閃電,醜陋的巧思

英國是世界上最早推出噴氣式戰鬥機的國家之一。在德國推出Me262的時候,英國基本上已經準備好推出「流星」了。但盟軍空中優勢已經牢固,德國大勢已去,「流星」最後急急忙忙推出的唯一理由是:再不趕緊,就沒仗打了。

「流星」最後也沒有多少戰果,一開始還主要用於攔截V1巡航導彈。終於前出部署到歐洲大陸戰場後,也嚴格限制,不得越過戰線,怕被擊落後泄密。「流星」從未與Me262有過空戰。歷史上第一次噴氣式戰鬥機之間的空戰要等到朝鮮戰爭,那是在米格-15F-86之間。

戰後,英國繼續研製噴氣式戰鬥機,「閃電」是「雙二」時代唯一的英國戰鬥機,速度超過M2,實際上達到M2.27,實用升限達到18000米,離名副其實的「雙二」還差一口氣,但相差不多了。

這是如火如荼的年代,空氣動力學還在高速發展時代,各種設計如雨後春筍。美國F-106的無尾三角翼F-104的梯形翼,法國幻影III也是無尾三角翼,蘇聯米格-21則首創有尾三角翼,事實上成為後來美蘇戰鬥機氣動布局的先驅,F-15、F-16米格-29蘇-27都可以看作某種形式的有尾的截梢三角翼。

但英國另闢蹊徑,推出「閃電」。

這大概是戰後最醜陋的戰鬥機,沒有之一。戰鬥機應該體輕如燕,但「閃電」看着就像腆着肚皮的野豬。這是由於獨特的上下並列雙發。

「閃電」是僅有的上下雙發戰鬥機

本來就顯肚子,加上機腹副油箱就更是大肚子形象了

雙發才能提供更強勁的動力,這沒有問題。雙發一般是橫着並列,有窄間距的,像F-15;有寬間距的,像F-14。各有各的優缺點,但共同問題是橫向滾動慣量較大,橫滾相對不敏捷。上下雙發也有滾動慣量問題,但一台發動機在重心之上,另一台在重心之下,在滾動中是互相補償,大大減少滾動慣量的問題。

在發動機可靠性較差的早期,還有單發失效引起的偏航力矩問題,寬間距的問題更大。

上下並列就不怕單發失效,飛機設計里對俯仰控制很注重,這是穩定性和機動性的命根子,單發失效這點力矩不在話下。橫滾更加敏捷當然也是優點。「閃電」確實是非常敏捷的戰鬥機,這是從蠢笨的外觀想不到的。

「閃電」也是「雙二」戰鬥機里唯一採用大後掠翼的。

還在1935年,德國人阿道夫·布斯曼就提出後掠翼理論,指出激波由機翼前緣法向氣流速度超過音速引起。後掠翼將來流的速度分解為兩個矢量:展向和法向,前者沿機翼前緣的方向,後者垂直於機翼前緣。因此,增大後掠角可以推遲激波的產生,容許更高的飛行速度。

戰後飛行進入超音速時代,後掠翼因為設計、製造和氣動分析可以最大限度地沿用平直翼的技術,首先得到發展,也成為進入超音速時代的關鍵。美國海軍為了保持較好的艦上起飛、着陸性能而遲遲不肯走後掠翼的路子,在朝鮮戰爭初期吃了大虧。等到想明白了,朝鮮戰爭也打到尾聲了。美國空軍沒有糾結,快馬加鞭地直奔後掠翼的F-86,才能頂住首先採用後掠翼的米格-15的凌厲攻勢。

但後掠翼的後掠角進一步增大後,結構受力很不利,也越來越偏離平直翼的技術。

大部分設計團隊都直奔三角翼,但英國電氣還是選擇後掠翼,只是很奇特的後掠翼。

「閃電」的後掠翼很獨特,也是世界上唯一採用這樣構型的

這是唯一的等弦長後掠翼,沒有一般後掠翼的翼根寬、翼尖細。最奇特的是,翼尖後緣平切一刀,形成平直的後緣。

後掠角越大,氣流的展向流動越強。變弦長的話,展向流動和法向流動沿展向一路變化,沒有計算流體力學幫助的早期氣動設計有點hold不住。等弦長就簡化很多。

大後掠翼的另一個問題是後緣控制面也帶很大的後掠角,大大降低控制舵效。

「閃電」翼尖後緣這麼平切一刀後,成為副翼的理想位置。也由於與前進方向垂直,控制舵效大大增加。無尾三角翼的後緣也是平直的,但遠離重心,「擰勁」較大。無尾三角翼的襟翼更「擰」,在最需要襟翼增升的起飛、着陸階段不便放手使用,避免過度的低頭力矩。後掠翼翼尖的位置就接近重心,作用更加直接,襟翼也能放手使用。

另一方面,把「閃電」後掠翼的翼根填滿,就成有尾三角翼了。一方面保留三角翼翼根長、受力好的優點,另一方面也保留副翼舵效高的優點,襟翼效率也提高了。這正是米格-21選擇有尾三角翼的原因。

有尾三角翼幾乎具有大後掠翼的全部優點,但避免了缺點,這是大後掠翼「後繼無人」而有尾三角翼枝繁葉茂的原因。

「閃電」一直用到馬島戰爭後的1988年才全部退役。意不意外?驚不驚喜?

「閃電」之後,再也沒有完全英國設計、英國製造的戰鬥機了。在這個意義上,這是絕唱。丑出天際的絕唱,但還是不乏巧思。