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航空史上十大名机
送交者: 草庐听雪[♂☆★声望品衔8★☆♂] 于 2020-05-27 12:29 已读 514 次 1 赞  

草庐听雪的个人频道

名机的标准是: 6park.com

1、 大气层内的固定翼飞机 6park.com

2、 量产型,而不是研究机 6park.com

3、 对航空技术有重大推动作用,对后来者有重大影响 6park.com

4、 影响战争和文明进程,开创空中力量使用的新模式,或开创民航新纪元 6park.com

排名不分先后。 6park.com

航空史上十大名机

1、DC-3 6park.com

DC-3的正式名称是达科他,但是很少有人用这个名字。DC-3不是最早的民航机,但DC-3使民航由少数有钱人的历险,变成了真正的空中旅行;使民航变成了正经的商业行为,而不仅仅是好天气时的郊游。DC-3的军用型C-47在二战中也是战功累累,驼峰空运、诺曼底、市场花园,C-47都是主角。美国空军到越战期间还在用C-47。二战中苏联是租借法案的受援国,接收了不少美国装备,但仿制的只有两个,一个是仿B-29轰炸机的图-4,另一个就是仿DC-3的里-2。二战期间的飞机至今还在作商业飞行(比如一些非洲丛林国家的中小航空公司)或在空军服现役(比如南非空军)的,除了DC-3/C-47,大概找不出第二个了。
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现在还有许多DC-3在运营中

2、喷火式战斗机 6park.com

喷火式战斗机在同时代中既不是性能最先进的,也不是产量最大的,更不是战绩最辉煌的。二战四大名机(喷火式,野马式,雅克-3,Fw 190,其实应该包括零式,可是那帮欧美中心论者的眼睛看不到欧美以外的任何事物)谁最优秀是一个永远争不清的事情,但是喷火式战斗机在不列颠之战中的杰出表现,有效地改变了二战的进程,进而改变了人类文明的进程,这是世界航空史上无出其右的。喷火式战斗机的单项技术也许并不比其他同时代的战斗机高明,但它的Rolls Royce Merlin发动机代表了当时航空发动机的最高水平,连“老亏兮兮”的美国人,也心悦诚服地把它装上了二战中美国战斗机的终极代表野马式战斗机上。

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外形优美的喷火是英国航空史上的杰作

3、B-17轰炸机 6park.com

B-17轰炸机差点没有获得准生证。战前的美国陆军航空兵觉得B-17太昂贵,性能太先进。但战争进程表明了,B-17是盟国赢得欧战的决定性武器之一。B-29比B-17更大,航程更远,还有首次投放原子弹的殊荣,但B-17才是将空中作战由战术支援上升到赢得战争的战略高度的元勋。B-17开创了战略轰炸的纪元。B-17的名字是飞行堡垒,B-29是超级堡垒,B-52是同温层堡垒,从名字上,也可以看出美国战略轰炸机的精神传承。有趣的是,由于技术的限制,B-17的机尾必须靠后布置以保证平衡,所以后机身很大一部分是空心的。这也是电影里前舱机组乘员可以走到后舱的道理。我也是偶尔有机会登上一架航展中的B-17才意识到这一点的。

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两代堡垒——B-17飞行堡垒与B-52同温层堡垒

4、米格-15战斗机 6park.com

Me 262是第一架实战使用的喷气式战斗机,但Me 262现身战场太晚了,回天乏术,对战事影响不大。米格-15一出场,就使朝鲜战场成为二战之后美国空军首次面临实质性的空中挑战。米格-15是最早使用头部进气、后略翼、高平尾、单发涡喷布局的喷气式战斗机之一,这是当时战斗机流行的布局,很难说是谁抄谁的,只能说是同等技术条件下殊途同归的结果。说苏联人抄袭Rolls Royce Nene发动机没用,英国人怎么没有用正宗货整出一架更出色的战斗机来?米格-15是苏联航空工业首次登上世界最高水平的杰作,米格-15的出色性能,使米格的名字从此和苏联战斗机的最高水平(直到苏-27的出现)相连,米格成为“那一边”飞机的代名词。

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米格-15在朝鲜战场上一战成名

5、幻影III战斗机 6park.com

幻影III不是第一架无尾三角翼的飞机,但是它无疑是最有影响的无尾三角翼飞机。三角翼翼载小,相对重量轻,超音速阻力小,瞬间机动性好,有利于实现跨音速面积律,可以省去水平尾翼,优点大大的。但也有不少缺点,如持续盘旋时容易失速;起落时襟翼要上翻以帮助抬头,而无法放下以增加升力。随着线控技术和全动鸭翼的实现,这些缺点已经不成问题,无尾三角翼又获得了新生。但是如果不是幻影III及其后代幻影-2000,无尾三角翼布局或许根本活不到今天,更不会香火不绝如缕。幻影III最著名的用户是以色列空军。除了二战剩余物资以外,以色列空军早期装备以法国装备为主,从神秘、超神秘到幻影III,以色列空军对法国战斗机欣赏备至。要不是戴高乐为了在阿拉伯国家中捞取政治稻草而对以色列实现军备制裁,美国战斗机或许根本进不了以色列空军。据说以色列飞行员在空战中更偏爱幻影,而不是更先进的鬼怪。以色列空军对幻影III的偏爱,加上一个亲以色列的瑞士工程师帮忙偷取全套幻影III图纸的机会,使以色列成为世界上唯一一个仿制幻影III的国家。以色列在幻影III的基础上加装了一对固定前翼,换了和鬼怪共通的J79发动机(法国人正在火头上呢,原装的阿塔9发动机是搞不到了),推出了狮(Kfir)式战斗机,其性能出色,连美国也引进了一批,冠名为F-21,作为aggressor训练使用。宝岛台湾空军的真正主力幻影-2000自然是幻影III的直系子孙,不明就里的人还一眼难以分辨出差别来。幻影III问世已经有50年了,但今天看来仍然不显老。徐娘老矣,风韵犹存。

