第1章 科学

空母小传——那些搭载飞行器的飞行器

文/索何夫

从1990年代的“雷电”系列到2010年代的《星际争霸2》，在诸多科幻游戏中，如“航母”一般，能供作战飞机和其他飞行器起降，且自身能在大气层飞行的“空母”颇为常见。但在现实中，造出这种大家伙却不太容易。毕竟，在大气层内的飞行器上对其他飞行器“收放自如”是极为困难的事儿。

为什么呢？首先，要制造大到足以担当“母舰”重任的飞行器本身就已经足够困难了。但更重要的是，空气动力学决定了：越是大质量、高速的飞行器，在飞行中产生的气流就越复杂且不稳定，如果只是“放”，倒还不算太过麻烦：许多早期空地/空舰导弹，比如苏联人不成功的AS-1“狗窝”，就是直接在缩小后的米格-15的机体上装载了简易的自动驾驶仪、雷达和无线电指令系统。但要“收放自如”，可就极为困难了。尤其在两架或者多架动力飞行器互相接近时，密集且无序的乱流会严重干扰对接，稍有不慎，就可能机毁人亡。因此，现代已经少有类似的尝试。

不过，虽然面对着如此巨大的困难。但在航空业发展史上，让航空器作为“母舰”，投放其他载人飞行器的想法却出现、甚至被实践过不止一次。虽然大多数时候，这类尝试都被证明不尽如人意，但作为不断试错的历史，它们确实曾经为人类航空业的技术积累起到了重要的作用。

铝与氢的时代——在飞艇上的最初尝试

最初的类似尝试出现在1915年——也就是第一次世界大战爆发后不久。虽然自1903年后，飞机的设计和制造技术发展神速，但20世纪初的飞机仍然太小、太脆弱，无法作为“母舰”使用。而更大、相对稳定的飞艇就有幸成了第一代“空母”。从1915年开始，德意志帝国的齐柏林飞艇部队便不断对英国本土实施空袭，直到在1917年后让位于发展成熟的“哥塔”和“巨人”轰炸机为止。在这些行动中，如何有效观察轰炸位置、确认毁伤效果成了一个难题。作为解决方案，德国飞艇部队发明了一种搭载在飞艇上的侦察吊舱，这种外形很像是大炸弹的设备可以悬挂在飞艇下方数百米处、装载一名观察员，并在行动中通过有线电话和飞艇上的指挥官与投弹手联系。

当然，这类吊舱自身并不是动力飞行器，但它们的使用为十余年后的另一批更加“货真价实”的尝试奠定了基础。到了20世纪30年代中叶，随着航空侦察开始显示其价值，将航程有限的轻型侦察/战斗机装载在滞空时间足够长的飞艇上以增加其作战范围的想法开始出现。在诸多停留在绘图板上的尝试后，最终，美国海军弄出了两艘货真价实的“空母”：在20世纪30年代，为了强化太平洋舰队的侦察能力，梅肯号（USS Macon）和阿克农号（USS Akron）飞艇建造成服役。这两艘长240米的大型硬式飞艇在技术上是当年空袭伦敦的“齐柏林”们的直接继承者，整体性能四平八稳。不过，它们的亮点在于，每一艘都能搭载五架特别设计的F9C-2型寄生战斗机，并且可以在飞行状态下完成这些战斗机的收放作业。

虽说大型飞艇块头庞大，不过实际载荷却颇为有限。因此，这些特别设计的F9C-2“雀鹰”是不折不扣的“小巧玲珑”版飞机：这种双翼飞机的全重（满负荷）不过1.25吨，空重不到1吨，翼展仅有7.75米，只有一名飞行员且作战半径也不过250海里[1]，武器则仅仅是两挺0.30英寸[2]口径的航空机枪。无论作为战斗机还是侦察机，其实际作战效率即便在20世纪30年代初，也并不算高。

不过，真正麻烦的还是这些“雀鹰”的起降——虽然从母舰起飞倒是问题不大，但是要被顺利回收，那可就是另一回事了：首先，在被回收之前，“雀鹰”们的航速必须与“梅肯”号保持一致，然后接近特制的“秋千”状吊钩，把自己飞机上的固定着舰钩套进“秋千”的圆环内。与此同时，“梅肯”号上的回收人员会放下回收架固定住飞机机身，一旦回收架和机身“对接”完毕，飞艇乘员们将启动吊车，把飞机“吊”回飞艇内的机库里。无疑，这一系列极端烦琐的操作简直就像是空中马戏表演，没有极高的驾驶能力根本无从完成，这就严重限制了这些“空母”的运用效率和实用性。

