[照片] RAF百年 皇家空军博物馆小记 （下）
CHH ID：dukeiii
Never in the field of human conflict was so much owed by so many to so few
- Winston Chirchill
出自丘吉尔在40年8月在议会发表的演讲，彼时不列颠空战刚开端。对将要付出的代价，丘吉尔恐怕也未曾预知。
年轻的皇家空军在改变战争走向中起到了关键作用，这段话也成了RAF的座右铭，意味深长。
战争是技术发展的推进器，原子武器作为二战最大的技术发现，又彻底突破了战争毁灭性的边界。
英国核威慑力量的建立经历了一番波折。战时的原子武器项目代号Tube Alloy。如同雷达、喷气发动机技术全面向美国人开放，43年项目并入曼哈顿工程，英国科学家团队全面参与其中。从英国政府的角度，曼哈顿计划属于合作项目，技术成果应该共享。然而46年美国通过了麦克马洪法案，禁止一切原子能技术输出。英国政府清楚的认识到，只有建立独立自主的核威慑力量，才是国家安全和一流大国地位的真实保障。重启原子弹项目的同时，47年提出了高空高速中型轰炸机和新型超音速拦截机的招标需求，英国航空工业迎来了黄金十年。
轰炸机项目在评估阶段中， Avro Type 698 和Handly Page HP80是两个优选方案。为了达到苛刻的性能要求，两者采用了一系列新技术，存在相当的风险与时间进度的不确定性。Vickers 660 对应的是另一个性能略低的需求，方案常规但服役时间更有保证。项目推进的同时，外部形势也在起变化。不久前还是盟国关系的两大阵营，在各自的德国战领区开始扶植政权、推行一系列针锋相对的政策，矛盾不断加剧。48年6月终于发生了柏林大封锁（可以搜索一下 Candy Bomber / "糖果轰炸机"， 非常感人），军事对抗一触即发。50年朝鲜半岛战争爆发，面对紧迫的形势，空军坚持必须分散风险，让新型轰炸机尽早服役。一系列内外因素，推动了三个项目齐头并进的最后决策。
同时装备三种任务定位相同的机型，是否存在巨大的资源浪费？面对质疑，空军参谋长回应 Had the air force been forced to choose among the three bombers under development in the late 30s (Halifax, Stirling, Manchester), it would have chosen the wrong one! 既有自黑幽默的成分，也是英国人现实的一面。
从左到右Victor，Vulcan， Valiant， 合称V bombers，打破了RAF用英联邦国家城市命名轰炸机的传统。3V气势响亮，意义更非比寻常。
航空器设计是个妥协中求最优解的过程。斟酌高速，大载弹量与航程需求带来的工程矛盾，Vulcan采用大后掠、中等展弦比无尾三角翼的方案。今天这种布局在高速与结构效率方面的优势广为人知，但在尚未突破音速年代，一切都要从头摸索。速度包线试飞中发生严重气动震颤。高亚音速时机翼前缘局部气流已经超过了音速，激波引发了上翼附面层的气流分离。经过大量试验， 最后通过延伸扭转前缘，控制激波锋面的位置，利用反射波为气流减速降低上翼面波阻，才根除问题。现在熟知的超音速进气道利用激波为气流减速的工作原理，也源自同一个发现。
左边是最初的原型机，对比可见前缘的延伸段与曲线变化。