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如果不仔细看,幻影III和幻影2000简直就是一模一样

航空史上十大名机:航空史上十大名机

6、F-111战斗机 6park.com

F-111不算是一个成功的故事,但也不能算是一个完全的失败。F-111的教训在于:多用途战斗机必须一专多长,而不是面面俱到。对F-111的失败的反思,直接导致了F-14、F-15、F-16、F-18的成功。F-111在技术上还是很有特点的。变后略翼当然是最大的特长,影响了一代作战飞机的设计,如F-14、米格-23、旋风(Tornado)、苏-24。B-1、图-22M“逆火”和图-160轰炸机也是F-111的远亲。F-111也是第一个在战术飞机上使用涡扇发动机的,其机内弹舱直到F-22才得以重现,并列座舱是后来中程双座对地攻击飞机的典范,翼下1/4圆进气道在F-18上可以见到影子。F-111也是第一个实现自动贴地飞行的对地攻击飞机。


F-111的飞行表演绝技就是喷火,尾部放油口喷出燃油后再用加力燃烧室的火焰点燃

7、F-16战斗机 6park.com

F-16是少见的革命性设计:翼身融合体、放宽气动静不稳定性、线控操纵(尽管早期的F-16还是模拟线控)、机腹进气道、气泡式座舱盖、倾斜式座椅、侧杆操纵。这些技术对后来的战斗机设计的影响太大了,以至于今天要找一架F-16之后问世而不受F-16任何影响的战斗机难之又难。翼身融合体既增加机身有效容积(=增加机内载油量),又平顺机翼机身结合部的气流分布(=减小阻力,增加升力),还增加翼根厚度(=改善结构连接条件,减轻重量),甚至对隐身有一定改善,实在是一举多得。早先的飞机都是气动稳定的,也就是重心在升力中心的前面,所以机头上仰,升力增加,使机头回压;机头下俯,升力下降,使机头回仰。但是速度增加,升力中心后移,导致机头下俯,需要压平尾来配平,引起配平阻力。放宽气动静不稳定性后,重心和气动升力中心可以按中速巡航条件设计,至少在巡航状态不再需要配平,大大减小巡航阻力。同时由于“正常状态”下飞机基本处于平衡状态,用较小的气动控制力也可以实现较大的机动动作,减小气动控制翼面面积和重量。但是低速飞行时气动不稳定,必须用快速自动调节平尾来控制飞行姿态。高速时,升力中心后移,又是气动稳定的了,没有问题。没有计算机控制的线控操纵,放宽气动静不稳定性不能实现,还没有飞出不稳定区就早已颠三倒四了。 6park.com

F-16是第一个在量产型飞机上实现放宽气动静不稳定性的。线控操纵在F-16之前就有了,加拿大的流产的Avro Arrow就是线控操纵的。但早期的线控操纵只是把机械连杆操纵信号用电线传送,F-16首次在线控中增加了stability augmentation的功能,也就是对飞行员的控制动作加以“过滤”,将飞行动作局限在不超过飞行稳定性或机体强度极限的范围,达到“无忧虑”操纵。机腹进气道是又一个神来之笔。战斗机爬高时,先是机头上仰,但机体运动方向依然向前,像前行中昂首怒立的的眼镜蛇一样,然后才过渡到向上爬升。高速水平盘旋不是靠垂尾转舵,而是先横滚,机身基本侧倾到垂直角度,再拉大仰角(官名叫攻角angle of attack,指飞机纵轴线和前进方向的夹角),作水平“爬升”,达成盘旋。所以战斗机的高仰角性能对机动性至关重要。问题是,高仰角时,气流和进气道成一个角度,弄不好,发动机就要“断气”熄火。整个F-16就像围绕着发动机设计的一样,座舱只是在发动机前上方的延伸体,而这个延伸体在高仰角时恰好把前方气流“兜”住,理顺了,机腹进气道再一口吞进去,到发动机前端时,气流分布相对均匀,气就顺多了,发动机可以保证正常工作。机腹进气道不光起整流压缩作用,还缩短进气道长度,减小进气压力损失,减轻结构重量。座舱在前面说到的延伸体上,所以高高在上,正好改善飞行员的视界。高点座舱由F-15开始,F-16达到极致,以后成为现代战斗机的标准布置。 6park.com

F-16的没有框架的整体式座舱盖是很多战斗机力图模仿的,其理想的视野是没说的,但是除了F-22,没有第二家,原因主要是成本和重量。要保证没有光学变形,耐鸟撞,耐气流冲击,在飞行员弹射逃生时破裂得干脆利落,是挺难的。倾斜式座椅的用意是减小高负载时血液下流引起飞行员黑视的影响。理论上讲,平躺最好,血液最多从前脑流到后脑,比从头脑流到脚跟要强得多。但是实验表明,角度要到60度以上才开始真正起作用,而这么斜躺着,前方视野基本没有,不实用。F-16的30度到底有多少作用,并没有公论。不过这么一躺,传统的中置操纵杆用起来就不方便了,只好改到侧置。好在用线控了,操纵杆的位移量用不着太大,侧杆不再受“拉不开”的局限。侧杆还可空出两腿之间的位置,可以布置一个显示器。不过侧杆的优越性至今仍有争论。左撇子用起来不方便;战时右手受伤了,左手无法接替操纵;如果线控坏了,用机械备份操纵,仍然受到位移量的限制;两腿中间的位置是空出来了,但右手的位置被占用了。F-18还是中置,EF2000也是(英国人说中置是where the God intends it to be),就连以色列流产的幼狮(Lavi)也是。都说歼-10和幼狮有点血缘关系,不知道歼-10是中杆还是侧杆?F-16原本是美国空军高低搭配的低端,但其卓越的性能使其在许多中等国家的空军里担当起全能的脚色,难怪F-16是F-4之后产量最大的美国战斗机。

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F-16已经成为现代轻型战斗机的标杆

8、F-117战斗机 6park.com

F-117其貌不扬,飞起来比猪还笨,昼伏夜出,行踪鬼祟。但就是这么一个又黑又丑的东西,掀开了战场隐身的新篇章。未来空空、空地对抗不考虑隐身因素的一方,将面临被动挨打的难堪。F-117引发的隐身革命不仅影响到飞机的设计,舰船、坦克等主要武器系统都不同程度地受到影响。为了降低技术风险,F-117大量采用了现成的系统,其多面体设计对气动性能影响大大的,现在已经有更先进的手段代替。但它采用的雷达吸波材料、边缘对齐(有利于将雷达回波集中到有限的几个反射方向,避免漫反射,减少被探测机率),已经被广泛采用。F-117的进气口采用涂覆雷达吸波材料的格栅来屏蔽发动机的正面,减少雷达回波。这一技术也用于F-18E和落选的波音JSF技术验证机。F-117的发动机喷口形状扁平,有利于弥散炽热的喷气流,尽快和环境空气混合以降低温度,减低红外特征。B-2也采用类似的喷口,F-22的矩形喷口也有类似作用。F-117的喷口置于翼上,机翼本身对喷口产生一定的屏蔽作用,形成一定的红外隐身。B-2、RH-66、YF-23都采用了类似的技术。

