开创隐身战机序幕的F-117A夜鹰攻击机,详解美国第一款隐身战机
开创隐身战机序幕的F-117A夜鹰攻击机,详解美国第一款隐身战机
开创隐身战机序幕的F-117A夜鹰攻击机
在二战结束之后,世界上的主要两大阵营都开始了隐形技术的研发,尤其是苏联在击落了美国的U2隐形侦察机之后,对于隐形技术用在战斗机领域做了比较大的研究并且提出了不少的想法,当时的苏联图波列夫飞机设计局的一些专家专门撰写了一篇关于制造隐形飞机的学术文章,这篇文章没有得到苏联的重视,却被美国的相关人士深入研究,并认为未来这些技术将会是新一代战机的革命。于是在这个背景之下,美国的高级研究计划局正式批准了关于设计建造隐形战机的方案,这个方案的成果就是今天武器老白将要和大家分享的美国F-117夜鹰隐身攻击机。
解美国第一款隐身战机
当时这个项目交给了美国洛克希德公司,毕竟这家公司研究出了SR-71侦察机,具有很好的经验,当时洛克希德公司的臭鼬工程部门采用大量现役飞机的零部件,例如发动机采用了T-2教练机的J85-GE-4A 无加力型涡喷发动机,YF-16A的弹射座椅和电传操纵系统,B-52的惯性导航系统等等。
通过这些方法,臭鼬工程在极短的时间之内就拿出了样机,这个样机被命名为海弗兰,也被称为拥蓝。
这款试验机于1977年12月1日进行首次试飞,并且表现出非常优异的低雷达可探测性,这款实验样机就是未来美国第一款隐身战机的技术基础。
在1978年,美国开始秘密进行可以进入军方服役的新一代隐身战机的研制生产,这个计划采用了美国军方自研制原子弹以来最为严格的保密措施,样机被命名为YF-117A,YF-117A基本上就是F-117夜鹰隐身攻击机的样机了。
首架样机于1981年6月18日在格鲁姆湖秘密测试中心首飞成功,机身喷涂成三色迷彩,编号为780号。在进行一系列测试和试飞之后,于1982年2月27日进行第一架生产型的F-117A的测试和试飞,在这一年,美国军方陆续接收臭鼬工厂交付的F-117A战机,开始正式的服役生涯。
在第二年的1983年,F-117A基本上已经形成了作战能力,当年美军为了保持住笼罩在F-117A周围的神秘面纱,基本上在服役的前5年,一直都是只在夜间使用,也因此F-117A得名代号:夜鹰。
作为世界上第一款隐形战机,F-117A攻击机能凭借强大的隐形性能突破敌人火力网、压制敌方防空系统、摧毁对手严密防守的指挥所、战略要地、工业基地等高价值目标,并且凭借隐形性能还可以秘密执行侦察任务,在当时可以说是遥遥领先世界。
F-117A攻击机机身长度为20.09米、翼展13.20米、高3.78米、空重13.38吨,机身外形线条基本上都是围绕着隐身性能而设计的,在空气动力学和隐身性能上找到统一,机身的外形像是一个底部的三角形和上部分的多个不规则的三角面锥组成。
机翼采用很高后掠角的后掠翼飞翼结构,主翼的展弦比极高,这样设计主要是让机翼向两侧折射雷达波,达到降低雷达侦测到的几率,不过这种大后掠翼的设计会牺牲掉很多的引擎效率。
机翼边缘设计有开缝襟翼,通过机内配备的四重线传飞控系统控制襟翼的动作,用以调整飞机的飞行姿态。
机翼与机身融合机翼的前沿基本上就是机身的前缘,机头有4个多功能环境数据探头,也就是飞机上常用的四个全方位空速管,用来给战机的电传操纵系统提供数据,机翼为菱形翼剖面形状,这些设计均是为了将雷达波的散射达到最低,并且机身的各个边和棱角等强反射部位都大量使用雷达吸波材料,这些材料不仅仅只是一种,能分别吸收不同频率的雷达波。
早期机身表面涂成沙漠三色迷彩主要是为了测试使用,后来服役之后全部涂成黑色,是因为吸波涂层就是显示的这个颜色,具体的材料目前没有公开,但是有猜测是含铁氧化物的颗粒,因为这种成分是著名的隐身材料,具有重量轻吸波效果好的特点。
尾翼为一对大型的V字形双重尾,并向后倾斜,用以帮助战机保持平衡和协助完成转向等动作,在机身中线前部,是驾驶员的位置,F-117A战机是单座亚音速喷气式多功能隐身攻击机,只需要一名飞行员即可操作。
驾驶舱采用铰接式座舱盖,可以向后上方打开然后进出战机,座舱盖被分成五块,每一块都是整块的风挡,采用多层复合玻璃覆盖,上面敷有金属膜用以降低雷达反射率,驾驶舱内部相当宽敞,配有符合人体工程学的显示器和控制装置,不过也有一个缺点,那就是后方的视野很差,盲点很广。
驾驶舱采用的是麦克唐纳·道格拉斯公司的ACESII弹射座椅,这个座椅结构坚固、重量轻、易于维护,是美国空军最成功的飞行员逃逸系统,在弹射期间还有一个陀螺控制系统用来稳定座椅,曾经解救过500多条生命。
动力系统设计上,前面说过这款战机大后掠角设计会损失很多引擎的动力,并且多面体的机身设计会增加飞行阻力,使飞机的速度下降。为此设计师给这款战机安装了两具发动机,用以保证飞机以高亚音速飞行时所需的推力。
发动机采用的是两具GE通用电气公司的GE F404-F1D2非加力涡扇发动机,通过埋入式的方法安装,能使发动机噪音大为降低,达到声波隐身能力。
