“夜鷹”的誕生

一、背景與契機

1964 年，蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家彼得·烏菲莫切夫在莫斯科無線電工程學(xué)院的期刊上發(fā)表了題為《物理衍射理論中的邊緣波行為》的開創(chuàng)性論文，證明了從物體反射的電磁波強度與它的邊緣形狀有關(guān)，而不是與它的尺寸有關(guān)。顯而易見，大型飛機也可以利用這一原理來減少其雷達信號特征。然而，據(jù)此設(shè)計的飛機在空氣動力學(xué)上會變得不穩(wěn)定，而且當(dāng)年的計算機技術(shù)水平也無法提供合適的操縱系統(tǒng)。到了20 世紀70 年代初，洛克希德公司發(fā)現(xiàn)烏菲莫切夫的論文時，計算機和軟件技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進步，為隱身飛機的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

1973 年第四次中東戰(zhàn)爭期間，埃及和敘利亞軍隊大量使用SA-6雷達制導(dǎo)地對空導(dǎo)彈以及ZSU-23-4 雷達瞄準自行高射炮。這些新式蘇制防空武器對以色列空軍造成了重大損失，僅僅18 天以軍就損失了109 架飛機。作為應(yīng)對，美國國防部高級研究計劃局于1974 年啟動了低雷達可探測性戰(zhàn)術(shù)飛機的研制項目。當(dāng)時共邀請了5 家飛機制造企業(yè)參與，不過仙童公司與格魯曼公司拒絕參加，通用動力公司堅持使用電子對抗措施，也退出了項目。最終只有洛克希德公司與諾斯羅普公司決定參與，并分別獲得了10 萬美元的初始研究經(jīng)費。

二、“哈維”計劃與“絕望鉆石”

1975 年，洛克希德公司臭鼬工廠開始研究低雷達可探測性飛機，項目代號“哈維”計劃。該項目以1950 年詹姆斯·斯圖爾特主演的電影《哈維》命名，電影講述了一只看不見的6 英尺（約1.82 米）高兔子的故事，這只兔子只有斯圖爾特一人能看到。1975 年，臭鼬工廠的兩名工程師根據(jù)麥克斯韋方程（可預(yù)測給定形狀的物體如何散射或反射電磁波）展開了隱身飛機的初步研究，其中資深設(shè)計師比爾·施羅德繪制了一架可飛行、可操縱飛機的草圖，就像一顆鉆石被切割成飛機的形狀，這種技術(shù)被稱為“刻面”。施羅德將草圖交給了軟件工程師丹尼斯·奧沃霍爾瑟，后者開發(fā)了一款名為“ECHO1”的程序，可以對多面體形狀物體的雷達波散射進行建模，并預(yù)測其雷達反射截面積。

臭鼬工廠的工程師根據(jù)計算機程序制造了一個10 英尺（約3 米）長的木制模型，稱其為“絕望鉆石”。為了獲得最小雷達反射截面積，模型呈多面體形狀，氣動布局為菱形升力體，沒有傳統(tǒng)的機翼、垂直尾翼和水平尾翼。進氣道位于機體背部，發(fā)動機尾噴口外形扁平，能大幅降低紅外特征。此外，機體全面覆蓋雷達吸波材料。該模型被運到帕姆代爾附近莫哈韋沙漠的室外雷達測試場，安裝在12 英尺（約3.6 米）高的桿子上。雷達天線從約1500 英尺（約457 米）外進行瞄準，現(xiàn)場的雷達操作員卻無法在顯示屏上看到該模型，直到一只鳥降落在模型的頂部，雷達才發(fā)現(xiàn)了那只鳥……令人遺憾的是，空氣動力學(xué)分析和風(fēng)洞試驗表明，該方案根本無法升空。此后，洛克希德公司對“絕望鉆石”進行了多次改進，制造了許多木制模型。

三、“海弗藍”來了

1975 年夏，美國國防部高級研究計劃局邀請洛克希德公司、諾思羅普公司和麥道公司開發(fā)一款名為“實驗生存測試平臺”的飛機，麥道公司直接退出。該項目第一階段由洛克希德公司和諾思羅普公司建造全尺寸模型來測試雷達信號特征，并進行風(fēng)洞測試。第二階段則選擇一家公司建造和測試兩架驗證機。

1975 年11 月1 日，兩家公司分別獲得了150 萬美元的合同。在4 個月內(nèi)，他們各自建造了全尺寸木制模型，然后在美國空軍位于新墨西哥州白沙靶場的雷達目標散射測試設(shè)施進行評估。洛克希德公司最終決定把“絕望鉆石”機體前緣向后延伸形成機翼，機尾加裝內(nèi)傾雙垂尾。經(jīng)過6周時間，該公司計算出了新方案的雷達反射截面積。為了測試該設(shè)計的雷達回波，洛克希德公司豎立了一根價值187000 美元的特制桿子，將模型裝在其上。1976 年4 月，洛克希德公司獲勝，原因是諾思羅普公司模型的側(cè)半球雷達反射截面積更高。不過諾思羅普公司并未停止隱身飛機的研究，啟動了“戰(zhàn)場監(jiān)視實驗飛機”項目。該項目后來演變?yōu)椤俺聊{”，并最終發(fā)展為B-2 隱身轟炸機。