Vulcan 入役与B52只隔一年。RAF不需要跨洲际打击的能力（82年的事情后面再说），载弹量、航程、MTOW只有B52的一半上下，可比性其实不大。两者翼面积倒是非常接近 368 : 371。三角翼的结构效率高，无尾布局天然的结构重量优势，导致翼载差异巨大，飞行性能也是天差地别。毕竟3V没有任何自卫武器，完全依靠高度与速度摆脱拦截。入役时，在5万英尺高度没有战斗机（包括lighting）能跟上vulcan的转弯。航展表演，起飞后持续拉起大角度爬升，接跃升转弯/倒转；60度坡度螺旋上升一周半，空速保持在150-160节，展现了优秀的升力特性、推重比和低速操纵性。对抗演习中，败下阵来的美国机组戏称vulcan是 four-engined fighter 胜之不武，让英国人非常受用。
5号馆陈列的Vulcan，已经是后期低空突防迷彩涂装/常规炸弹配备。Bomber Hall 空间有限，抽风只带了标头 局促的很。
Victor 巨大膨胀的机头，醒目的进气道，带上反角的高T尾，像是某种深海生物。知道我在说什么的自然明白，正面就不发了。
换个角度看，倒也气质独特。Cresent Wing 后掠角持续变化的机翼是气动设计的亮点，抑制了大角度后掠翼翼尖失速引发的问题，配合从内向外逐渐变薄的机翼剖面，在全翼段维持相近的临界马赫数。与直线后掠翼受力单纯的翘曲不同，这种构型在气动载荷下同时产生扭转力矩，同等结构重量下强度更高。至于三维连续变化曲面在制造上的麻烦，反正英国工厂从喷火的机翼开始已经被虐惯了。
向下隆出的机头结构，容纳了前起落架，轰炸雷达，以及目视轰炸的位置。比起另类的视觉效果，功能描述倒是平淡。
在IWM Duxford 露天陈列多年后，转入整修状态的XH648 (网图)。裸露开放的结构与金属质感，释放了 Victor 夸张造型蕴含的魅力、摄人心魄。
同期地空导弹系统也在快速发展，轰炸机飞到目标上空投掷自由落体核弹生存力很低。54年开始研发的Blue Steel，应该是世界上第一种核弹头空射巡航导弹，或者时髦叫法- 防区外发射武器。
Blue Steel地面运输状态需要专用车辆
两级液体燃料火箭推进、惯性制导，研发过程中遭遇弹体分离、发动机、导航一系列问题，服役时间不断推后。待到63年入役时，地空导弹的技术进一步发展(见U2事件)，让高空高速突防成为历史。V Bomber 轰炸机转向高-低-低任务训练，blue steel原本就紧张的射程，随着发射高度骤降严重缩水，同时备受妥善率困扰，70年即除役。英国人原本计划购买美国sky bolt系统替代。而随着该项目在美国被取消，V Bomber 只能执行常规任务扔铁炸弹。
在冷战期间，英国境内的轰炸机基地，任何时间点都有QRA（quick reaction alert）战斗值班。值班飞机满油挂载live核弹，机组和地勤人员24/48小时，着全部装备在机库边上待命。要求在警报发出后，在规定时间（20分钟/10分钟/4分钟）内完成登机，开车，滑出，起飞一系列动作。为了优化起飞前准备所需的时间，座舱还加装了同时启动四台引擎的装置(真一键启动)。4分钟那一档是最高战备状态，飞机就在跑道头保持发动机运转待命。
退役空勤人员的采访中有很多趣事，选两篇分享一下。
1. QRA状态的机组要经常面对各种演习，警报发出的时候没人知道是真是假。当一帮人高度紧张（手忙脚乱）冲上飞机，启动发动机，完成起飞检查，滑行至跑到头，加密系统才会传来下一段代码。而这段代码决定了他们是要去送死并杀掉成千上万人，或者飞往某个靶场兜一圈，还是关车回去 have some tea and biscuit. 想象你是机组一员，坐在轰鸣的机舱里，每一次解读密码指令的心态。
2. 某次警报响起的时候，他们的机长正在淋浴间洗澡，何等狼狈。当这位顶着肥皂泡湿漉漉地赶到停机坪，机组已经等候多时(携带live核弹的飞机舱门必须上锁，钥匙由执勤机长随身保管)。然后他发现一直拴在脖子上的钥匙不见了，气急败坏间才想起，洗澡时随手挂在了龙头上...