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F-117是第一种实用化的隐身战斗机,意义非凡

9、波音707客机 6park.com

波音707不是第一架喷气式民航客机,但是早期喷气式民航客机中最成功的。波音707使经济、快捷、舒适、全天候的越洋飞行成为可能,从此乘飞机长途旅行得以大众化,火车和轮船客运急剧萎缩,根本性地改变了人们长途旅行的习惯。波音已经成为民航飞机的代名词。波音707的上反下单翼、翼下吊挂发动机布局,已经成为大型喷气式民航客机的经典。彗星式的翼根发动机布局,三叉戟式的机尾三发布局,胜利式的机尾并列四发布局,都有独到的优越性,但都没有经受住时间的考验。

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1954年波音707原型机——冲80下线

10、协和式客机 6park.com

如果说前述飞机在航空史上奏的是一曲曲凯歌,那协和式奏的就是一曲悲歌。二战前,法国航空和现在差不多,算好的,但不是最好的。英国就不同了,老大帝国在航空领域是相当领先的。二战之后,英法都元气大伤,“美英特殊关系”挽救不了日不落帝国的日薄西山,法国连越南和阿尔及利亚也搞不定,英法只好寻求合作,互相帮衬,以求重振帝国雄风。协和式是重建国运、夺回航空技术领先地位的核心一环。无奈英法看走了眼,把面子工程当成了战略产业,投进协和式的钱和心血是竹篮打水一场空。产量那么小,还设英法两条生产线。惊人的噪音和油耗抹杀了协和式在商业上成功的任何机会,美国的私心和美国订单的落空则是压垮骆驼的最后一根稻草。订单从最初的五洲四海(中国民航还意向性订购过两架,后来取消了),到政府贴钱指令英航法航购买。最惨的时候,以一法郎的价格象征性地卖给法航。协和式在技术上的超前是没说的,越洋超音速巡航到现在也只此一家,军用飞机包括在内(空中加油的不算)。协和式的造型也是绝无仅有的,像引颈高翔的白天鹅,那种浪漫和高贵是没有亲见难以真正领会的。协和式代表了航空的浪漫时代的终结,也代表了欧洲作为世界旧霸主的时代的终结。协和式之后,欧洲航空在美苏航空面前,就像Lexus和Acura在德国大三面前一样,只是viable alternative而已,而永远失去了竞逐航空技术标杆的勇气和能力。

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协和是迄今为止世界上唯一实用化的超音速客机

航空史上十大名机:荣誉提名的十大名机

荣誉提名的十大名机 6park.com

只要限制名次,就总有落选但“差不多”一样好的。这里就是几个。 6park.com

1、P-51野马式战斗机 6park.com

野马式战斗机在技术上和二战其他名机相似,机动性优秀,火力强大,但最重要的特点是航程奇长,创造了轰炸机全程护航的战术,并创始了攻势制空的作战方式,把争夺制空权的战斗引到敌人的天空。攻势制空至今仍然是美国空军的核心战术。野马式的航程至今仍然令人乍舌。美国空军的野马式曾为英国起飞的B-17全程护航,轰炸纳粹在罗马尼亚的炼油厂。解放初期,国民党空军的野马式还曾深入到兰州骚扰。

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P-51是美国在二战中的标志性武器之一

2、Me 262战斗机 6park.com

不管Me 262性能如何优秀,Me 262不可能改变德国的命运,最多只能拖延德国的失败。德国的军工生产已经处于歇斯底里的状态,持续不了多久的。而美国的军工产能还在继续增长,没有减缓的意思。德国和美国拼消耗是没有出路的,但仗打到这个份上,德国也只有拼消耗一条路了。从技术上讲,Me 262的航程太短,基本上只能保卫基地上空;油耗太大,德国支持不起。Me 262对B-17在德国和德占区全境的空中绞杀战无能为力。但Me 262毕竟是第一种实战的喷气式飞机,它对战后空军技术、战术的革命性改变的作用是无可否认的。

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鲨鱼般外形的Me 262

3、苏-27战斗机 6park.com

直到苏-27的出现,米格一向是苏联战斗机最高水平的代表。苏-27的出现改变了这一切。时至今日,俄罗斯只有苏霍伊设计局还活得比较滋润,米格已经差不多要打烊了。苏-27在气动设计上采用F-16的翼身融合体、F-18的前缘边条、F-14的带中间“隧道”的宽置双发,这大成是集得炉火纯青,不是简单的“天下文章一大抄”,尤其是进气道气流畸变的控制做得神了,可以飞出眼镜蛇、车轮和钩拳这样匪夷所思的动作。苏-27的最大贡献,在于引进了实战中的超机动性的概念。苏-27的基本设计如此优秀,以至于衍生出苏-30、-33、-32/34、-35/37等型号,在21世纪上半叶还将继续构成中俄空军的中坚。

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身姿优美的苏-27具有眼镜蛇般的外观,同时也以眼镜蛇机动而闻名

9、F-15战斗机 6park.com

美国空军在越战中的主力F-4鬼怪式的远射能力强大,但机动性平平,在越南的天空被迫与米格-17和米格-21纠缠在一起时战果很不理想。67年苏联Domodadovo航展中米格-25的神秘出现,进一步使美国空军迫切感到更新战斗机的必要。与此同时,空战老鸟John Boyd少校在乔治亚理工学院在职进修航空工程时,提出能量机动理论,即战斗机性能可以表示为任一时刻的动能、位能之和,和迅速改变这个能量水平的能力。能量机动理论在物理和空气动力学的基本原理上并没有提出什么新概念,但它把战术要求和工程设计指标连到了一起,从根本上改变了战斗机设计传统上以可用的航空技术为主导的做法,改而以战术要求为主导。能量机动理论一开始并不为官方认可,Boyd只能和Eglin空军基地(美国空军的主要试飞基地)的数学家Thomas Christie私下合作,编造理由来“骗取”计算机上机时间,验证米格-15对F-86和米格-17对F-4的性能对比。能量机动理论不仅提供了一个比较不同战斗机性能的标准,还为新机研制指出了方向。F-X(F-15的方案阶段)的重量要求由60,000磅降到40,000磅,速度由3马赫降到2.3~2.5马赫。F-15作为美国空军的主力战斗机,其基本设计中并没有F-16那样的革命性的东西,而是渐改的成分居多,或者说是成熟概念的完美化的结果。但是F-15引进了低翼载、推重比大于1的概念。F-15首次现身巴黎航展时,起飞、拉杆,一面收起落架,一面垂直爬升,根本不带过渡,惊得满场观众目瞪口呆。F-15在座舱中引入双杆操纵(HOTAS, hands on throttle and stick)和战场态势“掌控”(situational awareness)的概念,将人机工程引进了座舱,大大提高了战斗效能。至今美国在座舱管理方面仍然领先俄罗斯。F-15C首先实现了保形油箱,到F-15E时保形油箱已经是标准配备了。保形油箱在F-16、阵风阵风上也得到采用。