1977 年初，“實驗生存測試平臺”進入第二階段，美國國防部高級研究計劃局要求洛克希德公司制造兩架驗證機，項目代號“海弗藍”，其機體尺寸為設(shè)計方案縮比60%。兩架“ 海弗藍” 驗證機總價達到3700 萬美元，其中一架用于試飛，另一架測試雷達信號特征。“海弗藍”的外形已經(jīng)具有了F-117 的主要特征，主要區(qū)別是“海弗藍”的垂直尾翼安裝在尾噴口外側(cè)并內(nèi)傾30 度。“海弗藍”乘員1 人，機長14.4 米、翼展6.86 米、機高2.29 米、空重4060 千克、最大起飛重量5670 千克，動力裝置為兩臺J85 無加力渦輪噴氣發(fā)動機，單臺推力13.1 千牛，最大速度965 千米/ 小時。

為了節(jié)約成本，“海弗藍”大量采用現(xiàn)成部件，如A-10 的起落架、F-16 的電傳操縱系統(tǒng)、F-5 的座艙儀表和彈射座椅，而且沒有彈艙和武器系統(tǒng)。兩架“海弗藍”驗證機在加州帕姆代爾美國空軍42 號工廠內(nèi)的洛克希德10 號工廠完成總裝，它們沒有美國空軍序列號，只有工廠編號1001 和1002，代表10 號工廠的1號機和2 號機。

首架“海弗藍”驗證機（1001號機）于1977 年11 月完工，并于12 月1 日在內(nèi)華達州格魯姆湖進行了首飛。為掩人耳目，機體涂上了迷彩偽裝。“海弗藍”操縱性不好，被稱為“會飛的豬”。1978 年5 月4 日首架“海弗藍”因起落架卡住墜毀，試飛員安全彈射。

1978 年7 月20 日，第二架“海弗藍”（1002 號機）在格魯姆湖開始試飛，到1979 年進行了52 次試飛，測試了雷達信號特征。除E-3預(yù)警機外，戰(zhàn)斗機機載雷達無法發(fā)現(xiàn)“海弗藍”，陸基地對空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達只能在最小射程之內(nèi)才能發(fā)現(xiàn)“海弗藍”，各種雷達制導(dǎo)陸基地對空導(dǎo)彈和機載空對空導(dǎo)彈都無法鎖定“海弗藍”。1979 年 7 月11 日，第二架“海弗藍”因發(fā)動機起火事故墜毀，試飛員安全彈射。

盡管兩架“海弗藍”全部墜毀，該項目仍被認為取得了成功，其中最重要的發(fā)現(xiàn)是最佳低可探測戰(zhàn)術(shù)是以機頭正對雷達波發(fā)射源。

四、“夜鷹”出世

1977 年10 月10 日， 洛克希德公司獲得了美國國防部高級研究計劃局授予的合同，要求研制“先進技術(shù)飛機A”，總價值1110 萬美元，合同為期一年。在技術(shù)指標上，“先進技術(shù)飛機A”是一種低雷達可探測性單座戰(zhàn)術(shù)攻擊機，載彈量5000 磅（2268 千克），機內(nèi)燃油航程400 海里（740 千米）。洛克希德公司的臭鼬工廠負責(zé)該項目，并很快在低雷達可探測性氣動外形方面取得了突破。1978 年夏，美國空軍決定“先進技術(shù)飛機A”進入全尺寸研發(fā)階段。同年11 月，美國空軍授予洛克希德公司全面開發(fā)合同，要求制造5 架全尺寸原型機與20 架生產(chǎn)型機，項目代號“高級趨勢”，這就是F-117 的全面開發(fā)決定。

“先進技術(shù)飛機A”以“海弗藍”驗證機為基礎(chǔ)，優(yōu)化了氣動外形，減小了機翼后掠角以解決重心問題，前機身縮短以優(yōu)化視野，垂直尾翼改為向外傾斜。此外，機身內(nèi)增設(shè)了兩個彈艙，每個彈艙可以容納一枚2000磅（910 千克）激光制導(dǎo)炸彈或B61戰(zhàn)術(shù)核炸彈。

第一架 YF-117A 原型機， 序列號79-10780， 于1981 年6 月18 日從內(nèi)華達州格魯姆湖完成首飛。第一架生產(chǎn)型 F-117A 于1982 年交付，并于1983 年10 月具備作戰(zhàn)能力。至此，第一代隱身飛機正式投入使用，空戰(zhàn)進入了新時代。