最重要的是，虽然比起飞机，飞艇要“稳健”得多，但以氢气作为主要填充气体的巨型飞艇本身就是最大的不稳定因素：氢气可以提供必要的浮力，而且便宜又容易制取，但也极易在事故中让飞艇灰飞烟灭——第一次世界大战中，德意志帝国的飞艇就是这么被装备了燃烧弹的英国战斗机逐出领空的。可想而知，如果投入实战，即便有自卫武器和护卫战斗机，这些“空母”的生存性也注定极差。其次，虽然部分飞艇可以选择昂贵且不会燃烧的氦气作为替代（比如“梅肯”号），但即便如此，大型硬质飞艇速度缓慢、行动笨拙、结构脆弱的根本问题仍然无法解决，这意味着它们很容易被恶劣天气影响或者发生操作事故。最终，随着阿克农号与梅肯号先后于1933年和1935年由于事故而损失，美国海军的“空中航母”计划也告一段落。那些随着母舰一起损失的“雀鹰”战斗机的战术位置，则由“翠鸟”等更加专业的侦察机，或者“卡塔琳娜”这类大型水上飞机所替代。

火箭狂想曲——“二战”中的载人“火箭弹”

不过，虽说“雀鹰”们没能赶上“二战”，但在大战末期，德国和日本仍然各自出于不同目的发展了在大型飞机上搭载飞行器的技术——在“二战”末期，纳粹德国曾经掀起了一股火箭动力寄生截击机研究热。之所以会出现这种情况，与纳粹试图用火箭动力飞机对抗盟军的空中优势大有关系：和当时的活塞式战斗机相比，火箭动力飞机的爬升率、速度和加速度都极为优秀，可以突破盟军B-17/24等轰炸机的密集自卫火力网并甩开护航的P-51等战斗机，理论上更有可能取得战果。但在第一款火箭动力截击机Me-163设计定型后，却暴露了一个问题——由于巨大的燃料消耗率，这些粗短矮胖的玩意儿的滞空时间通常只有几分钟，作战半径只有三四十千米。无疑，在大战末期，这样的作战半径是严重不足的，事实上无法实施有效防御。

为了能够让火箭动力截击机机动拦截盟军的轰炸机编队，用特别改造的轰炸机作为载机、搭载寄生截击机实施拦截被视为一种可行方案。阿拉多、梅塞施密特乃至齐柏林等公司都曾经提交过相关设想。大致而言，这些方案全都大同小异：为了方便由轰炸机挂载，火箭动力寄生截击机们被设计得很像是巡航导弹，有着圆柱状的机身和粗短的机翼，装有一台只能短时间工作的火箭动力发动机，而且也无法被收回载机，而是利用装在机腹的滑橇结构和降落伞自行着陆。

为了减少重量和体积，火箭动力截击机内部的空间极为逼仄。以阿拉多公司设计的ArE381系列为例，在这些小飞机内部，一台沃尔特509B火箭发动机以及硕大的燃料箱便占据了超过一半体积。而驾驶员本人则只能趴着——没错，他连座位都没有，只能趴着——操作截击机。武器则是一门装在他头顶上的30毫米航炮，只不过为了节约重量，飞机上只有60发炮弹，只够连续射击几秒钟而已，而后期改进型则索性把这门弹药不足的航炮换成了6枚空对空火箭弹，以求对重型轰炸机可以“一击必杀”。从剖面图上来看，这倒更像是一个不幸的人双脚站立在一枚危险的火箭上，一旦截击机被击毁或者发生故障，他也没有任何逃生机会。唯一可告慰的是，为了提高在枪林弹雨中的生存率，ArE381和其他设计中的火箭动力截击机一样，有着较好的防护，包括构成座舱的140毫米厚防弹玻璃，以及覆盖整个机身的5毫米厚装甲板。不过，它们在实战中到底能发挥多少作用仍然存疑。

按照纳粹德国空军的设想，这类火箭动力寄生截击机会被轰炸机运送到盟军轰炸机编队上方1千米处并投下，利用重力加速度进行第一次俯冲攻击，之后再点燃火箭发动机，展开第二次高速突击。但在论证和实验过程中，这一计划的问题很快便暴露无遗：火箭动力寄生截击机的载弹量和持续作战时间都很短，生存性太差，而且操作非常困难，必须由最有经验的飞行员驾驶才能发挥战斗力——而穷途末路的纳粹德国是万万不能如此浪费最优秀的飞行员的。另外，一个更加现实的问题则是，搭载这些截击机的轰炸机难以在制空权丧失的情况下安全抵达截击阵位，因此，最终所有火箭动力寄生截击机的研究计划都被放弃，停留在了绘图板和模型的阶段。

