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赢得ATF F—22联合研发小组项目总监回忆录(4)

2014-08-30谢尔曼马林

现代兵器 2014年7期
关键词:建议书空军评估

谢尔曼?马林

制造原型机

根据合作协议,我们将2架原型机的设计和制造职责分配如下:洛克希德公司负责总体设计方案集成、前侧机身和座舱、低可探测性零部件、总装和地面试验;波音公司负责机翼和后侧机身(包括发动机安装);通用动力公司负责中部机身、所有功能性子系统(电子、液压等)、垂直和水平尾翼等。我们还建立了一个由三家公司共同组成的独立小规模项目管理小组,并由它负责这2架原型机的计划、进度表、设计、子系统以及制造等工作。YF-22A的项目经理由约瑟夫·唐纳德森担任,他虽然是洛克希德公司的资深工程经理,但仍然能够在职业生涯的顶峰具有极强的自觉性。唐纳德森在项目办公室向我报告工作,他率领所属人员在面临极大压力的情况下交付了2架性能优异的原型机。

研发小组在飞机设计和工具设计过程中都采用了计算机辅助设计和制造(CADAM)软件。位于伯班克、西雅图和福特沃斯的专用计算机由IBM公司研制,并由高速安全数字化信息网络进行连接。这种较为成熟的计算机辅助设计系统结构运行良好。通用动力公司为加工所有主要机械界面研制了由计算机控制的坚固耐用的高精度钢制机具。总装工作在位于帕姆代尔的“臭鼬”工厂进行,主要零部件是由通用动力公司制造的中部机身。1989年秋,该公司在中部机身制造过程中出现了较为严重的进度滞后问题,直到1990年1月中旬才将中部机身运抵帕姆代尔。幸运的是,总装工作进展极为迅速和顺利。

但这并不意味着在总装过程中没有发生问题。例如,由于三家公司都低估了设计和制造加工和组装工具(尤其是合成材料)的成本,导致加工机具的成本远远超过了预算。对加工机具投入的资金令人痛苦,因为它们只能用于制造2架原型机。我们除了咬牙坚持之外,别无选择。在使用高性能加工机具的基础上,我们制造出了高质量的零部件和主要组装件,并且确保了原型机的优异性能。

美国空军还要求我们设计、制造和有效测试F-22的全尺寸高仿真模型,并以此显示这种战机能够满足极为苛刻的低雷达反射截面(RCS)需求。在雷达试验场,该机的全尺寸模式被安装于一根巨大支柱的顶端,它也由此被称为“支柱模型”。“臭鼬”工厂的工程师加里·埃尔文担任研发小组的低可探测性工程主管,他负责组织完成这项极为复杂和艰巨的任务。这主要是因为支柱模型涉及多方面的细节,如发动机进气道、天线、天线屏蔽器、座舱、所有雷达吸波结构以及其他许多要素。模型的外形尺寸必须是对计划制造的飞机的精确复制。虽然我们此前拥有在“臭鼬”工厂进行多次支柱模型设计和制造的丰富经验,但在F-22支柱模型的制造过程中仍然出现了严重超支的情况。

根据空军的要求,我们在测试之前提交了预计试验结果,随后于1990年3月成功地完成了实际测试项目。由于我们充分意识到支柱模型测试数据是一项极为重要的竞争要素,因此确信此类数据已经使我们处于有利的竞争地位。在原型机研发阶段,我于1989年4月决定调整试飞小组的人员构成。由于涉及细节的技术方案拟制工作进展不顺利,使得原型机试飞项目面临严重威胁。我们的试飞主管处处受到设计工程师的牵制,而这决不是一种理想状况,前者更象是追随者而不是领导者。

我需要一位强势的试飞项目主管,他就是理查德·艾布拉姆斯,此前一直被公认为航空界最优秀的试飞项目主管。艾布拉姆斯毕业于加州州立理工大学,从1960年开始在美国爱德华兹空军基地从事试飞管理工作,并逐渐成为一流的航空工程专家。艾布拉姆斯从1981年开始担任F-117隐身战斗机试飞项目主管,并且在此期间取得了突出成效。凭借多年的砺炼,他已经成为善于协调的试飞管理大师。此外,YF-22A的3位试飞员——福格森、摩根菲尔德和比斯利也曾与艾布拉姆斯在F-117试飞项目中进行了长期艰苦而卓有成效的合作。我此前的老板(也是“臭鼬”工厂的主管)本·里奇同意聘用艾布拉姆斯,后者从1989年5月开始担任YF-22试飞项目主管。此后不久,我们在试飞方面的问题迅速得到解决。我在1982至1994年期间一直与艾布拉姆斯共事,在我眼中,他是同时代最伟大的试飞工程师之一,而且保持了航空史上的最佳安全记录之一。

