从臭鼬工厂看科技树

Me-262的出现极大地刺激了美国，急忙展开自己的喷气战斗机研发，臭鼬工厂应运而生

洛克希德P-80成为美国第一种量产喷气战斗机

凯利·约翰逊也开始了他的臭鼬传奇

如今臭鼬工厂早已大名鼎鼎，洛克希德索性再建筑上刷上大大的臭鼬形象

在二战中，美国空军（这当时还称为美国陆军航空兵）一方面在战场上领教了德国Me-262喷气战斗机的先进性，另一方面从英国获得第一代喷气发动机技术，急忙展开了自己的喷气战斗机研发。由于各大飞机公司都全神贯注于战时生产和现有型号的改进优化，相对空闲的贝尔飞机公司受领了研发喷气战斗机的任务，后来成为贝尔P-59“空中彗星”，这也是战后初期贝尔喷气飞机和火箭飞机技术一度领先的原因。

与此同时，美国空军也要求各大飞机公司展开预研，洛克希德因此委派曾领军设计P-38“闪电”的凯利·约翰逊等人负责组建新的专项小组，最终成功地研制出洛克希德P-80“流星”，这是美国第一种量产的喷气战斗机。新部门高度保密，但有一天一个制图员接到外面误打进来的电话时，一时兴起，自报家门为卡通电影里酿私酒的臭鼬工厂，后来这个名字就传开了。时至今日，臭鼬工厂早已大名鼎鼎，洛克希德也索性在设施的建筑上刷了大大的臭鼬，卡通形象煞是可爱。

在凯利·约翰逊的领导下，臭鼬工厂设计了F-104“星”式战斗机、U-2“龙女”和SR-71“黑鸟”侦察机，其中只有“星”式是正式命名，“龙女”和“黑鸟”都是从俗称开始、后来“追认”的。SR-71甚至本应该成为RS-71，被时任总统约翰逊漫不经心地大嘴一歪，误为SR-71，以后就将错就错了。臭鼬工厂为此必须更改29000张图纸，但这是题外话了。

50年代是追求高空高速的年代。要在发动机推力不足的情况下达到高空高速，最好的办法是减阻，关键在于机翼。在50年代，三角翼、梯形翼和大后掠翼代表了不同的机翼减阻思路，各有成功例子。三角翼的超音速阻力小，还可以与无尾构型组合，成为无尾三角翼，但中空中速的持续机动性不足，起飞着陆滑跑距离也较长，典型例子有康维尔F-106“三角标枪”、达索“幻影III”等。大后掠翼的机动性好，但超音速升阻比不如三角翼，典型例子有北美F-100“超佩刀”、米格-19等。梯形翼翼展小，翼型薄，超音速阻力和机动性介于三角翼和大后掠翼之间，典型例子有诺思罗普F-5“自由战士”，另一个典型例子就是洛克希德F-104“星”。

F-104素有“寡妇制造者”的恶名，但机动性不足是推力不足而又要求高空高速情况下的必要牺牲

如今F-104有“寡妇制造者”的坏名声，但其糟糕的机动性是为高空高速所作的必要牺牲，同样采用梯形翼的F-5对速度和高度的要求没有那么极端，就以优秀的机动性著称，如今的F-18E都可以看作F-5的直系后代。

F-104也是没有计算流体力学和缺乏超音速风洞的时代，约翰逊只有向湖里用火箭发射自由飞模型来研究气动问题。应该说，在给定的条件下，约翰逊出色地回答了设计挑战，F-104得到美国空军和盟国空军的大量采用，总产量超过2500架。在最终导致F-16和F-18的“轻型战斗机”（简称LWF）计划期间，洛克希德呈交了CL-1200方案，依然采用梯形翼，按具有近似边条的大后掠内翼段。这是F-104的深度改进。CL-1200落选了，但这也说明至少在纸面上，洛克希德是确信基本布局是可以达到LWF的机动性要求的，可这也是与翼身融合体、边条、低翼载、进气道预压缩等先进技术脱节的。

