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F-117 夜鹰 发展历程

飞机型号: 
F-117
飞机类别: 
战斗机
国  别: 
美国

F-117 夜鹰 发展历程

DARPA的XST竞标案

1974年国防部高级研究计划署(DARPA)邀请诺斯洛普、麦道、费尔柴尔德、格鲁曼与通用动力等5家飞机制造商,参与一项称为“实验适存性测试平台(Experimental Survivable Testbed, XST)”的隐形飞机技术验证竞标案,希望能从中找出一个在整个频谱范围内都具有低RCS特性的设计。

其中费尔柴尔德与格鲁曼当时都对隐形技术不感兴趣,均没有响应DARPA的邀标,至于通用动力的提案则仍旧是以依赖电子反制措施为主,没有充分理解DARPA要求缩减雷达反射面积的企图,牛头不对马嘴,设计方向完全错误,一开始就被剔除。于是DAPRA便在74年底与诺斯洛普与麦道两家公司签约,各拨给100万美元的经费,让它们去设计自己的低可探测性飞机,并要求制造一架用于RCS测试的模型,获胜者将会得到建造2架技术验证机的合同。

未获邀参与洛克希德却一直在研究低雷达可视性侦察机与无人机,这都属于高度机密,主要用户是CIA,五角大楼中也只有国防部高层才知其中详情,行政位阶较低的DARPA反而对洛克希德在隐身技术方面的发展不清楚,以致美国本土厂商中在雷达低可视性方面经验最丰富、技术能力最强的洛克希德,反倒不在DAPRA的邀请名单内。

洛克希德臭鼬工厂的瑞奇把一些资料隐形研究资料A-12/SR-71的RCS测试数据与一份正式申请书送给DARPA的领导者海麦尔博士(Dr. George Heilmeier),希望由A-12/SR-71的资料展示洛克希德臭鼬工厂在隐形方面的技术成果,并要求DARPA让洛克希德加入这项竞标案。

但海麦尔博士却表示洛克希德的动作已经太晚,DARPA已经把所有的经费都拨给前面的5家厂商了,因此让洛克希德加入竞标的唯一可能方式是自费参与。这对洛克希德来说有很大的风险,但瑞奇认为臭鼬工厂已经站在隐形技术的突破口,必须承担这个风险。而海麦尔在对瑞奇给他带来的额外行政程序麻烦发作一番后,还是肯定臭鼬工厂过去的成绩,让他们在75年8月加入了竞标。

“绝望的钻石”

在洛克希德加入XST竞标的3个月前,奥弗霍赛于1975年5月向瑞奇呈递由草图设计师谢尔(Dick Schmer)侬据他的计算所绘制的“具有最小RCS特性”的飞机构型草图,但这个构型在投入DARPA的竞标前,先要克服的却是来自臭鼬工厂内部的反对声浪。

在传统飞机设计者眼中,好飞机应该也是“漂亮”的飞机,奥弗霍赛与谢尔以“最小RCS”为目的而提出由8个三角面组成的菱形八面体构型,可说是离经叛道,完全不像是可以飞的飞机,因此把这个构型取了一个“绝望的钻石(Hopeless Diamond〉”别名。反对者中还包括传奇的飞机设计师凯利•约翰逊。约翰逊反应相当激烈,当他看到“绝望的钻石”草图后,大吼“你疯了吗?这垃圾绝对飞不起来”,许多曾经跟随约翰逊的资深设计人员也都抱持反对立场。

lockheed hopeless diamond

洛克希德 绝望的钻石

奥弗霍赛为臭鼬工厂的设计人员逐一解释Ufimtsev理论的原理,以及如何透过机身上的平板将雷达波反射到入射以外的方向,从而设计出雷达隐形飞机。另外为解除许多资 深气动力工程师对这种低RCS构型飞机如何进行飞行控制的质疑,他们还设想出可通过计算机控制电子液压制动器,驱动气动力控制面进行每秒数千次的微调修正,藉以抑制 这种钻石构型带来的俯仰、滚转与偏航三轴先天不稳定问题,协助飞行员完成飞行控制,这也就是所谓的电传飞控(fly-by-wire)。 当时世界上首种电传飞控量产机的原 型YF- 16也才在前一年开始进行试飞(1974年2月首飞)),而臭鼬工厂马上就在75年的“绝望的钻石”方案上跟进采用(不过除此 外也没有其它可行的控制方法)。

多数反对者都逐渐被奥弗霍赛说服,但凯利•约翰逊仍然无法接受奥弗霍赛的多边形平板隐形理论,并与瑞奇打赌25分美金,声称他在12年前领导设计的D-21无人机就已具备较“绝望的钻石”更低的RCS。但即使是设计过20多种飞机、传奇性的约翰逊在75年9月14号以后也闭嘴了,当天他们把1架10英尺长的“绝望的钻石”模型,与1架12年前留下的D-21木制模型分别放进电波无反射室(anechoic chamber,或称电波暗室)进行RCS量测。结果显示,D-21固 然具有60年代最佳的隐形设计,但与突破性 的“绝望的钻石”相较还是黯然失色,“绝望 的钻石”在测试中的RCS表现与奥弗霍赛以Echo I得出的预测相同,整整比D-21低了1000倍,且“绝望的钻石”的RCS实测值与Echo I预测值的吻合度非常高,也印证了 Ufimtsev理论的正确性。(由这个测试结果可以大略判断D-21的RCS约为0.1〜l平方米等级, 就D-21设计的60年代初期来说,确实是相 当了不起的工程成就,无怪乎约翰逊曾夸口,只要直接沿用他的D-21构型就能满足空军对于穿透打击的需求。

不过这也不能责怪约翰逊对“绝望的钻石”看走眼,“绝望的钻石”造型如何的不同寻常,从接下来的一个事例中也可窥见一般,当他们进行过电波无反射室的量测后,接下来便借用麦道公司在莫哈维(Mojave)沙漠中的Gery Butte室外微波实验场进行户外测试(洛克希德当时自己没有户外的电磁波测试场,不得已只好向同属XST案竞争对手的麦道公司借用场地)。但当他们把“绝望的钻石”木制模型放到测试场的支撑杆顶端,准备开始以雷达照射模型时,雷达控制室的操作员却对站在旁边的瑞奇说:“瑞奇先生,请检查一下您的模型,它放反了吧?”,“胡说!它好端端的正放在那边!”瑞奇回答。瑞奇自己也很明白“绝望的钻石”造型之惊世骇俗,甚至会让第一次见到的人完全摸不着头脑,以致曾开玩笑的说,如果他们不能成功的把这构型发展成实际的飞机,那么或许也能把这模型当成前卫的现代雕刻艺术作品卖掉。

XST 

隐形技术并不是洛克希德臭鼬工厂的专利,许多美国厂商都从60年代开始研究相关技术,而像是“不让雷达波反射回发射源方向”等降低RCS的基本原理,以及采用倾斜垂直尾翼、内置弹仓、藉由S进气道、遮蔽发动机叶片等措施,也早已是众所周知,但问题在于如何把概念转化为实际的工程设计,以及这些设计又能把缩减RCS做到多好。

如麦道公司早在参与XST竞标之前的1972—73年,就已应海军研究办公室(Office of Nava] Research)所请,以回避雷达、红外线、声音与光学视线侦测为目的开发出一种称作静默攻击(Quit Attack)飞机的设计方案,这个方案可以明显看出,是以源自40年代麦克唐纳XP-67试验机的全机身翼融合概念为基础,再另外结合V型尾翼与隐藏的曲折进气道等设计而成。由于麦道的静默攻击飞机方案与DARPA发出的XST竞标案技术需求非常相近,因此麦道便找了之前在隐形无人侦察机上投入颇多的德立台• 莱恩(Teledyne Ryan)公司合作,以这个静默攻击飞机方案为基础,抢在其它公司之前向DARPA递交了XST方案。

Quit Attack

麦道的XST模型

麦道的XST模型据称与该公司稍早提出的静默攻击飞机方案极为接近,经过雷达试验后,证实这个方案具有不错的低RCS特性,因此DARPA便在75年夏天把麦道XST模型达到的RCS数值当作计划目标,要求另外两家厂商的方案也必须达到这个水平。但诺斯洛普与洛克希德此时都已掌握到隐形设计的決窍,麦道这个最像传统飞机的方案,很快就被这两家厂商给超越。

DARPA这项计划最终要的是一架可以飞的隐形技术验证机,而不只是“低RCS概念构型”,故臭鼬工厂原先在内部研究时可以纯粹为了满足探索“最低RCS”目的来设计“绝望的钻石”,到了XST竞标阶段就必须顾及实际飞行的需要,更多考虑气动力与控制方面的问题,故须对“绝望的钻石”原始设计做出一系列修正。认识到即使使用FBW也难以让“绝望的钻石”这种菱形造型飞机维持控制后,设计人员先把“绝望的钻 石”菱形角锥的后缘延伸,将原来的菱形升力体后缘向后延展成为一对高后掠翼,机尾也因此在两侧各形成一个大锯齿,然后又在机尾发动机排气口前方设置一对向内倾斜的垂直尾翼。另外为顾及安置发动机与进气道的需要,构成机体的平面数量也有增加,值得注意的是,臭鼬工厂在这个新设计上除了采用曲折进气道外,还打算在进气口处安装栅格状遮蔽物,确保雷达波不会直接照射到发动机叶片。

而在诺斯洛普方面,亦在首席隐形技术工程师约翰·卡森(Jone Cashen)领军下推出了—个结合了曲面与平面的三角翼构型,其特点在于进气道置于座舱后方的机背顶端,并向后延伸最后融入机尾,进气道内部还设有阻隔雷达波直接照射发动机叶片的筛网。由于诺斯洛普这个圆润的XST模型从某些角度看来颇似一只杀人鲸,因此被设计人员依圣 地亚哥海洋世界著名的杀人鲸明星名字取了—个“Shamu”的绰号。

与臭鼬工厂由Ufimtsev方程式发展出的Echo I程序相似,诺斯洛普在设计XST时亦发展了自己的RCS估算模式。但与以私人经费研究为主的臭鼬工厂不同,诺斯洛普的研究是在官方资助下展开,早在1966年就与空军航电实验室、陆军导弹司令部等单位开始RCS预测模式研究,并从70年开始以物理绕射理论(Physical Theory of Diffraction, PTD)为基础撰写RCS预测程序,诺斯洛普使用的PTD方法与Ufimtsev方程式基本上是相通的。