发展“首选系统构想”

我们在研究YF-22A型原型机设计方案细节的同时,也在致力于推动所谓的“首选系统构想”,这种构想的内容包括以无休止的方式降低飞机重量以及提高其作战成效。机载电子系统900万美元的研制费用上限发挥了帮助作用,我们取消了原计划安装于机身前部的红外传感器以及2部雷达侧面阵列天线。此外,我们还进行了3项重大的结构调整:将飞机机身长度从19.52米减少为18.91米;将机翼前缘后掠角从48°减小为42°;将机翼翼展从13.12米增至13.57米。每一项结构调整都需要花费大量时间和精力进行分析,内容涉及亚音速和超音速飞行性能、空重、符合任务需求的最大起飞重量、大范围频率的RCS以及其他多个领域。我们针对特定的结构材料选择全面研究了潜在和现实调整方案。研发小组的目标一直是最大限度运用非金属合成材料并以此减轻飞机重量,而这始终是研发小组内部的结构工程师们争论的主要议题之一。

到1989年年底,我们已经通过PSC(优先系统构想)的高强度运用研制出一种高性能战斗机。然而,我们仍无法确信能够赢得竞争项目的胜利,这不仅仅是基于数据和数量,而且还与工程和项目管理的判断相关。1990年1月12日,联合研发小组项目办公室与3家公司的CEO进行了一次迄今为止最让人痛苦的会议,我们在这次会议上提出了两项重要议程。

首先,我们要求再增加3000万美元的投资,主要是用于对PSC(优先系统构想)实施最后一次内容详细的设计流程。作为项目办公室的主管,我们确信这项额外工作对赢得竞争项目极为必要。在激烈辩论之后,3位CEO批准了此项增资项目。其次,哈迪及其波音公司F-22项目小组希望在项目下一阶段完全主导任务软件的研发工作。然而,洛克希德公司方面希望分头实施研发工作,即由该公司负责研发与飞行员-飞机界面直接相关的软件,而波音公司负责研发其他任务软件。在泰勒普与索伦兹进行简短讨论后,后者同意了洛克希德公司方面的建议。endprint

1990年2月至8月,F-22联合研发小组对PSC设计方案进行了最后一次审核,并计划在此基础上正式提交技术建议。与此同时,有关方面开始起草与F-22全尺寸研发——正式术语为“工程和制造研发”(EMD)的相关详细合同需求。然而,在几周之后,项目办公室接收的合同需求和其他文件仍然包括“待定”(TBD)事项。我们采取有效行动彻底消除了TBD事项,并且在夏季结束之前完成了PSC设计。

逃过“主要飞机评估”项目

在我们全力以赴准备Dem/Val并初步实施EMD计划的过程中,时任国防部长的切尼决定实施一项“主要飞机评估”(MAR)项目。切尼希望利用这项始于1990年1月的评估项目达到以下目的,即确定美国是否能够在经济上承担继续研发几种造价极为昂贵的新式军用飞机所付出的代价。空军当时有三个项目接受审查:B-2隐身轰炸机、C-17运输机和ATF(F-22和F-23),海军被列入评估项目的是A-12舰载隐身攻击机。时任美国国防部采购主管的约翰·贝蒂曾担任福特汽车公司高管,他被任命为评估项目的负责人。他首先率领一个高级文职官员和军官组成的小组来到加州,利用4个半天的时间分别对B-2、C-17、F-22和F-23等4个项目进行了正式评估。他们随后前往得克萨斯州评估海军的A-12研发项目。

F-22联合研发小组在帕姆代尔的“臭鼬”工厂的试飞机库──我们当时正在这座机库内组装2架F-22的原型机──内接待了评估小组。我用2小时简要介绍了项目概况,并预计在1990年年底之前完成试飞和机载电子系统展示,随后在1991年作好F-22生产型EMD阶段的全面准备工作。贝蒂以及评估小组其他成员用1小时考察了2架原型机,洛克希德公司首席试飞员福格森在座舱内向他们简要介绍了第一架YF-22A的情况。评估小组的提问不多,而且问题内容并不苛刻,我由此对F-22的前景产生了更加坚定的信心。

