深度解析——F117隱身攻擊機

1964年,蘇聯科學家彼得·烏菲默傑夫在莫斯科科學院無線電工程學報上發表了一篇名為《物理演射理論中的邊緣波行為》的文章, 對德國物理學家阿諾爾德·索莫菲的研究進行了進一步的擴展, 提出了物體對雷達電磁波的反射強度和物體的尺寸大小無關,而是與邊緣佈局存在著比例關係。 如果將這一概念應用在飛行器上,則可以大幅度減少被雷達發現的概率, 但是根據這一理論設計的飛行器,在空氣、動力學上存在著先天不穩定的因素,無法實現以人力進行操控, 需要非常先進的計算機系統充當輔助控制單元,才能保持機身的穩定,然而當時的計算機水平還無法實現這一構想。 在越南戰爭時期,蘇聯的地對空導彈在雷達網絡的配合下,對美軍的各類戰機造成了嚴重的威脅, 原本掌握了空中優勢的美軍,在防空火力的壓制下,並對地攻擊任務變得日趨複雜, 通常需要在火力掩護和空中支援的配合下,才能實現對地攻擊的目的。 在越戰末期,以色列和阿拉伯世界爆發了贖罪日戰爭,在地面防空導彈的打擊下, 以色列空軍在18天內損失的戰機數量就高達109架。 當時蘇聯以中遠程監視雷達為核心,構建了龐大的防空導彈網絡, 在1974年,美國國防科學委員會提交了一項評估報告,套用以色列空軍在贖罪日戰爭中的戰損比, 如果美蘇爆發全面衝突,所有北約戰機突入華沙條約組織的防空網絡後,將在兩週內被全部擊落。 同年,美國國防高級研究計劃局祕密向五家本土航空巨頭發出問詢,核心內容包括兩點, 第一,一架飛行器是否可以避免被雷達識別,第二,是否有能力設計和製造這樣一種飛行器。 當時的美國仙桐公司與格魯曼公司拒絕參與,通用動力公司給出的方案是利用電子對抗技術實現這種設想, 但是這種意見並沒有被採納,最終美國的麥克唐納·道格拉斯公司和洛斯洛普公司各自獲得10萬美元的研發資金,用以進行深入的研究。 作為被忽視的對象,洛克希德公司已經有近十年未參與戰鬥機領域, 此次的問詢名單中也沒有洛克希德公司的身影,但是基於洛克希德公司長久以來在美國軍方建立的深厚根基, 洛克希德很快察覺到軍方開展了關於戰機隱身技術的研究,並獲得了美國中央情報局的支持。 洛克希德公司已經為美國中央情報局研製了A-12和M-21高空偵察機以及D-21五人偵察機, 在中央情報局的支持下,洛克希德得以與美國國防高級研究計劃局討論將隱身技術應用在這三款偵察機上的可能性, 也同時試圖將觸角延伸至美國軍方的隱身戰機計劃之中,並向國防高級研究計劃局發出了正式的申請。 在經歷了多次失敗之後,洛克希德公司最終得以以非正式成員的身份參與其中,並緊鑼密鼓地開始了研究和設計工作。 為了降低雷達反射截面,洛克希德的工程師們可謂絞盡腦汁,並研發了專門的計算機程序, 用以驗證設計模型的雷達反射效果。 在經歷了多次失敗後,洛克希德公司的設計團隊發現了蘇聯科學家彼得·烏菲默切夫在1960年代發表的論文, 在結合了烏菲默切夫的概念後,設計團隊最終從二十餘種設計方案中敲定了多面三角一佈局。 在方案誕生之初,許多團隊內部成員對這個擁有怪異外形的新設計持懷疑態度,並為該設計取了無望鑽石的綽號。 整個關於野生戰機的研究項目在當時屬於最高機密,在五角大樓中也極少有人知道該項目的存在。 即便無望鑽石這一綽號在小範圍內得到了傳播,但是大多數人仍然不明確這個神祕代號背後的含義。 幾乎在同一時段,美國國防高級研究計劃局提議洛克希德公司、諾斯洛普公司與麥克唐納·道格拉斯公司一同開發代號XST的實驗生存測試平臺項目。 