美軍戰機從設計到服役需要幾年？F-14耗時8年，F-16卻只用了4年！

美軍主力戰機從開始設計到裝備部隊需要多久,F14熊貓是8年,F16戰損是4年,而F22猛禽則是24年,爲什麼這些戰機的設計時間有這麼大的出入,本期影片大兵就來聊聊美軍戰機從開始設計到裝備部隊需要經歷怎樣的過程,以及美軍是如何採購戰機的。 美軍戰機從立項到服役列裝,大致需要經歷三個階段,分別是計劃階段、實施階段和生產階段,計劃階段包括軍方立項、組織預言、軍方論證,實施階段包括圖紙設計、風動模擬及配套部件測試、樣機和定型,生產階段則是小批量生產和量產。 從結構圖看,這無疑是一個複雜的過程,再加上戰鬥機這種裝備,各型號都有不同的作戰要求、性能指標,因此各個階段所消耗的時間自然不能保持一致。 但是,F-22作爲史上第一款五代機,研發過程緩慢相對比較合理。那爲什麼F-14從研發到服役,耗費了八年時間,而F-16卻只用了四年呢?要解答這個問題,還要從美軍採購戰機的過程說起。 採購飛機的第一步是軍方立項。什麼是軍方立項呢?簡單來說就是軍方根據需求向政府部門提出自己的需求,並申請立項研製新的戰鬥機。F-14是美海軍結合越戰經驗採購的第一種戰機,但是它在軍事立項這一環節就耗時許久。 在上個世紀50年代,受制於蘇聯潛艇發射的長城反艦導彈,美國海軍急需一款長航程的攔截機以保衛航母戰鬥群。當時的國防部長羅伯特·麥克納瑪拉同意了海軍的請求,不過爲了節約成本,海軍和空軍只能共同參與新戰機研製計劃TF-X中。 但是海軍版本的F-111B不僅嚴重超重,而且在性能上也達不到海軍的需求。1966年,F-111B的種種問題還是無法解決。美國國會終止了對項目的撥款,並批准海軍獨自發展新的代替機種。 1968年,美海軍發佈了VFX計劃,他們要求新戰機必須設計成雙座雙發的對空戰機,且戰機還要有空中支援能力,另外還必須具備掛載6枚AIM-4不死鳥導彈的能力。 從時間來看,F-14僅在軍事立項環節就已浪費兩年時間,佔整個過程的四分之一,而相較於F-14,F-16的前期就非常乾脆利索。上世紀70年代,F-15的性能毋庸置疑十分強悍,但是它的價格卻比較昂貴。經歷過越戰之後,美國的國防經費有些拮据,新戰機裝備的數量也越來越少。 空軍爲了平衡經費和戰機數量之間的矛盾,提出了一個高低搭配的想法,簡單來說就是開發一款成本較低的戰鬥機,來搭配當時性能出色的F-15。美空軍在確定這個想法可行之後,便向國會遞交了項目申請。 但是當時的國防部對空軍的採辦計劃深感不滿。這是爲什麼呢?原因在於F-16誕生前,美軍基本是通過承包商提供的紙面數據來決定選擇哪款戰機,這就使得在後期的研發過程中產生大量的問題,項目成本也是一加再加。 於是國防部就提出了新的採購方式——先飛後買。這樣的話,承包商就會控制自己的成本,去追求高性價比,而且在質量上也會有所保證。 1972年,美空軍正式向9家航空廠商發佈了方案徵求書,該項目爲發展一種輕量型戰鬥機的計劃書,以作爲F-15戰鬥機的補充。 美空軍在方案徵求書說得非常明白,這個計劃裏不會承諾承包商實際進行生產,而且他們還要求新戰機必須滿足以下幾個要求。 首先是起飛重量不可以超過9噸,還要方便操作,最重要的是飛機離場價格不能超過300萬美元,這是因爲美空軍預期的訂單量比較大,所以不能冒險,這就是爲什麼國會會提出先飛後買的原因了。 而當時的F-16對於美軍來說,算是剛瞌睡就有人遞枕頭,因爲它本來是美空軍1971年輕型戰鬥機計劃的一款機型,只是剛好成爲搭配F-16的新機型,這也就是爲什麼F-14和F-16在軍事立項上這一環節就拉開一年的時間的原因。 接下來就到了第一階段的第二環節,組織預言。什麼是組織預言呢?就是承包商根據軍方的需求拿出自己的方案進行初步的理論測試。 當時F-14開始招標之後,曾有五家制造商參與過競標,他們分別是通用動力、格魯曼、林特、姆科沃特、麥道和洛克威爾,而另一邊的F-16呢,與F-14的競標一樣,參與競標的五家承包商將各自的方案發給了美國空軍。 