而当卡森于73年从休斯(Hughes)跳槽到诺斯洛普后,又把自己在50〜60年代的大学时 期独力发展的RCS估算方程式纳入诺斯洛普原先的模式,开发出第二代的RCS估算软 件,称作GENSCAT。GENSCAT的原理与臭鼬工厂的Echo I样都是透过把物体分解为多边形,再来求解RCS,使用的估算模式是以Ufimtsev的散射理论为基础延伸的增加长度绕射系数(Incrementalment length diffraction coefficient, ILDC)法。在 GENSCAT的辅助下, 再由曾在格鲁曼与诺斯洛普有多年飞机设汁 经验的瓦兰(Irv Waaland)负责设计出隐形飞机气动力模型。

不过某些资料指称诺斯洛普的GENSCAT能力不如臭鼬工厂的Echo I,虽然诺斯洛普一开始在以F-4C为范例试用GENSCAT时得出的结果还算准确,但光是把F-4C的设计数据转为GENSCAT程序可用的数值就花了3周,而输入数据与执行计算又花了数天时间,整个RCS估算程序的效率甚差,难以及时的把RCS预测结果反馈到飞机气动力设计上。不过诺斯洛普XST方案的造型远比F-4C简单许多,故在使用 GENSCAT时碰到的麻烦也少了不少。为配合这套能力有限的工具,诺斯洛普还是必须依赖经验法则,藉由每天不断修改模型,以大量的雷达试验找出最佳的低RCS构型,但最后拿出的方案,在隐形效果上并不比臭鼬工厂逊色多少。在麦道Grey Biitte微波量测场的试验中,诺斯洛普的XST模型也缔造了极低的RCS数值纪录(诺斯洛普本身也没有RCS量测场地,所以也和洛克希德一样是向麦道公司借用场地)。

DARPA审査过3家厂商的提案后,于1975年10月宣布由诺斯洛普与洛克希德两家公司赢得第一阶段甄选,并分别拨给两家厂商100万与50万美元的经费,要求制作验证用的XST全尺寸摸型以接受4个月后在空军白沙 (White Sand)测试场进行的雷达测试。位干新墨西哥州的白沙测试场是美围空军用来试验各式导弹的场所,为精确追踪导弹弹道,测试场内的空军雷达散射试验设施(RATSCAT)装备有当时西方世界发射功率最高、接收机也最敏锐的雷达。

为因应白沙测试场的考验,臭鼬工厂又对XST模型的细节作了些许修改,并重新制作了一个长3 8英尺的全尺才XST模型。但为求慎重起见,臭鼬工厂又在1975年12月与1976年1月,先以1/3比例的缩尺模型分别在公司内部的电波无反射室与麦道Gery BiiUe微波实验场进行测试,确认新构型仍能保有原 来的低RCS特性后,接下来才在1976年3月把新的全尺寸模型送到白沙测试场接受试验。

白沙测试场的考验

白沙测试场的雷达照射试验为期约1个月,由干两家公司的模型系分别安排在不同的时间接受测试,因此在试验进行的过程中,双方工作人员都见不到对方的模型,但在完成大部份的测试项目后,双方人员就可以前往试验场去观看对方的模型。不过从试验中发生的一段插曲也能看出两家公司间的实力差距。试验中受测模型必须悬吊于1个可旋转的40英尺高支撑杆顶端,并藉由支撑杆的旋转以分別让5部分别涵盖不同频率范围的天线依序照射模型,测量模型的雷达特性。但空军测试人员发现,他们用的支撑杆在测试XST隐形模型时出了麻烦。为避免支撑杆妨碍到模型雷达讯迹的量测,低RCS是支撑杆本身不可或缺的特性,白沙测试场用干安置受测模型的支撑杆RCS为-20dB(即0.01m2)等级,这在试验RCS大于-20dB的模型时不会有任何问题,但是在测试臭鼬工厂的“绝望的钻石”时,空军试验人员发现模型的RCS还比支撑扞更低,以致支撑杆自身的回波妨碍了模型RCS的量测。

洛克希德 XST

奥弗霍赛仍旧依靠Echo I软件的帮助设计了1个比模型RCS还低10dB的新支撑杆,但由于空军不肯付钱(他们认为原来的支撑杆不能用是两家厂商“害”的,不是他们的问题),洛克希德只能和诺斯洛普一起分摊建造新支撑杆的50万美元费用。但当诺斯洛普的卡森见到奥弗霍赛设计的这个在1海里外的50kW megatron发射机照射下,反射面积大小仅相当干1只大黄蜂的双楔型支撑杆时,不禁惊呼:“老天(Jesus)!如果他们能做出这样一个该死的支撑杆,不知道在他们的模型上能做到什么程度? ”

除了RCS预测工具稍逊一筹外,诺斯洛普的设计方向也犯了一个严重错误。诺斯洛普的原始构想是发展--种低空攻击机,由于多普勒雷达侦测低空目标的侧方较为困难, 因此诺斯洛普把降低RCS的重点放在飞机的 正前方与正后方,另外还假设前半球比后半 球更重要,所以诺斯洛普的XST模型在后半 球只有正后方左右3 5 °范围内才能维持低 RCS,然而D ARPA的测试却涵盖了正后方 左右45 °的范围。因此诺斯洛普的模型在试 验中,被发现在半球测试区域出现能让雷达 捕捉的强回波。

诺斯罗普 XST

诺斯洛普SXT方案

但当诺斯洛普意识到这个问题后,主管气动力设计的瓦兰却又没有办法透过延伸机尾与增大机翼后掠角来缩减后半球的RCS, 这样做会让这个模型从三角翼构型形成当初 洛克希德因难以控制而刻意回避的菱形钻石构型,洛克希德“绝望的钻石”已事先透过改为后掠翼结合尾部的大锯齿解决了这个问题,但诺斯洛普已经没有时间做这样大幅度 的修改。而且洛克希德还能藉由领先的RAM技术弥补外形隐形的不足,相较下,诺斯洛普在RAM领域与洛克希德间的技术差距还比外形隐形更大。美国空军虽曾在稍早的1975年6月于莱特-帕特森(Wright-Patterson) 基地举办了一场雷达隐蔽技术座谈会,凯利.约翰逊在会中首次揭露了关于SR-71外形隐形设计与RAM应用方面的细节,但这些技术对臭鼬工厂来说都已经是10多年前的老玩意,他们现在已有更新的技术,而对与应用这些技术了。

最终DARPA试验的结果表明,臭鼬工厂的“绝望的钻石”可视度(visible)只有诺斯洛普模型的1/10,且臭鼬工厂无论在工程经验、保密措施或技术风险管理方面都比诺斯 洛普优秀,因此DARPA便于76年4月宣布洛克希德获胜。这也是继20年前的U-2方案后,臭鼬工厂再次以原先未受邀的半路程咬金身份,抢下竞标案的最终胜利,接下来将由洛克希德依据“绝望的钻石”模型建造2架验证用的原型机,同时计划代称也改为“Have Blue”,并由空军系统司令部(AirForce System Command)接管,保密等级则从XST时期的“秘密(Confidential)”提高到“最髙机密(Top Secret)',只有“绝对有必要知道”且经特别核可者才能获知相关信息。

绝望的钻石

绝望的钻石过渡型,在原来的八面体上增加安装进气道的结构

洛克希德 XST最终构型

洛克希德 XST最终构型

不过DARPA亦认为诺斯洛普的技术颇有潜力,为保持诺斯洛普的隐形研发能力,并避免将所有资源都集中给臭鼬工厂带来的风险,因此在1976年底另外授予诺斯洛普一项战 场监视实验机(Baule Surveillance Aircraft- Experimental, BSAX)的合约,要求诺斯洛普发展一种搭载地面监视雷达,可待在敌方地面目标视线距离内的战场前沿执勤,且具高生存性的隐形飞机,最后的成果就是82年2月开始试飞,但直到1996年4月才公幵的“Tacit Blue”实验机,也为5年后诺斯洛普在先进技术轰炸机(ATB)—案中扳回一城,战胜臭鼬工厂奠定了基础(诺斯洛普负责领导XST研发的卡森与瓦兰也是后来B-2计划的主导者。

建造Have Blue技术验证机

臭鼬工厂虽然在XST竞标中获胜,但真正的困难是从现在才开始。首先在技术方面,“绝望的钻石”毕竟是不需要飞上天的雷达测试模型,离实际能飞还有很遥远的距离。实际的飞机不仅尺寸较大,而且还必须安装所有飞行必要的设备,包栝气动力控制面、起落架、燃油舱、飞行员座舱、发动机、发电机、航电设备以及各式天线与管线等,难就难在多了这么多设备后仍须维持原有的隐形特性,因此对起落架舱门、座舱罩、进/排气口与机身上任何开口都必须仔细处理,而且还要兼顾气动力与飞行控制的需求。

洛克希德 XST F117

洛克希德臭鼬工厂Have Blue

当时臭鼬工厂最资深的结构工程师——从40年代设计P-80战机时代就开始跟随凯利•约翰逊的包德温(Ed Baldwin) 负责修改“绝望的钻石”,使其从雷达测试用的模型转变为真正能飞的飞机。除了修正气动力构型外,包德温还需决定验证机的尺寸、重量、结构强度以及所需零件数目等实际飞机该有的具体细节。包德温最后提出的设计是一个长38英尺、宽22英尺的单座、双发动机构型,近似三角翼的主翼前缘后掠角为72.5°,两具垂直尾翼则向内倾斜30 °,除可避免造成反射外,某些角度下亦有遮蔽发动机 排气口的作用。主翼内侧后缘安装的升降副翼可用于俯仰与滚转控制,垂直尾翼则提供偏航控制,最大起飞重量约为12000磅。

除了雷达隐形外,臭鼬工厂也考虑了降低光学、红外线讯迹与噪声等方面的问题,为避免超音速飞行产生的庞大红外线讯迹, Have Blue验证机将仅装备无加力的发动 机,且发动机排气口也会以吸收材料制成的结构物遮蔽,只留下长条型的排气槽,如此将可获得最佳的红外线抑制与噪音隔绝效果。另外设计小组还预定在燃料中加入特殊添加物,以抑制发动机产生可视的排气尾烟。

但比起构型修正牵涉到的种种技术因素,Have Blue计划更难解决的是成本与时程控制问题。凯利•约翰逊估计建造2架Have Blue验证机大约需要2800万美元的费用,瑞奇根据这个估算向空军开出3000万美元的经费需求。但空军却表示,由于Have Blue是项高度机密的“黑计划”,在绕过国会正常拨款程序的情形下,空军最多只能拿出2000万美元,但矛盾的是,经费拮据的空军却又希望能在签约后14个月就拿到2架验证机。

