二戰時期,美國用來投原子彈的戰鬥機,是如何被髮明的?

文/閻濱

二戰後20年,是人類航空技術發展最迅速的時期。

F-35“閃電II”戰鬥機,是美國第五代隱形戰鬥機中的第二個型號,也是全世界第二款第五代戰鬥機。這款輕型多用途戰鬥機自1990年代立項研發,近年開始裝備美國及其盟國。F-35從立項至今,一直是一款備受矚目與爭議的武器。

它的誕生之路,不僅是美國,也是人類摸索空戰進化的全過程。


二戰時期,美國用來投原子彈的戰鬥機,是如何被髮明的?


飛機帶來的軍事革命

1783年,法國孟格菲兄弟的熱氣球首次飛行成功後,職業軍人和軍事理論家們就夢想將戰爭引入到空中領域,但因為熱氣球不容易控制上升和推進,軍事用途便不大。直到1903年12月17日清晨,萊特兄弟發明的古怪機器,從美國北卡羅來納州基蒂霍克海灘上離地,飛行了12秒共36米,標誌著人類發明了真正能飛的可控機器。

飛機的出現,徹底改變了工業時代戰爭的面貌,人類的衝突從陸地和海洋延伸到天空。

各國爭先恐後將飛機應用到軍事領域,先是偵察和通信,不久就在飛機上加上機槍、小型炸彈,承擔對地攻擊和打擊敵軍飛機的任務。到一戰結束時,偵察機、戰鬥機和比較笨重的轟炸機,這三種現代軍用飛機中的主力機型已全部出現。

1921年,美國還首次進行試驗,證明飛機有能力投彈並擊沉戰列艦這種大型軍艦,飛機將徹底改變陸戰和海戰的面貌。同年,意大利飛行員朱里奧·杜黑上校出版了一本叫《空中指揮》的書。

儘管當時的軍用飛機還處於早期階段,性能不完善,能力有限,但全世界的軍事航空人員都同意杜黑下列觀點:未來戰爭中將依靠空中力量取勝,空中力量需要襲擊敵國後方地區和地面戰線,在敵方嚴陣以待的地面部隊作出反應之前,就將敵方賴以發動戰爭的工業中心摧毀,並恐嚇其人民、摧毀其作戰意志。

杜黑還遠超其所處時代,大膽預言,在陸海空三大武裝力量中,空軍應占據第一位,而陸海軍將淪為空軍的支援部隊。這一激進的預言要在大約80年後才被事實證明。但在杜黑之後一代人的時間裡,空中力量就已經證明了自己對戰爭進程具備決定性意義。

二戰初期,1940年的不列顛戰役中,英國皇家空軍在空戰中挫敗了德國入侵英國本土的企圖。1942年,美日雙方在珊瑚海進行了一場前所未有的海戰,雙方艦隊遠在目視距離外,僅憑艦載機空戰就決出海戰勝負。

二戰末期,美國在日本本土投下兩枚原子彈,瞬間抹掉兩座城市。核武器的發明與軍用飛機結合在一起,使杜黑的理論首次具備了現實意義,當核武器的殺傷力達到杜黑時代難以想象的數量級時,空中力量就具備了摧毀一個國家及其作戰能力的能力。

冷戰時代,兩大陣營在核大戰陰影下,誰都不敢真正跟對方訴諸武力。激烈的軍備競賽中,軍事技術突飛猛進,軍用飛機的作戰能力也在不斷提高。

一戰時代的軍用飛機,僅能投擲很小的炸彈;到二戰結束時,活塞螺旋槳戰鬥機已經可以掛載1噸多炸彈,向廣島投下原子彈的B-29重型轟炸機則能掛載最多9噸炸彈。越南戰爭結束時,戰後第四代噴氣戰鬥機已經出現,像F-15戰鬥機已經能攜帶多達10噸炸彈,載彈能力超過了二戰末期的轟炸機,當時的主力轟炸機B-52最多能攜帶32噸炸彈。