但这也是洛克希德爬错科技树的开始。美国空军早就意识到单纯追求速度高度的错误。在60年代，解决这个问题的技术途径是变后掠翼，但这带来很大的重量、飞控复杂性、可靠性和维修性代价。在战斗机黑手党的推动下，能量机动成为主导设计思想，在简约和完美中“回归基本”，避开过度精巧的陷阱，但这不等于可以因循守旧。洛克希德的战斗机设计思想落伍了。

但上帝关上一扇门，可能打开一扇窗。洛克希德在战斗机世界步履蹒跚的同时，接受了CIA高空侦察机（最终导致U-2）的项目，爬上了另一棵科技树，倒是开花结果。

U-2用高空飞行躲开战斗机拦截，但最终还是不敌导弹，这是军博门外广场上一字排开的4架被打下来的U-2

U-2不仅依靠很高的升限避开主流战斗机和防空系统的拦截，还采用了早期雷达吸波涂料，由此带来的通体漆黑在高空减少反光只是副产品。但U-2在古巴、苏联和中国接连被击落后，靠不住了，CIA进一步提出双三（三倍音速、三万米升限）侦察机的要求，这导致了SR-71。

50年后，SR-71依然是世界上速度最快的量产有人驾驶飞机，在60年代的设计和制造挑战可想而知。机体结构大量采用耐热、轻质、高强的钛，发动机为适合长时间双三工作的涡喷-冲压结构。在气动上，宽大的机头边条不仅在空气稀薄的双三飞行中产生额外升力，也补偿机翼气动中心随速度后移带来的过度低头力矩。SR-71的气动外形至今看来依然富于科幻感。

SR-71是60-70年代臭鼬传奇的顶峰

这也是第一代在设计时就考虑雷达隐身的飞机。进气道内壁采用雷达吸波涂料，扁平的机腹使得入射的雷达波向其他方向反射，避免形成稳定回波。宽大、锋利的边条也在侧向极大地增加了雷达波的入射角，减少稳定的雷达回波。

SR-71的隐身设计相对于60-70年代的雷达技术是成功的，在整个服役期间必须使用角反射器才能在民航空域安全飞行，也没有受到敌对火控雷达稳定锁定的报道，更没有受到有效攻击的记录。当然，后者是隐身与双三的综合效果，不能完全归功于隐身。

进入70年代，臭鼬工厂在SR-71的经验基础上，采用科学化的计算电磁学与计算流体力学相结合，设计了F-117“夜隼”。这架外形怪异的“战斗机”在海湾战争中大出风头，但在1999年科索沃战争期间被击落一架（一说两架）后，就急剧减少作战使用。

F-117开创了隐身时代

值得注意的是，臭鼬工厂在F-104之后的整个60-80年代里，在隐身和与之相关的侦察机、特种用途攻击机（F-117没有空战能力，也没有雷达，只能依赖红外光电火控投掷激光制导炸弹）外，没有推出过一个成功的战斗机设计。这些特种用途飞机各有所长，名噪一时，但实际使用周期都很短。U-2在1957年投入使用，60年代中期就开始淡出了。SR-71长一点，在1966年投入使用，80年代后期就较少用于战略侦察任务了。F-117形成初始作战能力是1983年，首次实战是1989年的入侵巴拿马作战，在21世纪的头几年就基本退出作战使用了。

换句话说，臭鼬工厂的技术成就是建立在高度特化基础上的。其“特异功能”遥遥领先于当时世界所熟知的航空科技前沿，但也为此作出很大牺牲，整体性能很不平衡，影响了长期使用。一旦短板暴露，就只有匆匆退出作战使用。

U-2的地面机动和起飞用翼下的可抛弃带轮撑杆平衡，升空时抛弃

着陆就别扭了，要飘飞很久才不情不愿地接地

这些高度特化的飞机的作战和技术保障也非常繁琐。U-2的气动设计可以相当于自带喷气发动机的滑翔机，特大的展弦比提供了巨大的航程。但为了节约重量，U-2只有自行车式起落架，也就是说两个机轮一前一后，没有横向的支撑。在地面和起飞前，翼下有两个简易的带轮撑杆，帮助平衡，在起飞后自动抛弃。但着陆程序就别扭了，不仅飘飞段超长，飞机“不肯”踏实落地，还要避免翼尖在左右摇摆中触地，必须在空中精确平衡机内油箱以确保绝对水平，并在地面由一个有经验的U-2飞行员驾车伴行，随时用无线电指点正在控制降落的飞行员。即便如此，飞行员要在距地面不超过2英尺（半米多一点）的高度减速到失速，使得飞机“自然跌落”到跑道上，而不是通常的受控触地。从更高的高度跌落要损坏起落架，要降低到更低的高度则要进一步加长飘飞，夜长梦多，增加翼尖因为没有绝对平衡而触地的风险。