为此瑞奇只能试图去说服洛克希德髙层,同意由公司投资1000万美元来填补Have Blue计划的资金缺口,洛克希德当时的CEO 鲍伯.海克(Bob Haack)虽然对Have Blue不 太热心,但还是同意让瑞奇到董事会中向公司最高层直接说明。接下来瑞奇便在董事会成员面前天花乱坠的大肆宣扬隐形技术的美好前景,并预估洛克希德在Have Blue上的 投入最终可为公司带来20〜30亿美元的收益,他们还能以此为基础开发出隐形战机、隐形导弹或隐形军舰等一系列新产品。虽然部份董事会成员认为瑞奇的说词未免过于夸 大,但瑞奇最终还是得到他需要的1000万美元公司内部投资(以50多年后的事后诸葛来看,瑞奇当年在洛克希德董事会面前宣称的隐形技术预期收益,还算是很保守的)。

然而即使获得了启动的资金,臭鼬工厂手上能用的资源还是有限,加上空军规定14个月后就要完成2架验证机,设计小组决定大量采用已用在现役飞机上的现成零件,以求加速开发时程并降低成本。由于2架验证机只是作为技术测试使用,因此无需安装战术任务装备(如TF、空中加油设备、以及武器或射控系统等),不过基本的发动机与飞行用 航电仍为必需。幸运的是空军指派了一位机敏干练的军官——来自战术空军司令部的杰克·托戈(Jack Twigg)少校出任计划主管,负责协助臭鼬工厂解决零件取得问题。

托戈手腕灵活兼又人脉广大,臭鼬工厂认为海军用在洛克威尔T-2教练机上的无加力版J-85涡喷发动机(推力13 .13kN)是Have Blue适合的动力来源,于是托戈便找上海军相关主管以及GE发动机部门总裁与工厂经理,说服他们从海军T-2教练机的库存零件中拨出6台无加力的J85-GE-4A发动 机,其中4台分别装备2架验证机,剩余2具则做为备份。接下来他又帮臭鼬工厂从军方与其它航天厂商陆续借到其它必要零件,包括取自F-16的弹射椅与Lear-Siegler线传飞控系统、取自F-111的飞控制动器、从B-52借来的惯性导航系统,以及取自F/A-18的HUD等,而起落架则是直接取用自F-5(另一说是主起落架取自A-10),另外Have Blue验证机使用的伺服机械也是来自F-15与F-111的现成零件,然后再做必要的修改。托戈最神通广大的地方是他可以透过种种行政上的绕道手法,让被找上的单位同意提供零件,但又不知道这些东西将会被用在高度机密的隐形实验机上。

所有次系统中,只有飞控系统是专为Have Blue验证机所设计,虽然验证机采用了包栝侧置操纵杆、飞控计算机与致动机构在内的整套F-16线传飞控系统,但F-16仅俯仰轴为不稳定,而Have Blue则是三轴均先天不稳定的飞机,故须使用不同的控制律,因此臭鼬工厂的计算机专家Bob Loschke便以F-16的飞控程序为基础,为Have Blue编写了全新的飞控软件。

51区首飞成功

获得了必要的子系统零件后,臭鼬工厂于1976年7月在占地达3个足球场大的82号建筑物内划出特定管制区,开始组装首架Have Blue验证机。为了同时满足空军要求的保密 程序与节省成本的需要,Have Blue验证机的组装并未使用永久校准机架,而是由通过技师以手工组装。

首架Have Blue验证机于1977年11月4日建造完成,随即被拆掉机翼,由1架C-5A运输机送到内华达(Nevada)沙漠奈里斯空军基地 (Nelfis AFB)附近的固姆湖(Groom Lake)机密飞行试验场准备展开试飞,固姆湖试验场也就是外界流传中神秘的“51区(Area 51)”所在,首飞日期则定在该年12月1日。由于美军经常在固姆湖试验场进行机密飞行器测试,因此 地自然成为苏联侦察卫星的重点侦照区域,为避免苏联卫星侦测,Have Blue验证机在固姆湖的大部分时间都待在机堡内,而拉出机堡进行试验的时间,也都依据苏联卫星通过周期做了严格规定。

Have Blue HB1001

洛克希德 HAVE BLUE HB1001

当首架Have Blue验证机运抵固姆湖并完成重新组装后,随即便开始一连串的飞控、发动机与低速/高速滚行测试,但即使已经到了这个关头,臭鼬工厂上下仍对验证机能否顺利试飞感,到忐忑不安,毕竟过去从没有人飞过完全由多边型组成的飞机。 当洛克希德试飞员比尔•帕克(Bill Park)被告知他已被选为Have Blue的首席试飞员时,便向瑞奇抱怨,如果要他飞这样一架既丑陋怪异,又不可靠的新飞机,那应该付给他双倍薪资,而瑞奇也爽快的答应他的要求,同意在这一系列试飞中给他额外25000美元奖金。除了洛克希德的帕克外,空军也选派了肯•戴生(Ken Dyson)中校担任空军方面的试飞员。

随着首飞日期的逐渐逼近,固姆湖试验场的气氛也日趋紧张,在原定首飞时间前72小时的发动机测试中,Have Blue验证机尾端又突然发生过热现象,臭鼬工厂的技师赶紧 临时制作了一个新的隔热板解决了这个问题。最后首飞的日子终于来到,在12月1日当天,除了试验场本地外,白宫的状况室与位于维吉尼亚兰格利(Langley)基地的战术空军司令部也同步监控这项机密飞行试验,而对主持计划的瑞奇来说,除了背负着公司1000万美元的投资,事关重大、不得有失外,这也是他出掌臭鼬工厂后的第一个研发计划,成功与否将决定他未来在洛克希德甚至整个航空界的发展。

早上7点左右,试飞员帕克启动了Have Blue的两台发动机,Have Blue开始缓慢滑行,后面还跟着1架伴飞的T-38。当通过正在跑道旁边观看的瑞奇与约翰逊后,验证机转向对正跑道并开始迎风滚行,虽然帕克已经把油门拉到底,但由干没有安装加力, Have Blue的加速十分缓慢,加上隐形外形的需求也不适合安装襟翼或其它髙升力装置, 因此需要的跑道长度几乎可以比拟满载的波音727民航机。地面人员着急的看着飞机不断滑向跑道尽头,却仍然没有升空的迹象,就在飞机快要冲出跑道的前一刻,帕克终于 拉起机头冲进蓝天。此时凯利•约翰逊这位创造过无数杰作名机的传奇飞机设计师,转头向身旁共事了23年的同事,也是他事业的接班人瑞奇说:“班,现在你有了属于你的第一架飞机了! ”

洛克希德 have blue

洛克希德 HAVE  BLUE

不同寻常的采购程序

正常的军机采购程序是:“先飞再买”。 考虑到现代军机的技术复杂性、高昂造价以及背后牵涉到的庞大纳税人税金运用,所有军机都须经过长达多年的发展与试飞程序 后,才会被认可投人量产,一架军机从概念研究到进入部队服役,经常需要10年以上的时间。因此也没有任何军机制造商会期待在飞机开始实际试飞前,就能收到制造合约,但Have Blue却打破了这种惯例。

1977年1月,也就是洛克希德赢得XST合约后的第7个月,臭鼬工厂的工程师们正在伯本克(Burbank)厂房加紧组装Have Blue原型机,此时国防部研究与工程助理部长威廉•佩里(wmiam Perry)代表新上任的卡特政府拜访了班•瑞奇。当佩里了解到臭鼬工厂的隐形技术成果后,随即要求CIA着手研究苏联是否有可能跟进美国在隐形技术方面的发展。调查结论是:当时苏联只在某些远程弹道导弹重返大气载具(RV)上进行过隐形应用实验,且隐形研究的优先程度也不高。

苏联对隐形技术漠不关心的态度,促使佩里认为必须立即采取行动,以将美国在隐形技术上的突破尽速转化为实质上的战术战略优势。佩里于1977年春季指示负责装备研制管理得空军系统司令部(System Command)司令史雷(Alan Slay),催促他不要坐等漫长的正规发展程序,而应立即开始着手开发并采购少量的隐形战机,从中吸收经验,以便未来进一步将隐形技术应用到大型轰炸机上。

但即使有来自行政高层的指令,系统司令部司令史雷不但没有依照指示推动隐形战术飞机的发展,反而想尽办法扼杀这个构想。史雷此时的焦点在于空军期待已久的B-52轰炸机接班人——洛克威尔B-1A轰炸机上,非常不希望隐形飞机干扰到他心目中的第一优先项目,因此还透过中间人向瑞奇传话,要求他不得试图向政府高层进行任何关于隐形轰炸机的游说,以免高层的兴趣转向隐形,而危及他心爱的B-1A。

但事情的发展却不尽如空军的意,卡特政府的国家安全顾问布热津斯基在1977年6月初突然搭乘1架没有任何标示的私人飞机秘密造访柏本克,并亲自检视了组装中的Have Blue。当瑞奇对布热津斯基做了隐形计划简报后,布热津斯基随即问了一连串问题:“怎样的隐形才能算是隐形?有没有可能直接将隐形技术应用在传统飞机,而不从头发展全新飞机?如果隐形飞机的模型数据外流,苏联是否有可能就此跟进、复制出美国的隐形技术?如果有可能的话又需要多少时间?最关键的是苏联需要多少时间才能开发出可有效对抗隐形技术的武器系统?