3月底,贝蒂在向切尼汇报时表示,所有新式军用飞机研发项目都处于正常研发态势,因此必须按计划投产。不过,贝蒂对海军A-12得出的结论纯属胡言乱语。切尼将评估结果迅速报告国会相关委员会,这些委员会的成员也没有对这位受人尊敬的来自怀俄明州的前国会议员提出质疑。

ATF项目以及我本人都“逃过”了该项目的审核,我们在接受评估时并未大言不惭。在略显天真的贝蒂以及随从面前展示2架真正的飞机,要比向他们展示100张精美的设计图纸并用一些陈词滥调敷衍了事要好得多。我们实际上采用最简洁的方式向他们展示了“精美的图纸”。

ATF升空

在实施整个Dem/Val以及MAR项目的同时,我们与诺思罗普-麦道公司联合研发小组的激烈竞争也无时无刻不在持续。后者首先组织了原型机的试飞。1990年8月27日,诺思罗普公司的首席试飞员保罗·迈茨驾驶1架YF-23──该机安装了普拉特·惠特尼公司研制的发动机──进行了首次试飞。

8月29日,F-22联合研发小组在帕姆代尔首次对外展示了YF-22A的1号原型机(PAV-1),该机安装了由通用电气公司研制的YF120型发动机。9月29日,洛克希德公司首席试飞员福格森驾驶YF-22 PAV-1进入滑行道并作好起飞准备。然而,福格森当时却被迫在座舱内等待30分钟,因为位于爱德华兹空军基地的里德利地面控制中心将不允许接收该机的遥感信号——这是试飞的强制性要求。长着一头灰发的福格森此前曾在美国空军作为试飞员服役多年,他在越南战争期间多次执行作战任务。他以中校军衔从空军退役后加入“臭鼬”工厂并担任F-117项目的试飞员。

我与小约翰·朔伊布勒少将(时任空军试飞中心主任)以及空军ATF项目总监费恩一直站在跑道北侧等待遥感信号问题的解决。幸运的是,当时没有其他人站在我们旁边,否则他们将会听到我们发出的最为恶毒的抱怨。技术人员最终排除了里德利地面控制中心的故障。福格森在人群的欢呼声中驾驶这架YF-22起飞升空,并在30分钟后驾机在爱德华兹空军基地着陆,我们的试飞工作由此正式开始。

1990年10月30日,前海军F/A-18飞行员以及F-117试飞员摩根菲尔德驾驶YF-22 PAV-2进行了首次试飞,该机安装了由普拉特·惠特尼公司研制的YF119型发动机。另外3名优秀试飞员也在爱德华兹空军基地试飞了YF-22,他们分别是:通用动力公司的比斯利(空军F-117项目试飞员)、空军作战测试和评估中心试飞员威利·纳格尔中校和ATF联合试验分队的马克·沙克福特少校。9月29日至12月28日,在艾布拉姆斯的领导下,我们实施了航空史上强度最高和最为成功的试飞项目之一,包括:飞行74架次;累计飞行92小时;多次展示和运用了空中加油能力;2架原型机均展示了超音速巡航性能(时速约1600千米);最高飞行速度达到2马赫(时速约2253千米);展示了发动机矢量推进性能;展示了从低速到超音速状态下的高超机动性能;在过载达到7g的情况下展示了高超机动性能;从机身内置式武器舱发射了2枚空空导弹。

无论是从展示飞行性能还是从收集试飞数据方面衡量,12月28日(星期五)都是一个具有重要纪念意义的日子。空军当天提供了1架KC-135型空中加油机,并安排该机在一整天内在爱德华兹空军基地上空飞行。摩根菲尔德驾驶1号机进行了多次空中加油和超音速巡航试验,他在试飞中打开发动机加力燃烧室进行了超音速巡航和最大速度飞行。纳格尔驾驶2号机进行了数次空中加油,并且展示了多种不同的高水平机动动作。当天,莫哈维沙漠的天空晴朗且阳光灿烂。参与试飞的两架F-22在约15250米的高度进行了超音速飞行,其发动机发出的轰鸣声响彻羚羊谷。

