美国A-12“牛车”项目发展史(上)

来自51区的“大天使”

1962年12月24日出版的美国《航空和空间技术周刊》发表了一篇名为《1962年的桂冠》的文章。该文详细列举了当年取得的重大航空和航天技术成就，其中第6个项目涉及最重要的内幕之一。该文写道：“洛克希德公司的约翰逊总是不断将灵感注入‘臭鼬工厂’。”在这些乏味的语言背后，隐藏着航空技术的最伟大成就。此前，该项目的研发时间已持续6年，而直到30年后，美国有关方面才向外界透露了这种取得最突出成就的“暗鹰”(指保密中的美国军用飞机研制计划)的总体情况。

虽然U-2取得了成功，但这种侦察机的最大飞行速度仅为741公里／时，比二战期间的一些螺旋桨战斗机还慢。因此，U-2只能通过增大飞行高度来提高生存能力。但在SA-2型地空导弹开始部署后，该机极为突出的飞行高度性能也无法保证其逃脱敌方威胁。早在鲍尔斯被击落之前很久，美国有关方面就已认识到：U-2的任何后继机型必须比前者飞得更高更快，尤其是要大幅度提高飞行速度。

“黝黑”项目

在开始实施U-2研发项目之前，美国就已开始研发高速侦察机。相关项目之一是贝尔飞机公司提出的RX-1方案，该机实际上是一种安装照相设备并使用火箭发动机的第二代x-Ⅰ型科研飞机。上世纪50年代初，X-ⅠA的飞行速度和高度分别达到244马赫和27584.2米，两者均创造了当时的世界记录。根据设计构想，RX-Ⅰ将由轰炸机挂载飞至目标区域上空，随后由轰炸机投射并在目标区域上空盘旋，并在完成侦察任务后回收。然而，RX-Ⅰ最终仅停留于研发构想阶段。

另一种更为实用的研发构想是由美国空军与英国阿芙罗飞机公司所属加拿大分公司共同提出的“Y工程”，该项目也被称为WS-606A。这是一种采用垂直起降方式(VTOL)的飞机，它安装了6台由阿姆斯特朗一西德雷公司研制的“毒蛇”(Viper)喷气发动机，采用加拿大CF-105“箭”式战斗机的机身以及圆盘状机翼。该机长11.29米，翼展8.85米，最大速度3～4马赫，最大飞行高度28975米。但在采用VTOL模式时，该机最大作战半径仅为1482公里。虽然WS-606A在50年代中期一度被列为1-A级优先研发项目，但在美国空军和中情局开始实施多种“黑色飞机”研发项目后，该项目被迅速终止。即便如此，作为唯一有国外承包商介入的研发项目，WS-606A仍然具有特殊意义。

在20世纪50年代初研发高速侦察机的诸多尝试中，最具可行性的是一种采用液氢燃料的型号。1956年年初，约翰逊向美国空军提出了一种被称为CL-400的液氢动力侦察机设计方案。该机最高速度为2.5马赫，最大飞行高度30500米，航程4074公里。

CL-400是一种体积巨大的飞机——机长50.26米，翼展25.56米。它采用T形尾翼以及可伸缩式垂直安定翼(翼展接近9.15米)，机身直径约3.05米，2台发动机位于机翼翼尖。该机起落架为自行车式结构，外起落架在起飞后收入发动机舱室内。从外形看，CL-400象是一架放大的F-104，前者的隔离式燃料箱可储存约9.7吨液氢。机组成员2人，照相装备重680公斤。

美国空军分管研发工作的副参谋长唐纳德·普特中将对CL-400设计方案留下了非常深刻的印象，并声称空军希望在两或三年内(U-2的预期服役时间)获得这种高速侦察机。1956年2月，普拉特·惠特尼公司被选为发动机制造厂商，洛克希德公司获得了研制2架CL-400原型机的合同，此后不久又获得了再生产6架生产型的合同。同年4月(距U-2首次在苏联上空飞行整整3个月之前)，CL-400研发项目正式启动。曾参与U-2研发的约翰·西伯格中校被任命为液氢燃料箱、机身以及机载系统的研制主管；阿尔弗雷德·加德纳少校负责发动机研发：杰伊·布里尔上尉分管液氢的制造、运输和储存等后勤保障工作。

由于CL-400采用了先进技术以及必须采用快速研发方式完成，因此也被列为“黑色飞机”。该机被确定为“绝密”项目，仅有25人能够全面接触项目研发工作。为加快研发进度，项目经理几乎拥有签发合同的完全权力。项目编号经常进行调整，而且一些合同由美国空军的其他办公室起草，从而掩盖它们与CL-400研发项目之间的关系。在承包厂商的工厂里，参与CL-400项目的人员与其他人员相互隔离。该项目的代号为“黝黑”(SunTan)。

约翰逊将“黝黑”视为实现航空技术跨越式发展的研发项目。这种飞机需要制造和运输大量液氢。“臭鼬”工厂的工程师本·里奇担负推进系统以及液氢处理的双重研发任务，他喜欢谈论液氢(代号为SF-1型燃料)所谓的“英亩-英尺”推进效应。当时，《机械工程手册》还只是将这种效应描述为试验室内一种令人好奇的现象。

最主要的担心是液氢容易起火和爆炸。当时，人们对德国“兴登堡”号飞艇失事的惨烈情景仍然记忆犹新。CL-400的测试在罗伯特森堡(“臭鼬”工厂附近一处经过改造的防空掩体)实施。令人吃惊的是，在63次测试中，液氢燃料仅有2次“成功”爆炸，其余61次都未被引爆。其中一次爆炸后形成的火球被迅速扑灭。与之相反，汽油爆炸造成的损失更大。显然，在采取正确处置措施的情况下，液氢是一种较为实用的燃料。

虽然“黝黑”的安全保密工作一直处于较高水平，但仍然发生了几次意外，并对项目研发前景构成了威胁。上述所有意外都与使用液氢相关，第一次此类液氢“泄密”发生在“臭鼬”工厂的一名女工程师(这在50年代非常罕见)参加一次氢燃料会议期间。另一位工程师认出了这位女工程师，并开始怀疑洛克希德公司为何对液氢产生了兴趣。

