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毫无建树 F-102为拦截苏联重轰而生技术领先却毫无建树

发布时间：2020-08-10 08:36:15

在著名的“美国百系列喷气式战斗机”中间，F-102是通用动力公司康维尔分公司专门为美国空军量身定做的第一种超音速三角翼实用型飞机、也是本国第一种有人驾驶超音速专用截击机。它具有唯一的用途——为捍卫领空而拦截入侵之敌。它的作战对象主要是冷战时期前苏联空海军的几种战略轰炸机，比如米亚-4和图-95。

遭F-14拦截的米亚-4

与F-15伴飞的图-95

关于F-102的研制计划和设想源缘，我们似乎可以一直推前到1945年。和其他大型飞机制造公司一样，康维尔飞机公司同样也按照与空军签定的合同，对缴获自纳粹德国的大量跨音速风洞试验和运算数据进行分析，并试图从中取得自己可用的经验公式和设计规律。这些来自德国的资料，大多是关于挑选和对比机翼平面形状的技术报告。难怪战争后期的德国出现了这么多奇形怪状的设计方案。

战后的美国，同样急切需要属于自己的喷气式高速飞机，其最优先的实用对象自然是战斗机。1948年，康维尔飞机公司试制成功外形超前的纯三角翼无尾验证机XF-92A。在随后几年中，公司通过一系列试飞，获得了大量马赫数在0.95以下(高亚音速)的实验数据，为进一步研制实用型高速三角翼战斗机提供了坚实的理论基础。

三角翼无尾验证机XF-92A

而XF-92A的诞生，则起源于德国三角机翼研究权威阿力克赛•利匹秀博士和美国国家航空咨询委员会(NACA)合作设计的7002号三角翼超音速模型。美国陆军寻中该模型方案，委托康维尔飞机公司在考虑同时安装涡喷发动机和火箭助推发动机的情况下，开发以XF-92命名的试验机(公司内部代号为Model 7)。不久，混合动力方案被取消。实际上XF-92A只安装了一台推力仅2085千克(喷水加力时2450千克)的J33-A-23涡轮空气喷气发动机。

XF-92A首飞于1948年的9月18日，必须提及的是，这次飞行也是世界上第一次三角机翼喷气式飞机的处女航。可惜因为推力不足(尽管发动机安装了补燃加力装置)，仍不足以让这架漆成雪白色的小飞机在平飞状态下达到超音速飞行的目标。

XF-92A拥有一个相对粗短的纺锤型机身，其前断为而2维的圆形机头进气口。三角形主翼安装在机身的中段，翼稍尖削，未作截稍处理。而且后缘沿全展向设有襟副翼。右机翼上表面粘满观察机翼环流走向的毛线。单座座舱盖具有井字形的宽条框架。而最有特色的是XF-92A的三角形垂尾，唐突地安装在机身的近中央，而非人们通常认知的机尾。

XF-92A的翼展 9.53 米，全长12.93米，总重6800千克，最大速度0.95马赫，制造数量仅一架。

NASA的灵丹妙药

在取得了XF-92A的飞行实验数据以后，F-102战斗机的设计正式起步，时值1950年。当时，有多家飞机企业同时参加这项竞争，新机的计划代号“MX1179”。1951年，空军追加的战术技术要求是：在携带空对空导弹的情况下，飞机必须在平飞状态中达到超音速性能(而不仅仅是当时许多试验型号只能通过俯冲才勉强达到超音速)。

作为一大契机，美国空军急需一种和新式MG-10火控系统和GAR-1(即后来的AIM-4)空对空导弹相配套的截击战斗机。当时的“快捷”做法，是将现成的XF-92A按1.22倍的比例放大设计成为YF-102原型机(公司内部代号Model 8)。不过真正的F-102和XF-92A相比，从外形到内构已不太相像。

YF-102最初的原型机，座舱盖比较圆滑

作为飞机的心脏部分，全新的火控系统被军方指定由休斯公司独家开发，整个系统已经将导弹包括在内。也许正是因为休斯公司在猎鹰导弹的预研已接近成功，所以此项任务就非它莫属了。

