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来自苏联的礼物
1974年美国国防部先进研究项目局(DARPA)邀请美国五家最大的军机制造商(诺斯罗普、麦道、通用动力、费尔柴尔德和格鲁门)对战斗机的低可探测技术进行初步研究。后两个公司都表示没有兴趣参加这种研究,通用动力则反应冷淡。表示了明显兴趣的诺斯罗普和麦道公司则获得了10万美元的研究合同。鉴于洛克希德在A-12/SR-71降低雷达截面积的卓越表现和经过凯利.约翰逊的游说,“臭鼬”工厂最后也被邀请参加研究。
隐身技术的难题是如何计算RCS。1953年美国数学家约瑟夫·B科勒提出了几何绕射理论,苏联雷达部第108研究所的科学家乌菲姆谢夫受到几何绕射理论和另一美国人克莱莫提出边缘电流的启发,在1962年提出了的物理绕射理论(PTD)。经过审查,苏联官方认为该理论没有任何军事价值。1962年他的书——《物理绕射理论的边界波方法》公开出版。
当洛克希德的工程师丹尼斯·奥瓦霍塞读到该书英译版时,他立即意识到PTD非常适合被用于计算飞机的雷达散射截面,因为PTD的边缘电流效应是可加的,既复杂物体的散射场是镜面反射场加上所有边缘电流的总效应。几个月后,PTD就被编成了计算机程序。当时计算机计算能力有限,PTD程序无法计算复杂曲面外形物体的RCS。奥瓦霍塞和分析数学家比尔·施罗德提出把飞行器设计成多面体形状,这可以限制需要进行计算的三角形数量。
“海弗蓝”气动布局
“海弗蓝”
1975年“臭鼬”工厂开始研究低RCS飞机,最初的设计按隐身要求进行最优化,由于只能采用多面体形状,结果得到了一个扁平、尖利的菱形升力体,没有机翼和尾翼,进气道在背部,扁平的尾喷口可以尽快地把炽热的喷流和周围的冷空气混合,降低红外特征。全机都涂覆了RAM材料。但是气动分析和风洞试验表明,升力体根本飞不起来,所以被戏称为“毫无希望的菱形”。“臭鼬”工厂只能把前缘向后延伸形成机翼,同时增加了向内倾的双垂尾,这样设计的垂尾可以遮挡尾喷管向上方的红外辐射。
在确定了气动外形后,奥瓦霍塞和他的小组用了6周时间计算出了RCS。随后“毫无希望的菱形”开始在吸波室中进行模型RCS测试。“臭鼬”工厂的设计无疑是惊骇世俗的,多数人还认为隐身飞机需要扁平的外形加上厚厚的吸波材料,“毫无希望的菱形”看来甚至不是一架飞机。
1977年初洛克希德收到了DARPA的合同,制造两架60%缩比的可飞验证机,项目代号“海弗蓝”(Have Blue)。洛克希德仅用数月时间就造出了两架“海弗蓝”样机。第一架用于试飞,评估该机的飞行特性,第二架用于评估雷达信号特征。为了节约时间与资金,该机尽可能采用现有部件,安装了两台通用电气的非加力J85发动机、A-10的起落架、F-16的线传操纵系统、F-5的座舱仪表和弹射座椅。“海弗蓝”的外形大致与日后的F-117A相同,只是垂尾安装在尾喷管外侧并向内倾斜约30度。该机的半三角翼有效翼展较短,前缘后掠角72.5度,每侧机翼后缘安装一片用于俯仰和滚转操纵的副翼,副翼前方的机翼上下表面还各有一个扰流片,除此之外没有襟翼或者减速板。“海弗蓝”为单座型,座舱采用三角形风挡,类似于F-102/F-106,没有弹舱和任何作战设备。由于F-16是俯仰方向静不稳定的,“海弗蓝”则是三轴都不稳定的,所以必须修改电传飞控系统。由于还未解决隐身空速测量设备的研制问题,所以“海弗蓝”只能安装常规空速管,在进行雷达截面测试时空速管可收入机身,收回后依靠惯导系统提供速度数据。
在洛克希德10号工厂的封锁区域内完成组装的两架飞机都没有国防部正式编号和美国空军序列号,只有工厂编号1001和1002。
首机(1001)于1977年11月完工。1978年1月?2月间“海弗蓝”在内华达州格鲁姆湖进行了首飞(确切日期至今保密),飞行员是洛克希德经验丰富的试飞员比尔·帕克。试飞初期,帕克得到了美国空军肯·戴森中校的协助。