越南戰爭時代,美國憑藉最強大、技術最先進的空中力量,還無法打敗藏身深山密林中的越南人。當1991年海灣戰爭結束時,軍事家甚至普通平民都意識到,在這場歷時42天的戰爭中,空中作戰已經決定了戰爭勝負,最後那歷時100小時的地面戰只不過是錦上添花。而1999年北約轟炸南聯盟的軍事行動,標誌著空中力量第一次可以直接決定一場中等規模戰爭的勝負。

戰鬥機乃空中力量中的王者

人類軍事航空的早期歷史上,轟炸機最為航空軍事理論家看重。按照杜黑的理論,轟炸機是實現“空權”思想的主要工具。二戰前,英美兩國軍事理論家和職業軍人篤信這一理論,兩國以舉國之力投入巨大資源,著重發展以遠程重型轟炸機部隊為核心的空中力量。二戰後,在彈道導彈技術成熟以前,轟炸機作為投擲核武器的主要手段,倍受大國重視。

轟炸機特別是重型轟炸機吃香的時代,戰鬥機居於次要地位。戰鬥機部隊最重要的任務,是奪取制空權,使己方轟炸機部隊可以順利打擊敵國戰略目標。直到朝鮮戰爭——噴氣時代的第一場大規模空中戰爭,戰鬥機因為載彈量有限,投彈也不夠精確,仍主要是一種防禦性武器,無法對戰爭結局起決定性影響。

二戰後20年,是人類航空技術發展最迅速的時期。以客機為例來展示這一時期航空業的進步有多驚人:1945年,民航業主流客機是1935年首飛的道格拉斯公司的DC-3,能以時速260公里運載最多28名乘客,最遠飛行2600公里;1969年2月,波音747首飛,它能運載近400名乘客,以1000餘公里時速飛抵一萬公里以外的目的地。

軍用航空領域同樣進展神速。二戰末期,德、英、美三國的噴氣戰鬥機相繼升空,到1970年代初,戰後的戰鬥機已經發展出四代。老式分類法分為三代,近年流行的新分類法,將過去的戰後第二代戰鬥機又細分出兩代。第四代戰鬥機的典型代表,是美國的F-15、F-16和蘇聯的蘇-27和米格-29。

第四代戰鬥機通常最大速度2馬赫以上,這一指標和前代持平,但機動性遠超前代。四代戰鬥機載彈量5到10噸,接近甚至超過二戰時代最好的轟炸機。四代戰鬥機最大的優點是裝備性能優良的雷達,可以遠距離獨立探測、發現並打擊敵方目標,這寓示著戰鬥機這種過去以防禦為主的武器,在各國武裝力量中的地位將發生革命性變化。

美國空軍做的一項研究證明了這一趨勢。摧毀一個佔地約1萬平方英尺的司令部、一家工廠或者一棟大樓,在二戰時需要出動B-17重型轟炸機飛1500架次,投擲9000枚1噸重的炸彈,其中一半炸彈會偏離目標1000米以上。在1960年代的越南戰爭期間,摧毀同樣目標,需要噴氣式戰鬥機飛行176架次,每機攜帶1枚炸彈,其中一半炸彈會偏離目標130多米。而到了1990年代海灣戰爭時代,僅需要1架F-15或F-117隱形戰鬥機飛行1個架次,攜帶1枚1噸重的激光制導炸彈,炸彈會命中目標周圍3米範圍內,足以有效徹底摧毀目標。

實戰比演習更能說明問題。1942年4月,美軍發動了一次針對日本東京的奇襲行動,吉米·杜立特爾率領16架中型轟炸機從700公里以外的航母上起飛轟炸東京,當時每架飛機平均載彈1噸多。這次行動雖然心理價值巨大,但對日本造成的物質傷害很有限。

1986年4月,美國精心發動針對利比亞的遠程空中打擊。在代號“草原烈火”的行動中,美軍以24架從英國起飛的F-111戰鬥轟炸機為主力,在預警機、空中加油機和電子戰飛機掩護配合下,遠程奔襲利比亞首都的黎波里,精確打擊了利比亞高價值目標。這是戰爭史上第一次“外科手術”式精確打擊行動。