另一个问题与用于运输液氢的半挂拖车相关。由于液氢重量较轻(1加仑液氢的重量仅为0.45公斤)，因此拖车只使用一根车轴，而该型拖车在通常情况下需安装两根车轴。拖车每次经过州称重站时，这种单轴结构都会引起高度关注。在某个称重站，拖车被发现超重45.4公斤，司机被要求卸下超重物品。美国空军不得不与该州州长联系并让称重站放行拖车。“黝黑”研发小组最初曾想采用在拖车上画上第二根车轴的方法，但很快意识到这种做法过于明显。此后制造的新型拖车安装了两根车轴，而第二根车轴纯属掩盖。

第三次泄密事故发生在普·惠公司在佛罗里达州测试设施附近建造一处液氢制造厂期间。该厂表面上被称为“化肥厂”，但声称该厂制造液氢的传言迅速扩散。当地的一位民防官员得到的警报是有人将在该地区制造氢弹。直到有关方面派遣一个由安全官员组成的小组与他交涉后，才使他保持安静。

液氢的使用对CL-400的所有方面都产生了影响。液氢的沸点为-252.8℃，但在飞机以2.5马赫飞行的情况下，机身

表面温度将达到396.7℃。液氢必须采取防护性措施才能有效应对这种高温威胁。由于燃料管道在通到发动机之前必须经过温度极高的机翼结构，因此采用了真空层绝缘技术。绝缘层的测试在罗伯特森堡实施，在试验中使用了5个恒温器。发动机、助推泵、阀门、控制组件及其他零部件也都实施了高温测试。

在“臭鼬”工厂设计CL-400的同时，普·惠也在对液氢发动机进行测试。最初的研发项目被命名为“三叶草”，主要是将J57型发动机改装为燃烧液氢燃料的发动机。改进工作进展非常顺利，发动机的转速可降至数清扇叶的程度，推力随后可平稳增大至最高水平。

在J57型发动机改进项目取得成功的有利影响下，CL-400使用的304型发动机也取得了进展。在普通喷气发动机上，燃料采用喷射方式直接注入燃烧室。而304型发动机的运行原理是，液氢首先通过一个热交换器，交换器内的不锈钢管的长度几乎达到8.05公里。液氢由发动机排出的气体加热，从-152.8℃升至726.7℃，并从液态变为高温气态。氢气被输入燃汽轮机，通过减速齿轮推动压缩机叶片和液氢泵旋转。部分氢气被喷八燃烧室并点燃，其余氢气被输送至加力燃烧室。

1957年9月11日，304型发动机首次试车。1958年，该型发动机在使用液氢燃料的情况下共计运行25.5小时。虽然燃汽轮机、热交换器和轴承出现故障，但研发进展仍然令人满意。

然而，CL-400最终未能试飞。1957年10月，“黝黑”研发项目被终止，主要问题在于该机航程较短。当时，美国空军部长助理小詹姆斯·道格拉斯和克拉伦斯·艾尔文中将会见了约翰逊。前两者询问CL-400与U-2相比的“航程增幅”有多大，约翰逊告诉他们仅有3％。CL-400象一个“飞行热水瓶”，机身内唯一的空间是座舱，机翼因温度较高而无法装载燃料。道格拉斯和艾尔文还询问普·惠公司，该公司研制的304型发动机的效率能够实现多大程度的提高，该公司的回答是在5年内仅能提高5％或6％。

为增大CL-400的航程，必须大幅度增加机身体积。“臭鼬”工厂认为该机机身长度可能会相当于1个足球场，这使该机的实用性进一步降低，因此约翰逊敦促有关方面取消“黝黑”研发项目。当时，美国空军在同时面对几个优先项目的情况下，研发经费已处于捉襟见肘的窘境，而且空军对总统艾森豪威尔是否会批准该机试飞仍持怀疑态度。因此，“黝黑”研发项目宣告终止。虽然CL-400原型机的研发项目于1957年10月被取消，但发动机测试仍持续至1958年。“黝黑”研发项目于1959年2月被正式取消，该项目共计消耗资金1～2，5亿美元，而且直到1973年才被解密。

“黝黑”仅仅是U-2后继机型的研发构想之一。在U-2被称为“脏鸟”的改型研发失败之后，约翰逊还考虑过一种大型飞翼方案。该机后掠式机翼的翼展大于U-2，采用2台发动机，单进气道位于机身前部，垂直安定翼靠近翼尖。从总体外形看，该机与二战时期德国研制的Go 229型战斗机相似。虽然这种型号的设计飞行高度极高，但飞行速度较低。

“爱好”项目

1957年秋季，高速侦察机研发项目开始实施综合推进。比塞尔组织了一项旨在弄清飞机飞行速度、飞行高度和雷达反射横截面对其被击落概率影响的研究项目。该研究项目发现，飞机在超音速飞行的情况下将能大幅度降低被敌方雷达发现的概率。这种飞机的飞行速度必须达到3马赫，高度达到24400米以上，并且在机身采用雷达吸波材料。

当时，让飞机达到3马赫的速度几乎是一项不可能完成的任务。此前，美国仅进行过一次3马赫的载人飞行。1956年9月27日，采用火箭发动机的X-2型科研飞机达到了3.196马赫的飞行速度，相当于3369公里／时。该机在这次飞行中失去控制，飞行员米尔伯恩·阿普特上尉丧生。即便是上述超过3马赫的飞行速度还是在短时间冲刺飞行的情况下才能达到，而侦察机必须在较长时间内保持这种高速飞行状态，因此机身面临的高温环境比“黝黑”严峻得多。

为达到飞行速度要求，这种高速侦察机的持续飞行速度必须比当时服役战机的最大冲刺速度还要高出60％，而且飞行高度和航程要比后者分别高出70％和500％。当时，2马赫以上的飞行速度仍然属于未知领域。唯一的大型高速飞机是B-58，而该机的飞行控制系统极其复杂，一度被描述为“站在吊床上”。当时几乎不存在有利于研制上述高速侦察机的一切条件。