瑞奇一一回答前述问题后,布热津斯基又问道:是否可发展一种由轰炸机携带的隐形巡航导弹,发射后可隐匿形迹地深人苏联腹地2000英里或更远的距离发起核打击? 瑞奇回答:臭鼬工厂内部已基于Have Blue 的隐形外形对这类隐形导弹进行了初步研究,而且由于导弹无需设置座舱,因此隐形性还可比Have Blue有数量级的提高,而成为史上最隐形的武器系统。接下来瑞奇又向布热津斯基出示一份休斯公司雷达部门提出的威胁分析研究,这份研究报告预测:具有低RCS特性的隐形巡航导弹穿透苏联高度设防区域的成功概率几乎是100%,相较下B-1A轰炸机却只有40%的存活率。

布热津斯基马上要了休斯公司这份报告的拷贝,并另外向瑞奇拿了1张Have Blue验证机的照片与1张臭鼬工厂的隐形巡航导弹草图,以便回去向卡特总统报告。当他准备离开臭鼬工厂前,又向瑞奇问了一个关键问题:“如果我要向总统正确描述隐形技术带来的突破,我该怎么说?”瑞奇回答:“两件事,隐形将会改变现有的空战模式;它将使苏联花费庞大人力物力建设陆基防空系统归于无效,我们可以随心所欲的飞越苏联领 空”,布热津斯基又问“苏联防空系统完全没办法找到它以便及时加以拦截? “正是如此”瑞奇回答。

这次会谈过后三周,卡特政府在1977年6月30日宣布取消B-lA计划,卡特表面上的理由是新一代战略巡航导弹较之有人轰炸机有更好的成本效益,因此只保留让4架B-lA 原型机继续试飞,以作为巡航导弹一旦发展失败时的候补方案。但瑞奇听到这消息后,毫不怀疑这正是他们隐形技术突破所导致的后果,但他也明白某位暴跳如雷的空军将领很快就会找他算帐,于是马上指示秘书:“如果史雷将军打电话来,就说我人不在国内。”

但隐形武器的发展也并非就此一路大开绿灯的顺利进行。B-1A取消后,国防髙层对隐形技术的应用展开长达数月的争论,除了国防部与空军间对如何利用隐形技术以便对 苏联取得最大战略优势存有歧见外,在空军内部,刚刚失去新一代轰炸机的战略司令部 (Strategic Air Command , SAC),以及热切希望在 机队中增加一种新型隐形作战飞机的战术空军司令部(Tactical Air Command,TAC),也对隐形飞机开发的主导权展开争夺。负责做出最后决定的是当时的空军部长汉斯•马克(Hans Mark),以及参谋首长眹席会议主席戴维•琼斯(David Jones),核物理学家出身,也是NASA 阿摩斯(A m e s)实验室前任总监的马克部长当时仍然怀疑隐形技术的效用,因此强力倡议以远程导弹取代有人轰炸机;相较于立场鲜明的空军部长,琼斯将军则较为中立,最后并提出一种皆大欢喜的折衷方案:SAC可以去发展一种符合空军部长口味的隐形巡航导弹,但也准许TAC幵发他们想要的隐形战术飞机。

得到高层许可后,TAC司令狄克逊(Bob Dixon)随即前往柏本克会见瑞奇,要求臭鼬工厂为空军建造5架以Have Blue为基础的战术作战飞机,并表示空军还有意增购20架以上。 接下来双方便在1977年11月16日签订生产20架的合约,含5架全尺寸发展型(Full —Scale Development;,FSD)与15架后续的量产型,计划代号为“Senior Trend”。要注意这时候离Have Blue预定的首飞日期还有1个月,也就是说空军在还没看到隐形飞机实际飞行之前,就已下订了全尺寸量产机的订单!

Have Blue 1号机失事

在签订量产合约的同时,Have Blue的试飞也持续进行。依空军的要求,臭鼬工厂一 建造了2架Have Blue,由于计划高度保密,因此这2架验证机既无美国空军序列编号,也没有国防部编号,外观也没有任何标示,但洛克希德仍赋予了1001与1002的内部编号。

当首席试飞员帕克在1977年12月完成Have Blue的首飞后,接下来在4个多月内又以1001号机连续进行了30多次试飞,平均每周要飞2次,试验比预期的还要顺利。先出厂的1001号机主要任务在于验证气动力与飞控系统性能,基本上是1架纯粹的气动力验证机,设计小组考虑到Have Blue的飞控系统虽是借鉴于F-16的现成系统,但对三轴先天不稳定的Have Blue来说,校正飞控系统的输入增益将是试飞时面临的最大挑战之一,因此1001号机除了后机身的3个静压传感器与机首的3具总压探针外(鼻端1组,挡风玻璃2组),机鼻还安装了1组不符合隐形要求的仪器探管,以便校正机身上主要传感器测得的数据,另外机背鸭嘴状区域上方还设有1个内含抗螺旋伞的结构物。

试飞结果昆示Have Blue的操控特性与风洞模拟得到的预测评估十分接近,不过在速度大于0.65马赫的时候有方向不稳定的情况,设计小组很快就透过增大飞控系统偏航控制的增益解决了这个问题。另外就如同事先预料的,由干采用了高后掠角翼型,加上又没有设置副翼和减速板,因此 Have Blue的降落速度高达296千米/小时(相当于160节),但这对一架试验机来说不被看作什么大缺点。

不过过髙的落地速度最后却导致1001号机的损失。1978年5月4日,当天1001号机完成第36次试飞返回固姆湖跑道时,由于落地速度太快导致右侧主起落架重重撞击了跑 道,以致卡死变成半伸半缩的情况。试飞员帕克虽曾重飞三次,试图用左侧主起落架撞击跑道,藉由震动解开卡住的右起落架,以便把起落架收回改用机腹迫降,或是使之伸直进行正常着陆。但这些尝试都没有成功,由于燃料所剩不多,地面控制中心只能授权帕克将1001号机飞到10000英尺高度弃机跳伞。

当帕克把飞机带到指定髙度后,其中1具发动机又因燃油耗尽而停机,帕克意识到飞机很快就会在2秒后完全失去控制,干是便在做了最后一次无线电回报后立即弹射。最终帕克虽成功脱离飞机,但不料弹射时的冲击使他头部撞击到头靠而昏迷,直到落地仍未能清醒,由于未能控制降落伞的下降与着地,导致帕克背部严重受伤无法再继续飞行。而失去控制的1001号机也在随后坠毁,残骸被秘密丢弃在奈里斯空军基地综合试验场的某处。

一鸣惊人的Have Blue

虽然损失了1号机,但Have Blue的试验进程没有因此而耽误多少,1号机在36次试飞中已经证实了1架多面体飞机如同风洞测试预测的一样确实能飞,且飞行包线的测试也已完成大半,接下来2号机很快就送抵固姆湖试验场,并在1978年7月20日由空军的戴生中校进行了首飞。

与负责气动力验证的1001号机不同,1002号机主要任务是验证隐形特性,包括RCS与红外线循迹的量测,因此1002没有1001上会破坏隐形性的机鼻探管与抗螺旋伞结构,机身也敷设了新开发的雷达波吸收材料(RAM),另外鼻轮操控机构也有所修改,以提高地面操作时的便利性。

1002号机自首飞成功后,在接下来的12个月共进行了52次试飞,其中10次为功能检测与飞行效率评估,剩余的42次则为低可视性测试。美国空军在这些试验中曾以当时现役的各式机载与陆基雷达来验证Have Blue的雷达隐形效果,至于1002号机的表现,从79年秋天在内华达沙漠进行的一次试验中即可看出一二。当时Have Blue 模拟对抗的是陆战队操作的改良型鹰式导弹,由于Have Blue属于最高机密,因此空军并未告知陆战队的导弹组员他们要侦测的是什么。

F117 have blue 1002 三视图

Have blue 1002 三视图

陆战队试图用他们的鹰式防空导弹”击落”Have Blue,他们希望至少能在50英里的距离上就发现Have Blue,为了“帮助”他们,向陆战队导弹组员们提供了包括飞行路 径与通过时间在内的完整飞行计划,导弹组员待在他们封闭的指挥舱内紧盯着雷达幕。早上8点,气温华式90度,Have Blue应该已经飞进导弹雷达的追踪距离内了,天空中一个黑点逐渐变大,望远镜中可以清楚看到Have Blue从8000英尺的空中掠过,伴飞的T-38也一如往常的跟在旁边。“万能的上帝啊!”看到怪异外形的Have Blue出现后,陆战队中士惊呼:“那是什么?”,但这时候鹰式导弹的追踪雷达却还是动也不动…… 看到导弹组员们仍旧盯着一片空白的雷达幕,不知道Have Blue已经飞抵上空了。等了一会,一个光点突然出现在屏幕上,并迅速的从西往东移动,就和刚刚Have Blue的路径一致。“抓到了!”雷达操作员高声向负责指挥的上尉回报,“似乎是1架T-38,长官!”雷达操作员再次回报。他只发现伴飞的T-38,而没意识到雷达幕上应该要有2架飞机才对,更没有人注意到Have Blue其实已经通过他们头上了。

试验中证实,除了E-3A预警机的APY-1雷达外,没有任何机载雷达能有效侦测1002号机,即使是也只能在很短的距离内侦测到Have Blue。至于多数陆基导弹追踪雷达侦测到Have Blue的距离,也都已经小于防空导弹的最小射程限制,试验中也没有任何陆基雷达或空对空导弹导引雷达能有效锁定Have Blue。空军还发现回避雷达侦测的最佳战术是让Have Blue头朝着雷达前进,以便发挥机体RCS最小的正前方。

have blue 1002 号机

Have Blue 1002 飞行照片

而臭鼬工厂在这一连串试验中,也饱尝了 RAM与机体表面细节处理带来的许多麻烦。1002号机使用的RAM有“贴布式”与“涂料式”两类,贴布式主要用在检修开口或排气排液开口,必须事先剪裁成与贴附部位表面相符的形状,再小心贴附到机身上,每次飞行前都必须仔细检査RAM与机身间是否保持密合,至于检修口与机身间的间隙则必须先用导电胶带封住,然后再以RAM覆盖。至干涂料式RAM则广泛的涂布在机身表面,麻烦在于涂布工作完全依赖人工,每次飞行前都必须重新一层层的仔细涂上。由于工艺问题,试飞中还发现进气道内设置的RAM内衬有造成推力损失的问题。

比RAM更烦人的是机体表面的处理,设计小组发现除了座舱盖与舱门缝隙会影响RCS外,就连螺钉的排列以及凸起都会造成影响,因此隐形飞机的表面必须维持光滑,才能保有设计的低RCS特性。某天Have Blue的隐形失效了,地面雷达竟然在50英里外就看到了1002号机。原来是机头的3颗螺钉没有旋紧而凸起了1/8英寸(约0.3毫米),以 致破坏了Have Blue的隐形外形,所以此后的飞行准备工作又多了从头到尾仔细检查螺钉这个项目。

不过在1001号机坠毁的14个月后,1002号机在1 979年7月11日的第52次试飞中也失事了。这次飞行由戴生中校负责驾驶,测试项目为与1架F-15进行对杭实验,但是当1002号机飞抵奈里斯北方空域时,机上一处液压油管焊接处突然破裂,导致液压油喷洒到发动机热段上,高温随即引燃了液压油,火势很快就失去控制。在无法灭火又丧失液压动力的情况下,戴生被允许弃机逃生。最后戴生成功弹射并安全着陆,但1002号机也同1001号般完全损毁,残骸同样弃置在奈里斯基地综合试验场内。

不过由于这次试飞已经是是时程表中1002号机倒数第2次(或第3次)的试飞,主要项目大致已经测试完毕,加上全尺寸发展型(FSD)的建造也即将开始,空军认为先前的试 飞已充分验证了Have Blue的特性,没有必要再建造新的验证机,后续试验交给FSD机即可,不过这也造成日后没有任何Have Blue保留下來。

整体而言,XST/Have Blue可算是美国军用航空史上最成功的计划之--,除了流程准时外,整个计划的花费也只有4300万美元, 其中的1040万还是由洛克希德公司的私人经费,相较于后来衍生的丰硕成果,可谓一本万利的投资。