5年後的海灣戰爭,更讓全世界意識到信息時代高技術戰爭中,空中力量的顯著軍事意義。空中力量與精確制導武器,迅速打敗了伊拉克。在這場衝突中,戰鬥機的總投彈量雖然不及轟炸機,但在出動架次、完成對敵打擊總任務數量和摧毀目標數量方面,明顯超過傳統的轟炸機部隊,戰鬥機部隊在空中力量中成為毫無疑問的主角。

第四代戰鬥機機動靈活,突破防空網的生存率高於轟炸機。戰鬥機即使遭遇敵方戰機,仍有相當的自保能力。同時,第四代戰鬥機載彈能力強、航程遠,經過空中加油後,理論上具有全球打擊能力,戰鬥機已經有能力全面接管傳統上轟炸機部隊擔負的打擊任務,並以轟炸機無法比擬的作戰能力完成那些任務。

第五代戰鬥機與F-35誕生的背景

二戰後美國航空業一直得天獨厚、實力獨佔鰲頭。但越戰以前,美國誤判了未來戰爭趨勢。性能出色的第三代美製F-4“鬼怪”戰鬥機,在東南亞上空對陣技術相對落後、但戰術機動靈活的蘇制第二代戰鬥機米格-21,美方並未佔到明顯便宜。

苦澀的經歷,讓美國航空業和軍方在越戰期間就痛定思痛。1960年代後期美國研發新一代戰鬥機時,一改過去好高騖遠、貪大求全的思路,走了一條技術保守但立足實戰需求的路線。

1970年代中期,美國第四代戰鬥機F-14、F-15、F-16相繼服役,這一代戰鬥機在速度、高度、航程等指標上基本和上一代持平,但飛行機動性更好,操控和維護更簡便,飛機上裝備的航電設備和各種武器更完善,總體性能更穩定可靠。同一時期,蘇聯第三代戰鬥機的代表米格-23才剛剛服役,美國在戰鬥機技術上已經領先蘇聯一代。

針對軍用航空器、電子系統和導彈技術日新月異的現實,美國還投入巨資和精力研究未來空戰趨勢。1974到1978年間,在美國國防部主導下,美國海、空各以最新銳的F-14和F-15戰鬥機進行了長達數年的模擬空戰對抗研究。

通過收集到的大量數據,美軍對未來空戰做出一些重要判斷:戰鬥機機載雷達和空空導彈技術日新月異,未來戰鬥機的超視距空戰能力極為重要;在飛行員視距外進行空戰時,敵我識別問題必須下大力解決;美軍在演習中發現,視距內進行空戰時,美式重型戰鬥機很難迅速發現識別外形小巧的輕型戰鬥機,這也是美軍在越南吃虧的重要原因。

美國是攻勢空軍,習慣跑到對手家門口作戰。美系戰機為了追求大航程,飛機個頭減不下來。如何在雷達主導空戰的時代,避免被敵人儘早發現呢?答案是隱身。

所謂隱身能力,主要目的是盡力縮小戰機自身的雷達反射信號特徵和紅外特徵,這樣就可讓敵方各種雷達難以搜索、發現自己。即便探測到,也難以穩定跟蹤並識別出目標的特徵、航向和速度。就算識別出目標是敵方戰機,也難以有效引導地空導彈、空空導彈和高炮等各類反制武器予以攻擊。

冷戰時代美蘇軍備競賽的基本特徵,就是對手有什麼,我也必須有。美國第四代戰鬥機陸續服役後,蘇聯也緊鑼密鼓研發新一代戰機。美國當時推測,蘇聯的第四代戰鬥機因為問世更晚,必然要比美國的對手們更先進、更完善。

美國未雨綢繆,在1981年啟動“先進戰術戰鬥機”(Advanced Tactical Fighter,縮寫ATF)的研發項目以搶佔技術制高點。美國為第五代戰鬥機設定的主要革命性指標有:隱身、超音速巡航、短距離起飛能力。