这款引擎单台推力48kN,能让F-117A攻击机实现1111千米/小时的最大平飞速度,这个速度基本上达到了0.9马赫的速度了,在后续更换了原本给A-12隐身攻击机使用推力更大的F412涡扇发动机之后,F-117A的最大速度基本上接近音速了。这俩具引擎能让F-117A拥有13716米的实用升限、续航里程为1720千米、在携带2.268吨武器的时候,作战半径为1056千米。
因为机身为了达到完美的隐身能力,机身外部没有设计外挂点,所以如果携带武器的话,是无法携带副油箱的,当然也可以选择不携带武器,选择在弹仓内携带副油箱增大航程用来执行侦查任务。
同时在机身背部还设计有可收放式空中加油受油口,通过空中加油的方式进行增大航程,作为夜间战机,同样也可以在夜间进行空中加油,通过座舱顶部的夜间加油照明灯进行对准加油即可。
动力系统也做了比较大的隐身处理,首先是进气口,进气口采用的是矩形进气道的设计,在进气口处采用了1.9厘米X3.8厘米,间距1.5厘米的吸波复合材料格栅屏蔽起来,这样的话可以大大的散射雷达波同时还能在大迎角和侧滑飞行的情况下,给发动机提供均匀的气流。
进气口内安装有加热防冰装置和辅助进气口,高0.6米,宽1.5米,容纳下一个人都没有问题,除了能够为发动机提供大量的空气之外,部分冷空气还能够通过辅助进气口绕过发动机与热排气混合,达到冷却排气降低红外特征的作用。
通过这个方法,F117A的排气温度能降低到66摄氏度,而说到排气就不得不说下排气口,F117A夜鹰隐身攻击机的排气口为鸭嘴兽形窄缝喷口。
这个喷口长1.65米、宽0.10米,里面贴有航天飞机所采用的防热瓦,内部设计了 11片垂直导流片,导流片第一个作用是可以加速排气冷却,第二个是能疏导排焰,下缘向后上方翘起,这是为了降低机尾的雷达反射,同时也可以对朝下方的红外辐射起到遮挡作用,能起到很好的雷达和红外隐身的双重效果。
喷气口这么设计,主要是为了避免跟排气羽流那样产生过多的红外线特征,还能最大限度地减少排气横截面积达到降低红外特征的作用,而这样设计,也带来了代价,那就是就没有推力矢量控制技术的余地了,因此F117A的动力系统不具备矢量推进技术。
通过这一系列的多面体机身构造、雷达吸收材料、鸭嘴兽排气装置相结合,造就了雷达反射截面积只有0.001平方米的F117A夜鹰隐身攻击机的超强隐身能力。
武器方面,除了长4.7米、宽1.57米的武器舱之外,没有别的可携带点了,这两个武器舱能提供2.3吨的载荷,能携带AGM-65“小牛”空对地导弹、GBU-10炸弹、GBU-27激光制导炸弹、B61自由落体核炸弹等等,基本上美军空军军械库内的武器都可以携带。
配合上隐身性能和较高的飞行高度,在执行任务的时候基本上可以不借助伴飞僚机的帮助,只需要配合上机身的电子系统就可以实现精准的打击,据悉F-117A在演习中对红外目标的攻击精度为1米左右,虽然这款战机能够携带空对空导弹,但是其机动能力目测并不是很出色,因此F-117A或许并不是很善于空中缠斗。
航空电子配备上,机上的很多设备都是从当时现有的战机上拿过来的,唯一的不同是F-117A上没有安装火控雷达和其他的各种雷达设备,主要是为了降低被发现的可能性,其导航系统主要由全球卫星定位系统和高精确性的惯性导航装置组成,自动任务规划系统可以协调所有的攻击任务,计划出攻击路线,并且自动执行,包含武器的释放。
火控系统通过风挡玻璃下面的双视场前视红外传感器和激光瞄准器进行探测和火控瞄准。这个传感器的窗口玻璃上也都采用内表面金属化处理或覆盖有细小格栅,从而使得窗口与机体表面形成一个相对于电磁波而言平整的整体,用来降低红外线和雷达反射截面积。
F-117A战机单机造价在当年为4260万美元,于1983年10月服役,首次参加战争是在1989年巴拿马战争执行的投弹任务,后续参加了波斯湾战争战争、科索沃战争和阿富汗战争,在1991年的“沙漠风暴”行动期间,F-117A战机出击近1300次,在防空炮火中袭击了伊拉克1600个有价值的目标,竟无一架受损,取得了非常出色的战绩,不过其主要任务均是执行轰炸投弹任务,基本上充当轻型轰炸机的角色,
唯一一次战斗损失是在1999年3月27日的科索沃战争期间,当时地面部队采用老式苏制S-125导弹击落了一架F-117A战机,具体的情况这里就不多说了。
在后来随着更加先进的F-22战斗机和F-35战斗机的服役,F-117A这款采用上个世纪70年代末技术的战机也显得越来越落后,因此于2008年4月22日陆续退役,不过最近这些年,美国经常出现F-117A复飞的视频,或许它只是躲到幕后也说不定呢?
而对于它的定位,作为一款隐身战机,美国将其定位为攻击机,为何使用F开头的命名规则呢?这是因为它在1962年美国三军服务飞机指定系统之前就获得了官方命名。
并且当时的研发团队认为,早期的隐形飞机的设计重点是最小雷达横截面,而不是空气动力学性能,因此设计出来的样貌非常奇特,所以一些资深的飞行员并不是很乐意去驾驶,如果选择攻击机的A或者是轰炸机的B去命名的话,并没有战斗机的F来的有吸引力,所以就用F来命名,达到容易吸引顶尖一流的美国空军飞行员驾驶的目的。
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