当天是所谓的“密封信封”试飞的最后一天。1990年6月,根据费恩的要求,我们向空军提交了对试飞项目中所有评估标准的分析预测资料,并将这些资料装在一个密封的信封内交给空军。F-22首席飞行科学工程师格拉斯戈负责监督对信封内资料的分析预测的验证工作。endprint

在YF-22试飞过程中获取的数据与联合研发小组的分析预测几乎完全相同,这种情况给美国空军留下了极为深刻的印象。12月28日下午4时,艾布拉姆斯、福格森和我坐在实时地面数据中心内,我们判定这次令人难以置信的试飞项目已经全部结束。摩根菲尔德和纳格尔驾机返回爱德华兹空军基地并在跑道上着陆,这是我们人生中最伟大的一个下午。黄昏时分,我们各自回家并准备度过为期4天的新年周末假期。晚上,当我走进家门时告诉妻子茱迪娅:“请帮我打开一大瓶马提尼,我们已经胜利。”这是第一瓶庆祝胜利的马提尼酒,而它并不是最后一瓶。

起草最终建议书

在我们按计划实施Dem/Val阶段的各项工作以及组织试飞的同时,F-22联合研发小组也开始筹划EMD阶段的工作,并着手起草正式建议书。我必须承认,我们在进入下一阶段的准备工作中未能与费恩进行有效协调。

F-22联合研发小组业务经理雷蒙德·斯图伯和我前往莱特-帕特森空军基地,参加与费恩及其少数下属进行交流的一次非正式会议,而我们在这次会议中面临一个重大问题。SPO此前已经采用整合方式制定了一项大规模计划──SPO的某些成员将其称之为“死海卷轴”,该计划涵盖了此前几个项目的相关内容。在这次会议上,斯图伯有礼貌地拒绝了费恩提出的绝大多数建议。1小时后,费恩起身说道:“马林,我现在命令你和这个姓斯图伯的家伙立即离开基地。”我们驱车前往空军博物馆并在馆内享受了一顿休闲午餐,随后乘飞机返回洛杉矶。

当天晚上,空军ATF项目主管助理布彻打电话告诉我,费恩将在第二天上午与我通电话并要求我撤换斯图伯。布彻敦促我基于SPO高级管理人员的考虑坚决留下斯图伯。我在与费恩的电话交谈中坚持让斯图伯留在研发项目中,而斯图伯为我们最终赢得胜利做出了重大贡献。

在1990年的绝大部分时间里,我们都在制定EMD阶段的研发计划,同时拟制需提交空军的正式竞标建议书。我们确定的理想目标是在所有竞标项目(包括建议书的各个分卷)中都击败诺思罗普-麦道公司的F-23联合研发小组。如前述,起草建议书通常都是极为艰巨的任务,而此项建议书的起草尤为艰难──即便空军此前已经大幅度简化了建议书的内容。我们预测空军将在1990年年中公布EMD阶段的招标书,因此提前一年开始实施项目和建议书准备工作。

1989年3月,我们组建了建议书管理部门,并指定亨德森担任主管,他直接向我报告工作。亨德森在洛克希德公司工作37年,在系统工程、业务管理、先进项目研发、市场营销和项目管理等方面都拥有丰富经验。此外,他还在洛克希德公司下属三个最大子公司以及总公司驻华盛顿办公室和“臭鼬”工厂各有几年的工作经历。除“常规”工作之外,他还参与了公司重要建议书的拟制、修改或协调工作。为亨德森提供协助的主要高管包括波音公司的泰德·赫克尔和通用动力公司的弗雷德·凯利。另外,我们还聘请阿尔顿·斯雷及其咨询团队再次作为“红组”为我们提供帮助。

我们需起草多卷建议书,主要内容包括技术、管理、计划和进度表、成本、内容摘要以及其他情况。我们从洛克希德、波音和通用动力公司选拔最优秀人才建立了建议书起草小组,而拟制过程经常令人痛苦不堪。空军向我们提供了一份用于评估的建议书草稿,我们对其进行了详细审阅并提出了修订建议。

政府要求同时提交两份建议书:F-22 EMD/生产建议书和NATF Dem/Val Ⅲ建议书。这使得技术和建议书研发努力面临复杂局面,因为我们被迫在平行设计活动以及提出拟制数量更多的建议书文件两者之间进行协调。通过建立特殊部门以及采用程序性方法,我们成功地完成了此项任务。当我们拟制完成初稿后,斯雷及其“红组”进行了审阅并提出了许多详细的修改要求。