一开始谁能想到作为纯粹空优战斗机的F-15能衍生出夸张的F-15E战斗轰炸机

5、F-18战斗机 6park.com

F-18的正式名称是F/A-18,但是人们都直呼F-18。F-18差点没得到准生证,其前身YF-17在和YF-16的竞争中败北。也难怪,YF-16重量轻,单发(价格低,维修容易,省油),技术先进,发动机和F-15相同,样子讨人喜欢,胜者当然非YF-16莫属。但是,美国海军拒绝了F-16,一定要双发,一定要特别优秀的低速性能和较宽的主轮距(有利于航母起降)。自然啦,一定要和空军的不一样,所以F-18得以重见天日。F-18设计时,是分为F-18战斗机和A-18攻击机的。机体大体相同,但机载电子系统不同。电子技术的发展使单独发展F-18和A-18没有必要,于是合二为一,F/A-18成为第一架swing role战斗机。Swing role战斗机和多用途战斗机的概念有所不同,前者是一专多能,在简单reconfig之后就可执行不同任务;后者是面面俱到,系统构成和能力不为任务不同而改变。F-111的初始设计是最后一种多用途战斗机(服役时也放弃了空战要求,改为专用对地攻击飞机),之后的所谓“多用途”,其实都是swing role或multi role。 6park.com

F-18在技术上不比F-16弱,大边条在机翼上方形成强烈的漩涡,增加升力;双垂尾前移以让开大边条引起的漩涡,外倾以避开大攻角飞行时机身对气流的遮挡,增加方向稳定性;翼下进气道的作用和F-16的机腹进气道作用类似,对F-18出类拔萃的大攻角性能功不可没。这是看得见的。F-18在座舱内大量采用CRT显示器,将situational awareness提高到新的高度。F-18特别注重可靠性和可维修性,扭转了性能越来越先进,可靠性越来越低,维修性越来越差的趋势。从此,可靠性、可维修性和全周期费用成为军用飞机设计的重要设计指标。F-18A/B的过载设计为+7.5/-2.5g,这不是F-18的结构局限,而是海军的要求使然。但海军终于看够了空军拿那个+9/-3g在面前晃来晃去,一怒之下,把C/D的过载要求提高到+9/-3g。但是在E/F上,又回到+7.5/-2.5g,理由是现代空空导弹使特别高的机动性失去意义,降低过载要求并不降低战斗效能,还能减轻重量和简化结构。同样道理,E/F上在未来也不打算用推力转向。E/F还是“适度隐身”的典范,把生存能力和战斗效能的赌注放在电子系统上。这有点像海军舰艇的发展趋势,不再片面追求性能,而是强调武器平台的综合能力。尽管E/F的机体比C/D有很大改动(但基本气动设计还是一脉相承),美国海军还是把E/F作为“低风险”的改进型计划来推销。这倒不完全是“钓鱼工程”,而是开发现代战斗机的主要投资和风险在于电子系统。美国海军对于C/D的电子系统很满意,所以E/F的电子系统和C/D有90%相同,E/F在机体上放大,以弥补C/D在航程和载弹上的限制(C/D在夜间返航着舰时,连HARM反辐射导弹和SLAM陆攻导弹也不能带,必须射向目标,或扔到海里)。E/F在气动设计上有一些新意。一个是进气道内的Radar Blocker,其实就是涂覆吸波材料的整流片,使入射雷达波不能长驱直入到涡轮盘形成强反射,有效地抑制了正面的雷达截面积。这些整流片虽然产生一定的阻力,但同时“理顺”了气流,延缓了大迎角下发动机失速的产生。另一个是机翼折叠处(为舰上节约占地)采用多孔部件,把机翼下表面的高压气流引入上表面,形成“虚拟翼刀”,既避免了翼刀的阻力,又解决了轰动一时的“Wing Drop”问题。国产“飞豹”早期型号有翼刀,后来又取消了,不知道是不是也用了类似技术。在F-35服役之前,美国海军未来的航母载机将是C/D和E/F混载。E/F才开始服役,起码要服役30年甚至更多,或许要到F-16都退役了还在飞,还是笑到了最后。


F/A-18E/F超级大黄蜂已成为美国海军舰载航空兵的绝对主力

航空史上十大名机:

6、B-2轰炸机 6park.com

B-2是一架和F-16一样的革命性的飞机,不过B-2曲高和寡,模仿不容易,将来或许会有更多的模仿者吧。B-2设计之初是按全向宽频带隐身(可在开战之初穿越完好的苏联防空体系、攻击核目标并安全返航)、高空(具有和U-2相仿的巡航高度,超过几乎所有战斗机的实用升限)、远程(可不用空中加油从美国本土出击苏联境内纵深目标)设计的。雷达吸波材料的有效频段有限,F-117那样的多面体隐身技术也还是达不到全向隐身的要求,所以必须另辟蹊径。据说Northrop差点在这个全向隐身上砸了,幸好一个电磁学怪才随身带一团橡皮泥,一家人在迪斯尼乐园玩的时候也带着,结果就在看着孩子玩转转车时,捏出一个上圆下平、周边尖锐的形状。这样,入射的电池能量不再反射,而是沿弧面向尖锐的周边“流散”,达成隐身。这个隐身原理比F-117的多面体要先进很多,既达成全向隐身,又减少对气动设计的影响。这决定了B-2的基本形状:上圆下平。隐身要求外观尺寸最小,高空要求展弦比、翼展、翼面积最大,远程要求机内载油量最大。自然,如果所有的机身结构都用来产生升力和用来装载人员、燃油和有效载荷,就可以省却既不产生升力、又产生阻力的传统的筒形机身,这是最理想的。机翼的基本形状又恰好是上弧下平,没有传统筒形机身的飞翼是满足B-2设计要求最理想的构型。想法是好的,但实现起来有困难,飞翼最大的问题是尾翼(或等效的控制面)和机身重心的距离减小,控制力矩减小,飞行控制难度大大增加。 6park.com