然而，如果新式侦察机能够达到上述飞行速度，它将使苏联防空体系面临极为复杂的形势。直接飞向SA一2地空导弹阵地的U-2在到达目标上空之前约10分钟被敌方发现，并在大约5分钟内进入敌地空导弹射程之内；而1架飞行速度达到3马赫的飞机留给敌方的预警时间不到2分钟，而在进入敌方地空导弹射程后仅有20秒的时间处于其有效射程之内，敌方导弹在目标过于接近的情况下无法进行有效攻击。此后，SA-2不得不在飞机飞离目标空域的情况下对其实施尾随攻击。由于导弹最高速度为3.5马赫，因此肯定无法追上飞机。较高的飞行速度将大幅度减少敌方防空体系的反应时间，而使用雷达吸波材料将进一步降低敌方雷达对飞机的探测距离。

毫无疑问，具备上述性能的飞机将极为昂贵一一远远超过U-2。因此，有必要对这种飞机的可行性进行明确评估(“黝黑”此时已被证明是缺乏可行性)。比塞尔组织了一个评估委员会，委员会主席为兰德博士，成员包括2名空气动力学专家和1名物理学家。在该委员会召开的6次会议中，分管研发工作的空军和海军部长助理也参加了部分会议。

美国海军、康维尔公司和洛克希德公司都在获知总体需求的情况下提交了设计方案(当时尚未提供研发经费或合同)。美国海军提交的方案是研制一种采用冲压式喷气发动机以及膨胀式橡胶机翼的型号，这种飞机先由体积巨大的气球运至高空，再采用火箭助推方式达到启动喷气式；中压发动机的速度。该方案被证明完全缺乏实用性，因为气球的直径必须达到约1600米，飞机机翼面积高达579平方米。

康维尔公司提出了一种采用冲压式喷气发动机并由B-58发射的4马赫飞机方案。该方案虽然在实用性方面远远优于美国海军的上述方案，但也存在缺陷。B-58在挂载这种飞机的情况下无法进行超音速飞行。此外，这种飞机的冲压式喷气发动机在飞机处于机动状态时可能出现“爆裂”现象。虽然马夸特型冲压式喷气发动机的飞行时间总计不足7小时，但康维尔公司的工程师们一直在改进这种设计方案。

洛克希德公司以及约翰逊研究了多种设计构想，该公司的高速侦察机研发项目最初被命名为U-3。虽然许多方案仍然基于“黝黑”项目的设计构想，但已将燃料改为煤油，此外还考虑了飞机的

不同体积以及双发和四发方案。约翰逊还注意到一些非常规的设计构想，包括由U-2将U-3牵引至高空；使用助推火箭；使用气球将U-3输送至高空；飞机安装喷气、火箭和冲压式喷气发动机：使用煤浆或硼燃料；垂直发射飞机；膨胀式机翼和尾翼。约翰逊最终放弃了上述所有设计方案。

“黝黑”项目的失败可能对约翰逊的高速侦察机设计思想造成了一定影响。由于液氢等新技术被证明缺乏实用性，他认识到必须基于成熟技术研制这种新式飞机。

约翰逊从1958年4月21日开始进行一系列设计研究。第一种设计方案被命名为A-1。由于“臭鼬”工厂的工程师们为U-2起了“天使”的绰号，而新的高速侦察机比U-2飞得更高更快，因此后者获得了“大天使”(Archangel)的绰号。

1958年11月底，兰德委员会确定当时已具备研制这种高速侦察机的可能性。该委员会起草的报告得出了如下结论：“作为后继型号的侦察机必须在飞行高度和速度方面实现具有实际意义的提高：降低雷达可探测性；航程不小于U-2；机身体积和重量降至最低限度。”该委员会还向艾森豪威尔总统建议批准为实施进一步研究和测试工作增拨经费。艾森豪威尔总统及其科学顾问詹姆斯·基里安博士一起听取了研发项目简报。艾森豪威尔批准了兰德委员会的建议，有关方面向洛克希德和康维尔公司提供了准备实施确定性研究的经费。该研发项目被命名为“爱好”(Gusto)。

1959年春，约翰逊以及“臭鼬”工厂的工程师又研究了A-10方案，但看来距最终成功仍然遥遥无期。艾森豪威尔的想法是研制出一种雷达反射横截面为零的飞机，他甚至不想让苏联人知道这种飞机在空中的存在。约翰逊告诉中情局，没有任何方法能够实现总统的构想。

有关方面继续进行降低雷达反射横截面的研究工作。构想之一是为A-10的圆柱形机身加装由雷达吸波材料制成的楔形机背。小型模型进行的测试取得成功，到1959年5月，A-11方案已加装了楔形机背，并在试验中将雷达反射截面降低了90％。虽然无法使飞机实现完全隐身，但已符合研发需求。7月，A-11完成了最终修订版设计方案，该方案全面使用了楔形机背，并且借鉴了此前各种设计方案的优点，同时最终完成了历时15个月的A系列方案研发工作。

一天半之后，图纸终稿完成并交给约翰逊。参与绘图的工程师之一本·里奇告诉约翰逊：“凯利，飞机结构(发动机、进气道和双垂尾)已确定，这是我们最高水平的设计成果。”约翰逊带上该设计方案前往中情局总部。

1959年7月20日，艾森豪威尔再次听取“爱好”研发项目进展情况的汇报。参加此次会议的包括中情局的艾伦·杜勒斯和比塞尔、国防部长尼尔·麦克洛伊、总统科学顾问基里安和乔治·基斯提亚考斯基、托马斯·怀特上将、卡贝尔上将以及国家安全顾问戈登·格雷。会议持续约1小时。艾森豪威尔批准开始实施该研发项目。

1959年8月20日，康维尔公司和洛克希德公司的设计方案提交给由美国国防部一美国空军·中情局联合组成的遴选委员会。前者被称为“翠鸟”(Kingfisher)，是一种长24.25米的大型三角翼飞机。该机翼展17.08米，重量46吨，采用2台J65型喷气发动机以及2台由马夸特公司研制的RJ59型冲压式喷气发动机。该机使用J65型发动机起飞和爬升，在达到一定飞行速度后，冲压式喷气发动机点火并将飞机加速至3.2马赫。在该阶段飞行过程中，“翠鸟”将从25620米的初始高度爬升至28670米。“翠鸟”的设计航程为7408公里。