1989年8月18日,美国空军正式公布了EMD建议书草案。F-22联合研发小组使用一种独特的计算机软件将这份建议书的内容分解为由多个单项需求组成的清单,随后再将这些单项需求分配给特定作者。在准备和审阅建议书的同时,我们还对每项需求重新进行评估,从而确保其全面符合空军提出的要求。

1990年4月23日,空军公布了上述建议书草案的修订版本,导致起草建议书的各项工作必须迅速升级。我们于5月确立了建议书主题,并在5月至6月对建议书作者进行了培训,还在5月至8月期间每月与SPO一起对建议书内容进行评估。负责起草建议书各卷和各个部分的作者都出色地完成了各自工作。他们中有许多人是身兼两职──一项职务是某个功能性部门的主要管理者或专家,另一项职务是建议书作者。他们经常面临“两线作战“的态势──首先是履行设计、试验和保障职责,同时还要抽出点滴时间以书面方式论述其技术努力如何以及为何能够提供最佳的竞争选择。

在我们准备建议书的过程中,多个评估小组成为重要组成部分。7月3日和9月12日,我们分别完成了“金组”和“粉红组”评估,并于10月26日和12月4日分别完成了两次“红组”评估。斯雷担任这些评估小组的负责人,小组成员包括高素质的公司内部人员以及退役军官。虽然他们与建议书起草者没有任何关系,但前者对与ATF/NATF采购项目相关的需求和问题了如指掌。评估小组根据招标书需求对建议书的每个部分进行评估,并在此过程中显示了经验、能力和成效。评估小组成员向作者指出建议书中存在的缺陷以及需要进一步说明的问题,并要求后者提出解决方案。评估小组还分别向建议书作者、联合研发小组管理层以及公司管理层提交最终简报,并在简报中强调了建议书的优点、薄弱环节、风险区域以及修订要求。

1990年11月1日,空军公布了最终版EMD建议书。我们此前已经在三家公司各自建立了建议书保障中心,并由该中心负责接收、跟踪、拟制、分发和维护建议书文本和图表,同时将这些文本和图表张贴在一份实时更新的评估“墙报”上。洛克希德公司的保障中心由林恩·布鲁主管,该中心负责汇总各小组提供的资料,并实施最终的编辑、印刷、装订和提交准备工作。我们对建议书的准备、格式和编辑都提出了详细要求。

安全保密工作也对建议书准备具有重要影响。我们最终向空军提交的建议书包含8000多页的保密内容——其中绝大多数属于“Ⅲ级特别准入最高机密”。研发小组成员必须使用安全型视频远程电信会议网络进行大部分协同工作。保密建议书的文本和图表的准备、传送和评审都必须严格落实要求,从而确保其完全符合安全保密要求。

1990年12月,我们对建议书的各个分卷都进行了严格的进度控制。“红组”评估工作结束后,建议书作者进行修订、编辑、后续评估、保密审查、管理评估、最终修订和校对、副本印刷和装订、质量评估审查、包装以及运输准备。我们租借了1架货运飞机将建议书——这些建议书都放置于安保措施极为严密的箱子内,而箱子安放在几个木制货盘上,运至位于莱特·帕特森空军基地的航空系统分部。该机于12月30日深夜从伯班克起飞,机上还有两名佩戴手枪的安全人员。12月31日清晨,亨德森以及洛克希德公司代顿办公室的比尔·斯查夫分别驾驶一辆铲车和卡车到机场迎接这架飞机,他们在当天中午将这些建议书运至航空系统分部。

在F-22的试飞项目完成以及建议书提交之前,我一直在联合研发小组项目办公室连续工作。1991年1月3日,在F-22联合研发小组任职的最后一天,我带领小组主要人员在莱特·帕特森空军基地正式向空军简要介绍了建议书的内容。我对本小组赢得ATF项目充满信心。

F-22联合小组获胜

1991年4月23日,时任空军部长唐纳德·莱斯宣布了ATF竞标项目的胜利者:由洛克希德-波音-通用动力公司组成的F-22联合研发小组。他同时宣布普拉特·惠特尼公司在ATF发动机竞标中获胜。F-22联合研发小组最终击败了由诺思罗普-麦道公司组成的F-23联合研发小组,而普拉特·惠特尼公司同样击败通用电气公司并赢得了发动机制造合同。

(全文完)

(编辑/一翔)endprint

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