Northrop在40年代就开始研究飞翼,就是因为飞控过不了关而放弃,直到80年代线控增稳的出现,才在B-2上成功地实现了实用的飞翼。飞翼和一般概念上的飞机的形象差别实在太大了,B-2通体乌黑,又喜欢在若暗不明的夜空出没。孤陋寡闻的人看到B-2在的黑暗的天空中悄无声息地滑过时,一定会以为见到鬼了。飞翼的结构效率是显著的,B-2的翼展和波音707差不多,长度只比F-15稍长,但是载弹量和航程和B-52相当。未来的超大型飞行器有可能采用飞翼的形式,已经有了很多方案。现在技术上的大问题已经解决了,但是安全和商业方面还有问题。飞翼客机里,很多座位必然处于远离机窗的机翼内深处,长时间闷在看不到外界的座位上,必定很不舒服。一旦有必要紧急疏散(如故障迫降),这种安排也不利于乘客快速离机。飞翼客机的出现大概还要一段时间。B-2的另一个重要特征是无垂尾。B-2没有用矢量推力,但它的副翼其实是上下两片,分别向上下偏转。需要时,将一侧的副翼上下同时打开(以避免不需要的横滚力矩),而另一侧不动,形成不对称阻力,达成偏航控制。两边同时打开时,就作为减速板使用。据说在“战斗状态”时,为了最大限度地减小雷达特征,改用两侧发动机的差动推力来控制偏航。无垂尾布局对于隐身的重要性不言而喻,已经有多种飞机采用,尽管有的还不是彻底的无垂尾,而是V型尾,如环球鹰。飞翼(flying wing)是航空技术追求的两个理想境界之一(另一个是飞盘,也称飞碟,flying saucer)。不管B-2在近期内有无追随者,B-2是航空史上的一个革命,飞翼的前景是灿烂的。

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B-2轰炸机使诺斯罗普的飞翼梦想终于成真

7、SR-71侦察机 6park.com

航空史上,要数扇子众多,很少有飞机可以和SR-71比。洛克希德的怪杰Kelly Johnson的杰作中,SR-71是最有传奇性的。SR-71的技术实在太超前了,以致40年后,美国仍然没有一架飞机可以在速度和高度上超过它(传说中的“极光”Aurora也许可以,但谁也不能证明它的存在,更无从证明它的性能)。SR-71的钛结构、涡喷/冲压变循环发动机,至今仍然不失其先进性。SR-71更是首先在飞机设计中考虑隐身的,首先采用雷达吸波材料,有意识地采用内倾的双垂尾以避免强化雷达波反射的直角内角。SR-71是真正的双三(三万米升限,三倍音速),甚至不适宜以低于2.7马赫的速度巡航,一般都是空中加油后,立即飞双三。这家伙也是油老虎,喝油比水牛喝水还厉害。远程任务时,需要很多次空中加油。美国空军曾设想让SR-71飞一个环球,创造一个纪录,但要100多架特殊配备(SR-71用的是特殊的燃油,燃点和黏度比普通的JP-5燃油要高很多)的KC-135沿途伺候,太劳师动众了,最后只好作罢。

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人们提到SR-71,就必然会提及洛克希德的传奇设计师——凯利·约翰逊

8、鹞式战斗机 6park.com

第一次看到“鹞”式,是在老爸的中学图书馆里借来的McGraw Hill出的《70年科学年鉴》中译本上,当然是“内部发行”。那时还在批林批孔,也不知道老爸的学校怎么弄到这书的。协和式、FN FAL自动步枪、英国摆式高速列车,都是那时看到的。还看到一张表,列明食物的热量,其中有“炸面包圈”,很多年都没有明白这到底是什么东东。“鹞”式那时被称为“猎兔狗”。“鹞”式不是第一个垂直起落的飞机,但是最成功的一个,最长寿的一个,也是现在硕果仅存的一个(直到F-35垂直起落型出现,如果还会出现的话),仍在美国海军陆战队和英国、意大利、西班牙、印度、泰国等国家的海军服役。“鹞”式上的“飞毛腿”发动机首先将矢量喷嘴实用化,首先在航母上采用滑板起飞的方式,并在英阿马岛战争中证实了矢量推力独有的非常规机动性的战术作用。“鹞”式在理论上可以从任何一艘有直升机甲板的驱逐舰上起降,“鹞”式使小型航母成为可能,为许多二流海军国家一圆航母梦,即使在“大甲板”航母的老家美国,也差点引发了一场航母小型化的革命。

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鹞式的诞生掀起了一股航母小型化的风潮

9、波音747客机 6park.com

波音707将民航带入喷气时代,波音747则将民航带入宽体时代,从此越洋空中旅行也进入了寻常百姓家。波音747的身世还很有一点坎坷。波音707是由波音竞争美国空军喷气加油机入选的KC-135发展而来,波音747则是由竞争C-X落选的方案发展而来(洛克希德入选,最后定型为C-5“银河”式),至今747货机的机头还是可以和军用运输机一样向上打开,是民用货机中独一家。波音的C-X方案改客机也不容易。适合军用运输机的下反的上单翼要改成客机通用的上反的下单翼;军用运输机的机腹起落架要改成客机通用的前三点起落架;机身地板要抬高;以适合客舱和地板下货舱布置的需要;航电和特设的改变就不用说了。改动之大,时间之长,差点把波音整破产了。好在最后挺过来了,一炮打响,使波音独霸客机市场食物链的顶端40年,真正奠定波音在民航飞机的霸主地位。在A380投入航班服务之前,波音747还是航空业中的大哥大。在很长一段时间内,波音747成了西方文明和西方生活方式的象征之一,所以也常常被恐怖分子盯上。洛克比空难中的泛美101航班就是747。747的出生其实还和泛美的老板的极力鼓动有极大关系,但泛美最终由于洛克比空难诱发的保险费飞涨和乘客流量下降,而黯然关门。