洛克希德公司的最终设计方案A-Ⅱ是一种单座飞机。该机机身较长并在机身后侧采用了三角翼结构。机翼中部安装了2台J58型发动机。A-Ⅱ机身长31.11米，翼展17.39米一一几何尺寸远大于“翠鸟”。然而，A-Ⅱ重50吨(只比前者略重)，最大飞行速度也是3.2马赫，航程7633公里。A—Ⅱ的高空性能略好于“翠鸟”——前者初始巡航高度25773米，随后可爬升至29768米。根据研发计划，上述两种飞机都在22个月内研制完成。

9月3日，遴选委员会选择了洛克希德公司的A—Ⅱ，研发项目的原代号“爱好”也被代之以“牛车”(Oxcart)。据该研发项目的官方历史记载透露，与该机极高的飞行速度相比，以“牛车”作为研发项目代号可能是一种“官方授意的反常之举”。然而，该项目代号还有某种微妙的象征意义。洛克希德公司研制的飞机通常带有“星”(star)或使用较为反常的词语——如“猎户座”(Orion)、“织女星”(Vega)、“天狼星”(Sirius)、“牵牛星”(Altail)、“星座”(Constellation)、“海星”(Starfire)、“星战士”(Starfighter)以及“喷气之星”(JetStar)等。在欧洲，“过山车”(big dipper)通常被称为货车(或牛车)。

“牛车”

洛克希德公司的设计方案被遴选委员会选定后，中情局批准进行为期4个月的空气动力和结构测试、工程设计以及1架A-Ⅱ全尺寸模型的制造。模型主要用于测试这种飞机的雷达反射截面。由于相关问题非常复杂，因此在试验中不可能使用小尺寸模型。模型于1959年11月完工，随后装入大箱并沿公路从伯班克运至格鲁姆干湖试验场，在组装后安放在一个支架上。在此后18个月内，测试人员不断用雷达照射该模型并对其结构进行了调整和修改。早期的研发工作进展较为顺利，中情局于1960年1月30日批准制造12架该型飞机。

为掩盖该研发项目，有关方面采取了比U-2更为严格的安全保密措施。由于洛克希德公司参与的研发项目通常会引发猜疑，因此通过“前台”公司将研发经费支付给分包厂商。零部件制造完毕后，先被运进“前台”公司租借的库房内，随后再运至伯班克。很少有分包厂商知道它们研制的零部件的最终用途。具有讽刺意义的是，某些图纸故意未被列为机密。之所以采取这种做法，是因为担心一旦被贴上“秘密”标签，反而会引起注意。

在“牛车”项目正式启动3个月后，鲍尔斯驾驶的U-2在苏联上空被击落。艾森豪威尔认为，美国飞机显然将不能再进入苏联领空飞行，这种情况也使“牛车”项目的未来笼罩上一层阴影。总统一直没有下定决心，他在某个场合曾表示，无法确定哪种选择能实现最佳成效，即到底是终止“牛车”项目，还是在前期已投入大量资源的基础上继续推进该项目的研发。在后一种情况下，“牛车”将作为非优先项目继续实施，飞机也将由美国空军而不是中情局使用。他要求中情局局长杜勒斯与国防部长托马斯·盖茨以及预算局局长莫莱斯·斯坦斯开会讨论后提出建议。

1960年夏末，研发工作面临新的挑战。8月19日，1架C-119型运输机在

空中回收了“探索者”14号侦察卫星的返回舱，从而使该项目结束了j8个月内经历的发射失败、卫星故障以及返回舱遗失等多种不利因素的困扰。更重要的是，返回舱内重9公斤的摄影胶卷拍摄了苏联一百万平方公里领土的情况，此次卫星侦察任务获取的情报比U-2实施24次侦察任务的总和还要多。美国在一年内发射了数量更多的“探索者”卫星，它们拍摄的照片表明美国与苏联之间根本不存在所谓的“导弹差距”：苏联当时部署的所有洲际弹道导弹(ICBM)、潜射导弹以及轰炸机力量仅相当于美国核力量的一小部分。卫星能够在不用承担侦察机穿越领空飞行而产生的政治风险的情况下，对苏联全境进行侦察。

最终，美国有关方面仍然认为“牛车”项目具有必要性，并要求在中情局的指导下继续实施该项目。在可预见的未来，美国的卫星侦察仍然局限于苏联，而卫星照相机的分辨率要在多年以后才能达到U-2安装的B型照相机的分辨率水平。即便是在无法派遣U-2对苏联进行空中侦察的情况下，也可出动该型侦察机探测中国、古巴、越南或中东地区的情况。然而，U-2在几年后也不能毫无顾忌地在这些国家的领空飞行。中国已部署了SA-2型地空导弹，其他国家也在60年代初期和中期部署了这种防空武器。美国很快面临着以下形势：即使有必要飞越第三世界国家领空并实施侦察，也需要派遣“牛车”这样的高速飞机。

初期研况

在“牛车”项目的研发前景最终明确后，其研发工作继续实施。在“牛车”的设计中，温度始终是影响其各方面情况的最重要因素。即便该机是在太空边缘飞行，空气摩擦也将使机身表面温度上升到260℃以上。在发动机内部温度最低的进气道部位，温度也达到426，7℃，加力燃烧室部分的温度将达到1760℃。因此，飞机必须使用不锈钢或钛制造。虽然当时同样处于研发过程且飞行速度为3马赫的XB－70使用了蜂窝结构不锈钢，但约翰逊在了解到这种材料导致的生产问题后拒绝使用。蜂窝结构不锈钢必须在条件极为严格的洁；争厂房内制造。然而，“臭鼬”工厂的格言是“蠢材，简单至上”(简称KISS)，不锈钢材料过于复杂并可能产生问题。

约翰逊决定使用经过热处理的B—120型钛合金，这种选择仍然属于在未知领域实施的重大跨越。虽然以前研制的飞机曾使用这种钛合金制造零部件，但还没有人尝试用这种材料制造整架飞机。由于钛合金的硬度极高，因此在加工这种材料时，即便是钻孔也是一项极具挑战性的工作。1个普通钻头通常会在钻17个孔后完全磨损，而联邦德国生产的一种特制钻头能够在钻150个孔后才需重新打磨。

