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猛禽的进化——从ATF到F-22(四)

发布时间2016-06-22 10:24:22  原作者:   点击数:

设计过程

  穆林、哈代和肯特成为设计过程的最终仲裁者,这需要克希德-波音-通用动力团队在应变力、效率和决断上达到一个新水平。

  肯特解释道:“工程师们将通过各自公司的总工程师进行分歧沟通,总师直接对各自的项目主管负责。也就是说如果工程师们不能达成一项决议,他们就把问题推给各自的总师,如果仍不能决定,问题就会被踢给穆林、哈迪和肯特。无论多么优秀的工程师都必须学会坐下让他人说话,对他人的意见表现出尊重而不是挖苦。我们开除了无法与他人相处的家伙,一些顶尖工程师们渡过了一段学习如何与同行相处的艰难时期。最后这些有着不同行事方式和不同背景的工程师们终于能坐在一起工作。在三家公司的空气动力学专家们开始投票反对他们三家公司结构工程师们做出的决定时,我开始感到我们正成长为一个更具凝聚力的团队。”

  整个设计过程不断受到与美国空军代表定期接触和更正式的空军评论的影响。阿贝尔解释说:“空军通过一份初始规格草案控制了ATF的研究方向。随着研究的深入和方案的评估,我们在演示/验证阶段中每年都要调整一次规格。在我们的评论中,我们根据作战分析、测试结果以及其他信息来确定要求是过高还是过低,然后进行相应调整。如果其中一个团队认为无法实现新要求时我们就不做修改,不过他们会意识到另一个团队也许能满足。所以一般在我们修改要求后两个ATF团队会全力以赴。”

  比如空军一开始要求主武器舱可容纳8枚导弹。阿贝尔说:“一个团队认为可以实现但并不确定,我们就没有改变原先六枚导弹的要求,最后两支ATF团队都确定弹舱装不下8枚导弹。还有一个例子,我们取消了用于短距降落的喷管反推要求,因为该装置太过昂贵,费效比不佳。”

  莫兰补充说:“构型的进化始终伴随着ATF系统项目办公室和战术空军司令部对系统要求的历年锤炼。每年的设计修改都要导致重新估算重量、成本、性能和效能,估算结果又会导致相应的规格变化,而对规格的修改又需要新的设计工作,如此反复不已。”

  因此美国空军在演示/验证阶段对设计过程的参与是间接的。阿贝尔说:“我们对项目施加的最大影响是允许公司针对特定系统进行理论和动机研究,在技术方面更倾向于理解两支团队的设计理念和采用的方法。我们总是问‘你为什么要那样做呢?’而不是‘你为什么不这样做呢?’。我们更感兴趣的是设计过程和背后的动机而不是细节。如果在我这边里有人说‘应该这样做’,我会枪毙他,因为我们不能给研究定方向。”

设计挑战

  ATF在设计上的基本挑战是把隐身、超音速巡航、高度集成化航电和敏捷性都集中在一架飞机上,还要求该机的作战航程高于F-15,F-22还必须要有F-15两倍的可靠性和一半的支援要求。

  哈迪说:“我们经常遇到的一个问题就是在尝试把部件塞进飞机时,这东西就想占据重心位置。弹药当然要位于重心,这样在投放时就不会改变飞机的稳定性。主起落架想占据紧靠重心后的位置,这样在降落时就不需要坐着尾巴上接地,起飞时也更容易抬起机头。油箱也想占据此位置,这样在油箱变空时重心就不会移动,否则因燃油消耗导致的重心移动会降低稳定性和操控性。此外出于隐身的原因我们也不得不遮掩发动机正面,所以两根巨大的进气道就必须以正确方式从上述设备中间穿过。设计的复杂性导致专门负责这一块的工程师们为空间安排争论不休,这种情况从1986年一直持续到1988年。”

  随着设计的进展,重量变成了最困难的设计挑战。穆林承认:“我们从来没能设计出一架接近空军要求的50000磅(22680千克)起飞全重的飞机。经过两年的努力后,我们说服空军这是不可能的,于是空军修改了重量要求。”

  穆林继续说:“进气道的匹配设计也是非常困难的,气动、结构、低可探测性和可生产性要求互相之间严重冲突。我们花了大约三年进行大量的分析和风洞测试,实现了一个完全可以接受的进气道设计,最后的性能非常好。”

  1987年2月,洛克希德-波音-通用的构型迎来了第一个重大变化,更节省空间的扁平弹舱取代了090P上的旋转弹舱。095构型第一个采用新弹舱上,旋转弹舱的取消使两台发动机能更加靠近,减少了波阻。

  095构型还缩窄了边条以减少重心前的投影面积,并后推了涡流分离的位置,这些改变对大迎角飞行至关重要。工程师们还重新设计了前机身以减少截面积,提高大迎角性能并减少波阻和重量,发动机进气口也经过了重新设计。095构型仍保留了090P的梯形机翼和尾翼。

  此时构型演变为两个家族,第一个家族编号带1000前缀,代表原型机设计(也就是所谓的“原型飞行器”)。第二个家族编号带500前缀,代表首选系统概念设计——也就是最终并能进入项目下一阶段的方案(即生产型设计)。095构型因此演变为1095(原型)和595(生产型)。

  构型经过次要修改后会在编号后加上短横和数字,例如1987年7月的首选系统概念是595-6构型。随着演示/验证阶段的进展,这两个设计家族渐行渐远,为了制造和试飞原型机,原型机设计被冻结。首选系统概念则继续为项目的下一个阶段(全面发展阶段,也就是之后的工程和制造发展阶段)继续进化。

  1987年5月美国空军进行了第一次要求审查,前后持续了一个星期。穆林回忆说:“首次审查就是一场确保我们正沿着正确轨道前进的沟通交流会,我觉得大家在审查后都对设计感觉良好,人们的乐观情绪高涨,没人愿意承认我们的ATF达不到50000磅的重量要求。我们在详细设计和重量分析上做的还不够,还没得到一组准确的重量数据。”

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1092构型的三种设计方案,其中两种具有来自通用动力ATF方案的弹舱设计

标签:F-22 

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