从制海舰到F-35B，美国短垂战斗机研发记

源济

从制海舰到F-35B，美国短垂战斗机研发记

原创 Armstrong 空军之翼 2020-12-27

　　早在上世纪70年代初，美国海军就试图研发能从小型航母起飞的垂直起降战斗机，但在F-35B出现之前，它在这方面的努力无一成功。

　　作为1970-1974年的美国海军作战部长，艾尔默·朱姆沃尔特（ELMO ZUMWALT）海军上将无疑是美国海军历史上最有争议的军官之一。在越南战争巨大的社会动荡时期，他做了很多工作以帮助将人才留在美国海军，他还提出了一些在海军中引起了很大阻力的想法，其中之一就是建造更小更便宜的航空母舰，也就是所谓的“制海舰”（Sea Control Ship），该舰将只配备垂直起降飞机。

朱姆沃尔特

制海舰

　　到70年代，许多二战时代的老式“埃塞克斯”级航母已被改装反潜航母或执行其他专门任务，服役寿命接近尾声。朱姆沃尔特认为，应该使用更小更先进的航母而不是海军所青睐的巨大核动力“超级航母”来取代“埃塞克斯”。这位海军上将坚称，建造一艘“超级航母”的成本可以建造八艘制海舰，他指出较小型航母将成为执行无需大型航母牛刀任务的理想选择，例如反潜、运输船队护航、为登陆作战提供空中支援等。

经过现代化升级的“埃塞克斯”号

　　其实制海舰并不是一个新概念，非常接近于二战期间的护航航母，当然30年后朱姆沃尔特的护航航母将更大、更快、更高科技、更昂贵。

　　隶属制海舰的舰载机联队包括轻型机载多用途系统（LAMPS）直升机，两到三架舰载预警（AEW）直升机以及一些垂直起降（VTOL）或短距起降（STOL）打击战斗机。当时LAMPS直升机已经服役，并可以根据现有设计开发合适的预警直升机，但缺乏任何类型的短垂打击战斗机。

制海舰概念图

　　现成解决方案无疑是英国霍克·希德利公司于1967年投产的经过验证的“鹞”，但由于是外国设计，所以遭到美国海军和航空航天工业界的一致反对。他们无视“鹞”的成功之处，而是一味抓住被认为是设计失误的细节进行抹黑。因此在1972年，美国海军向美国主要战斗机制造商发出研制短垂打击战斗机的招标，共有四家公司做出回应，其中两个方案被认为是行不通或太昂贵而遭到否决。在剩下的两家公司中，美国海军最终与罗克韦尔国际公司签订了研制合同，购买两架XVF-12A原型机。

滑跃起飞的“海鹞”

XVF-12A

　　选择XVF-12A似乎仅仅是因为其成本最低，因为它是是用现有飞机的零件拼凑而成的，前机身和主起落架来自道格拉斯A-4“天鹰”，后机身和发动机进气口则来自麦克唐纳F-4“鬼怪II”。发动机是13.6吨推力的普惠F401，最初为格鲁曼F-14B“雄猫”研制，但后来被取消。

XFV-12A概念图

　　尽管大量采用现成组件，但XVF-12仍可以说是所有方案中最成问题的，因为该机基于完全未经验证的技术。XVF-12最显著的特征是几乎可被视为串联双翼的大型鸭翼，此外还有主翼翼尖的垂直端板/垂尾。该机采用了独特的“推力增升机翼”系统，主尾喷管可被堵住，使喷流通过复杂的管道系统转移到机翼和鸭翼排放。机翼和鸭翼上精心设计有一系列类似百叶窗的东西，将排气转换成升力使飞机垂直起降。

XFV-12A的模式转换

　　XFV-12A于1977年进行了首次测试，该机被吹嘘成完全具备垂直起降功能，并能达到马赫2.4的最大速度。但对于设计师而言不幸的是，事实证明由于管道系统弯曲造成的压力损失远超预期，只有25%的发动机推力能转化成垂直升力，根本无法支撑其自身重量，因此XFV-12A无力垂直起飞或降落。原型机在系绳上测试了几年，从未真正飞行过。由于成本超支和缺乏任何可预见的积极成果，第二架原型机的制造被取消，整个项目在1981年被放弃。