在开始制造飞机之前，约翰逊决定先制造机翼构件和机头部位的样品。当机翼构件放入模拟高温环境的“加热箱”后出现了卷曲现象，解决办法是对机翼蒙皮进行波纹化处理。在高温环境下，经过波纹处理的机翼构件仅会轻度硬化。有人对约翰逊开玩笑，说他研制了一种速度为3马赫的福特“三发飞机”型小汽车(该车也采用经过波纹处理的车身)。机头部位的高温环境模拟主要是研究飞行员、照相机以及机载系统的冷却需求。

在研发过程中长期存在着钛合金质量较差的问题。80％的钛合金原料被废弃，这种材料的脆性非常大，掉在地上会象玻璃一样碎裂。上述问题一直持续至1961年，直到中情局的一个小组前往生产厂商“钛合金金属公司”并向该公司官员简要介绍了“牛车”项目的情况后，钛合金质量才有所好转。洛克希德公司还建立了范围广泛的质量控制项目。据约翰逊后来回忆，在一段时间内，“我们除了制造供测试用的样品之外，别的什么也干不了。”

在某些情况下，会出现与钛合金相关的一些奇怪故障。如在高温测试中，螺钉头在进行一或两次测试后出现脱落现象。后来发现，用于固定螺栓的工具的镉涂层发生脱落现象，并足以“腐蚀”钛合金并在其内部形成蛛网状的裂缝。因此，所有采用镉涂层的工具都必须放入一个装有沸水的大桶内去掉涂层。此外，在研发过程中还发现夏季制造的机翼翼盒焊点通常会很快失效，而冬季的焊点不会出现这种情况。研究表明，这仍然是一种化学反应的结果。零部件在焊接之前需进行清洗，而伯班克的水厂在夏季为消除藻类，通常在水中添加氯。有时，即便是一支普通的铅笔也会产生危险。如一名车间工人曾用铅笔在一片钛合金上写下了几个数字，这片钛合金在一周后被石墨腐蚀。

包括机身在内，所有零部件都必须能够承受极高温度的考验。约翰逊后来回忆：“飞机上的所有零部件，从铆钉、液体到材料和动力设备，都必须从零开始设计。”所有电路都采用了黄金涂层，因为黄金在高温环境下的导电性能优于铜或银。控制缆线由埃尔吉洛伊非磁性合金制成，这是一种通常用于制造手表游丝的钢铬镍合金。此外，还研制了一种能够承受343.3℃(高于正常温度65.6℃)高温考验的液压液。

燃料也是研发项目面临的难题之一。在飞机进行亚音速巡航(如空中加油)时，环境温度将下降至-67.8℃：而在以3马赫速度飞行时，燃料温度将升高至140.6℃。燃料还将泵送至加力燃料室内的排气装置并象液压液一样控制其位置，在此过程中燃料温度将升高至315.6℃。这些燃料随后被泵入J58型发动机。在这种高温下，常规燃料将发生沸腾和爆炸。该研发项目使用的JP一7(亦被称为LF-2A)型燃料的蒸汽压力较低，如果将一根点着的火柴扔进JP-7燃料池内，火柴会自行熄灭。

高温环境形成的内部压力会对照相机的石英玻璃镜头造成不良影响。镜头表面的温度必须保持均衡，否则将会发生光线折射现象。研发项目人员用3年时间并耗资200万美元才解决上述问题，即采用高频声波将石英玻璃镜头与其金属外框进行融合处理。

上述多种技术难题造成的不利影响使得“牛车”项目的进度变慢且成本提高。

动力系统

J58型发动机及其舱室的研制难度最高。J58型发动机从1956年年底开始研制，当时准备用于美国海军研制的一种俯冲速度达到3马赫(仅能持续几秒钟)的攻击机。然而到1959年年底，美国海军已对这种攻击机缺乏兴趣并决定取消J58型发动机的研制。中情局请求继续研制该型发动机，并通过实施性能改进项目，使这种发动机能保证飞机持续以3.2马赫飞行。中情局与生产厂商普·惠公司签署了各制造3台用于地面和飞行测试的发动机的合同。

由于该型发动机必须针对高温环境，因此对原来的设计进行多种调整，在其研制完毕后已与原来的海军型J58发动机没有多少相同之处。例如，标准地面测试无法模拟所需的高温和飞行高度环境。普·惠公司制造了一种新的测试设备并为J58改装了J75型发动机的排气管。这种新型测试设备能够有效模拟3.6马赫和30500米飞行高度的环境。

J58型发动机的推力不足以让A-Ⅱ

维持3马赫的飞行速度。因此，发动机舱室的结构成为实现飞行速度目标的关键因素，它们不仅仅是放置发动机的地方，而且是推进系统不可或缺的重要组成部分。在飞行速度为2574公里／时的情况下，空气通过进气道以及机身中部的环形通风口进入发动机。当A-Ⅱ加速至3马赫时，气流循环过程进行调整，空气从机身中部的环形通风口排出。由此产生令人震惊的推进效应——当飞机以3马赫速度飞行时，总推力的56％实际上是由进气道提供的，另外27％来自加力燃烧室，只有17％的推力是由J58型发动机提供的。实际上，J58型发动机只是作为气流引导装置发挥作用，飞机在很大程度上是由发动机舱室推进。

虽然这是一项重大技术成就，但为了验证系统的可靠性，仍需进行为期数年的研发和试飞工作。

51区

当研发项目开始紧张实施时，A-Ⅱ的试飞场所成为关键问题。虽然洛克希德公司此前在格鲁姆干湖试验场成功组织了U-2的试飞以及A-Ⅱ模型的雷达测试，但该公司从一开始就未考虑在该试验场进行A-Ⅱ的试飞。格鲁姆干湖试验场只是一个位于“狂野西部”的简易试验场，其简陋的生活设施仅能容纳150人，而参与A-Ⅱ研发项目的人数相当于上述10倍。格鲁姆干湖试验场长为1525米的沥青跑道不仅长度较短，而且无法承受A-Ⅱ的重量。此外，燃料供应、机库和工作间面积都无法满足A—Ⅱ的需求。