核威慑不只是由载具数量射程、弹头当量，杀伤率等聚合成的抽象技术概念，它就掌握在无数跟你我一样，要吃饭要洗澡、有情绪会犯错的人手中。
这就是 M.A.D - Mutually Assured Destruction，何等疯狂的年代。
若把V Bombers比做核威慑战略的矛，那么Lightning就是盾， 保护机场不被对手的第一波攻击打掉。
Lightning 的研制需求同样始于1947年，过程颇为曲折。时间往前数年，英国人在喷气动力的早期应用是走在前列的，43年航空部就提出1000英里时速研究项目（得到了me163 me262的情报信息）， Miles Aircraft被选中，设计开发了miles 52。44年基于同一个协议，研究成果被共享给美国人，此时贝尔飞机公司也在进行火箭动力超音速飞机的研究。如同原子弹项目一样，美国人没有返回任何数据。快进到1946年初，M52的机翼，构型，和关键系统已经研发测试完毕，原型机接近完成90%，定于6月份首飞。2月份工党政府上台，不久即出于预算原因 取消了这个秘密项目。设计更为保守的Bell X-1，经过了两年的试飞测试，1947年10月打破了音速。平尾的配平控制问题曾困扰其很久，解决问题的即是来自M52验证过的全动平尾方案。
政党的短视，让英国人失去了突破音障的荣誉，以及一系列超音速研究的先机。前后经过公开之后，引发不小的震动。
上面是M52的设计方案和接近完成的原型机，下面是Bell X-1。都采用了当时仅知的，适于音速飞行的形状 - 弹体。
面对第一个要投入装备的超音速项目，政府主导的Royal Aircraft Establishment， 对E.E. P1 60度大后掠角和低置平尾的方案有很大的顾虑，而E.E 显然对自己的方案很有信心，僵持不下。为此RAE 专门委托肖特飞机公司发展了SB.5。这是一架低速研究机，专门验证适合不同速度高度范围的最优主翼后掠角，还有高低平尾方案的优劣。用人话表述就是， 老板另找了供应商造一架飞机出来，就为证明你的方案是错的！Drama...
上面是EE的P1A，进气口没有雷达和激波锥，呈蛋形。下面是SB.5, 主翼有50度, 60度, 69度 三种安装角选择，平尾有高低两种替换方案。
今天两架原型机并肩陈列在RAF M. Cosford。
经过SB.5系统的测试，证明E.E. 的原始设计是正确的。54年原型机P1首飞，第三次试飞在蓝宝石发动机没有安装后燃器的情况下，仅用军推就超过了音速。超音速巡航作为一个大众化的概念，被ATF项目热炒，还要再等30年。后期生产型换装大推力 Avon 发动机，可以飞到M2。出色的加速，爬升能力，高速稳定性和机动性，覆盖了同期的Mig19/21， F100/104 两代飞机。直到80年代退役时，其爬升性能仍处于前列。
最出名的一张照片 - Lightning Against Death Star.