在這一環節中並不會相差太多的時間,畢竟這一階段都是理論測試,之後就到了軍方論證這一環節。拿F-14來說,當時的美海軍對這五個方案進行了研究,最後選擇了格魯曼的設計,另一邊的F-16因爲採用了先飛後買的概念,所以在空軍對這五個方案研究後,根據實際作戰需求在投標的五家公司裏選中了兩家的設計。 分別是通用動力和諾斯羅普。在簽訂完合同後,軍方要求這兩家公司根據各自的設計分別製造兩架原型機進行是非競爭,國會也會給他們撥一小筆錢用於製造原型機,其中通用動力的原型機爲YF-16,而諾斯羅普的則是YF-17。 雖然在這一環節F-14和F-16的進展不一樣,但美軍還會根據承包商提供的方案,再結合自己的需求進行調整。選定方案後,項目設計纔會進入實施階段。 進入實施階段後會有四個環節。第一個環節是圖紙設計。簡單來說,設計部需要在規定時間完成圖紙的設計工作。如果超出時間還沒有設計出來的話,這個項目很有可能停止。 像F-14,在設計上就節省了很多時間,因爲格魯曼之前參加了F-111B的設計,爲研發積累了一些經驗。在格魯曼最初的設計裏,原型機沿用了F-111B的TF-30渦扇引擎。 不過當時美空軍已經開始進行下一代戰鬥機研發計劃F-X,海軍跟着他們也算喝到了肉湯,決定將引擎更換爲正在研製中的普惠F-401-400引擎。而且F-14爲了搭載6枚不死鳥導彈和7.3噸的燃油,在重量上也做了調整。 研發F-16的時候,通用動力和諾斯羅普設計出了兩種截然不同的方案。通用動力設計了一款單發佈局和氣泡狀座艙蓋的機身設計,這可以爲飛行員提供極大的視野,而諾斯羅普設計的則是一個雙發雙垂尾的方案。 機身上帶有較大的邊條翼,這種構造很容易讓人聯想到眼鏡蛇,因此這款設計的綽號就叫YF-17眼鏡蛇。圖紙環節由於有時間上的限制,所以並不會拉開時間差。在設計圖出來之後,就進行到了基礎設置及配套工程環節。 這個時候需要生產圓比例模型,用於風動模擬,並根據圖紙需要對發動機、材料、航電、武器等外圍基礎設施開始設置及配套。基礎設置到了後期,戰機的基本模樣就出來了。雖然這個時候原型機還沒有開始建造,但是設計部已經可以提供比較精準的設計參數,軍方在這個時候就可以決定是否選擇這款戰機。 當這些都確定好之後,就開始樣機環節。簡單來說,這個環節就意味着圓比例模型的風動測試已經通過。 這個時候就要研製一臺模型機,用於檢測材料和工藝的強度是否可以達到軍方標準,然後在配備的發動機和電子設備到位後,進行試製第二批樣機。第二批樣機中的一至兩架可能還會用於風動測試。 起初的幾架樣機只會裝載發動機和基本的航電來完成空氣動力學測試。在測試階段,整個飛機的佈局都會再次進行調整,從而達到最初的設計指標。值得一提的是,F-14爲了節省時程,在研製中跳過了大兵前面講的樣機環節。定型是實施階段的最後一個環節。 當樣機通過淨力、常規空氣動力、超音速、航電、武器系統等數十個系統和上千個測試後,軍方會要求設計部試生產一批原型機,然後將這批飛機交給試飛部門進行評估。 例如F-14在1970年12月21日進行了首次試飛,此時距離簽訂合同才過了22個月,可以說整個研發過程還是比較快的。而F-16的試飛是從1974年4月開始的。 咱們前面已經提到,F-16在軍方立項時,國會採取了先飛後買的理念,因此YF-16和17兩種原型機制成後,已經進行了爲期一年的競爭試飛,所以在這個階段,F-14的進度會比F-16快一些。 一般通過評估後,飛機基本上就定型了,之後沒有通過評估的,則會繼續修改直到通過評估,但就像甲方一樣,軍方在第一次評估的時候並不會直接給通過。 時間來到1975年1月,美空軍正式宣佈,通用動力的YF-16中標,同時確定飛機的軍用編號爲F-16。大兵在這裏插個冷知識,雖然YF-16落選了,但是它被美海軍看中,衍生出了後來的FA-18大黃蜂。 定型了機型之後,肯定要先生產出來一些看看,而這一過程也被稱之爲試生產型或小批量生產型。一般情況下,這些試生產型的戰機會在美軍部隊進行爲期10至18個月的使用,期間多多少少還會對飛機進行一些修改。 