作为替代方案，美国空军计划关闭的10个基地被列入备选范围(这种情况也预示着新型侦察机的部署范围)。试验场必须远离城市以及军用或民用机场跑道，从而避免让外界发现A-Ⅱ的存在。该试验场还必须具备气象条件较好、能够提供充足的住房以及燃料保障，并拥有一条长为2592.5米的跑道等条件。然而，上述10个空军基地都无法满足安全保密需求一一虽然有关方面在一段时间内曾考虑选择爱德华兹空军基地作为A-11的试飞基地。

最后，格鲁姆干湖试验场成为唯一可能的备选试飞基地。有关方面制定了新建必要设施的计划。作为掩盖手段，该基地对外称为雷达试验场。据官方解释，之所以将这个“雷达试验场”建在偏僻地区，主要是考虑减少外部信号源的干扰。该试验场的建设从1960年9月(中情局停止实施U-2侦察行动几个月后)开始实施，首批建筑工人住在拖车内。虽然试验场内新打了一口水井，但该试验场当时除建筑物地基之外一无所有。

第一项大型工程是长度为2592.5米的跑道。该跑道于1960年9月7日开工，11月15日完工，铺设混凝土道面约22850米。随后又建造了若干个油罐，A-11在试飞过程中每月约需50万加仑的JP-7型燃料。到1962年初，该试验场油罐的总储量达到132万加仑。该试验场从海军获取了3个多余机库，这些机库的构件在被拆散后运至试验场，并在试验设施的北端重新组装。海军还向该试验场提供了多余的100多套住房。试验场还增加了器材库和工作间面积，并对U-2研发期间建造的设施进行了维护。为便于运输，还重新整修了通往该试验场的28 96公里公路路面。公路整修采用道面轮换使用方式实施，一直持续至1964年年中。

中情局在试验场试验设施的施工过程中面临一个法律问题。内华达州要求该试验场向州政府提供在该州停留48小时以上的所有分包厂商人员的姓名，而这一做法将暴露“牛车”项目的存在。中情局总部人员发现了内华达州此项法令的一个“空子”——政府雇员不在统计之列。因此，在格鲁姆干湖试验场参与施工的所有分包厂商人员都被任命为“政府咨询人员”。如果发生任何问题，试验场就能放心地向内华州政府表明在该试验场工作的人员均为政府雇员。

到1961年8月，试验场建设项目开工一年后，为初始试飞活动提供保障的基础设施全部完工。虽然施工活动此后持续实施3年时间，但格鲁姆干湖试验场此时已从一个在沙漠中由机库和拖车组成的临时基地变为一个拥有最先进设施的永久性部级试飞中心。

与此同时，A—Ⅱ模型的雷达测试项目也在继续进行。当该测试项目于1961年年中完成时得出如下结论：绝大部分回波信号都是由机身垂面、发动机进气道以及发动机舱室前侧等部位反射形成，机背和机翼边缘以及机身垂面都采用了具有雷达吸波性能的层积式塑料。当然，这种塑料也能承受260℃以上的高温。这也是塑料首次作为结构材料运用机制造。由于A-Ⅱ根据雷达测试的结论改进了设计方案，因此改进后的飞机被更名为A—12。

格鲁姆干湖试验场还用于测试A-12弹射座椅的低速测试。这种座椅具备从跑道静止状态到30480米高空以3马赫飞行时的弹射能力。约翰逊始终都不相信有必要为A-12安装类似于B-58或XB-70采用的座舱弹射系统。飞行员身穿的代偿服可对阻力和高温形成防护作用。作为备份，还可使用F-104型战斗机的弹射座椅。弹射系统的测试采用由小汽车在干湖上牵引机身模型的方式实施。之后，使用F-104双座战斗机进行了弹射系统的空中测试。

此时，格鲁姆干湖试验场获得了新的官方名称。它所在的核试验场被划分为几个编号区域，而格鲁姆干湖试验场的编号为“51区”(它在整个60年代的非正式名称仍为兰奇／Ranch试验场)。

进度延误

首架A-12原定于1961年5月交付。受到机翼组装以及J58型发动机研发问题的影响，上述交付时间被推迟至8月30日，此后再次推迟至12月1日。比塞尔对进度延误极为不满：“在缺少严重地震的伯班克，这种延误是最让人失望的事件之一。”

然而，坏运气还没有到头——1961年9月11日，普·惠公司通知洛克希德公司，由前者研制的,158型发动机在重量、性能和交付日期等方面仍然面临问题。最终，交付日期再次推迟至1961年12月22日，首次试飞也相应推迟至1962年2月27日。由于J58型发动机迟迟无法交付，因此有关方面决定为A-12安装J75型发动机(这种发动机用于F-105、F-106战斗机以及U-2C型侦察机)。在这种情况下，能够使试飞的A-12在15250米高度达到1.6马赫的飞行速度。A-12由此加快了研发进度，但此后该研发项目又面临着更多的问题。

随着试飞时间临近，格鲁姆干湖试验场的各项准备工作强度日浙增大。1961年年底，罗伯特·霍尔伯里上校被任命为51区指挥官，中情局的一名官员担任他的副手。1962年春，担负保障任务的飞机飞抵该试验场，包括1架用于跟踪观察的F-104战斗机、8架用于训练的F-101战斗机、2架用于锻炼飞行技能的T-33教练机、1架担负搜救任务的直升机、1架执行运输任务的C-130型运输机以及1架用于联络的“赛斯纳”180和U-3A飞机。

在伯班克，首架A-12(编号121)

正在进行最终测试。在完威最终测试后，该机将拆下机翼并将机身装在箱式拖车内，从而掩盖其外形。121号A—12于1962年2月26日凌晨3时离开伯班克。此前，已对从伯班克至格鲁姆干湖试验场的运输路线进行了勘测，根据通行长35.03米和10.68米物体的要求，仅需拆掉几处路标、修剪一些树木并平整少数路面。到日出时分，运输车队已驶入沙漠并远离城镇。在抵达格鲁姆干湖试验场后，有关人员开始组装121号机并为其安装发动机。此时发生了最后一次延误一一铅封无法粘住油箱内部，因此有必要为油箱加装密封条并更换内衬。

“大夭使”升空

最终，A-12作好了各项准备并等待试飞开始。洛克希德公司的试飞员路易斯·沙尔克被选为担任首次试飞任务的飞行员。在试飞准备过程中，沙尔克驾驶F-100实施了几次飞行。由于F-100的机身重心靠后，因此符合预测的A-12操纵特点。121号机的首批试飞科目包括发动机试运行以及低速和中速滑行。A-12原型机既未对机身进行涂装，也未绘制机身标志(包括国籍、“美国空军”和民用飞机编号)，甚至未绘制制造序列号。