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波音747将民航带入宽体时代

10、E-3预警机 6park.com

E-3既不能移山填海,又不能跃马挺枪,但E-3对空战面貌的改变是任何战斗机都不能比拟的。E-3把空中的战争引入了信息时代,在信息上集空中和地面的大成,在神经中枢的层面上开创了空地一体战的先河。地面雷达指挥空战从二战开始就有了,但地面雷达的布网和视界有限,难以全面掌握敌方威胁和我方资源。E-3开创了空战指挥和空中作战资源控制的新时代。第一次海湾战争中,在如此窄小的空域中,空中交通如此繁忙,制空和对地攻击作战行动空前频密,而漏网的空情和空中撞机事故基本没有,这不能不说是一个奇迹。E-3是二十多年前的技术了,但至今仍然是各国空军力图复制的。

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E-3“望楼”预警机已经成为常青树

航空史上十大名机:落选的十大名机

落选的十大名机

名机之所以是名机,总有一些道理。有的是性能出色,但有的还有待时间检验,有的则是名不副实,实在是捧出来的。这里什么都有一些。 6park.com

1、F-14战斗机

在美国第三代战斗机中,F-14的扇子怕是最多的了,这和F-14的生产数量和战绩不成比例(两者在第三代美国战斗机中都是最低的),可能电影Top Gun功不可没。F-14是西方第三代战斗机中首先服役的,也是最大、最重、最复杂的。F-14脱胎于失败的F-111。美国海军拾起F-111的变后掠翼和发动机(TF-33),重新设计了气动外形,优化了机载系统,使F-14专注于远程舰队防空,而不再是多用途,连一专多能都放弃了(直到黄昏年代,F-14才开始获得对地攻击的能力)。F-14的大名鼎鼎的AWG-9雷达和“不死鸟”导弹,在很长一段时间内,是西方唯一的具有同时攻击多目标能力的远程主动制导空空导弹。然而,事实是,“不死鸟”导弹从来没有在实战中打下过任何敌机。早年没有对手不提,两次海湾战争和其间禁飞区的作战行动中,“不死鸟”导弹对伊拉克的米格-25和其他作战飞机多次攻击,战绩为零。F-14确实在早期验证试验中,同时发射6枚“不死鸟”导弹,击落6个目标,但那是靶机排好队,按固定方向、速度飞行,等着挨打的情况。实战中哪有这样的好事?F-14唯一的战绩是82年在锡德拉海湾的空战中,击落利比亚的两架苏-22战斗轰炸机,用的也是老而弥坚的“响尾蛇”导弹。F-14也不是一无是处。F-14首先采用翼根下吊挂发动机的形式,双发之间不互相竞争进气流,提高发动机的进气效率;两台发动机之间有宽大的“隧道”,起一定的稳定作用,同时可以吊挂武器,外挂阻力比翼下低。缺点是“浸润”面积大,摩擦阻力大;双发中万一一台熄火,横向的不平衡力矩大,不容易恢复控制。Top Gun里小汤哥左发吸进Val Kilmer的发动机废气熄火后,就是这种危险的flat spin。苏-27用的也是这种布局。F-14的变后掠翼放到最大后掠角时,机翼差不多和尾翼重叠,初看就像一体的三角翼,对高速飞行十分有利。变后掠翼张开到最小后掠角时,机翼升力和大迎角性能大大提高,所以亚音速机动能力十分出色,在和F-15的中空中速模拟格斗中,足以抵消推重比的不足,时常把F-15打下来。F-14在美国海军内外都扇子众多,但还是挡不住时间的脚步,F-14A/B已经全部退役,为数不多的F-14D也将在几年内退役。

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随着大猫的退役,F-14已经成为传奇

2、B-1轰炸机 6park.com

B-1号称历史上最复杂的飞机,连B-2都被盖了,但B-1不切实际的设计要求被不断掺水,在作战行动中的表现也实在差强人意。B-1是作为B-52的替代型号研制的。B-52的航程和载弹量都不错,但高空亚音速的无隐身突防的作战模式,在60年代已经显露颓像了。B-1的设计要求是能灵活选择低空高亚音速或高空超音速(可达M2)突防,其强大的机载电子战设备应该能够实时探测、定向、分析、干扰敌对的雷达。如此苛刻的飞行要求,只有变后掠翼可以承担。此前的F-111已经采用了变后掠翼,但尺寸要小得多。经过千辛万苦,B-1原型总算上了天,但野心过大的机载自卫电子战系统的问题不断。福特政府在位的最后日子里,匆匆把B-1A投产,但旋即被当选的卡特政府中止。B-1的脐带还没有剪断,就没命了。与此同时,美国空军判断,高空超音速突防已经不现实,B-1的出路是加强低空高亚音速突防的性能,并适当采用隐身手段,增强自身生存能力。B-1A经过重大修改,取消了超音速能力,增加了机首两侧的小翼(用于改善低空抗阵风的能力),采用了一些隐身措施(隐身涂料,S形进气道),大幅度了降低机载自卫电子战系统的要求,总算为B-1B赢得了准生证。但B-1B此时还是以核轰炸为唯一使命,不能执行常规轰炸任务,所以在第一次海湾战争中,B-52忙得不亦乐乎,B-1B只有袖手旁观,被军内外舆论骂得个臭死。后来总算改装了常规轰炸能力,但在科索沃和伊拉克的战事中,表现平平。美国空军已经计划封存很大一部分B-1,而预备被B-1取代的B-52还在老当益壮。B-1也不是一无是处。B-1的低空抗阵风性能非常好,在强烈的阵风中,仍然可以在低空高速而平稳地飞行,而抗阵风性能不那么好的战斗机,尽管理论最高速度可以更高,但在实际上,低空飞行必须减速,以避免过于颠簸的飞行导致失控。战斗机可以回到中空,速度没有问题了,但雷达下视时性能受到大打折扣。美国空军在若干演习中,低空全速飞行的B-1B通常能成功地甩掉追踪的F-15。B-1B的“简化版”机载自卫电子战系统对敌对雷达的实时定位、分类能力几乎和专用的电子战飞机EA-6B相当。B-1B也是第一个采用“低截获概率”主动相控阵雷达的飞机。