地面测试中的XFV-12A

　　即使XFV-12A能成功飞行，能否成为实用的打击战斗机仍令人怀疑，管道和百叶窗系统的存在使机翼和鸭翼无法安装挂架，只能将武器、侦察吊舱或副油箱挂载于机身下方，大大限制了该机的军事用途。

康维尔Model 200

　　短垂战斗机竞争的亚军是康维尔Model 200，由于全新设计比XFV-12A贵得多，因此最终落选。不过该机仍能被视为一个有趣的研究案例，可以看看上世纪70年代美国在短垂战斗机研制思想上到底出了什么问题。马赫2的Model 200看上起有些像是增加了鸭翼的F-106，为垂直起降，该机在座舱和机翼之间的前机身内部垂直安装了两台附加升力涡喷发动机，这种推进系统布置类似于苏联已经服役但效率极低的雅克-36“铁匠”战斗机。和雅克-36一样，康维尔200 90％的飞行状态中，这两台升力发动机就是无用的死重。升力发动机也占据了很大的内部空间，本来这些空间本来可以用于装载燃料、武器或电子设备。

康维尔Model 200短垂型概念图

　　康维尔向美国海军提交了Model 200的两种不同版本，一种是带有额外升力发动机的短垂型，另一个是取消升力发动机增加了尾钩的舰载型。短垂型总重量10687千克，舰载型总重量14102千克，这表明舰载型将能多装载32％的燃料、武器或电子设备。

康维尔Model 200舰载型概念图

制海舰的终结

　　到1980年，美国海军放弃了制海舰的设想，这在很大程度上是由于短垂战斗机研制的失败以及来自军火巨头的压力，使他们不得不集中精力建造更多超级航母。然而与此同时，朱姆沃尔特的创意被世界其他国家采用，意大利的“朱塞佩·加里波第”号、西班牙的“阿斯图里亚斯亲王”和“胡安·卡洛斯”号轻型航母都有制海舰的影子。西班牙甚至建造了类似航母用于出口，如泰国的“查克里·纳吕贝特”号和澳大利亚的“堪培拉”号。

英国“直通甲板巡洋舰”上的“海鹞”战斗机

　　在1982年的马岛战争中，英国海军的“光辉”级“直通甲板巡洋舰”非常成功，英国海军还迅速而成功地将“大西洋运输者”号集装箱船改装成可容纳“鹞”和直升机的临时航母，这表明二战时期的将商船改装为护航航母的概念仍然可行。尽管如此，美国海军航空兵仍然迷恋着其巨大的超级航母，对护航航母表现出很少兴趣。

　　马岛战争的另一个重要结果就是证明了“海鹞”短垂战斗机能有效击落阿根廷的“天鹰”和“幻影”攻击机。在美国海军继续指责“鹞”速度太慢、航程太短且难以飞行时，英国、西班牙、意大利、印度和泰国已经成功在小型航母上操作该机。经历了不佳的AV-8A“鹞”式战斗机服役经历后，美国海军陆战队采用了经过改进和放大的AV-8B“鹞II”，燃料增加了50％，可提供更大航程和更长续航行时间。从1990年的“沙漠盾牌行动”到阿富汗和伊拉克反恐战争，该机在许多战区都非常成功。

AV-8B

F-35B

　　尽管美国航空工业在70年代未能制造出成功的短垂战斗机，但最终在洛克希德·马丁公司的F-35B“闪电II”战斗机上得以实现。美国海军陆战队在2015年7月宣布该机形成初始作战能力，让制海舰的再现提供了另一种可能。

F-35B的舰载短距起飞

　　尽管F-35B代表了最先进的航空技术，但仍具有70年代短垂战斗机的一些缺点。该机没有采用类似康维尔200的升力涡喷发动机，但巨大的升力风扇占据了相同的内部空间，最大起飞重量比F-35A常规起降型轻了4.5吨，这意味着该机要少装这么多的载荷。

F-35B巨大的升力风扇

　　F-35B的最大速度为马赫1.6，比“鹞”快得多，但也重得多，空重14.65吨，最大起飞重量27.2吨。除重量方面的考虑外，该机上舰还需要加强航母甲板以承受尾喷管的高温燃气的热冲击，事实证明这种冲击比预期更热更强。