1962年4月24日，所有试飞准备工作全部完成。沙尔克按计划将驾驶飞机短时间脱离跑道。在此次试飞中，A-12的稳定增强系统(SAS)被断开。受到本身设计的影响，A-12在某些飞行条件下具有内在的不稳定性，而SAS系统是保证飞机可控性的必要设备。该系统采用了三冗余度俯仰以及双冗余度螺旋设计。

在A-12升空之前，该机滑行测试一切顺利。但当飞机升空后，机翼开始摇晃，机头不断上翘。沙尔克此后回忆：“我当时认为已不可能驾驶这架飞机安全返回地面。”但他最终还是重新控制住飞机并关闭节流阀。此时该机已飞过跑道尽头，当它在于湖床上着陆时，起落架搅起大量灰尘并将飞机遮盖。试验场塔台询问沙尔克发生了什么情况，沙尔克用机上电台回答。但由于电台天线位于机身下部，塔台无法听到回话。在A-12减速后，沙尔克驾驶飞机转弯并从烟尘中钻出，在场的所有人直到此时才松了一口气。在这次险些发生事故的试飞中，飞机机身没有损坏。沙尔克认为该机已适合飞行，但必须在飞行中打开SAS系统。

A-12的首次飞行于4月26日实施。该机在空中飞行约40分钟，为防止出现回收故障，起落架一直处于放下状态。沙尔克逐个使用了SAS系统的阻尼器。飞机保持了较为平稳的飞行姿态，沙尔克驾机在空中转弯并在跑道上着陆。

A-12的首次正式试飞定干4天后的4月30日举行。在飞机回收起落架并逐渐加速的过程中，机身和机翼的几块小面板脱落。该机在此次试飞中没有出现操纵问题，飞行高度达到9150米，速度达到629.68公里／时，飞行时间59分钟。针对机身表面面板脱落的问题，采取了用钢丝绒填充孔洞的办法。维修工作结束后，A-12在5月4日的试飞中达到了1.1马赫。

在项目进度推迟约一年后，A-12开始进入未知的飞行领域。中情局新任局长约翰·麦考恩向约翰逊发了一封祝贺电报。在完成首次试飞后，测试项目的范围开始不断扩展。沙尔克担负了最初13次试飞任务。1962年年底，洛克希德公司的另外三名试飞员加入该研发项目，他们分别是威廉·帕克、罗伯特·吉利兰德和詹姆斯·伊斯特海姆。早期的试飞主要是测试机载系统和惯性导航系统并实施空中加油。执行空中加油试验任务的空中加油机是隶属于第903空中加油中队的KC-135Q型空中加油机。1962年年底，A-12在试飞中达到了18300米的飞行高度。

由于该机此时仍未安装J58型发动机，因此无法进行高速飞行测试。中情局迫切希望洛克希德公司抓紧时间实施2马赫试飞科目。前者认为，既然J75型发动机作为F-106战斗机的发动机能使该机达到2马赫飞行速度，那么这种发动机应该也能使A—12达到同样速度。最终，帕克驾驶Ⅰ架A-12在俯冲状态下达到2.16马赫，但此次飞行无法发挥有效验证作用。由于在安装J75型发动机的情况下无法实现进气道与发动机舱室的匹配，因此产生了所谓的“管道关闭”效应——当飞机接近2马赫时，进气道内的气流会形成摆动效应。

随着试飞继续实施，数量更多的A—12交付格鲁姆干湖试验场。1962年8月，122号机和123号机抵达该试验场。双座型A-12T(124号机)于11月运抵，125号机于1962年12月17日抵达。

1962年夏季，中情局的u-2发现古巴部署了SA-2地空导弹阵地，这种形势促使“牛车”项目加快研制进度。麦考恩询问是否能够让A-12到古巴实施空中侦察，洛克希德公司认为该机仍处于试飞阶段初期，因此无法担负此类任务。在当年10月的古巴导弹危机之后，让A—12尽快形成任务能力成为美国政府最优先考虑的项目之一。

虽然此时已有数量更多的A—12参与试飞，但整个试飞项目仍然受制于J58型发动机迟迟不能交付的影响。麦考恩认为这让人无法接受。他于1962年12月3日致信联合飞机公司总裁指出：“根据有关方面向我汇报的情况，由于发动机控制部件的生产出现问题，导致J58型发动机的交付被再次推迟……在这种情况下，我们在今年年底将无法获得足够数量的J58型发动机用于保障试飞项目的实施……此外，由于发动机面临的多种难题，导致我们目前仍未实现设计方案提出的飞行速度和高度性能指标。”

第一台J58型发动机最终交付格鲁姆干湖试验场并被安装于121号机。首先面临的问题是启动发动机。小尺寸风洞模型无法充分预测发动机内部气流的状态。作为过渡措施，在地面测试中拆除了进气道的进气面板，此后又采取在发动机舱室上钻孔的方法解决上述问题。121号机在初始试飞中采用各安装1台J58和J75型发动机的动力系统配置方法。1963年1月15日，A—12首次进行了在安装2台J58型发动机状态下的试飞。到1月底，普·惠公司交付了10台J58型发动机并安装于A—12。

遴选飞行员

中情局早在A-12进行首次试飞之前就已着手遴选飞行员。“牛车”项目的飞行员必须具备高超技能，这既是A-12性能特点的需要，也是担负秘密情报飞行任务的要求。美国空军准将唐·弗里克京格尔奉命制定飞行员选拔标准，他接受了约翰逊和中情局总部提供的建议。初始选拔标准包括拥有驾驶高性能飞机的经历、情绪稳定以及自我激励意识较强等，年龄范围为25～40周岁。由于A-12的座舱较小，意味着飞行员的身高不能超过1.83米，体重必须低于79.4公斤。

选拔小组调阅了空军档案资料并划定了潜在候选人。通过心理评估、体检以及修订标准等方式，逐步减少了初始名单上的候选人数量。通过最终评估选拔了16名备选飞行员，此后再由中情局