由于空军看好来自YF-92A的实验数据，因此对该实用型号充满信心，以至于破例允许康维尔公司在刚作试飞的同时，就马上正式投产。

在最早的2架YF-102原型机中，1号机于1953年10月24日首飞，但首飞后的第8天不幸在作迫降时坠毁。但令军方真正感到失望的事是，2号机在试飞不久即可明显地预见到新机的飞行性能根本达不到先前风洞试验时所得到的预测值。其中主要是飞行速度始终无法超过音速。究其主要原因，还是飞机的跨音速阻力一时无法克服。当时用于YF-102的是国内单台推力最大的J57-P-11型涡喷发动机，它尽管已拥有4945千克的最大推力(加力状态下达到6575千克)，但要想实现超音速飞行仍然无望。于是2号机的试飞到1954年1月11日已完全终止。由于在军方的招标要求中已强调了超音速拦截的要求，所以康维尔公司的试制计划面临着夭折。直面车间内装配型架上业已开铆的那些批产机，公司高层心急如焚……

其实，康维尔公司遇到的困难还远远不止这些，F-102的研制其实同时面临了三角翼气动布局的实用化、无尾战斗机的实用化、空对空导弹机载武器的实用化和机载调试以及全自动截击引导综合火控系统的实用化等多项技术难题。

听说F-102A还曾经为进入越南投弹的B-52轰炸机护过航，但无法得到进一步证实。

F-102A的性能参数

在60-70年代里，F-102A也被少量派遣到到美军在西欧和远东的军事基地，如前西德、日本、荷兰和泰国等国的空军基地。而且土耳其、希腊空军后来也曾得到过少量二手货的F-102A和TF-102A。

到60年代中期，因为机体日渐老旧，续航能力也稍嫌不足，特别是当需要作较长时间超音速飞行时，过多地打开加力不仅耗油，而且会缩短发动机的寿命。所以军方急需找到一种可替代的后继型号。但F-106的开发和配置进展缓慢，使F-102A的使用得以延续，直到1973年才退出现役。

最后，还是NACA让F-102起死回生，是NACA成全了康维尔公司重铸空中利剑的豪情。

这贴灵丹妙药，正是后来几乎每一位航空专业大学生都得学习的“跨音速面积律”理论。

“面积律”理论(Area rule)通俗地说，就是跨音速或超音速飞行时，飞行器“零升力波阻”和飞行器横截面沿飞行器纵轴分布之间的一种(函数)关系。

F-102的面积律改进成为一个经典范例(图中的YF-102A应为YF-102)

这里的“零升力波阻”比较难懂一些，通俗的解释是：当跨音速或超音速飞行时，因为前方空气受到强烈压缩、飞行器周围势必产生一种看不见的“激波”，而它对飞行器产生了额外的阻力，即“波阻”。那么，如果将飞行器的升力调节到理论上趋向为零时，此时此刻飞行器所承受的波阻大小就属于“零升力波阻”。

1952年，空气动力学专家 R•T•惠特科姆发现，在接近一倍音速飞行时，飞行器的“零升力波阻”(我们暂且简单地理解为飞行阻力)、约等于和它的横截面纵向分布相同的另一个“旋成体”(我们暂且简单地理解为两头尖中间粗的一只纺锤体)的“零升力波阻”。换句话说，一架高速飞机从前到后的各横截面面积值、在飞机纵轴坐标上形成的起伏曲线，如果和一个“旋成体”的这种起伏曲线正好相同，那么两者为了“突破音障”而遇到的额外阻力，也应该是近似的。

面积律之图解

于是，我们可以反过来先设想出一个阻力相对最小的理想中的“旋成体”，然后让某新型飞机各个纵轴位置上的横截面面积分布情况尽量向该“旋成体”的横截面面积分布规律“看齐”，那么这架飞机在跨音速或超音速飞行时所需要克服的阻力也应该是相对最小的!

我们都知道，在飞机安装机翼的那一段位置附近，其横断面面积往往是最大的，而且大得十分突然，使上述曲线产生一处明显的凸起，它恰恰是飞机难于克服“波阻”的拦路虎。如果我们依据“面积律”原理，对安装机翼的机身中段加以“缩腰”处理，使机身变成一个老式可口可乐瓶的样子，俗称“蜂腰”，那么该飞机的横截面面积分布将接近理想中的“旋成体”，于是就能够比较容易地突破声障，最终达到超音速飞行的目的。

在50年代各国纷纷研制第二代喷气式战斗机时，都遇到了因发动机动力相对贫弱而无法克服波阻、以突破音障的尴尬境地，但在利用“面积律”原理重新设计了飞机外形以后，这个问题就迎刃而解了。

蜂腰利剑

长话短说，在及时得到NACA的技术援助以后，立即将新装配的机身改成了所谓的“蜂腰”状。与之相对应的改造，还包括在机尾发动机喷气口两侧外部加装一对突出的鼓包(面积律整流罩);加长了机头的长度;对座舱盖作低阻化修形(随之而来的视界恶化则通过让机头雷达罩下倾来弥补);对进气口修形以及为翼型前缘部分进行锥度卷曲处理(以缓和大迎角状态下延缓气流分离)等等项目。于是，超音速飞行的难题就这样不攻自破了。