由于缺乏减速板和襟翼, “海弗蓝”的降落速度相当高(296千米/小时);该机飞行操控性不好,被形容为“会飞的猪”;高度后倾的座舱盖前风挡也严重影响了飞行员的前方视界,给起降带来不小的困难。1978年5月4日“海弗蓝”1001号原型机在结束例行试飞降落时下降速度过大,起落架狠狠地撞在跑道上,导致右侧主起落架呈半收回状态。帕克赶紧拉起飞机,并重复尝试摇晃飞机把起落架抖下来。在第三次尝试失败后,他被命令爬升至3000米高度弹射。最终帕克成功弹射,但由于撞到头部而昏迷,无法控制降落伞,落地时导致背部重伤。帕克最后生还,但再也无法飞行。高度机密的“海弗蓝”残骸在内利斯综合靶场某处被焚毁。
1001号机坠毁不久“海弗蓝”1002抵达了格鲁姆湖。1978年6月该机在戴森中校的操纵下进行了首飞。此后戴森中校进行了多次试飞,测试了该机在不同雷达照射条件下的信号特征。除波音E-3预警机外,其他飞机的机载雷达都无法发现该机,E-3也只能在近距离截获该机。大多数的陆基导弹跟踪雷达只有在“海弗蓝”进入导弹最小射程之内才能发现该机,陆基和机载空空导弹制导雷达都无法锁定该机。同时发现“海弗蓝”规避雷达的最佳战术是以机头正对雷达,此时RCS最小。
1979年7月“海弗蓝”1002号因事故坠毁,当时戴森中校正进行第52次试飞,一台J85发动机起火烧毁了液压管线,戴森中校被迫弹射,1002号的残骸同样被焚毁。由于总体目标已达成,洛克希德没有制造其他的“海弗蓝”飞机。
F-117A“夜鹰”的诞生
“海弗蓝”试飞结果极大地鼓舞了卡特政府的国防研究与工程局副秘书长威廉·派瑞,他敦促空军尽快将这项技术应用到作战飞机中。1978年11月洛克希德被授予一份先期合同,开始“海弗蓝”全尺寸研制(FSD)工作。这是一个属于国防部“特种审查”的黑项目,代号“大趋势”(Senior Trend)。
“大趋势”被定义为一种没有雷达的单座夜间攻击机,安装有用于导航和攻击的电子-光学系统,不具备空战能力。该机的总体布局与“海弗蓝”类似,但更大更重,增设机内弹舱和电子设备;机翼前缘的后掠角减小,以增加机翼在大迎角下的升力和总体气动性能;座舱盖前风挡的后倾也减小,以改善飞行员的视界;内倾的双垂尾后移变成外倾的双垂尾,以增加垂尾的控制效果;采用了两台通用电气的非加力F404-GE-F1D2涡扇发动机。这是F/A-18所使用的F404-GE-400发动机的衍生型。
1981年6月初首架“大趋势”预生产型(尾号780)抵达格鲁姆湖,6月18日洛克希德试飞员哈尔·法利驾驶该机进行了首飞。1981年中—1982年初其余4架预生产型陆续加入试飞工作,尾号分别是781?784。
1982年4月首架生产型“大趋势”(785)抵达格鲁姆湖,该机与预生产型的不同之处是加大了垂尾,新垂尾每片由三个平面组成(预生产型为两个平面)。4月20日洛克希德试飞员罗伯特·L·莱德瑙尔驾驶785号进行首飞,但由于该机电传飞控系统的俯仰和偏航线路接反了,结果该机前轮一离地就立即失去了控制,首先猛烈地向一侧偏航,接着机头上仰失去了控制。莱德瑙尔来不及弹射,该机继续偏航并呈倒扣姿态下座,最终打着转冲入跑道旁边的干胡床上起火燃烧,受了重伤的莱德瑙尔被抢险队救出,后来无法继续飞行。785号严重受损无法修复,被运至洛克希德加州帕尔姆戴尔工厂拆卸掉可用部件,最后被做成该工厂的大门雕塑。由于该机是在交付美国空军之前坠毁的,所以没有计入F-117的生产总量。
从安全和保密角度考虑,美国空军在托诺帕靶场为隐身飞机建立一个新的基地,该靶场位于内利斯综合靶场的西北角。托诺帕靶场四周的保卫措施很严密,该基地直到1985年才被媒体报道,此时已经运转了近两年。
美国空军秘密成立了装备隐身飞机的4450战术大队,并装备了几架A-7D用于掩护和训练。1982年9月2日4450大队接收了首架隐身飞机,1983年搬至托诺帕,至10月28日4450大队已拥有14架隐身飞机,开始具备初步作战能力。为了保密,4450大队都在夜间进行飞行训练。因隐身飞机易于操控,美国空军使用地面模拟器培训飞行员而未研制该机双座教练型。
因种种原因,隐身战斗机未能参加1983年入侵格林纳达的“急迫暴怒”行动、1983年1月对黎巴嫩南部真主党游击队基地的打击行动和1986年4月4日的“黄金峡谷”行动。
尽管军方的保密措施非常严密,美国国内媒体还是获得了隐身战斗机的只鳞片爪信息。1981年10月美国《航空周刊》报道了美国空军正在研制一种可用于作战的隐身飞机,有数名目击者声称在西部沙漠的夜空看到了外形奇特的飞机。随着媒体获得的信息越来越多,在整个80年代,美国空军拥有一种隐身飞机已成了众所周知的秘密。面对媒体关于隐身飞机的询问,国防部一概予以否认或干脆“无可奉告”。