全尺寸发展型(FSD)的研制

国防部高层对HaveBlue的测试结果感到非常兴奋,在试飞还没结束前,派里便又再次催促空军加紧实际作战机型的发展脚步。不过在SeniorTrend计划的全尺寸发展型(FSD)机研制上,臭鼬工厂又碰上别的麻烦。

空军在1977年11月授与洛克希德建造20架隐形战机的合约,接下来便在1978年年中拟定关干前5架FSD机的相关合约细节,而先前才因政府重心转往隐形飞机而失去B-1A的系统司令部司令史雷将军,在合约细节汀定上狠狠的出了一口恶气。他除了要求臭鼬工厂签字保证FSD机的飞行与结构性能,包括航程与机动性外,还要求保证投弹精确度,最重要的是必须保证FSD机的RCS表现,必须维持75年XST木制模型在白沙测试场所缔造的数值相同水平。

显然的,空军的这些要求会牵涉到许多技术上的难题。首先,在投弹精度方面,隐形飞机的飞行高度至少在2万英尺以上,搜寻、瞄准目标的难度远高于以低空突防为主要战术的B-1A轰炸机,要使隐形机达到相同的投弹精度将会遇上许多困难,不过雷射制导武器的应用将能解决这些问题,最难的还是设法使FSD机的RCS维持在XST模型的程度。

前面提到当臭鼬工厂在把XST模型发展为实际可飞的HaveBlue实验机时,就已遭遇许多机身结构布置与开口处理的问题,而SeniorTrend比HaveBlue还要更进一步,将是具备作战能力的飞机,故须安装对作战任务来说不可或缺的传感器、武器与通信等必要装备,电机与航电系统也会复杂许多,不像作为实验机的Have?Blue只需安装最基本的飞行设备,就能满足试飞的要求,故相应的也会有更多的天线、机身舱门与开口,要维持隐身性也更困难。

洛克希德高层对空军开出的条件感到十分踌躇,一方面他们已经了解到隐形技术大有前景,应该把握SeniorTrend计划的难得机会;但是空军开出的合约条款中,对交机时程、价格与技术规格均有十分严格的要求,必须以3.5亿的固定金额交付5架FSD机,首架FSD还必须在签约后22个月就进行试飞。因此臭鼬工厂如果不能处理好FSD的RCS问题,而有延迟或需追加费用等情形发生,则公司不但不能从中获利,反而还会碰上许多麻烦。相较下,2年前臭鼬工厂在签订HaveBlue计划时被要求在18个月内交付2架实验机已算是相对容易的任务。当时新上任的洛克希德总裁基奇(LarryKiuhen)与CEO安德森(MyAnderson)对此非常忧虑,某些高层甚至建议先不要接受建造FSD机的合约,直到HaveBlue测试完毕后再行评估。

但臭鼬工厂总经理瑞奇认为:正因为空军准备要买的是一种未经验证的全新概念飞机,提出较严苛的条款也在情理之中。接受空军加诸给SeniorTrendFSD机的种种要求固然风险极高,但臭鼬工厂也可趁这个机会累积经验,加速学习曲线,即使公司因5架FSD机而蒙受财务上的损失,也能从后续15架量产机的利润获得弥补。更重要的是瑞奇认为20架隐形战机只是起步而已,洛克希德必须将眼光放到预期即将展开的隐形轰炸机计划,这将是规模超过100架,金额达数百亿美金的大生意,因此在5架FSD机上承担风险以求累积经验绝对值得。随着空军设定的合约回复期限逐渐逼近,加上瑞奇的坚持,洛克希德最终还是在1978年11月1日与空军签下建造5架FSD机的合约,这也意味着首架FSD机必须在80年7月完成首飞。

FSD机的建造与测试

比起无需携带武器,也只需具备1小时耐航力的HaveBlue技术验证机,空军要求SeniorTrend须有携带5000磅炸弹的能力,携带2枚2000磅炸弹后的不加油作战半径至少需有400海里,但为维持隐形外型又不能使用外部携载的弹药或副油箱,因此机身内部必需设置足够容积的武器舱与油箱,还要容纳2具发动机。考虑到搭载重型弹药的需要,以及弹药投放对机体重心造成的影响,武器舱只能设于机体中线,故FSD机采用了扁平宽阔的机体构型,以把两具发动机与主起落架依序分别置干武器舱两侧。

由于采用了气动效率不佳的多边型平板机体,SeniorTrend的续航性能并不好,与尺寸相近、但采传统气动力构型的F-15相较,SeniorTrend的航程效率至少低了16%(注14),为弥补这个缺点,设计小组在机身与机翼内设置了容积达102.80升的油箱(约合8254kg燃油),足足比HaveBlue多了5倍,另外加上作战飞机必要的航电装备,以及延伸航程用的空中加油系统后,导致SeniorTrend的尺寸比HaveBlue大了几乎一倍,机长、翼展、空重与最大起飞重量分别增加70%、97%、326%与437%。而主翼前缘后掠角也从HaveBlue的72.5度改为67.3度,如此将能增加翼面积,为体型大了许多的Se?niorTrend提供更大的升力。

保持隐身性是SeniorTrend计划的最高优先,故SeniorTrend不能使用传统的雷达,而改以被动的前视红外线与电视等光电传感器来担负捕捉与瞄准目标的任务,另外由于当时只存使用激光制导弹药才有可能满足空军订定的投弹精确度要求,所以SeniorTrend还要安装相应的目标指示与激光标定设备,称作红外线搜获与标定系统(IRacquisitionanddesignation,IRADS)。

IRADS分为前视红外线(Forward-Look,FLIft)与俯视红外线(DDwn-LQQk,DLIR)两部份,为安装这2套设备,SeniorTrend在座舱风挡前方开了一个供FLIR使用的光学窗口,机腹右侧也开了一个DLIR用的窗口,两个光学窗口内均设有1个安装了FLIR与雷射标定器的球型转塔。分别位于机身上下方的FLIR/DLIR两系统可互相配合,以在各种飞行姿态下提供飞行员完整的目标视野,其中机头上方的FLIR负贵目标初始的搜获与标定,而机身下方的DLIR则提供武器投放后引导所需的持续标定、监视以及目标毁伤状况评估。另外为确保机头FLIR的向下视野,SeniorTrend的机头造型也不像HaveBlue般是呈一个连续的尖锐锥体,而是在一个钝角推体前方再加上一个尖锐锥体,FLIR就设在钝角惟体上。

至于SeniorTrend的机尾更几乎是重新设计,原先设计小组认为HaveBlue那种内倾的垂直尾翼可以提供遮蔽发动机排气,从而降低红外线循迹的效果,但实际上却发现由于内倾的垂直尾翼距排气槽太近,反而会驱使排气往下,以致增大了机体下方的红外线讯迹。而且每片内倾的垂直尾翼都需要独立的尾衍提供支撑,这对小尺寸的HaveBlue来说还不会有太大问题,但对SeniorTrend来说,这意味必须在中间隔了宽达11英尺的排气口两侧各设1个支撑垂直尾翼的尾衍,就结构布置来说也非常困难。因此SeniorTrend改采一对V型垂直尾翼,两片垂直尾翼的根部一同安装在后机身延伸出来的背脊上,除了结构坚固外,V型尾翼在驱散排气热量方面的效果也被证实比内倾尾翼更好。

为解决HaveBlue降落速度过高的问题,设计小组在SeniorTrend上配备了阻力伞,收纳在V型尾翼前方的一个双门开口内。不过即使如此,SeniorTrend的降落速度还是高达289千米/小时,因此还设置了一个紧急时使用的尾钩。

而在动力系统方面,虽然负责气动力的机体设计小组曾建议使用更大推力的发动机,尽量拉高SeniorTrend的推重比以改善加速、爬升与起降性能,但计划经理布朗(AlanBrown)认为可靠性是最高优先,选择了以可靠性著称的GE公司F404-GE-400发动机作为动力来源,去除加力燃烧器并作必要修改后成为F404-GE-F1D2无加力发动机。虽然F404-GE-F1D2的48kN推力已足足比HaveBlue的J85大了3.3倍,但SeniorTrend的最大起飞重量却比HaveBlue高出4倍有余,因此在作战推重比方面的表现还要比HaveBlue低一些。另外的特别之处在干发动机合约是由美国政府直接与GE签订,不属于机密计划,一开始是为5架FSD机订购13台发动机,后来增加到60台,供5架FSD与15架首批量产机使用。

经过这些修改后,SeniorTrend几乎已经可说是一种“基于相同概念与技术基础”而设计的全新飞机,除了尺寸更大外,SeniorTrend相较于HaveBlue的修改包括:

  • 座舱与座舱罩修改:除了全新的座舱航电外,Have Blue原来采用的2片式风挡也被改为3片式,并采用美国空军标准的麦道ACES Ⅱ零-零弹射椅。仪表板两侧各有1个德州仪器(TI)制造的单色多功能显示器(MFD),仪表板中央也有1台由TI提供用于显示IRADS/DLIR传感器获得影像的大型单色屏幕。
  • 结构修改:重新设计垂直尾翼,增设阻力伞与尾钩,机身内增设机翼油箱、机背的旋转式空中加油口。为提高飞航管制能力,Senior Trend除增设编队防撞灯外,机身上下还各设置了2个可折收的RCS增幅器,可在起降时升起,便于机场进行追踪管制。值得一提的是机体还教设了2000磅新研发的RAM涂料,占结构空重的7%左右,不过涂敷RAM是非常耗费人力的工作,光是为每架飞机完成RAM的涂布就要耗费相当于75万美元的人工小时。

  • 推进系统修改:改用由F/A-18系列使用的F404发动机衍生的无加力型F404-GE-F1D2,进气口与机尾排气槽的构型也都有所修改,进气口柵格增设除冰系统。另外由于在Have Blue的试飞中曾发现机尾排气的鸭嘴结构会因受热变形,以致破坏了原先精心计算的隐形外型,还会产生两具发动机推力不均、进而造成方向不稳定的问题。因此负责结构设计的康柏斯(Henry Combs)提出一种类似贴附磁砖的结构,鸭嘴结构上排的气槽结构表面开有纵 向间隙,为耐温材质留下膨胀空间,从而解决了结构变形问题。

  • 增设武器系统:包括机腹中线两侧的2个武器舱与其内的MXU-648伸缩式武器挂载架,并搭载目标搜获与标定用的IRADS与DLIR。
  • 增设标准战术电子系统:安装通信/导航/敌我识别系统(CNI),所有航电次系统均通过1553总线与中央任务计算机连结。值得一提的是UHF/HF通信天线、IFF天线、TACAN与RLS天线均为可折收式,不用时可收回维持机体的隐身外型,而位于机首不可折收的大气数据探釺也采用了隐形外型设计