当然，动力装置自身的升级也起到了一定的作用，改造后的机体采用了推力更大的J58-P-41型发动机。

作这样的大手术不仅需要对全机结构进行再设计，而且还需要对各系统和重要附件进行重新进行协调与试安装。康维尔公司利用自身的技术优势和强大的工艺实力，只用了117天就完成了全部改装工程。新的改型机在公司内部被叫作Model 8-90。

大改后的YF-102A，共造了4架。它重新试飞于1954年2月20日。在次日的试验中，就顺利地实现了超音速飞行!似乎可以说，F-102是最先得益于“面积律”理论的飞机。

而早先追加制造的8架YF-102前期原型机中的后4架，由于还没有来得及全部装配好，因此也及时按“大改”方案进行了改造。于是YF-102就形成了“直筒形”和“蜂腰型”机身各4架的局面。

所以，F-102截击机的原型机特别多，一共14架：2架最早的原型机YF-102、8架“追加”的原型机YF-102和4架以“蜂腰”外形制造的“新原型机”YF-102A。

YF-102A (53-1787)

空军赋予F-102的爱称是Delta Digger，也即“三角剑”的意思，最恰如其分地表述了它硬朗的气动外形特征。1955年6月，批产一号机交付部队服役(它装备最大推力5310千克/加力推力7800千克的J58-P-23型涡喷发动机)。

F-102采用无尾(无水平尾翼)三角翼气动布局，其悬臂中单翼的前缘后掠60度(和同期的苏联米格-21相当、但展弦比较之米格-21要小)，后缘前掠10度。在外翼上表面装有翼刀，后缘装有升降副翼，用以分别控制横向倾斜和飞机的仰俯，可谓一物多用，但同时也是无尾飞机的不得已之处。全金属结构的机翼翼面积为61.45平方米，在内部加强肋的前后，各安排了一个整体油箱，这样既增加了内部的燃油容量，又减轻了油箱的构造重量，为此，采用了当时最时髦的化学铣切加工整体壁板式翼蒙皮。在机翼下方，可左右各外挂一个副油箱，但从未考虑设置外布武器挂架，这也是F-102的一个特点。

机身采用全金属半硬壳式结构，其中段的下半部是一个内置式的武器(导弹或火箭弹)舱。而可用来安装容纳截击雷达天线的尖削的圆锥形机头罩明显下倾，以改善视界。但单座座舱盖的最前缘采用少见的V形风挡玻璃和尖楔形中央隔框，以尽量减少超音速阻力。不过前方视界恶化，这也是显而易见的，飞行员的眼前永远竖立着一道骨架。同样的设计在欧洲早期超音速实验机以及美国X-15等高超音速实验飞机上也得到了同样的应用。也许为了方便安装必不可少的雷达天线，空气进气口从一开始就从XF-92那样的机头位置移到了前机身的两侧，均呈半圆形。F-102采用了可收放式前三点起落架，机尾段安装一台普. 惠公司的军用涡喷发动机J57-P-23或–25型。其最大推力5265千克、加力推力7740千克。在垂尾根部的后端，是一对可按“蛤壳”状打开的空气阻力板，打开后还可以释放出着陆阻尼伞，用以缩短着陆滑跑距离。

F-102截击机采用Weber公司生产的弹射救生座椅，座舱内拥有增压、供氧和空调设备，但当飞机到达15000米以上高空时，要求飞行员穿着MC-1型抗荷服。

“赛琪”的卒子

值得一提的是，F-102从设计招标之始，就被当作一种必须装备“最完美”火控系统(FCS)的截击机来加以研制的，所以它安装了当时美国最好的拦截作战机载设备，主要包括可进行全自动追尾瞄准的MG-10火控系统、红外线目标搜索系统(于后期追加在座舱盖的最前端，类似于今日苏-27)、跟踪和拦截计算机、L-10自动驾驶仪、APX-6A敌我识别器等等。更重要的是，该机已作为全美半自动防空体系SAGE(俗称“赛琪”)中不可或缺的重要一环来加以开发和使用，这才是意义最大所在。而全美半自动防空体系包括遍布北美乃至北极圈的雷达预警系统、防空管制数据链共享体系和庞大的数字计算机网络，当然，也包括本文所涉及的飞机型号。