不过，虽说纳粹德国放弃了这一技术，但在远东的日本，它却演化出了一个完全不同的“远亲”——火箭特攻机“樱花”。与德国人一样，日本海军看中的同样是火箭动力飞机的高速度和加速度，以及由此导致的拦截困难（在主要依靠目视瞄准射击的情况下，拦截这些高速度小飞机的难度极大）。只不过，他们要对付的目标是盟国海军的舰艇：随着1944年特攻作战耗尽了大量鱼雷机、俯冲轰炸机和老式战斗机，甚至连“红蜻蜓”（教练机）也被拿去凑数后，非专用特攻机实施神风特攻的效率开始大幅度降低，而一种火箭动力特攻机恰好可以填补这样的空缺。

与德国人计划用来拦截轰炸机的寄生式火箭动力截击机类似，“樱花”的外形也很像是后世的巡航导弹。只不过，由于是一次性使用、也无须顾虑驾驶员的安全，所以德国设计中的昂贵防弹玻璃和防弹装甲自然是不需要的。机翼和机身大多数部位由木材制成，由一台一次性固体火箭发动机提供推力，而整架飞机唯一的武器，就是装在机体前端的1.2吨重弹头。从理论上讲，这样的弹头只需要命中一枚，就有可能对万吨级的大型军舰造成重创。

如果单看纸面数据和理论推演，“樱花”似乎是一种很有效的武器：在经过特别改装后，作为“樱花”母机的一式陆攻丁型能将这些“人操巡航导弹”运到5000米高度，然后将其释放，在这种加速俯冲状态下，“樱花”可以达到0.85马赫左右的速度（时速1000千米以上），变得近乎无法拦截。而“樱花”可以自行航行20海里，对目标实施打击。只不过，在实战中，这一切通常无法变成现实：美国海军航空兵的巨大预警/作战半径使得搭载着“樱花”的一式陆攻通常在“樱花”的极限航程之外就会遭到大群F6F舰载战斗机拦截，而这些机动困难、防护和自卫火力孱弱的轰炸机根本无法在战斗机拦截下逃脱。1945年3月21日，为执行这一战术特别编成的“神雷部队”在第一次出击时，就遭到了美军舰载机群的截击，被击落18架之多，而“樱花”甚至没有来得及发射。之后的多次作战也大多是类似结果。直到大战结束，总共55架“樱花”被投入特攻作战，绝大多数毫无战果，只击沉了驱逐舰曼纳特·埃伯利号（DD-733）并对另外数艘舰只造成了损伤。而超过40架作为载机的一式陆攻也在这些飞蛾扑火式的战斗中一并损失，超过300名机组成员死亡。

终曲——喷气时代的寄生战斗机计划

在第二次世界大战结束后，随着电子技术和自动化技术的发展，用活人进行“湿件制导”的做法自然销声匿迹，被各种真正的制导武器所取代，但寄生战斗机的发展却没有停止。随着第一代喷气式战斗机被投入运用，美国空军认为，有必要为将来的轰炸机集群配备可以“随身携带”的喷气式战斗机作为护卫，以提高生存概率。这一项目最终催生了人类历史上最小的喷气式战斗机：XF-85“哥布林”。

与普通的第一代喷气式战斗机相比，虽然它的整体布局和大多数机头进气的早期喷气式战斗机没什么两样，但“三围”却非常“特立独行”：翼展6.43米，机长4.53米，机高3.35米，这一切加上它极具特色的水平尾翼，让它看上去更像是插上了翅膀的啤酒桶或者水泥罐，空重只有区区1.8吨。当然，这些“哥布林”之所以被设计成这样，也是为了方便由B-29轰炸机编队中的特殊改造型号——EB-29“护航轰炸机”携带投放。按照计划，在远程空袭作战中，每架EB-29最多可以携带三架XF-85（后期计划作为载机的B-36则是四架）。在前往作战空域过程中，这些小飞机将像炸弹一样被以“全埋式”的方式收容在轰炸机的弹仓内，在抵达作战空域上空、并遭遇敌军战斗机拦截后，EB-29会通过特殊的机械挂钩释放这些“哥布林”，让它们与敌机缠斗。

当然，多亏了数十年积累的飞机设计经验，在原型机测试阶段，XF-85的表现相当不错：虽然看上去“五短身材”、非常笨拙，不过它的操作性尚算优良，被认为至少在缠斗中可以不落下风。不过，在测试进入第二阶段后，真正的麻烦就到来了——由于需要在敌方空域中作战，而且自身航程非常有限，“哥布林”必须在战斗结束后（假如它们能生存到那时的话）被安全回收，而不能像早些年德国人计划制造的火箭动力截击机一样自行着陆。虽然设计师们煞费苦心地为它们准备了一套复杂的回收机制，不过事实证明，这显然远远不够——即便在最富有经验的试飞员驾驶下，XF-85在接近搭载它的EB-29母机时，仍然因为机身附近出现的乱流而难以稳定飞行，导致回收极为困难，在七次对接尝试中只有三次成功。可想而知，如果在真正的战场环境下，由一般飞行员驾驶、甚至很可能在交战中被击伤的XF-85，到底能有多少生存概率。