麥克唐納·道格拉斯公司雖然在理論上獲得了一定的進展,但是尚不具備設計和建造這種飛行器的能力,於是洛克希德和諾斯洛普成為XST項目的實際競爭者。 諾斯洛普和洛克希德在戰機外形上的設計採用了近乎相同的思路,在經歷了數月的測試後,在1976年的4月,洛克希德公司成為了最終的勝利者。 為了安撫諾斯洛普公司,美國國防高級研究計劃局後來啟動了代號BSAX的戰場監視飛機實驗項目,最終演變為木蘭計劃,並追上了BR隱身轟炸機。 作為XST項目的勝利者,洛克希德公司開啟了第二階段的工作,即建造兩架具備載人能力的驗證機,該階段的代號被取名雍蘭。 為了建造原型機,洛克希德自籌了1040萬美元的研製資金,原型機必須達到三個核心指標,第一,適宜的整體重量,第二,有效降低雷達波,紅外線,可見光譜和聲音特徵,第三,能夠在飛行過程中根據第二條準則調整飛行姿態。 首架深藍原型機最終於1977年完工,雖然與日後的F117在外形上非常相似,但是原型機的尺寸較小,整體的重量僅為量產板的四分之一,機體表面覆蓋了洛克希德實驗室研發的雷達波吸收材料,機身採用了洛克希德F5的起落架,飛行控制系統來自通用動力公司的F16,動力單元來自北美航空的T2教練機, 在完成地面測試後,首架原型機被拆解運輸到位於美國內華達州的51局,並於1977年12月完成了首飛,整個飛行測試比較順利,直到1978年5月的第36次飛行測試,首架原型機因起落架故障而墜毀,所幸駕駛員在墜毀前成功彈射逃生。 在首架原型機墜毀後,二號原型機已接近完工,在吸取了一號機的經驗後,二號機對機身結構進行了適當的調整,並於1978年7月完成了首飛,然而在1979年7月的第52次飛行測試中,二號機由於液壓系統故障導致發動機起火,機體因失控而墜毀,飛行員再次死裡逃生。 在深藍項目開始之前,美國空軍原意是希望洛克希德公司在隱身戰機領域做出一些探索,但是在首架深藍原型機被送往51局後,美國空軍便授予了洛克希德公司一份代號高級驅使的項目合同。 當時的美國戰術空軍,司令部向洛克希德公司訂購了5架測試機和20架量產機,高級驅使項目下的機身設計相比於深藍時期進行了適當的調整,解決了中心偏差問題,並增加了兩個武器艙,首架驗證機於1981年轉移到51局,並於當年6月完成首飛,首架量產版本於1982年交付,並於1983年10月完成作戰能力評估。 第59架也是最後一架量產機,於1990年完成交付,這些量產機的正式代號就是F117A夜鷹攻擊機。 在整個1980年代,F117都屬於絕密狀態,儘管存在著許多傳聞,美國空軍也全部予以否認,直到1990年的4月,公眾才真正知曉了F117的存在。 F117最顯著的特徵是其外形設計,整個機身的設計重點是最大限度提升隱身性能,減少雷達反射截面,然而這種外形在空氣動力學的表現上卻十分的不穩定,需要電船飛行控制系統不斷修正飛行姿態,以保證機身的平穩。 F117配備了四重冗餘電船飛行控制系統,為了降低整體的開發成本,F117的航電設備和電船操控系統等組件,大部分來自通用動力公司的F-16和B-52,以及麥克唐納道格拉斯公司的F-A-18和F-15E戰鬥機等等,儘管採用了相同的零部件,但是當時的通用動力公司和麥克唐納道格拉斯公司並不知曉零部件的用途。 美國軍方以採購備用零件的方式為F117項目進行典護。 F117的大小與F-15戰鬥機近似,長約20米,翼窄約13.2米,高約3.8米,機翼面積約72平方米。 