SR-71不光也有一大套别扭的技术保障要求，还是油老虎。从英国出动到利比亚执行侦察任务，竟然需要8架KC-135沿途提供空中加油。这些还是专用的KC-135，因为SR-71使用专用燃油，不能与一般喷气飞机的燃油交叉污染。

F-117的原型Have Blue更是又Hopeless Diamond之恶名，气动性能令人绝望

F-117在原型机阶段称为Have Blue，其前身被戏称为Hopeless Diamond，意为“毫无希望的菱形”，反应了隐身设计的多面体要求导致的令人绝望的气动特性。量产的F-117在多方改进后，依然是高度静不稳定的。基本飞行安全不再是问题，但机动灵活肯定是谈不上的。

但是臭鼬工厂在长期实践中，积累了世界上最丰富的隐身设计和使用经验，这一专长在90年代闪光了。在美国空军的“先进战术战斗机”（简称ATF）计划中，洛克希德YF-22击败对手诺斯洛普YF-23，最终发展成为下一代美国空军主力战斗机F-22。臭鼬工厂接下来再接再厉，在“联合打击战斗机”（简称JSF）计划中通过X-35击败波音X-32，夺下了美国三军和盟国的下一代“低端”战斗机，一举成为未来几十年西方战斗机世界的霸主。

但臭鼬工厂对隐身的经验在ATF竞标胜利中起决定性作用

ATF之后，洛克希德再接再厉，又夺下JSF竞标

臭鼬工厂的隐身经验在ATF夺标中的作用好理解，但臭鼬工厂也正确理解了美国空军特意强调的平衡性能，不让隐身和超巡压倒一切，否则YF-23应该胜出。F-35在某种意义上可以看作单发化的F-22，这也是F-22的简化和降级版。在淡出战斗机世界40年后，臭鼬工厂一鸣惊人，F-22至今代表西方战斗机最高水平，而F-35将成为未来几十年西方数量最大的战斗机。

F-22不仅具有隐身和超巡能力，还具有优秀的机动性。在低翼载、高推重比和推力转向的作用下，F-22在持续机动性、瞬时机动性、过失速机动性、超音速机动性等方面都达到前所未有的高度，很多过去只有苏-27及衍生型能夸口的特技手到擒来，更有很多苏-27及衍生型做不到的动作。

臭鼬工厂突然开了金手指吗？不是，只是时代变了，战斗机科技的“黑白两道”变了。

航空科技是复杂的整体，但总是有黑科技、白科技和两者之间的灰科技的。黑科技高度保密，是各大飞机公司的独门绝技；白科技尽管也高度复杂，但对于整个业界已经比较成熟，不再是独门绝技，各公司之间的水平差异属于量变，而不是质变。

还有一个问题是人才。黑科技的人才在公司内部都是保密的，只有直接共事的小圈子里的人才知道谁是谁。公司之间互相挖人不说别的，保密规定就不容许这样的事情发生。但白科技的人才就相对公开。事实上，即使在公司内部，黑白两道的人也是互不流通的。ATF投标的时候，洛克希德和诺斯洛普都由黑白两道的人在互不知情的情况下分别提交方案，供最后选择。

在LWF时代，洛克希德爬错了科技树，CL1200丝毫也没有反应出低翼载、大边条、翼身融合体等70年代先进气动技术，还停留在深度优化F-104的层次，毫无悬念地落选了