为熊“护航”的F-102A

在这里，让我们稍微回顾一下战后美国国土防空体系的建设过程。当时，为了防御来自前苏联的战略轰炸机(主要是图-4)的“入侵”，在 50 年代初很快就建成了一套三层雷达预警指挥控制线和一支战术截击机部队(主要机种是 F-89、F-94 等)，并同时建立了预警来自北方威胁的北极圈远程警戒线和横贯加拿大的中部警戒线，以及负责国土预警和拦截的“松树线”雷达网和本土雷达网。后来，为了适应喷气时代的防空需要，进而又研制、部署了耗资巨大的著名的“赛琪”系统，它可以满足当时远程、多层、快速、多批次截击作战的需要，是东西方冷战的产物之一。而F-102正是“赛琪”系统中的一只“重要的卒子”。

在F-102的机载设备当中，有一台很了不起的L-10型自动驾驶仪。在得到地面大量情报信息传输的支持下，飞行员依靠它从滑跑起飞、爬升、搜索、接近目标、发射导弹、返航……到进场着陆，基本可以不动一根手指头。到后期，已经可以做到完全按地面的遥控指令，让飞机自行完成全套战斗截击程序。所以F-102是一种自动化程度极高的超音速截击战斗机。这在50-60年代应该说是非常先进的一项航空高新技术。

F-102A的座舱

因为战斗目标被标定为非机动飞行的大型战略轰炸机或侦察机，所以全部配备在美国战术空军(ADC)内的 F-102 并不过分强调具备最好的机动飞行性能和近战格斗武器。因此，F-102不仅属于高空高速截击机，而且又是一种纯粹的“导弹攻击机”。在它长1.83米的内藏式机腹弹舱里，可以同时容纳3枚 AIM-4A外加3枚AIM-4C型空对空导弹，也可携带1枚AIM-26A型空对空导弹外加3枚AIM-4F。它们可以从伸出的发射架上发射。同时，作为它的辅助武器，还可以在打开的弹舱门夹层发射管里装入24枚2.75英寸(69毫米)口径的无控火箭弹，作为对大型目标的密集群射攻击武器。通过和先进FCS的交联使用，它们的命中精度在60年代是世界一流的。

其中由休斯公司生产的AIM-4A“猎鹰”空对空导弹(旧称XF-98，意思是第98种战斗机的原型，这也是当时流行的一种做法——空军借用了军用飞机的命名法)采用半主动雷达制导方式，射程9700米，最大速度3马赫数，战斗部重9千克。AIM-4C导弹则采用被动式红外制导方式，射程、最大速度和战斗部重量同A型。而AIM-26A“核猎鹰”实际上是为提高迎头攻击时单发杀伤概率而从 AIM-4 发展而来的，实际上是带1500吨级TNT当量核战斗部的新一代“猎鹰”。它采用半主动雷达制导方式，全天候性能则优于AIM-4。虽然引导精度差，但巨大的核爆炸半径足以弥补这一不足。后期的一些F-102A还采用了更先进的半主动雷达制导AIM-4E和AIM-4F导弹，主要区别是战斗部重量倍增，达18千克。

F-102A 发射“猎鹰”导弹

除了原型机以外，F-102 的改型计有以下几种：

F-102A批量生产型，截击机，1955年6月中开始交付部队，一年后参加战斗值班。与无涂装金属蒙皮的YF-102A原型机不同，它们开始采用浅灰色涂装。因为基本上属于空军自用，总产量仅为975(一说873或989)架，1958年4月停产。其中自第66号机开始改用大面积垂尾，以改善横侧安定性，并同时放大了空气阻尼板面积、并对进气口作进一步修形。这些改造后来作为定型标准被适用于所有批产型号。所以细心的人还是可以从照片上比较出来的。另外，后期的F-102A为了增加滞空时间，可以在翼下挂载2具230加仑(870公升)的副油箱，甚至可以进行空中加油。当进行空中加油以后，最大滞空时间将达到2.5小时。尽管如此，还是需要牺牲它的超音速性能，除非抛弃副油箱。