为了节约经费与开发风险,Senior Trend的多数次系统均尽可能取自现役飞机的现成装备,而没有重新发展。如任务计算机系沿用F-16A/B的Delco M326F,惯性导航系统为原为B-52发展的SPN-GEANS,臭鼬工厂选择了以可靠性著称的GE公司F404-GE-F1D2无加力发动机作为Senior Trend的动力来源.每台发动机的推力足足比Have Blue的J85大了3.3倍。

环境控制系统(ECS)直接使用C-130运输机的零件,起落架中的刹车来自格鲁曼湾流(Gulfstpeam)商务机,其余起落架部件则取自F-15,而大多数座舱航电则是直接取自F/A-18,包括操纵杆、节流阀杆、发动机仪表、油量表、MFD与AVQ—18HUD等,仪表版中央的大型传感器显示器则使用与OV-10、P-3C机上使用的相同款式产品,就连重要的飞控系统如制动器、飞控计算机与电源也是沿用F-16的Lear-Siiegler线传飞控系统的零件,仅有小幅修改。另外SeniorTrend的仪表布置也颇为传统,仍大量使用指针刻度仪表与开关扳手。

5架FSD机算是SeniorTrend的预量产型,主要用于气动力与推进系统测试,因此一开始并未装备完整的攻击航电系统(如IRADS等),座舱也只有飞行试验必要的仪表,而无后来量产机才有的MFD与大型传感器显示屏幕,且自FSD2号机以后才会装备完整的CN1航电设备。因此在武器整合测试方面,FSD机主要负责武器的投放与拋掷试验,至于整合射控制导系统的武器制导测试项目,则需交由装备有完整攻击航电系统的量产机负责。(可证实至少前2架FSD机是如此,后续3架FSD则未能完全确认,FSD1、2号机均在90年代初期进入博物馆或空军基地展示,其余3架则继续执行试验任务,因此后来很可能被改装到接近量产机的构型)

在实际组装SeniorTrendFSD机之前,臭鼬工厂先在1979年完成了一架全尺寸木制模型,用以验证机体结构零件的组装,以及舱门、次系统布置的合理性,另外还做了一个1/4比例的模型送到洛克希德在莫哈维沙漠新设的Helendale试验场,进行RCS特性测试。

政经困局一政权轮替时期的隐形计划进展

俗话说:“计划永远赶不上变化”,臭鼬工厂的隐形飞机计划到了全尺寸发展(FSD)与量产机开发阶段时,又陆续遭遇经济与政治方面的困难。由干石油输出国组织(OPEC)在1979年突然提高了油价达50%以上,高达16%的通货膨胀吃掉了洛克希德原来预估的利润,然而洛克希德与空军签订的SeniorTrend计划合约中并未包括调整价格的条款。虽然空军十分同情洛克希德的状况,但还是拒绝重开合约谈判,以让双方共同分摊通货膨胀损失的建议,洛克希德只能自行吸收损失,并寄望日后能藉由量产机的合约来弥补亏损。

紧接在通货膨胀之后来临的是政治的变局,竞选连任的卡特在1980年的大选中面临共和党候选人里根的挑战,里根不断以“软弱”来批评卡特的防务政策,并以B-1A遭取消的案例作为卡特不重视国家安全的证明,试图以此争取B-1A—案中牵涉到的南加票源(B-1A计划估计会影响到该地8000个工作机会)。为回击里根的说辞,白宫要求臭鼬工厂总经理瑞奇起草一份提供给里根的简报数据,这份仅供私下参考的数据中包括了极为敏感的隐形计划概况,白宫希望以此向里根说明,卡特正是基于专业考虑才取消了相对已经过时的B-1A,进而希望里根能收回他在B-1A议题上对白宫的攻击。

随着卡特在竞选中的颓势日益明显,为挽回卡特政府在大众心目中根深蒂固的轻视军备形象(当然这一定程度上是来自对手的极力渲染),当局除了提供里根关于隐形计划的讯息外,当时的国防部长布朗(HaraldBrawn)甚至打算对公众说明美国正在研发隐形技术,以求更清楚明确的反击里根。于是就在1980年8月22日,布朗以国防部长的身分正式向新闻界透露:美国政府正在研发可轻易突破苏联防空网的新飞机,并表示这正是卡特取消B-1A的原因之一。虽然布朗透露的讯息非常模糊,不过绝密的隐形计划也因为求选举胜利不惜孤注一掷的现任政府而第一次揭露了出来,但即使如此,卡特在国防议题上仍完全的一败涂地,难以挽回。

虽然包括臭鼬工厂在内的整个美国航天工业界,均十分期待里根竞选时提出的大幅重整军备口号。不过整体来说,臭鼬工厂与卡特政府的关系算是颇为良好,国防部长布朗、助理部长佩里、国家安全顾问布鲁辛斯基等卡特政府主管国防事务的髙层都是隐形武器计划的支持者。当里根胜选,新旧政府即将交替的1981年1月,国防部长布朗在即将离职的前夕,还把臭鼬工厂两大巨头——瑞奇与凯利·约翰逊找去他的办公室,授与瑞奇“国防部卓越服务奖章(DefenseDepartment's Distinguished Service Medal),以表彰臭鼬工厂在隐形技术发展上对美国的贡献。

接下来以重整军备为口号的里根上台后,美国军方获得了史上和平时期额度最高的军费拨款,美国国防工业也迎来一个伟大的复兴时期,短短几年内整个国防工业销售额就成长了60%。但军备与航天工业的成长也提高了业界对锻件、铝材等物资的需求,一些航天次系统承包商更是变的炙手可热,转包订单应接不暇,臭鼬工厂就生产规模来说只算是极小的制造商,因此在购买材料与寻找次系统承包商方面遭遇许多困难。如一家原与臭鼬工厂有长期合怍关系的起落架制造商,此时正忙干应付其它大厂的大批订单,而无暇顾及臭鼬工厂的少量订货,另外像铝合金制造厂这些材料供货商也都是优先向波音这类大客户出货(当时波音每年要耗去美国航天工业铝封用量的30%),迫使臭鼬工 厂走出熟悉的西岸供应圈,改从全国各地寻找愿意接受他们这种少量订货客户的替代供货商。

除材料货源与次承包商难寻外,航天工业的景气复苏也让臭鼬工厂碰到熟练工人招募不易的问题,尽管臭鼬工厂一再提高薪资也招募不到足够的人力,经常必须从洛克希德其它工厂借调人力,更麻烦的是他们还要应付平等就业机会委员会(EEOC)、环保局(EPA),以及职业安全与健康管理部(OSHA)的纠缠。

后来更严重的是工人们谣传雷达波吸收涂料(RAM)有毒,从而引起OSHA的关注,甚至要求臭鼬工厂公开RAM涂料配方以供检验。瑞奇虽曾试图找空军部长干涉OSHA的调查,但却毫无效果,最终他只能改变策略,要求0SHA找一位在原子能委员会(AEC)任职、拥有接触最高机密权限的督察员来处理此事。当这位督察员搞清楚事情来龙去脉后,明白了RAM配方的高度敏感性,但为能遮掩此事并向OSHA交差,干是便帮瑞奇把原来OSHA准备以拒绝受验而求处的200万美元罚款,代之以一些像是“工作场所没有备用的紧急照明灯”、“工业酒精瓶装上未贴0SHA警告标签”与“通风不合规定”等不相干的小毛病,处罚7000美元了事。

但是屋漏偏逢连夜雨,由于FSD重新设计之处太多,许多当初未预料到的技术问题一一浮现,必需进行大幅的设计修正,因此臭鼬工厂未能依照原先的时程规划,让编号#780的首架SeniorTrendFSD机在1980年7月进行首飞(#780的序号原意就是指预定的首飞时间1980年7月),这除了会连带影响到所有后续的试验时程外,由于臭鼬工厂签的是固定金额合约,每延后一天都会造成无法弥补的财政损失,因此也给臭鼬工厂管理阶层带来财务管理方面的难题。

最后在延宕了11个月之后,臭鼬工厂终干排除了重重困难,首架SeniorTrendFSD于1981年5月组装完成下线,随即被卸下主冀装上1架C-5A运输机运到奈里斯基地的固姆湖秘密测试场,接下来在该地重新组装并完成各项地面测试后,漆着三色迷彩的FSD1号机在首席试飞员法拉利(HalFarley)驾驶下,于1981年6月18日试飞成功。

从FSD到量产机

SeniorTrendFSD1号机首飞成功后,空军对SeniorTernd计划终干能进人实质试飞阶段感到满意,因此在1981年5月决定把订单从原来的20架提高到最多89架,实际数目将视RCS与航电测试结果而定。接下来其余4架FSD机(#79-781-784号)亦分别在1981年9月到82年6月陆续出场完成试飞,其中FSD4号机(#79-783)由于在出厂后充当了一阵的地面RCS试验用机,因此首飞时间反而晚于5号机。

由于FSD1号机试飞时发现尾翼不能提供足够的稳定性与控制权限,因此设计小组决定放大垂直尾翼的面积15%,而安装了新垂直尾翼的FSD1号机很快就在1981年10月21日进行了首飞。至于FSD机的首次RCS测试则由FSD2号机于1982年1月23日在固姆湖测试场进行,同年3月22口还完成了首次夜间飞行。

至干首架量产型也在稍早的1982年2月27日运抵固姆湖测试场,量产型与FSD型的构型大致相同,除内部安装有完整的攻击航电与座舱仪表外,外观只有座舱顶部增设1个装有空中加油照明灯的突起结构、机鼻的大气传感器造型改换以及IRADS的窗口造型等少数差异。首次试飞日期则定在FSD5号机首飞过后10天,也就是1982年4月20日。

1号量产机先在4月17日进行了滑行测试,一切看来都十分顺利,但到了试飞当天,洛克希德试飞员瑞地诺尔(RobertRiedenauer)驾驶飞机准备升空时,所有空地勤人员都没注意到1号量产机部份控制面的线路并没有安装妥当,以致操纵指令和控制面动作无法协调,俯仰操纵会变成偏航。因此当1号量产机的主起落架刚离开地面后,机鼻本应开始上抬接着开始爬升,但飞机却突然发生水平偏航并立即失去控制,瑞地诺尔还来不及采取任何应变措施或是弹射逃生,飞机就已触地坠毁。不幸中的大幸是瑞地诺尔并未丧生,但仍因重伤而被迫离开飞行行列,1号量产机也因受损过于严重而无法修复。由于1号量产机是在交付给美国空军之前就坠毁,因此不被列入正式的量产纪录上,虽然有人建议修复这架飞机并重新改造为训练用的双座型原型机,但没有被空军接受,最后只有部分可用零件被回收用在1架工程模型上。