美國在1970年代中期就開始秘密研發隱身技術,第一架隱形戰鬥機F-117“夜鷹”誕生於1981年。海灣戰爭中,F-117戰鬥機在伊拉克嚴密的防空網中如入無人之境。F-117嚴格說來應該是一架攻擊機,為了隱身而採用了很特殊的氣動外形,這使F-117飛行性能很差,毫無空戰能力。到ATF項目研發時,美國的隱身技術已經發展到第二代,可以在達到隱身要求的同時兼顧戰鬥機的飛行性能。

1990年,洛克希德公司的競標方案F-22“猛禽”戰鬥機首次試飛,次年贏得ATF項目競標。隨著冷戰結束,軍備競賽停止,美國對新式戰鬥機的需求不再緊迫,F-22的研發進度驟然減速。歷經十餘年緩慢的試飛、測試、改進,直到2005年,F-22戰鬥機終於形成初始作戰能力。

F-22作為F-15戰鬥機的繼承者,擁有優異而全面的性能,只有一個缺點——太貴。F-22平均單價1.5億美元,而被其替代的F-15才5000萬美元,F-22的日常維護保養更是耗資巨大。在冷戰後軍費大幅削減的情況下,財大氣粗的美國空軍也買不起太多的F-22,只採購了區區187架就宣佈停產。

美國空軍對此一直有心理準備,就因為上一代主力戰鬥機F-15太貴,同時代還搞了一款廉價的輕型戰鬥機F-16以彌補F-15數量不足。早在1980年代末,F-22的研發剛有了眉目,美國空軍就考慮上馬一款相對廉價的輕型多用途隱身戰鬥機,延續當年F-15和F-16“高低搭配”模式。

冷戰的提前結束,讓美國海軍的隱身艦載戰鬥機和攻擊機計劃全部泡湯。1992年,五角大樓正式宣佈海軍下一代戰鬥機和攻擊機研發計劃下馬,迫使海軍尋求替代方案。同一時期,美國海軍陸戰隊在尋求具備隱身能力的下一代垂直起降戰鬥機,以替代引進自英國“鷂式”戰鬥機的AV-8B。

1990年代初期,國防預算大幅削減的背景下,美國三大軍種都在尋求一款能隱身、廉價的新式戰鬥機。為了抱團取暖,有人建議,三個軍種的需求有共通性,何不聯合開發一款戰鬥機呢?

“聯合攻擊戰鬥機”項目始末

1993年2月,美國國防部審查了三個軍種的輕型戰鬥機研發計劃,建議三軍將各自計劃合併,發展一款通用型多用途戰鬥機,稱為聯合先進攻擊計劃(Joint Advanced Strike Technology,縮寫JAST)。1996 年,該項目改名為聯合攻擊戰鬥機(Joint Strike Fighter,縮寫JSF)計劃。

JSF旨在為美國空軍研發一款低配版隱身戰鬥機,以低廉的採購價和維護保養成本來換取足夠多的採購數量,還要兼顧完成對地攻擊任務。美國海軍則尋求一款具備隱身能力的廉價艦載戰鬥/攻擊機。JSF最大的難點,是將美國海軍陸戰隊要求的短距起飛、垂直降落能力集成進去。三個軍種的追求目標雖然有一定共通性,但都必須做出一部分犧牲。

最終,JSF發展計劃將隱身性能、航程和載彈量作為關鍵性的考慮因素,同時極為強調研發成本和維護使用費用。圍繞這些彼此衝突的要求,新戰鬥機只能在保持必要載彈量、載油量的前提下,把飛機設計得儘可能小巧,以降低飛行阻力、換取更大的航程。同時放寬對超音速巡航和高超機動性等性能的要求,只要求JSF機動性不低於上一代F-16戰鬥機,同時暫不要求具備像F-22那樣的超音速巡航能力。2018年在換裝新式發動機後,F-35終於具備了超音速巡航能力。