F117是一款單座雙引擎戰機,具備空中加油能力,配備了兩臺通用電氣公司的F-40四型渦扇引擎,單發推力約40千牛,F117的空重約13.4噸,最大起飛重量約23.8噸,升限在13000米到14000米左右,極速約0.92馬赫,航程在1720公里左右。 F117採用了集成式的數字化航天系統,配備了GPS系統和高精度慣性導航設備,各類操作由一套自動化系統統一協調處理,為了保持最低限度的可探測性,F117A可能並沒有搭載雷達設備。 F117的理論雷達反射界面為0.001平方米,為了提升隱身性能。F117發動機的進氣口和出氣口並不能滿足發動機的實際需求,也導致發動機效率的降低。與此同時,F117也竭力減少紅外信號的產生,在動力方面的犧牲,令F117的機動性能大打折扣,也因此被質疑不具備空戰格鬥能力。 作為世界上第一款隱身戰機,F117被劃歸為攻擊機,兩個內置武器艙可以攜帶2.3噸的彈藥,每個內置武器艙內擁有一個掛點。雖然理論上,F117可以兼容大部分美製武器,但是受到艙內尺寸和佈載能力的限制,F117通常會攜帶激光制導炸彈。除了常規彈藥外,F117也具備攜帶核武器的能力。 除了有美國空軍採用的F117A以外,洛克希德公司還曾向美國海軍推出名為F117N海鷹的射擊概念。相較於F117A,海鷹提升了動力系統,對機身結構進行了調整,可以達到3.6噸的有效負載,並允許攜帶更為先進的空對空導彈。在遭到海軍的拒絕後,洛克希德公司向美國和英國空軍提出了F117B的射擊理念。 F117B繼承了F117N的大部分功能,但是兩款戰機最終均未被採用。 F117於1983年通過初始作戰能力評估,首次實戰部署是在1989年美國入侵巴拿馬期間,兩架F117A攻擊機參與了攻擊行動。到了1991年的海灣戰爭期間,F117的行動次數猛增到了1300餘架次,達到了6900餘個飛行小時。 在1999年北約轟炸南斯拉夫期間,一架美國空軍的F117被南斯拉夫的蘇制S125D對空導彈擊落。在飛行員最終順利逃脫後,美國最終決定不回收墜落的F117戰機,這也是迄今為止唯一一架被證實擊落的美軍隱身戰機。 在2001年和2003年,F117相繼參與了美國針對阿富汗和伊拉克的軍事行動。此後,F117逐漸退居二線。一方面,F117採用的隱身技術和塗層材料已經顯得過時,而且每年需要消耗大量的資金。另一方面,第二,F22和F35的出現正在顯著削弱F117的地位。 到了2006年底,美國空軍宣佈了F117的退役計劃。從2007年3月到2008年的4月,所有的現役F117完成了退役進程。大部分F117被送往位於內華達州的美國空軍託諾帕試驗場,而非像普通退役機型那樣,被送入亞利桑那州的戴維斯蒙森空軍基地。 雖然不如美國的51區神祕,但是託諾帕試驗場也是戒備森嚴的軍事重地,進行過許多機密的飛行測試,也被稱為52區。儘管已經正式退役,大部分F117都得到了妥善的保養。由於和51區的聯繫,令F117始終具備些許的神祕色彩。 從2016年至今,不斷有人觀察到處於正常飛行狀態的F117戰機,直到2021年,美國空軍才正式承認F117在退役後定期處於飛行狀態,可能被用於各類實驗形象。作為F117唯一的使用者,美國空軍曾擁有59架量產版的F117A,除了被基洛和紀錄博物館展出的F117外, 美國空軍可能還擁有約45架F117,根據美國空軍測試中心在2022年發布的信息顯示,這部分F117可能會在2034年前保持飛行狀態,用於充當假想敵和充當多種武器實驗平臺。 以上是本集的全部內容。