所有人都以为传说中的隐身战斗机正式编号是F-19,因为该编号没有赋予给任何已知战斗机。作家汤姆·克兰西在1986年出版的《红色风暴》中将隐身战斗机作为了关键角色,他称之为F-19“幽灵骑士”。一家名为Testors的塑料模型公司还发售了隐身战斗机拼装模型,并声称模型具有真实的外形。
同时隐身飞机继续在内华达沙漠上空进行训练。1986年7月11日罗斯·E·马尔海尔少校驾驶第7架生产型飞机(尾号792)训练时在加州贝斯克菲尔德附近撞山。飞机因严重撞击解体,飞行员身亡。军方立即向坠机现场派遣了一支搜索队封锁整个区域进行彻底搜索,目的是找到每一片残骸以防泄密。失事的原因从未公布,据推测夜间飞行引发的疲劳和神志不清是主要的原因。
关于此次事故,媒体和航空迷间流传着一些奇怪的故事和传闻。有人说马尔海尔少校当时驾驶的是一架苏制米格-23;有人说搜索队挖出坠毁区域长900米、深1.8米区域的土壤并过筛,以确保事后没人能在此发现一片残骸;还有人说为了欺骗可能的挖掘者,搜索队还运来一架已坠毁在格鲁姆湖超过20年的F-101A残骸,切碎后洒遍整个区域。
1987年10月14日麦克·C·斯图尔特少校驾驶第30架生产型飞机(尾号815)坠毁在托诺帕以东的内利斯靶场。在这起事故中飞行员当场死亡,同样没有弹射的迹象。当晚没有月亮,内利斯靶场也没有灯光来帮助飞行员分辨地面与天空,斯图尔特少校可能在高速机动中迷失了方向并一头扎向地面,据说该机在坠毁时已达超声速。
接连发生的事故和尽快正常运作隐身战斗机需求迫使美国空军考虑改为白天训练。1988年11月10日,美国国防部终于承认了传说中隐身飞机的存在,并公布了一张模糊的照片。隐身飞机的秘密被保守了近10年之久,军方的保密和欺骗工作相当成,媒体获得的小道消息没有一个是准确的。
同一天美国空军证实了该机的正式编号是F-117A,而人们原以为该机的正式编号是F-19。F-111是美国空军使用旧编号规则的最后一款战斗机,1962年的新规则将空海军的战斗机从F-1开始重新排序。F-117引起了新一轮关于该机编号和黑计划的谣言和炒作,到今天仍未平息。既然该机不是F-19,那么真正的F-19是什么?如果F-117是沿用旧命名规则,那么F-112?F-116的编号又赋予了哪些机型?
这些问题至今仍没有答案,也许F-117根本就不是旧编号规则的延续,仅仅源自格鲁姆湖和托诺帕两个秘密基地的飞行日志编号。这两个机场当时也在试飞美国通过各种秘密途径从埃及、以色列、罗马尼亚等国搞到的苏制战斗机,型号有米格-19、米格-21、米格-23和米格-25。这些飞机的飞行日志编号都是以“11”开头的三位数字,后逐渐成为了苏制飞机的非正式编号,再后来这些编号前又加上“F-”前缀。F-112?F-116就分别代表苏-22、米格-19、米格-21、米格-23和米格-25,美国在前苏联解体前购买的那批米格-29编号为F-118。在内华达秘密基地的隐身飞机,其飞行日志条目编号就是117。洛克希德颁布的第一版飞行员手册的封面也印着“F-117A”,据说美国空军不想花上数百万美元重印所有的手册,就采用F-117A作为正式编号。还有一个未经正式的说法是该机的正式编号的确是F-19,但国防部宣布时错将飞行员手册上的F-117A作为该机的编号公布了出去。之前约翰逊总统在公布“黑鸟”项目时也犯过类似的错误,他把RS-71说成了SR-71,于是美国空军将错就错采用了新编号。
在F-117正式公布后不久,一位空军发言人在回答关于F-19的编号问题时,解释这是为了避免与米格-19混淆,军方跳过了该编号。最搞笑的说法是诺斯罗普公司导致了F-19编号的空缺,诺斯罗普为了使其F-5先进改型能用上F-20的编号而跳过了F-19。诺斯罗普认为F-20更有利于广告宣传,并想出了宣传语“F-20——新世代战机的领跑者”,空军也同意了该要求。二战期间也发生过类似事件,通用汽车费舍尔车身分部要求将其“鹰”重型护航战斗机的编号跳过P-73和P-74改为P-75,仅仅是为了配合广告口号:“一战看法制75炮,二战看费舍尔P-75”(法制1897式75毫米野炮是美国陆军在一战时的标志性武器)。(未完待续)