markyang' 的评论 : 要推广到民用需要很长时间互联网,GPS是两个最好的例子
markyang 回复 悄悄话 整个互联网都是DRAPE当年为了军方通讯而发明的,很多黑科技估计都没有被大规模民用
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