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阿富汗上空的B-1B

3、米格-29战斗机 6park.com

米格-29问世之初,以其现代化的造型和卓越的机动性,震惊西方。当得知米格-29的头盔瞄准具和R-73空空导弹的组合可以极大地扩展空战攻击范围时,西方在长时间里第一次感到了技术优势也许正在流失。东西德合并使美国空军首次可以从容地、系统地评估米格-29的真实性能。通过多次与F-16和其他美国战斗机的对抗演习,米格-29的优越机动性和火力得到了证实,但其落后的人机界面也使西方飞行员大开眼界。最突出的问题还在于航程。果戈理形容第聂伯河之宽时,曾说道:“没有飞到第聂伯河中线而不掉下来的鹰”。人们把这句名言改成:“没有飞到第聂伯河中线而不掉下来的米格-29”。米格-29的航程实在太短了,被誉为“世界上最好的保卫机场围栏的战斗机”。为了最大限度地改善机动性和增强电子设备的能力,以尽早服役,米格设计局回到了二战中米格-3时代就开始的all engine no fuel的传统。米格-29的发动机的推重比只有6-7之间,飞控系统是机械的,机体材料以铝为主。这些措施简化了设计,降低了成本和风险,缩短了研制时间(米格-29早于苏-27服役),但也限制了米格-29的技术水平和潜力。为了限制最大重量,只有损失载油量了。中国空军和俄罗斯最初接洽时,俄罗斯极力推销米格-29,但中国空军对苏-27一见钟情,目不斜视,最终抱得美人归。从此,俄罗斯战斗机成功的销售案例大多是苏-27,而米格则辉煌不再。难道米格-29真是米格最后的余晖?

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米格-29因“腿短”而一直遭受诟病

4、米格-25战斗机 6park.com

如果米格-29的出现震惊了西方,那米格-25出现时,西方简直晕厥过去了。在西方还沉醉在新近服役的F-4鬼怪式的所谓技术优势中时,米格-25带着滚雷般的轰鸣,在航展的蓝天里破空而去。米格飞机一向以机动灵活著称,当得知米格-25可以达到3倍音速和飞到3万米高空时,西方的想象机器进入了疯狂的超速运转,F-15应运而生。当然,F-15在初始的误入歧途之后,放弃双三,改以能量机动为设计原则,成为一代名机。而米格-25在初始的光芒散去后,机动性低劣和电子设备简陋的弊端毕现,连双三都被证明为言过其实。同时代的SR-71是真正的双三,事实上,SR-71不适宜以低于2.7马赫的速度巡航,一般都是空中加油(远程任务时,需要很多空中加油,这家伙喝油比水牛喝水还厉害)后,立即飞双三。而米格-25飞双三,需要对发动机喷水加力(为此飞机上还有一个大水箱),只有有限的持续时间。苏联空军并不是不知道米格-25的缺点,但在西方醒悟过来之前,米格-25还是很可以蒙人一阵子的。然而,米格-25的皇帝新衣在别连科驾机叛逃日本后被揭下了,米格设计局乘机将蓄谋已久的改进计划推上前台,推出了改进的米格-31。米格-31和米格-25貌合神离,速度和高度的要求降低了,航程大大增加了,电子设备极大地改善了,成为第一种装备相控阵雷达的战斗机,其六机自动协调空战的系统,也是现代网络化空战的先驱。有趣的是,每当一种苏联战斗机和西方战斗机有点形似时,西方总要不厌其烦地指责苏联抄袭,米格-29竟然可以被指责为抄袭F-18,想象力实在可以。但F-15的两侧锲形进气道和双垂尾毫无疑问地形似米格-25,西方却集体失语了。

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被誉为“钢铁奇迹”的米格-25

5、F-22战斗机 6park.com

F-22是第四代(俄罗斯称第五代)战斗机中第一个。F-22名列落选榜,原因只有一个:还没有经受时间的考验。F-22之所以是第四代,是因为它具备了三个特征:隐身,超音速巡航,超机动性。F-22的隐身是第四代的。第一代隐身体现在SR-71上,基本借重雷达吸波涂料和翼身融合体来减少雷达回波。第二代的隐身体现在F-117上,以多面体和edge alignment为特征,以将雷达回波能量集中在有限几个方向为主要的减少被探测机率的手段,F-117还兼具S形进气道、阻挡雷达波的进气道格栅、屏蔽的喷口。第三代隐身以B-2为代表,以圆滑上表面和平展下表面为特征,将雷达波能量导向尖锐的边缘加以流散,眼下时髦的沿飞机机头和机身两侧做一条折边也是一个意思。F-22的第四代隐身是在前人经验和高度发达的计算能力基础上发展的,用连续变化曲率的弧面取代多面体,达到了隐身和气动性能的最完美折中。超音速飞行早已不稀奇了,但持续的超音速巡航在战斗机上以前还没有实现过。超音速所需的加力实在太费油了。配备F101发动机的F-14D不加力能飞1.02马赫,但要算超音速巡航还太勉强,只能算跨音速巡航。超音速巡航的战术价值在于不开加力就能高速接敌和高速撤离,有利于大大延长有效的交战时间,缩短的航渡时间也大大增强了对远程突发事件反应的及时性和有效性。超机动性的战术作用还没有定论。在近距格斗中,就是所谓“全向”空空导弹也只有270度的有效攻击半球,异乎寻常的机动性还是有战术作用的。在马岛战争中,英国的“鹞”式战斗机利用可转向喷口实现超常机动,经常有效地闪避了不少阿根廷的空空导弹,并抢占有利阵位,击落敌机。美国一方面极力贬低苏-27的超机动性,一面在F-22上采用推力转向,肯定不只是想缩短起飞着落距离。F-22的雷达也不简单,主动相控阵天线提高探测性能、抗干扰性能和抗截获性能不说,还把通讯、导航、电子战、敌我识别都综合到一起,既减少天线数量,又提高系统性能(谁都喜欢大天线,共用一个大天线,皆大欢喜),还有利于隐身。这不光体现了美国在器件和信号处理上的极高水平,还显示了美国在电磁相容方面的极高水平。在座舱显示管理方面,F-22率先采用数据融合data fusion,将雷达、红外和机外(offboard,指预警机或友机)信号源通过计算机自动融为一体,减少飞行员的判断工作量,并将空中友军的信息和控制联起来,实现网络战,“群虎痛咬群狼”。F-22生不逢时。苏联消失了,俄罗斯真成了纸老虎,中国不肯作“民主公敌”,萨达姆之流太肉,伊拉克之战又耗费巨大,财大气粗的美国也只好将F-22的生产数量一减再减,说不定哪天减到B-2一样只有一支象征性力量的地步也不是不可能。