lightning的推重比在0.87左右，这个姿态是以速度换高度。
Lightning独特的纵置发动机布局，很多人都知道。这两台发动机在纵轴上还是前后布置的，知道的人就不多了。这个复杂的设计实现了两台发动机，只增加50%机身横截面的效果，减阻明显。如果单台发动机失效也不会有任何偏航力矩。代价是结构与后期维护的复杂性，2号发动机如果漏油，很容易流到下面的发动机上引发火情。发动机舱中的一些阀门如果失效需要更换，需要拆除一台发动机才能进行维护。Lightning 从RAF退役后，一些机体被转售给私人收藏家。英国CAA因其复杂性拒绝发证，无法在境内飞行。而在南非，一群私人喷气机收藏家运营的 “Thunder City” 公司，Lightning保持着飞行状态。2009年航展表演中其中一架即因类似的管线泄漏导致发动机起火坠毁，同样因维护不善抛盖机构失效弹射座椅无法启动，飞行员丧生。Thunder City 也从此一蹶不振。
不要被图欺骗了，尾部机身包络着燃气导管并非发动机本体
左下图，1号发动机在下，压气机对齐了座舱后的第一个隔框。2号发动机布置在1号机最后一级涡轮之后后。
右下图，从座舱后的第一隔框内部，向后看的视角。可见下方1号发动机的安装位，与上方收窄的2号发动机进气道。中间的黑色区域是电热除冰装置
这种布置带来另一个负面效果，机身空间基本被发动机和排气管占用。结构简图可见，油箱只能安排在主翼内，翼型很薄还要安置主轮舱容积有限，连襟翼内部也被安排了油箱。机翼下因为起落架向外收起，无法安置挂点。这两个翼上副油箱看着悬乎，紧急状态下却还是可抛的。实用为先的凑合式创新，也算是British Engineering的一大特点，不吹不黑。
机身下方凸起的 ventral pack 分前后舱段功能不同。随着发动机升级耗油增加，机腹的油箱也越来越大。颜值爱好者诸多诟病的源点。
前舱段根据所载武器有好几种配置，最常用的即是Fire Streak 和 Red Top两种红外导弹所需的机载设备。后期型机炮被移至中间舱段，后面是油箱。
机腹挂架上的Red Top，打轰炸机目标需要更大的战斗部，弹体比响尾蛇直径更大。前舱段是导弹所需的的机上设备。从安装形式，功能和气动设计角度看，这个组合就是保形油箱+多用途荚舱，美国人包装操作概念的能力一流。
站在尾喷管前，满满的压迫感
就在P1A 试飞接近结束的时候，1957年新任国防大臣 Ducan Sandys 发布了新的国防白皮书，对英国的国防战略，国防工业尤其是航空制造业产生了深远的影响。快速发展并部署的弹道导弹, 以当时的技术水平无法有效拦截，以高速轰炸机为核心的突防/拦截作战模式被打破。英国以苏联核轰炸机为目标, 建立的海岸预警雷达+防空导弹+截击战斗机整个防空体系，在大战到来时将无用武之地。除了作为核威慑力量的V-bomber和lightning，大量战术空军项目被裁撤消减，包括下一代超音速拦截机 OR. F.155项目，三马赫轰炸机 Avro 730，Blue Envoy地空导弹，Linesman雷达，等等、等等。项目数量急剧收缩，军事航空领域众多独立的私营公司面，也必须在政府推动下重组。60年，English Electric，Bristo, Vickers-Armstrong 合并成为BAC ；de Havilland，BlackBurn, Folland 并入 Hawk Siddeley; Westland 整合了直升机行业；Armstrong Siddeley 和 Bristol的发动机分布合并成为 Bristol Siddeley 不久又并入了RR。宏观上看，1957年国防白皮书对核力量攻防趋势变化的判断是正确的，失误在于对战术空军后续发展休克式的调整，重创了航空工业的基础。
All modern aircraft have four dimensions: span, length, height and politics.
TSR-2 simply got the first three right.
