而 F-16 在这方面要比 F-15 强出很多。在整个设计过程中,我们有针对性的运用新技术来达到自己的设计目的:那就是让飞机尽可能结构简单、体积小巧。如果我们希望飞机飞的更快,就通过减小飞机尺寸和调整配置来降低飞机在飞行中遇到的空气阻力;如果我们希望飞机具有更大的航程,就让飞机变得更紧凑。

问:战斗机设计简单化和小型化的优越性都有哪些?

答:总的说,可以概括为重量轻、阻力小和由此带来的高机动性。此外,计算战斗机成本高低的一个基本指标就是其重量。我们深知航空电子设备也会像一堆随身小工具一样不但占用飞机的宝贵空间,而且还会增加飞机的起飞重量。于是我们把这些零碎都从飞机上拿下来了,最终我们设计的飞机结构紧凑到几乎没有为这些东西留任何空间。

当大家看到我们的研制成果时,很多人最初并不认可它,他们认为过于紧凑的设计可能成为日后制约战斗机先进性的瓶颈。但后来人们重新分析了各型战斗机上究竟有多少空间是根本无法利用的时候发现,F-16 战斗机上这样的空间只有 4.8 立方英尺,而 F-15 战斗机则是前者的十倍。

此外还有一个原因不能不提,简单化设计的思路除了减轻了飞机重量外,战斗机尺寸也相应变小了。尺寸越小,其受到的空气阻力也跟着变小。人们总是在探讨战斗机的阻力系数,但孤立地比较战斗机的阻力系数是没意义的。举个例子,F-16 战斗机的阻力系数和 F-4“鬼怪”战斗机一样。但相同飞行条件下,F-16 战斗机飞行时受到的空气阻力仅及后者的三分之一;在相同攻角下爬升时,前者受到的空气阻力更是只有后者的十五分之一!战斗机的高机动性从何而来?无非是低阻力和高推重比相结合的共同结果。

不要说与 F-15 相比,就是与对手 YF-17 相比,YF-16 的体积也十分小巧紧凑,采用了当时美制战斗机中少有的单发布局,图为在德州沃斯堡组装的 YF-16 战斗机

问:简单化、紧凑化、低阻、高推重比,它们彼此的关系是如何运用到具体的战斗机设计中的呢?

答:“战斗机黑手党”最初的工作并不是具体地从事战斗机设计任务。我们最初的工作很单纯,仅仅是分析翼载荷、推力和载油系数(衡量飞机载油量的一个指标,具体就是飞机携带燃油重量与飞机起飞重量之间的比值)之间的关系。我们很想弄清这些影响飞机性能的指标之间相互作用的因果关系。我们知道我们希望飞机的翼载荷小些,推力大些;但我们也知道低翼载荷意味着飞机翼面积要增加,那么飞机重量和飞行时遇到的空气阻力可能会跟着增大;高推力意味着飞机的载油系数也要增大;一种飞机一旦具有高推重比,那么也通常意味着它的航程将大打折扣,所以我们首先关注的指标不是别的,而是载油系数。我们希望把这些因素结合起来通盘考虑,找到一个最优设计方案。

问:以前有人用类似的方法来研究这个问题么?

答:我相信之前就有人考虑过这些问题,但我们是最早系统地运用这些研究成果来设计一架战斗机的人。

我们试着发掘导致各种性能指标相互影响的规律。但我们也没有把太多时间花在找到准确数据上,因为确认某件事情会变得比较好是一回事,但它究竟会变得有多好则是另一回事。每一次分析的结果通常包括一根性能变化曲线以及更多由此引申出的问题。譬如这些活动能不能改善我们的设计水平?如果给予这些性能指标一定量的改变,那么我们设计出来的战斗机的性能相应会提高多少?当时对这些问题最关心的人莫过于 John Boyd。

问:“战斗机黑手党”当时挑战的都有哪些公认法则?

答:战斗机的航程与携带燃油量有关;飞机发动机推力越大,其空速越快;技术越先进,复杂性也越高;双引擎战斗机的安全系数高于单引擎;飞机性能越好,体积、成本也跟着往上涨。这些观念最后使得战斗机设计越来越复杂。

问:为什么多数人会把这些教条奉若神明?

答:或许是一种思维惯性使然。人们总是把注意力集中到影响某项技术指标的某一个分量上,而忽视了另一个或几个分量。举个例子,你可以通过增大发动机推力来增加飞机推重比。但你也可以在保持发动机推力不变的情况下,通过降低飞机总重量的办法来提高推重比,就像我们当初做的那样。

其实当时我们这么做也有不得已的成分在里面,因为我们只能使用一台引擎作为飞机的动力——那就是专门为 F-15 战斗机研制的 F100 发动机。John Boyd 曾经参与过一些 F100 发动机的研发工作,对它比较熟悉,对其性能也很满意。最终我们敲定就用它作为 F-16 战斗机的标准发动机,那意味着战斗机推力就此固定了。如果我们希望能获得更高的推重比,除了减重外别无选择。

至于如何增加飞机的航程也可以照上述思路来解决。常用的办法就是简单地提高飞机的载油系数,但那么做的消极后果就是无形中增加了飞机的体积,进而飞机的重量和飞行时遇到的空气阻力也增加了。人们总是觉得飞机越大越好,功能越多越好,其实不然。对于轻型战斗机而言,我们希望采用不同的办法来打破旧有陈规,把战斗机性能提高到一个新的高度——通过缩小飞机尺寸的办法来减小空气阻力,进而达到增程的目的。

问:你们有没有从历史角度看待这场关于轻型战斗机的革命?

答:当时主要是 Boyd 和 Sprey 作这方面的工作,他们做了两件事情。Sprey 收集了所有他能收集到的资料——主要是关于战斗机可靠性与作战效能之间的关系,然后进行分析研究。此外他们还收集了大量关于战斗机成本方面的数据进行分析。据我所知他们是第一批将战斗机成本攀升情况与战斗机在技术上发展趋势结合起来进行研究的人。

他们从最早的 开始,把所有战斗机的成本扣除通胀因素换算成相同币值,然后标在一张图表上,与时间因素相结合画出曲线。曲线显示每一种战斗机相比前一种战斗机成本攀升幅度,最小是 1.9 倍,最大达到 3.1 倍。而且每次大的成本攀升都和航空技术上的“大跃进”有关,包括喷气式发动机、后掠翼、超音速、导弹、大型机载雷达的使用。画这样的曲线最大的优势就是能看清不同类型战斗机之间、采用了新技术前后对成本的影响。

研究证明,对一种成功的战斗机而言,它的单位重量成本涨幅和总成本涨幅是一致的,F-16也不例外。如果我画一条曲线代表那些成功的战斗机的单位重量成本涨幅的话,F-16 战斗机正好落在这个曲线上,其涨幅和其他战斗机一样。但如果为战斗机单位飞行成本画一条曲线的话,F-16 战斗机则落在这条曲线下方。这说明我们的设计扭转了长期以来战斗机随着性能提升,单位飞行成本也跟着攀升的趋势。F-16 战斗机也是唯一做到这点的战斗机。而做到这点的秘诀就是减小战斗机的体积,这也是 F-16 战斗机选择小型化的另一个原因。