冷戰後,美國的軍品訂單競爭異常激烈,軍火巨頭們歡聚一堂分享國防預算紅利的時代已經過去,幾大防務集團日子都不好過。老牌戰鬥機製造商麥道公司、諾斯羅普•格魯曼公司和洛克希德•馬丁公司,分別提出各自的JSF方案參與投標。研發過F-4“鬼怪”和F-15“鷹”戰鬥機的麥道公司在第一階段即被淘汰。不久, F-14“雄貓”戰鬥機和B-2隱形轟炸機的製造商諾斯羅普•格魯曼公司的方案也被槍斃。隨後,自從B-52轟炸機以後就沒研發過軍用作戰飛機的波音公司提出自己的方案加入競標。

1997年,麥道公司被波音併購。在第二階段競標中,美國軍方決定由波音公司和洛克希德•馬丁公司各自制造兩架技術驗證機進行對比試飛,勝利者將成為JSF項目的最終贏家。

美國空軍預計將購買 1700餘架常規型JSF戰鬥機 ,美國海軍預計採購480架多用途的艦載型,美國海軍陸戰隊總計將採購600餘架短距起飛垂直降落型。此外,隨著英國、意大利、土耳其、荷蘭、加拿大、挪威等國為了換裝新一代隱身戰鬥機而紛紛加入JSF項目,出資、出人參與研發並承諾採購一定數量產品,各國計劃至少將採購4000架以上戰鬥機。

JSF無疑將遠遠超過F-22,成為未來美軍新一代主力戰機。除了參與研發國家,以色列、澳大利亞、日本、韓國、新加坡都表示願意購買JSF項目的產品。如此一來,JSF戰鬥機將成為新世紀裡生產數量最大的美製戰鬥機。以每架不超過1億美元單價預估,預計未來 30 年至 40 年,JSF項目將是至少4000億美元的大訂單,這是有史以來全世界最大的單項軍火項目。

這樣龐大的訂單,對美國整個航空業將產生難以估量的影響,波音和洛克希德•馬丁公司誰獲得訂單,將直接關係到新世紀美國航空工業版圖的劃分。如何選擇JSF競標項目的優勝者,就不單純是一個技術問題,而涉及到複雜的政治考慮。

2001年10月26日,紐約雙子座世貿大廈廢墟上的煙霧尚未散盡。當全世界的目光都在矚目美軍正猛烈空襲阿富汗北部重鎮馬紮裡沙里夫時,美國國防部JSF項目辦公室悄然宣佈,洛克希德•馬丁公司的XF-35戰鬥機方案正式贏得JSF競標項目。美軍給XF-35確定正式編號為F-35“閃電II”,以紀念洛克希德公司在二戰中大名鼎鼎的P-38“閃電”戰鬥機。P-38最廣為人知的事蹟,是1943年擊落日本聯合艦隊司令山本五十六。

很多分析人士認為,洛克希德•馬丁公司的方案,總的來說是已經非常成熟的F-22戰鬥機的縮小版,在技術指標上雖然遜色于波音,但研發風險遠小於波音。更關鍵的是,洛克希德•馬丁公司的方案顯然在技術達標的同時,抓住了政府和軍方最關心的話題——成本控制。

不可言說的一點因素是,在洛克希德•馬丁和波音的競爭中,如果波音失敗,波音承擔失敗後果的能力要遠高於洛克希德•馬丁。畢竟,波音公司產品中八成是民品,只有兩成軍品訂單,而洛克希德•馬丁公司相反。自從1960年代被波音和麥道逐出客機市場以來,洛克希德•馬丁公司的訂單隻有兩成民品,主要依賴軍品訂單生存。

2006年2月19日,第一架美國空軍的F-35A,從洛克希德公司的得克薩斯州沃斯堡的飛機制造廠出廠。1年後,第一架短距起飛垂直降落型F-35B問世。2009年7月28日,第一架可摺疊機翼的艦載型F-35C出廠。2018年5月,以色列購買的F-35A戰鬥機首次參戰,隨後多次毫髮無損完成任務。

精明的以色列人宣佈對F-35的表現非常滿意,將增購更多的F-35。以色列軍方一貫在有限的國防預算下精打細算,他們做出上述評價並宣佈要重複購買,這可以說是對F-35戰鬥機最具說服力的評價。


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