对他们进行全面的安全和体能检查。通过中情局检查的飞行员将“介入与一种性能极为先进飞机相关的高度保密项目。”1961年11月，中情局最终批准5名飞行员参与“牛车”项目，他们分别是：威廉·斯克莱尔、肯尼斯·科林斯、沃尔特·雷、丹尼斯·沙利文和阿隆佐·沃尔特。这5名飞行员的背景各不相同：斯克莱尔是美国空军试飞员学校的毕业生(56D级)，此前在位于艾格林空军基地的装备发展中心工作。其他人都来自美国空军相关部队。与中情局招募的U-2飞行员一样，他们全部从空军退役并成为平民，而他们在中情局从事任务的时间将计入军衔以及退休时间。他们的薪金和保险金标准与U-2飞行员相似。

中情局选拔的A-12飞行员于1963年2月抵达格鲁姆干湖试验场。与50年代参与U-2项目的飞行员一样，他们认为51区“是一个被人遗忘的角落，(白天)多风炎热，(晚上)多风寒冷，几乎与世隔绝”。这5名飞行员驾驶A-12T教练机(绰号“钛合金鹅”)进行了几次飞行，随后在单座A-12进行训练和试飞。每名飞行员都分配了个人任务呼号——“荷兰人”加一个两位数。该分队被命名为第1129特种行动中队，绰号为“走鹃”。

随着J58型发动机的交付以及中情局选拔飞行员抵达试验场，“牛车”项目开始进入第三阶段。在该阶段需要大量工程师参与研发，这些人也是通过秘密方式招募。洛克希德公司的一名飞行员被问到是否愿意从事某项“秘密工作”，他在被招募为项目工程师后被飞机送到某个地区，工作一周后再于周五乘飞机返回伯班克。在某些情况下，有关方面一直不会告诉这些工程师他们将会担负哪些任务——直到他们第一次看到A-12。

被外界发现

A-12是一架几何尺寸较大、噪声极高且外形独特的飞机，使这种飞机保持秘密状态是一件难度很大的事情。在早期的试飞中，中情局试图限制看见这种飞机的人员数量。在格鲁姆干湖试验场工作的所有人员中，那些与“牛车”项目无关的人员会在飞机起飞之前被集中至一个食堂内。这种方法很快被放弃，因为它导致试验场正常活动中断，且因飞行次数较多而缺乏可行性。

由于A-12的航线将穿越美国西南部地区，因此如何避免有人在格鲁姆干湖基地以外的地方发现该机也是一个难题。在A-12爬升和加速过程中，“距试验场约48.27公里的一些小村庄的居民”都能听见该机生成的音爆。上述问题在调整航线后得以解决。

虽然格鲁姆干湖上空的空域处于封闭状态，但是它仍然靠近飞行活动繁忙的内利斯空军基地。因此，A—12不可避免地会被在该机场起降的飞机发现。一次，一位美国空军飞行员驾机飞至位于试验场西北部的一个靶场上空，并发现远处有一架A-12正在爬升。他能够看清该机外形并意识到这是某种型号的试验飞机。在另～次泄密事故中，一个飞行编队中的几名飞行员同时发现了1架A-12。当他们着陆后，一位将军命令他们必须对此事保持沉默。内利斯空军基地的一些飞行员曾数次看到A一12。对他们而言，沙漠中存在某些“神奇”事物已是一种常识。

爱德华兹空军基地位于格鲁姆干湖试验场西南侧。美国国家航空航天局(NASA)的试飞员多次驾驶X-15科学试验飞机进行训练和支援飞行，并穿越加利福尼亚州和内华达州飞至试验场附近的跟踪点以及格鲁姆干湖床上空。这些X—15飞行员唯一需要避开的区域就是核试验场以及51区。NASA的一名试飞员发现了1架A-12，他通过电台呼叫爱德华兹空军基地塔台并询问这是什么型号的飞机。对方告诉他，他看到的飞机对于美国的国家安全至关重要。这名飞行员此后也签署了一份保密协议。

A-12的行踪有时甚至会被地面上的人员发现。某天凌晨5时30分，美国空军的一名上尉正在爱德华兹空军基地的主跑道上检查道面情况并为当天的飞行作准备。突然，1架A—12从低空穿越该基地并在爬升后不见踪影。该机的外形非常特殊，以至于这名上尉军官最初将它看成由2架飞机组成的飞行编队。他向塔台呼叫：“这是什么飞机?”塔台通过电台回答：“哪里有什么飞机?”

民航航线上的飞行员是发现A-12次数最多的人群。据信，有20～30名民航航班飞行员看见过A—12，其中有一位民航飞行员曾两次看到A—12。在一次目击事件中，一名民航飞行员发现了1架A-12以及2架伴随飞机。他在电台中报告：“我看见一只天鹅和两支小天鹅。”与这些目击事件相关的传言在美国航空航天界广泛传播。《航空和空间技术周刊》对这些传言进行了分析，“牛车”项目此时面临的问题是能够在多长时间内继续保住秘密。1963年5月24日发生的一起坠机事故使A-12的安全保密问题更趋严重。肯尼斯·科林斯驾驶123号机进行亚音速训练试飞。当他下降至云层中后，空速管结冰并导致仪表无法显示正常空速。该机很快处于失速状态并出现机头上翘现象。科林斯在无法控制飞机的情况下弹射逃生并安全着陆，而123号机坠毁于犹他州温多佛以南约23公里处。

内利斯空军基地的指挥官被告知：“我们的1架F-105刚刚坠毁。”他回答：“这不可能。所有F-105都停在机场里。”对方只是简单地告诉他：“不要争辩。如果有人问到这起飞机坠毁事故，你只需报告基地内的1架F-105在内利斯以北的一次例行飞行训练中坠毁。”

从坠毁事故的相关报道看，用F-105掩盖“牛车”项目的做法取得了成功。试验场人员用两天时间回收飞机残骸，事故现场的目击者被要求签署保密协议。在这次坠机事故后，其余A-12全部停飞一周。在查明是因为空速管结冰而导致事故后，停飞指令才得以取消。在发生坠毁事故的情况下，A-12仍然保持了秘密状态，该机正在准备冲击3马赫的飞行速度。

(未完待续)