而且，最重要的是，纵使操纵性能不错，但XF-85过小的体型使得它的性能严重受限。这些迷你喷气式战斗机在战场上的滞空时间只有半小时左右，而武器仅仅为四挺12.7毫米航空机枪。就算能够解决收放问题，在与敌机的交战中能够发挥多少作用，实在是让人心里没底。因此，在制造了两架原型机后，整个XF-85计划在1949年宣告下马，就此成了航空史上的一个小插曲。

在XF-85实验计划失败之后，下一个被选作实验对象的是美军最早的实用型喷气式战斗机之一：F-84D。最初，美国空军在代号“Tip-Tow”的实验中尝试将两架F-84D“手拉手”地固定在经过改装的B-29机翼翼尖部位，以这种方式携带到战场然后释放。但进一步实验表明，这种看上去就非常别扭的做法，难度和危险性实在过大。在一次机毁人亡的失败实验后，B-29作为载机的计划宣告失败，而新研发的B-36战略轰炸机则成了下一个实验平台——这一次，将单架F-84D挂装在轰炸机机腹的“半埋式”尝试倒是获得了成功，但也就仅此而已了……

因为美国空军意识到，随着空中加油技术的发展，继续用轰炸机携带战斗机的做法已经毫无意义，只会导致对轰炸机载荷的严重浪费。除此之外，战斗机技术的发展也让那些因为必须由母机搭载而受到性能限制的“寄生战斗机”在战斗中显得毫无优势可言。在之后的一段时间里，这类开发计划销声匿迹，被搭载上轰炸机的顶多也只有“火蜂”这类无人机而已，直到波音-747首飞之后，才又有人将这个点子重新挖了出来。

作为人类历史上最成功，兼顾了安全性和经济性的大型客机，自从在1968年首次登台亮相后，波音-747就成了客机和空中旅行的代名词。而美国空军很快也看上了这款最大起飞重量超过300吨、拥有高亚音速巡航能力的飞机，并提出了诸多军用化改进计划，包括相对常见的运输机改型，不太常见的导弹载机改型，以及无论怎么看都“脑洞巨大”的“空天母舰”。

根据1973年提出的这一设想，经过特殊改装的波音737内部将在增压机舱顶部安装一架传送带，挂装10架代号M985的微型喷气式战斗机，加上装在前后两个战斗机发射舱内的两架，一架“空天母舰”最多可以容纳一个12架战斗机组成的中队。要知道，这种机队规模已经达到了不少两万吨级轻型航母载机标准的一半（比如西班牙人的阿斯图里亚斯亲王级这类“制海舰”），在七十年代可谓相当可观。除此之外，容量巨大的波音-747还能塞进一整套地勤设施，包括零件库、弹药库、燃料舱、维修设备等，外加数十名地勤人员，可谓功能齐全。最为重要的是，就连加油机功能也被整合进了这种改进型波音-747上——按照规划，一旦由机械臂释放出去，M985战斗机将无须返回载机，而是直接在空中完成加油作业，以此确保可以持续作战。

不过，即便有了如此之大的改进，寄生战斗机的根本问题——自身性能有限——仍然成了整个计划的瓶颈。只要还需要保留驾驶舱和维生系统，这些小飞机内能留给雷达/机载电子设备和武器装备的空间就严重不足。在各种设计方案中，M985的武器装备也仅仅到达了2门20毫米机炮和2枚空空格斗导弹的水准。这种标准与60年代的米格-19，米格-21交战尚可，但到了80年代，面对米格-23/29时就缺乏胜算了。因此，这一构想最终仍未进入生产阶段，而是与众多冷战时代的异想天开式计划一道被封存了起来。而在此之后，用大型飞行器搭载有人驾驶战斗机的尝试也最终结束，取而代之的则是各种无人机。

值得一提的是，虽然没能当成“空天母舰”，但在二十世纪末，波音-747还是得到了一次运载其他“飞机”的机会——这一次，它成了航天飞机的搬运工。虽然在中文译名里带有“飞机”这个词、看上去也有那么点儿像是货真价实的“飞机”，但事实上，航天飞机（shuttle）并不具备在大气层内依靠自身动力飞行的能力，那对机翼也只是用于在着陆过程中滑翔的。为了方便将这些不能自己飞的“飞机”运往发射中心或者维修基地，NASA将两架波音-747改装成了可以“背负”航天飞机的特殊载机。虽说它们其实并不能像传说中那样“发射”航天飞机离开大气层，只是作为单纯的“搬运工”背着航天飞机转场，但在某种程度上，这倒也算是让波音-747“得偿所愿”，最终当上了一回“空天航母”。

【责任编辑：艾珂】