但是這些修改都是在已經確定好的設計圖上進行的,基本不會對戰機的氣動外形進行大幅修改。當然這麼做還有一個目的,就是評估量產飛機的生產難度和成本,以便爲部隊換裝提供基礎數據。 1972年4月,F-14經過大量的試飛測試後,獲准了小批量投產、裝備部隊使用。F-16小批量生產的時間大兵並沒有查到,但是根據資料判斷應該是1976年左右。 在這個環節中,F-14花費了近兩年的時間,F-16則花費了一年左右的時間。雖然都在正常範圍內,但明顯F-14的修改次數多一些。當這些戰機裝備部隊後沒有出現問題,就進入了量產環節。 也就是說,這個時候他們研製的飛機已經完成最後的修改,達到了交付給美軍的標準。在這個時候,他們就會在機艙裏添置一些其他的軍需裝備。 1973年11月22日,在7800米上空高速飛行的F-14在38秒內發射了6枚不死鳥導彈,有4枚命中目標。國會對結果十分滿意,F-14被批准大量投產,並於1974年開始服役。 同樣,F-16大兵也沒有查到具體大批量生產的時間,但是第一批F-16是到了1979年開始裝備美國空軍第388戰術戰鬥機連隊。其實各位朋友看到這裏,已經可以大概瞭解戰機在研發的哪個階段是最費時的,無非就是軍方立項階段和定型環節。這兩個環節都有不確定性,所以時間也是不固定的。 對於戰鬥機而言,裝備部隊並不代表着結束,而是又一個開始。畢竟要根據戰機的實際使用和服役時間提出對戰機的修改需求,整個設計部也會根據客戶的需求進行追加設計,並推出改型。這也就是美軍從開始設計到裝備部隊的最後一個過程——改進型。 F-14大家都不陌生,它自1974年服役到2006年退役,期間也就那麼幾種型號,就不多聊了。而F-16自服役以來都有什麼型號?大兵之前剛好做過一期,感興趣的朋友可以瞭解一下這期視頻。 其實通過前面的內容,大家應該不難發現,美國戰機研發時間在實施階段並沒有相差很多,只是在軍方立項階段,F-14因爲美軍爲了節省成本,選擇等待F-111B的改進,才導致它的研發時間遠超F-16。最後咱們再來聊聊F-22的研發時間爲什麼會長達24年? 在上個世紀80年代,蘇-27和米格-29戰鬥機列裝蘇聯空軍,幾乎同一時間,美國開始對蘇聯研製的蘇-27和米格-29進行了風洞測試,這可謂直接影響到了F-22的研發。 美軍爲了保持自己對蘇聯的裝備碾壓,決定開始研製下一代戰鬥機,當時的美空軍提出研製一款集航程、機動性、殺傷力等性能於一身的次世代戰鬥機,但是這個要求有一些不合理的地方,比如超音速巡航飛行和不開加力燃燒式的矛盾,或增加戰機燃油量達到較大航程導致機體變大與超音速巡航所需的較小阻力的矛盾等等。 這樣超前的要求使得各大承包商均採用了抱團的競標策略,他們組成了兩大陣營,分別是由洛克希德-波音通用動力組成的FGB同盟,以及諾斯羅普-麥克唐納組成的NM同盟。 最後美空軍在經過評估之後,這兩個聯盟分別獲得了F-22和F-23的項目,不過這一環節足足卡了五年時間,之後由於美空軍比較注重戰機的機動性,不願意爲了隱身性而犧牲機動性,因此後面的研發階段就更加緩慢了。 此外,F-22團隊在研發的過程中遇到了兩個重大問題,這直接導致整個方案在1987年被推倒重來,首先就是原型機大幅超重,其次則是YF-22的首架原型機無法超音速巡航,研發團隊只好更改了機身設計以減少阻力。 經過三年的調整,最後空軍的首架原型機YF-22A終於在1990年總裝下線,但由於F-22的研製過程中,美空軍始終把機動性擺在第一位,這就使得研發團隊在原型機總裝下線後,又經歷了超過十年的調整時間,直到2005年末,F-22才得以服役。 總的來說,研製戰鬥機的過程是十分不易,尤其當甲方不願意做取捨時,難度就會再次提升,這也就是爲什麼F-22研製的時間那麼長。 不過在性能上,F-22還是非常強悍的,可以說是慢工出細活。 那麼各位朋友認爲,戰鬥機這種裝備是研究時間長點好還是短點好呢? 歡迎在評論區留言討論,我是大斌,我們下期視頻再見!