在1号量产机失事过后还不到1周,美国空军就在1982年4月26日决定将量产规模降到57架,稍后又增加到59架。除了先前已在1980、1981财年各编列了7架预算外(共14架,原来合约应为15架,但扣除了未能交机1号量产机),其余45架所需预算分别编列在1982-1987财年中。

史上保密层级别高的战机讣划

为了进行新型隐形飞机的作战评估试验与训练,美国空军在1979年10月15日秘密成立了第4450战术大队(TacticalGroup),由该大队负责接收SeniorTrend量产机,并执行飞行训练以及操作规范、战术准则的拟定工作。但由于臭鼬工厂时程延误,以及1号量产机失事造成的影响,4450大队一开始只能使用18架A-7D攻击机进行训练,一直到82年8月23日才收到第1架SeniorTrend量产机,该机是3号量产机(#80-786),接下来在9月2日又接收了第2架量产型(#80-785,这序号原来应该是失事的1号量产机所有,但1号量产机并未实际交给空军,所以原定给它的序号也就转给2号量产机)。到1983年10月28日,4450大队已接收了10架量产机,并被认可具备了有限的初始作战能力。不过这个时间已经比预定时程晚了19个月,到IOC阶段的总开销也比原先估计的高出53%。

由于固姆湖试验场是美国空军历来进行机密飞行器初期测试的所在,而这类机密测试任务的规模都很小,因此试验场的周边附属设施空间有限,不适合4450大队这种作战单位长期驻扎,加上固姆湖原来就驻有同属高度敏感性的4477战术大队。随着4450大队接受的SeniorTrend量产机数目的增加,基地空间越来越拥挤。空军选定距内华达州托诺帕镇(Tonopah)东南51km处一个原属圣地亚哥国家实验室的废弃试验场,预定改建成隐形飞机训练与测试的大本营。

除了地处偏僻,利于敏感的隐形飞机单位使用外,托诺帕另一个好处是与奈里斯基地连成一片(位于奈里斯的西北角),因此相关活动均可获得奈里斯的掩护,事实上当托诺帕在改建时,许多人就以为那只是奈里斯基地的日常工程而已。托诺帕的改建工程于1979年开始分三阶段进行,耗资达2.95亿美元,主要工程包括将托访帕当地原来1条6000英尺主跑道延长到12000英尺,并陆续增建了辅助跑道、新控制塔、维修厂房与54座总面积达4.2万平方英尺的专用机库,完成后被命名为托诺帕测试基地(Tonopah Test Range TTR),而4450大队也在1982年5月开始移驻TTR基地,到1983年完成全部的搬迁。

由于汁划的高度敏感性,TTR不像一般军用基地设有家属房舍,因此SeniorTrend计划的飞行员都是住在305千米外的奈里斯基地,每周两次搭乘Key航空的波音727包机往返两地,另外4450大队有时也使用MU-2飞机在奈里斯与TTR间载运测试人员,TTR当地则另驻有UH-1N。为求掩蔽隐形飞机的相关活动,4450大队从1982年开始接收SeniorTrend 量产机起一直到1986年为止,这4年内的所有训练与试验飞行都是选在不易遭人目击的夜间进行,只有留在固姆胡的FSD机才会有限度的在白天飞行。依照任务安排,每个周一的夜间任务课目是强度较低的熟练飞行,周二到周四的训练强度则较大,毎个飞行员在这三天内都必须至少飞两趟任务,每次都要持续飞行1.5小时以上,至于休假前的周五则安排攻击战术演练,结束后所有飞行员再一起乘包机返回奈里斯。

虽然Aviation Weekand Space Technology(AW&ST)与Jane’s等媒体早从1976年1月就出现了有关隐形飞机的报导,但在军方种种保密措施下,外界只能得到笼统模糊的信息。然而卡特政府却基于政治需要,在1980年陆续透过各种管道对外透露过美国正在进行隐形飞机试验的些许消息。1980年4月的AW&ST杂志首先刊出一篇引述未证实官方消息的报导,声称政府正在研制应用隐形技术的新轰炸机,接下来当年8月出刊的Armed Force Journal International杂志9月号也报导了美国军方已经建造并试飞了几种应用隐形技术的原型机,而卡特的国防部长布朗更在稍后的8月22日对新闻界证实美国正在研发隐形技术的讯息。虽然这些讯息还是很模糊,但因来自官方,外界已能从中确认美国正在发展隐形飞机这件事实,从此各方便对空军正在51区秘密试验的新飞机充满好奇,媒体上也开始出现种种关干隐形飞机的报导。

一些著名的航空作家如BillSweelman等人从1984年起陆续在International Defense Review(IDR)与AW&ST等杂志发表一系列讨论隐形技术应用的文章,而美国学术界也在1985年出版了2本关于隐形技术最早的公幵文献——AIAA出版的美国海军研究院Allen Fuhs教授从83年开始撰写的一系列RCS讲义合辑(《Radar Cross Section Lectures)),1984/12),以及Artech House出版,由乔治亚理工学院Engene Knott,John Shaeffer与Michael Tuley等三位教授合箸的《雷达截面积:预测、测量与缩减(Radar Cross Section:its prediction,measurement,and reduction)》,在此之前虽然已有不少讨论RCS的论文或书籍,但这两本书是首次有意识的把缩减RCS当作主题的公开文献。这些文献开启了外界对隐形技术的认识与兴趣,隐形飞机与隐形技术的应用也逐渐成为军事观察圈内的一大热门话题。

为避免越描越黑,空军对所有关于隐形飞机谣传的一贯态度是不予理会,由干所有官方公开资料中都不会出现相关讯息,外界也缺乏目击照片等实际证据佐证,种种谣传均止于猜测程度,隐形飞机的机密性仍然保守的很好。与专责情报工作的CIA,或曾承担过许多海豹部队秘密渗透任务的海军相较,HaveBlue/SeniorTrend是空军第一个绕过正常监督程序的“黑”计划,因此态度也特别谨慎,在华府与空军内部均只有极少数人知道详情,甚至连负责美国所有卫星侦查与通信监视任务的国安局(NSA)也被要求涉入计划,协助空军完善保防措施,卡特时期的NSA首长英曼(Bobby Imman)还因担忧臭鼬工厂、测试场区与五角大厦间的通信安全,特别允许臭鼬工厂使用NSA提供的高度机密的密码机,以及保密的传真与电话线路。

而在洛克希德内部,公司上下也只有极少数的高层能通盘了解整个计划,多数参与计划的人员都只能知道他们工作有关的那一部份信息。瑞奇还煞费苦心的安排工作内容,设法将组装工作分解为一系列复杂的程序,以使在第一线负责装配飞机的工人们无从得知他们实际的工作内容为何,甚至不知道他们正在组装1架战斗机,也无法从工作内容中猜测与生产数量有关的细节,所有文件与图纸上的机体序号也都被删除。

尽管HaveBlue/SeniorTrend日后被誉为是自曼哈顿计划以来,美国军方保密措施最成功的一项计划。但在80年代中期当时,由于4450大队的机队规模随着持续接收量产机而不断扩大,训练活动也日渐频繁,加上臭鼬工厂生产线的持续运作也使更多任务人接触到相关信息,要让SeniorTrend计划继续保持机密已越来越困难,到了1986年,一连串意外的发生最终导致SeniorTrend的公开。

夜鹰的曝光

首先出问题的是臭鼬工厂内部的控管机制,一名心怀不满的雇员私下与众议院运作小组委员会(House Government Operation subcommittee)成员接触,控诉臭鼬工厂在保密工作方面的缺失,并声称臭鼬工厂遗失了部份机密文件。

这个控诉对臭鼬工厂来说时机非常不利,原先只在军事观察圈内流传的隐形飞机,此时已在一连串事件的刺激下逐渐成为一般大众也极感兴趣的话题。当时Itareli模型公司与美国Testors公司合作生产的一种“F-19”隐形战斗机1/72模型,从1986年7月推出后一路在市场上大卖,几周内就被预约了10万套,到1988年底更卖出70万套。模型设计者约翰·安德鲁斯(John Andrews)声称他的模型有80%的准确度,《华盛顿邮报》等媒体更是大肆渲染:“如果你想知道美国超级机密的隐形飞机长是什么样子,最快的方式是到附近玩具店花9.95美元买一盒模型!”,更离谱的谣言是连苏联大使馆也订购了一大箱的“F-19”模型,并透过外交包裹紧急送回国内供莫斯科当局参考。在这股热潮下,很快就有Monogram等其它模型厂商跟进推出各式各样的“F-19”模型。

虽然现在可以知道,当时市面上出现的所有“F-19”模型,造型与真正的隐形飞机天差地远,完全的牛头不对马嘴,因此SeniorTrend计划的保密措施可说是空前成功。但也就是保密太成功了,被蒙在鼓里的国会对此感到非常疑惑:为什么政府最机密的计划会变成热销的圣诞节礼物?甚至不明究里的认为行政当局的保密措施显然出了大纰漏,如众议员卫登(Ron Wyden)便抱怨:“身为国会一员都不被允许获知的机密,现在却成了出售的模型玩具!”

议员们马上采取了调查行动,由于已有臭鼬工厂员工私下对众议员提出控诉,于是众议院便要求传唤臭鼬工厂负责人瑞奇出席听证会对此提出说明,后来在空军干涉下,改由洛克希德总裁基奇出席众议院听证会,但众议院程序与实务委员会仍决议:国防部必须立即彻底稽核臭鼬工厂所有机密文件的完好性。

于是国防部便派出近40名稽核人员前往柏本克调查,并发现臭鼬工厂确实遗失了部份机密档案,瑞奇虽辩称那些消失的文件均已销毁,但在管理记录上又没有这些文件遭到销毁的记载,于是美国政府便对臭鼬工厂处以削减30%付款的处罚,直到臭鼬工厂的文件控管与销毁程序改善为止。

在臭鼬工厂出事的同时,空军方面也发生了差错,1986年7月11日夜间,由马海尔少校(Ross Mulhare)驾驶的8号SeniorTrend量产机(#81-10792)坠毁于加州贝克斯菲尔(Bakersfield)北方27千米处的一座小山上,马海尔少校当场丧生,座机也完全损毁。官方虽以坠毁的是1架A-7D试图蒙混新闻界,但事件发生后,军方随即派遣大批荷枪实弹人员封锁现场等不同寻常的举动,却很难不让外界产生许多联想。