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自问世以来,F-22一直是争论的焦点

航空史上十大名机:

6、歼-10战斗机 6park.com

对中国航空迷来说,历史上没有别的飞机更撩人心扉。歼-10从传说到犹抱琵琶半遮面的现实的曲折过程,足以使心脏健全的人也心脏病突发好几回。至今官方也没有爽爽气气地承认歼-10的存在和进展情况。在冷战时期,歼-8是中国航空工业为对抗苏联和替代由米格-19和米格-21发展而来的歼-6、歼-7而作的可贵但不尽成功的尝试。歼-9由于种种原因不幸夭折,歼-10应运而生。据说歼-10最初受到以色列Lavi战斗机技术的影响,在美国的压力下,以色列被迫中途抽手,同时中国改用俄罗斯的AL-31发动机也在另一方面促成了歼-10的重新设计,最终成了体现当代中国航空技术最高水平的杰作。歼-10的性能官方没有公布,西方也出乎寻常地没有发表官方估计(同样情况也体现在170号驱逐舰、99式坦克等主战装备上),网上的种种估计不可不信,不可全信。歼-10无疑是中国航空技术的大跃进,是一座里程碑,但歼-10对中国空军的装备构成和战术乃至国防战略的影响,还有待时间检验。


中国空军现已大批列装歼-10

7、阵风战斗机 6park.com

从神秘/超神秘,到幻影3/幻影2000,法国战斗机沿着自己独特的渐进的技术道路稳步发展,阵风是这条道路的合乎逻辑的最新成果。美国的技术道路在技术上追求在当时条件下的至善至美,强调在很长一段时间内保持技术领先,代际差别很明显,发展、改进余地比较大。苏联的技术道路不求至善至美,但求重点突出,要求能够有针对性地在特定时期内压倒对方,同时必须便于迅速投入大规模生产和部署,以满足“随时临战”的要求,代际更替以小步快跑为特征。法国的技术道路比较折中,在技术复杂性上,法国偏向苏联道路,但没有那么极端,代际更替也以小步快跑为特征,但技术上的发展、改进余地要大得多。最初阵风是英、法、德、意合作的项目,但法国坚持要轻型的,以控制技术复杂性和压低成本,英国坚持要中型的,以配备更多先进的机载设备和增强多用途能力,双方在基本战术技术要求上无法统一,最后分道扬镳,英、德、意另起炉灶,研制了Eurofighter台风。阵风的重量由轻型的变中型的,台风的中型也变重型的了。大概法国人对款式有独到的敏感,法国战斗机都精巧美观,没有美国的鬼怪式或英国的闪电式那样的“丑陋的美”。阵风也是一样,在西方新一代战斗机的选美赛中稳列冠军。阵风独有的“两腮”进气道既继承了F-16机腹进气道对气流的整流压缩作用,又避免了台风那样机腹并列进气道所带来的相互干扰问题,进气道上唇精妙地结合进翼身融合体,宛若天成。沿机头两侧为进气道雕琢出来的凹陷刚好使机头形成锲形,有利于隐身。法国战斗机的电子战能力在西方独树一帜,参加北约空军对抗演习的幻影2000,依靠机载电子战能力,常常使追踪的美国或盟国战斗机一筹莫展,这还是在法国空军留一手的情况下取得的。即使在盟国之间,电子战这种命门攸关的东西,在和平时期也不会一览无余的。阵风的垂尾上有一根异常粗大(以战斗机的标准而言)的电子战舱,据说具有主动对消入射雷达波的能力。如果属实,这是隐身的另一种思路,值得研究。但是,阵风或许是法国航空工业独立自主的最后产物了。开发新战斗机,技术是一个难关,钱是另一个。法国已经到了几乎迈不过去后一个难关的时候了。阵风的技术早已成熟,但投产时间一拖再拖,产量一减再减。如果没有大额外销订单,法国的独立的战斗机工业将难以为继。

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经过利比亚战火的洗礼,阵风战斗机已经逐渐成熟

8、V-22 6park.com

像直升机一样垂直起落,像固定翼飞机一样平飞,这是航空人梦寐以求的。贝尔以直升机出名,贝尔-47在朝鲜战场上执行联络、架桥任务,为救出被宋时轮打残的陆战队第一师立下大功,越南战场上贝尔的UH-1“休伊”直升机从根本上改变了陆战的样式。但直升机的基本概念是有先天局限的。旋翼从前往后运动时,产生升力的同时还产生一定的推力;但从后往前运动时,产生升力的同时也产生一定的反推力。通过不断地改变旋翼的角度(两个角:绕旋翼纵轴,和机身水平面的夹角),可以适当削弱前进方向上的不利影响,但加剧了垂直方向的振动,这使直升机的速度注定不可能达到螺旋桨飞机的速度。贝尔在美国直升机工业的擎天三柱(另外两个是西科斯基、波音-伏托尔)中最先推出偏转旋翼tilt rotor的概念,在起落时发动机舱绕翼尖竖立起来,螺浆作旋翼用,达成直升机的效果;平飞时发动机舱放平了,螺浆起推进作用;螺浆是刚性的,避免了直升机旋翼必须是弹性的很多麻烦。贝尔成功地演示了技术验证机,和波音合伙,赢得了军方订单。但在计划之初看来只是万里长征的最后一步,到头来却成了a bridge too far,V-22始终噩梦缠身。空军需要的是远程搜索救援型,要的是航程和速度,需要翼展长一点,旋翼大一点;陆战队需要的是取代CH-46的飞机,折叠后占地必须不超过CH-46,这样可以继续使用大型两栖攻击舰上的升降机,但这样翼展和机长都受限制。陆军不需要太远的航程,但需要超大的载重量以作空中吊车用,海军需要特别优秀的悬停性能。最后的折中当然是所有人那里都不讨好。这还不是最大的问题。在直升机模式和平飞模式之间过渡时,V-22的飞控系统容易出现严重的失控问题,有一次在军方和公司高官面前演示时当场坠毁,多名高级军官和波音高级官员丧生。V-22是美国海军陆战队最寄以厚望的项目,但它实在“不出趟”,军方和国防部几次中止开发,但又不甘心功亏一篑,再重开项目,几上几下,比得上邓小平了。

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