TF-102A

TF-102A双座教练型型，自1954年研制，是F-102A飞行员的专用训练机，持有双重操纵系统。由于撤下了MG-10火控装置，所以只保留较低水平的截击战斗功能。从外形上看，因为教官和学员是并列乘坐的(和英国的“闪电”或“猎人”战斗机有些类似)，而且不再安装雷达天线，所以重新设计了一个全新的机头、它的长度缩短、座舱盖和座舱段机身明显加宽，飞机总长度减至19.32米。另一个外观特征是，进气口已从两侧位置改为“两侧肋下”形式(类似于今天法国的“阵风”战斗机)。该型号首飞于1955年11月1日，在试飞中发现全机“颠振”现象严重，通过分析是新设计的座舱盖引起的。于是经过研究，在座舱盖上部加装涡流发生器、并对机体进行了加固，终于消除了这一隐患。经过 2 次追加定货，TF-102A的产量最终为111架，一般为每个F-102A截击机中队配备2架TF-102A。TF-102A在水平飞行中只能达到0.97马赫。经试验发现，只有当以5度角作浅俯冲、并经过170秒冲刺以后，其速度才刚刚能够突破1个马赫的音障。

PQM-102，F-102A的无人驾驶靶机改型，利用达到使用寿命的截击机改装，供地对空导弹打靶使用。

F-102B，F-102A的高性能全天候改进型，在研制后期独立出来、改称F-106A。

YF-102C，用于F-102A机载武器的开发试验，归空军技术应用中心(AFSC)管理(估计取自 F-102A)。

无功而终

1956年下半年，第一支使用F-102A“三角剑”截击机的第327飞行中队成立，成为ADC指挥下庞大的全美自动化防空体系中第一支配套的可以升空作战的飞行部队。后来，陆陆续续一共组建了25个“三角剑”截击机中队，成为50-60年代美国本土防空力量的主力。

“三角剑”截击机在美国军队中的具体配置是这样的：

战术空军司令部——第11、57、59、64、71、82、94、325、326、332、460、482战斗截击飞行中队。

驻欧美空军司令部——第32、43、496、497、525、526战斗截击飞行中队。

太平洋空军司令部——第4、16、40、68、509战斗截击飞行中队。

国民警卫队空军——第111、122、146、157、159、175、182、190、196、199战斗截击飞行中队。

大多数战斗机、尤其是当代战斗机几乎都兼顾了多用途作战性能，所以总不免在各项战术技术需求方面需要不断予以协调。而F-102是用途相当专一的战斗机，它的各项战术技术性能在相当长的服役期间内完全可以满足作战需要，所以改动教少，所以改型也少得多。

由于没有得到真正的迎战机会，F-102A在国土防空作战中没有任何值得渲染的建树。60年代初，越战爆发。因为害怕遭到越南人民军空军的阻击，加之当时正在对空军飞机进行“总动员”，故美国曾经派遣为数不多的F-102A前往南越基地执行防空值班，但没有见到参加拦截作战的报道。据说1968年2月3日，曾有一架F-102A被北越的米格-21击落……后来，因为美方基本掌握了制空权，所以F-102部队全部奉命撤回国内。

F-102A双机在越南上空巡逻

不过，就在F-102A驻扎在越南的日子里，北越人民军一支潜入南方的地面小分队通过一次成功的奇袭，造成了美军重大的损失……

1965年7月1日凌晨约1时32分，一声爆炸声打破了噪热中的宁静，一发迫击炮弹落在了岘港空军基地南面的跑道和停机坪之间，那里停放着处于24小时待命状态的F-102A截击机和两架AC-130“炮艇”特种攻击机。与此同时，北越军队约有60人剪开5处铁丝网围栏，成功潜入基地，并集结在两道巨大的飞机水泥掩体后面，而2架AC-130就近在咫尺!迫击炮的开火是他们发起进攻的信号。在轻型炮火的掩护下，他们敏捷地穿过跑道、翻过水泥掩体，用自动步枪将 AC-130 的油箱打烂，并用手雷将其轻而易举地引爆。另一队北越军跑到F-102A的近前，用57mm无后坐力炮对准飞机黑洞洞的发动机尾喷口一顿猛轰，顿时就报销了它3架。

当时，所有F-102A的座舱盖都处于向上打开的待命状态，北越军将手雷和炸药包直接扔进座舱，将剩下的飞机全都炸趴在地上。在熊熊大火中，F-102A腹内挂载的火箭弹被引燃，有的爆炸开来，有的径直就向北面的美军营房发射过去，留下一道道白烟……

在那个倒霉的晚上，第一个目击者正是前去查岗并运送咖啡的杰森。他腰间只带了一把.38口径的左轮手枪。大约在1点 29分，杰森跳上卡车前往F-102A待命停机区域旁的那个岗哨。当班的汉迪是从乔治空军基地调来的。正当杰森告诉他“咖啡壶就在卡车上”，并问他“是否要来一杯”的时候。第一发迫击炮弹就在跑道尽头炸开……爆炸点离杰森和汉迪仅仅200码而已。