- Sydney Camm
首飞的原型机XR219；试飞机组Roland Beamont Aka “Bee”, Don Bowen; 项目取消后被销毁的原型机。
经历了57年战略紧缩，以TSR2 为代表的系列项目，让英国航空工业又看到了重回前沿的希望。英国政府以此为诱因，同时推动行业的整合。主承包商BAC除了技术挑战，还得battle 过渡阶段，由政府部门与各供应商形成的复杂的管理决策机制。项目推进缓慢，1964年9月终于艰难首飞。然而, 1965年新上台的工党政府，宣布取消TSR2、P1154等项目。犹如投下一颗核弹，引发巨大震荡的同时、给尚在恢复期的航空工业重创。围绕TSR2项目取消的前后，航空业内、空军高层、社会评论家发表的著作与报告不下十几种。Britain' Lost Bomber、Who Murdered TSR2、Phonenix Into Ashes 几本比较出名，记叙了丰富的细节、生动的人物形象与矛盾冲突。
在TSR2的故事里，支持者承认原型机虽然存在发动机、起落架、结构材料、雷达、计算机一系列系统性的严重技术问题，但这是探索技术前沿必须的经历（实话，美国人同期的TFX项目也是坎坷）。试飞中，原型机表现出非常好的操作性，证明其基本设计是优秀的。相比政府建议采购美国人的TFX，TSR2更优秀有更大发展潜力。（TFX 项目的整个管理，研发，装备过程中遇到的挫折，有过之而无不及。连带英镑汇率走软采购成本大涨，英国最后放弃该项目）随后BAC 与H.S. 被迫裁员，航空技术领域的人才流向美国。TSR2项目体系中的60家供应商，今天其中57家已不复存在，对行业体系的打击如釜底抽薪。
反对者主要来自于新上台的工党政府与海军高层。项目超支、延期、缩水的任务能力，丢失的澳大利亚空军订单，以当时紧张的财政状况，投入看似无底洞的代价去换取有限的任务能力，几无可能。引用一位高层人士的评语，代表了政客群体的观点：
“It (British aviation industry ) was too keen on breaching the frontier of knowledge on aircraft design, rather than making and selling the planes which it could make.”
航空史上每一次进步，都是基于一系列综合学科从认知到实践的突破。每一次大幅度提高标杆(既要又要还要)，面临的困难与风险也是空前的。技术挑战之外，还有政党间的相互构陷，海空军抢夺资源，政府部门与航空工业内的结构性矛盾，盟国间既合作又竞争的微妙关系。Who murdered TSR2？以上都是正确答案。
从未飞行过的原型机XR220，陈列在RAF M. Cosford - “Test Flight”展厅正中。
两边簇拥着 EAP, Kestrel, SEPCAT ACT, EE P1, SB5, Bristol T188 ... 也许是她最好的归宿。
从1947年新一代喷气战略轰炸机/超音速战斗机项目开始，军用航空工业度过了高速发展十年。60年代末皇家海军SSBN接过核遏制任务，V Force的余晖才渐渐黯淡。除一部分Victor和 Vulcan被改装为加油机，剩余的机队缺乏资金持续改造升级。82年马岛冲突，Vulcan从阿森松岛起飞，在11架victor加油机支持下往返7000海里轰炸斯坦利港机场的系列行动，可谓廉颇老矣 终能一战。而同期诞生的B52机队，通过延寿预计要飞上近100年。两者境遇犹如长者金句，令人感叹。
80年代末退出现役后，V force 部分机体被出售给私人收藏。一些有资金技术能力的个人和团体，为其整修并完成CAA适航认证，让数代人的梦想重返蓝天。比较出名的一是前文提到过的“Thunder City” 另一个就是Vulcan To The Sky 和 XH-558 “Spirit of Britain”。XH-558颇有来历，1984年退出现役后留在RAF专门成立的VDF（Vulcan Display Flight）专事航展表演 (类似USAF Heritage Flight Foundation)。92年VDF停止运营， XH-558被出售给富有的Walton家族收藏。97年正式开始让她重返蓝天的计划，Vulcan to the sky trust成立。最终通过民间募资7百多万英镑为其完成整修计划，2007年开始大修后的试飞，2008年XH-558开始再次出现在航展上。
对于民间团体，运营这样一架巨大而古老的四引擎轰炸机是巨大的挑战。需要不断募资，支付每年两百多万英镑的运营费用；同时仰赖BAE等公司技术支持，完成机体结构和发动机的检修，保持适航认证状态。2015年机体结构寿命已超出安全值，发动机部件耗尽维修日益困难，BAE公司基于审慎考虑不再提供支持，基金会不得不作出永久停飞的决定。10月28日，当Vulcan ”Howl”哮着最后一次通场时，BBC主持人声音哽咽 “Don't cry because it's over, smile because it happened.”
他们真正怀念的，是那个傲视同群的时代。
TSR2之后， RAF与英国航空工业转向国际合作。Stay well behind the bleeding edge， into the age of uncertainty.
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