在新闻界的契而不舍的追踪下,华盛顿邮报1986年8月23日头版赫然刊出:空军在内华达沙漠内的托诺帕有一支总是躲在机库内的神秘部队,该单位含有数个已具备作战能力的中队,并操作着一种称作“全天候高生存性隐蔽侦查攻击机(COSIRS)”的新型战机,该报导的作者威尔森(George Wilson)认为这种COSIRS飞机就是传说中的F-19,他还指出这种飞机是早期称为HaveBlue的隐形飞机原型的后继者,属于最高机密,代称也是两个单字。虽然这篇报导仍含有许多错误,但显然托诺帕的4450大队与他们的SeniorTrend已经逐渐为人所发现(至少HaveBlue的代码已经外泄了)。就在新闻界对“空军神秘飞机坠毁”的热潮还未完全退烧时,一年多后的1987年10月14日晚上,史都华少校(Michael Stewart)驾驶的31号量产机(#85-10815)又坠毁在奈里斯基地,飞行员丧生、飞机也完全损坏。

这两次死亡事故都被归咎于夜间飞行产生的空间迷航所致,让空军认识到长期执行夜间训练所带来的高风险,加上接下来也必须进行武器系统与作战的整合训练,这类任务必须在日间进行而不适于夜间。由于隐形飞机并不能在肉眼下隐形,空军迟早瞒不住这款战机的存在,势必得对外公开。再考虑到SAC司令John Chain已在1986年9月对新闻界证实另一款隐形飞机——B-2轰炸机的存在,属于TAC主管的SeniorTrend也没有必要继续保持神秘,于是便决定在1988年1月正式对外公开,但在国防部施压下被迫往后延10个月,以致反而让TAC抢先一步在1988年4月20日公开了B-2的官方草图。空军参谋长韦尔奇(Larry Welch)在当年5月对此提出的解释是:比起公开隐形技术更进步.采用曲面外型的B-2,空军对于-公开早一代的隐形飞机更有疑虑,上一代隐形飞机外型的公开将更容易让苏联掌握到隐形技术的诀窍。

1988年10月,由于美国空军已准备在下一个月实机展出B-2轰炸机,而此时又传出洛克希德员工控诉他们因制造隐形飞机的化学物导致健康受损的新闻,急转直下的情势已使SeniorTrend的继续保密成为不可能,于是空军决定在10月4日当天公布隐形战机,甚至连图片与新闻数据都已备妥,内华达州参议员Chic Hecht也已接获通知通知:当天下午空军将会召开一场关于隐形飞机的记者会,但在最后一刻这场记者会又被取消。然而神通广大的《华盛顿时报》还是弄到一份原定要在10月4日公开的新闻资料复本,但却被官方要求直到11月10日之前不得对外发表。

最后,公众多年来的等待与猜测终于在1988年11月10日暂告一段落,国防部公共事务助理部长霍华德(Daniel Howard)在当天举行的记者会上,发布了一张经刻意变造的照片以及少许相关资料,以官方身分证实了长久以来谣传中的隐形战机之存在,并公开了这款飞机令人意外的编号。这也就是本文的主角,世界第一种实用化的隐形战斗机——F-117A!

量少质精的F-117A

自50年代的U-2、A-12/SR-71,臭鼬工厂一向擅长建造少量、高技术性的军用飞机,F-117自然也不例外。从HaveBlue到SeniorTrend的整个F-117的开发过程中,洛克希德一共建造了2架HaveBlue技术验证机、5架F-117A FSD机,以及59架F-117A量产机,另外还有1架在交机前就坠毁,不被列入量产总数的1号量产机(所以F—117A量产总数实际上是60架)。首架量产机于1981年交付,最后1架量产机则于10年后的1990年7月12日移交给空军。

到90年交付最后1价量产机为止,整个F-117计划共花掉了20亿美元的开发费用,以及42亿6500万美元的生产费用,平均每架F-117A的生产成本为4260万美元。如果加上基地建设与训练费用,则整个计划总经费将达到65亿6000万美元。花去60多亿美元却仅建造了60多架飞机,看似昂贵,但相较于F-117A在历次战争中所缔造的战果,以及由其开启了美军的隐形时代所造成的影响来看这个代价可说是微不足道了。

Senior Trend/F-117计划的评价

F-117是航空工程史上的一大突破,Have Blue与Senior Trend计划也被视为战机开发史上的一个典范。除了在雷达隐形外型方面的开创性应用外,设计单位在计算机辅助RCS预测、雷达波吸收材料(RAM)、飞行控制、红外线痕迹抑制等方面也都有所突破。而在计划管理方面,除了时程稍有延迟与费用追加等常见的问题外,进行的也算相当顺利,更为人称道的是美国空军与洛克希德公司极为严密的保密措施,使Senior Trend被看作是自研发原子弹的曼哈顿计划以来,美国保密最成功的武器开发计划。

因此在988年计划解密后,负责研发的洛克希德公司以及空军F-117A武器系统小组便一同获得AIAA颁授的1989年度考利尔奖(Collier Trophy),稍后洛克希德F-117计划首任计划主管艾伦·布朗(Alan Brown),负责空气动力的狄克·康特瑞尔(Dick Cantrell)与第二任计划主管诺曼·尼尔森(Norman Neison)也共同获得了1990年度的AIAA设计奖,显示专业学界对F-117计划成就的肯定。而由Have Blue/Senior Trend计划,我们也能从中获得几个重要教训:

(1)技术验证计划的角色
从Have Blue到Senior Trend的过程,很好的展示了技术验证计划对降低风险的重要性。直到今日仍有许多人怀疑隐形技术的效用(尤其是在反美声浪较高的国家),但事实上当初美军对隐形的质疑比起这些人还要有过之而无不及。30年前美国空军内部反对隐形技术的人所在多有,但有科学管理与科学决策传统的美军并未盲目支持或盲目反对,而是透过一系列的研究论证隐形技术的可行性。

虽然已有少数高层认识到隐形的潜力,但美军并没有为了迎合某些高层的喜好而立即投入到相关开发中,而是兵分两路,一方面先透过DARPA的XST/Have Blue计划,开始隐形飞机的先期研究,并建造技术验证机:另一方面也针对反制隐形技术的各种可能措施展开研究。论证结果显示,虽有数十种可用于对抗隐形技术的手段,但在可见的未来并没任何一种能达到实用化,或是以合理代价达成部署实施的可能性。而透过Have Blue模型、实验机以及与实际雷达的对抗测试后,也验证了隐形技术确实可行且有效,此后美军才大举投人实际作战系统的开发,并进而在后来的ATB、ATF、ATA等计划中导入隐形的要求。

(2)弹性的计划管理
美军在隐形技术开发上的慎重,并不意味着在导人新技术方面的保守,当官方从Have Blue的试飞中确认隐形技术的有效性后,也打破了传统四阶段装备发展流程所需的漫长时间,大幅压缩了开发进程,从仅仅是技术实验性质的Have Blue,到在Senior Trend计划中开始发展应用隐形技术的作战飞机,仅仅相隔两年多的时间。随后井接着幵启一连串包括战略轰炸机、巡航导弹、长程攻击机与空优战机等在内的隐形武器计划,显示了美军在引进新技术方面的积极性,以及计划管理方面的灵活性。

(3) 多重技术来源的确保
持续的竞争才能促使技术的进步,虽然Have Blue/Senior Trend计划是由洛克希德得标,且臭鼬工厂的确握有当时领先的隐形技术,但诺斯洛普也展示了相当有潜力的隐形技术能力,故美军并未把所有资源都投注到洛克希德上,另外还透过DARPA与诺斯洛普签约发展BASX实验机,以保有诺斯洛普的隐形技术开发能量,最后也在B-2以及其它计划上收到了回报。

(4)保密带来的技术奇袭效果
雷达隐身最重要的便是外型设计,而从Have Blue启动到Senior Trend计划公开的14年间,美国极为成功的保守了F-117A的外型设计秘密,这无论从哪个角度来看都是空前的成就,当F-117A公开时,无论是一般大众、媒体、模型制造商,都对隐形飞机出乎意料的外型感到震惊,而对美国冷战的主要对手——苏联来说,更是完全的措手不及,事先没有意识到美国透过隐形技术所形成的技术奇袭,事后也完全提不出有效的对抗措施,就算是在F-117A公开近20年的现在,也还没有任何对手国家能拿出确实有效且可行成体系的反制方法。因此隐形技术在这20多年间也就逐渐成为美国军事体系的技术基石之一,有效确保了美军相对于其它国家的优势。

(5)有效的风险与费用降低措施
到计划结束为止,F-117A的单位生产成本为4200多万美元,以一种仅少量生产60多架的飞机来看,这个费用绝对不能算贵。臭鼬工厂能达到这个成果,除了先期进行的Have Blue计划让空军与臭鼬工厂得以事先发现并有效应对后来在Senior Trend遭遇的问题外,生产与制造过程采取的种种降低费用的手段也功不可没,尤其引人注目的是设计单位把重心放在最重要的隐形技术开发上,对于较次要的次系统大量采用了其它现役机型的现成零件,甚至许多部件都是直接调用F-15、F-16、F/A-18等机种的库存,连重新采购都没有,有效降低了开发与生产成本,对后勤管理来说也更为便利。与其它国家开发战机时坚持从螺钉、机电设备到各次系统都要从头来过、重新开发或采办,形成了强烈对比。

F-117A 发展大事记

1974年

DARPA向麦道、诺斯洛普、费尔柴尔德、通用动力与格鲁曼等5厂商发出XST竞标邀请

12月 DARPA授与麦道、诺斯洛普XST竞标合同

1975年

05月 臭鼬工厂提出“绝望的钻石”隐形飞机概念设计

08月 DAPRA同意洛克希德参与XST竞标

10月 DARPA宣布洛克希德与诺斯洛普羸得XST第一阶段合同

1976年

03月 在白沙测试厂开始XST方案模型RCS测试

04月 DARPA宣布洛克希德羸得XST合约,计移交空军管理,改名HaveBlue

1977年

11月 美国空军签订建造5架FSD与15架量产机合约,计划代号Senior Trend

12月 HaveBlue1号机首飞成功

1978年

05月 Have Blue 1号机坠毁

06月 Have Blue 2号机首飞成功

1979年

07月 Have Blue 2号机坠毁

10月 美空军成立4450战术大队,准备接收量产机

1981年

06月 Senior Trend FSD 1号机首飞成功

1982年

04月 F-117A量产1号机在首飞中坠毁

08月 4450大队接收首架F-117A量产机

1983年

10月 4450大队接收第10架量产机并达成IOC

1986年

07月 8号量产机坠毁

1987年

10月 31号量产机坠毁

11月 开始OCIP I-WSCS升级工程

1989年

12月 6架F-117A参与入侵巴拿马行动

1990年

04月 F-117A首次对外实机展示,OCIPII升级工程开始

08月 首批F-117A飞抵沙乌地参与沙漠之盾行动

1991年

01月 42架F-117A参与沙漠风暴作战

1992年

08月 18号量产机坠毁

 

 

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