在ATF和JSF时代，洛克希德爬对了隐身这棵科技树，把老字号麦道打入卖身波音的绝境

麦道则错失了隐身这棵科技树，本来“大到不能倒”的A-12被活活斩下马来

在ATF和JSF 时代，隐身不再是神秘莫测的黑科技，但还是深灰的科技，这是关键技术，也是臭鼬工厂的拿手好戏。超巡主要取决于发动机，与飞机公司关系不大。只要不追求绝对前卫，机动性技术则差不多是白科技了，或者说已经“主流化”，飞火推一体化、主动控制、涡升力、翼身融合体、进气道预压缩等不再是哪一家飞机公司的独门绝技了。F-22的气动设计水平很高，但F-22在气动和飞控上没有像诺斯洛普YF-23那样前卫，跨越幅度比隐身和超巡要小。这是继承了F-15以来简约和完美主义的传统，也为采用已经主流化的气动设计方法和飞控技术创造了条件。与F-15、F-16、F-18（统称“十系列”）引领气动设计革命相比，F-22的气动技术进步是量变，不是质变。

作为主流战斗机，ATF不仅要求达到指定的技术要求，还需要对可能出现的偏离要求的战场具体情况具有足够的适应性。这要求性能全面均衡，避免特化。正确锁定关键的黑科技，借用白科技平衡技术谱系里原本的缺门，以此获得均衡全面的设计，这是F-22脱颖而出的关键。

相比之下，诺斯洛普的隐身功力也较强大，问题出在YF-23的气动设计过于前卫，导致性能特化。除了中途过继给麦道的YF-17，诺斯洛普也同样依靠白科技“罩住”机动性，不能有效地证明已经把技术风险降低到美国空军可以接受的水平，性能达不到足够全面均衡，功亏一篑。

另一方面，在LWF时代，洛克希德CL-1200则是根本锁定错了关键技术，被诺斯洛普、通用动力和麦道的先进气动技术甩到后面。但在隐身时代，通用动力-麦道的强项依然在气动设计，对隐身缺乏经验。两家合作的A-12“复仇者”堪称“小B-2”，但恶魔在细节之中，两家对隐身的理解停留在由白渐灰的境界，对隐身带来的特有困难缺乏技术准备，也在项目和成本控制方面估计不足，致使A-12的研发进度一拖再拖，开支一超再超，最后下马。没有正确锁定隐身这棵科技树最后使得麦道被迫卖身于波音，通用动力则卖身于洛克希德。

这说明了一个有意思的问题：航空科技有很多方面，谁都不可能面面俱到，爬对科技树是成功的关键。但这是一片科技林，而不只是一棵科技树，而正确的科技树不是绝对的，是与时俱进的。随着航空技术的发展，曾经的热门黑科技可能成为白科技，那这棵科技树当年没有爬也不是大问题，现在的短板是能补足的。当然关键是要能坚持到现在。

时至今日，隐身还不能算白科技，但已经远没有ATF时代那么深灰了。机动性则是白科技了。如果今天重开ATF或者JSF竞标，麦道和通用动力或许有能力与洛克希德、诺斯洛普一拼，但这个“如果”已经不再可能了。这使得美国下一代战斗机的竞标格外值得关注，哪一棵科技树才是关键呢，是人工智能和有人-无人组队作战？这已经超出传统的飞机工程领域了。事实上，隐身已经超出传统飞机公司专注的气动和结构了。

但黑白科技是相对的。对于航空科技整体均衡、发达的美国而言，不同飞机公司可以交替发展、有序超越。但对于航空科技不甚发达或者发展不均匀的国家而言，缺门就是缺门，可能对别人已经是白科技的东西，对自己依然是黑科技。那就只有老老实实填平补齐。这是不同层次的问题。

另一方面，臭鼬工厂的经验也反应了科技林里多样性的重要性。在麦道、诺斯洛普、通用动力等都在爬机动性这颗科技树的时候，洛克希德爬上了隐身这棵科技树，诺斯洛普后来也爬上来了。不好说这是远见还是巧合，但反例是苏联。米格和苏霍伊的重点不同，但两者的科技树都来自中央流体力学研究所，所以不同时代的米格和苏霍伊在气动设计理念上有很大的相似性。这种同质性在气动依然主导战斗机设计的时代没有太大的问题，但在隐身时代就遇到不少困难。

对于中国来说，成飞、沈飞已经形成两个相对独立的战斗机研发和制造中心。臭鼬工厂的历史表明，适度的重复建设和必要的良性竞争是有益的，应该保持。