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主题:【原创】双蛇记(一)(完) -- 晨枫

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家园 【原创】双蛇记(二)

John Boyd是一个奇人,他的故事容另文详述。Boyd参加朝鲜战争的时候,战争已经打到尾声了,所以没有捞着什么仗打。战后,Boyd被调任内利斯空军基地的战斗机武器学校任教官。作为内利斯的教官,他基本上每天都要飞两三个架次,6年里竟然飞了近3000小时。基于大量实际经验和对前任经验的总结,Boyd编写了美国空军的第一本空战战术手册。Boyd不满足于此,试图用科学的方法进一步研究空战和机动性问题。他在研究朝鲜战争中,注意到米格-15在总体上比F-86的机动性更好,但F-86对米格-15取得了良好的战绩。当时的一般说法是这是因为美国飞行员的素质更好,但是Boyd不是一个安份的人,不满足于人云亦云。他发现飞行员对战局的掌握(situational awareness)和战斗机迅速改变飞行状态的能力,才是格斗取胜的决定性条件,当时被津津乐道的速度和推力并不是最重要的。这和他多年的空战格斗实践是吻合的。和米格-15相比,F-86恰好拥有视界更好的气泡式座舱盖和较高的座位,F-86的液压式操纵系统也比米格-15的机械连杆式操纵系统反应更快。

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1952年John Boyd刚获得飞行员鹰徽的时候

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作为一个出类拔萃的战斗机飞行员,John Boyd被调任内利斯空军基地的战斗机武器学校任战术教官,这是后来大名鼎鼎的红旗演习的前身,和海军的Top Gun也有一点渊源

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1976年John Boyd从空军退役的时候的照片,和他在阿林顿国家公墓的墓地

1962年在乔治亚理工学院在职学习航空工程时,Boyd开始研究能量机动理论。能量机动理论提出,战斗机在飞行包线内任一点的机动性可以表示为动能、位能之和,和迅速改变这个能量水平的能力。这样,不同的战斗机之间可以在整个飞行包线内做定量的性能比较,对战斗机在飞行包线内任一点的性能改进也有了量化的指标。利用能量机动理论,也可以针对敌我飞机在飞性包线内的能量情况,制定最优的战术。能量机动理论在物理和空气动力学的基本原理上并没有提出什么新概念,但它把战术要求量化了,从而可以和工程设计指标连到了一起,从根本上改变了战斗机设计传统上以可用的航空技术为主导和注重速度、转弯速率等纸面指标的做法,改而以整个飞行包线内的战术要求为技术指标的主导。能量机动理论简洁、优美,但需要大量的计算。由于能量机动理论在一开始并不为官方所认可, Boyd在Eglin空军基地(美国空军的主要试飞基地)任机修军官时,和基地的数学家Thomas Christie私下合作,编造理由来“骗取”在当时还是很宝贵的计算机上机时间,绕过了没有预算和经费的问题。Boyd和Christie通过计算,用朝鲜战场的实战数据验证了米格-15对F-86的性能对比,然后再对越南战场上的米格-17和米格-21对F-4作性能对比,并根据研究结果对当时盛行的战术作出改进的建议。能量机动理论不仅提供了一个在不同战斗机之间对性能作定量比较的标准,还为新机研制的技术参数指出了方向。

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John Boyd所作的F-86对米格-15的性能对比

1967年对美国空军来说流年不利,F-4和F-105被证明不适合越南空战的需要,而苏联又在土希诺航展中意外地展示了米格-25,空军重新提出了F-X计划,用以取代F-4。空军开始强调空优的重要性,强调没有可靠的空优,对地攻击也无法保证。在Boyd的主持下,F-X(F-15的方案阶段)的重量要求由60,000磅降到40,000磅,速度由3马赫降到2.3~2.5马赫。F-15成为战后美国空军第一架以机动性为主要设计指标的战斗机。1967年8月11日,第二轮F-X启动。通用动力、洛克希德、费尔柴尔德-共和、北美、格鲁曼参加研究,空军的评估队伍达到500多人,多用途派还是想把地形跟踪、盲目轰炸等功能塞进去,辨称技术的发展会使这些系统的重量降下来,但忽略了这么做对技术风险和成本的影响。

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使美国空军神经衰弱的米格-25

1968年,海军最终还是退出了百病缠身的TFX(F-111)计划,另起炉灶,搞起F-14。F-14其实是海军把F-111大卸八块,再按海军的心愿重新拼装起来的产物,基本技术就是F-111B海军型的东西,但是设计思想大大进步,不再追求不现实的通用性要求,而是围绕舰队防空的要求,将性能和系统最优化。这一年又是总统大选给F-X计划带来极大的变数,所以空军赶紧把F-X的要求制定得尽可能和F-14不一样,免得国防部和国会的老爷们又动海空军通用的脑筋,又被迫吞下一个“盐水鸡”(空军戏称海军战斗机为saltwater fighter)。为了把生米煮成熟饭,空军学海军F-14的样,跳过原型,直接进入F-15的工程开发。

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F-14

F-X的要求是单座、双发,具有优秀的视界,平衡的超视距和视距内空战能力。单座不仅可以节约2500公斤的重量,还可以和海军的F-14拉开距离。双发是为了更快的油门响应(小发动机加速快),而且单台推力的要求不至于太高,但是和安全没有关系,研究表明,现代双发比单发已经没有显著的可靠性优势。

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