YF-23A 左右进气道特写。进行如此复杂的弯曲而又要保证总压损失最小和气流稳定,对设计人员的要求相当高。照片上可以看到,YF-23A 没有采用附面层隔道,而是采用吸除方式:进气口前马赛克状区域就是吸除装置

YF-23A 的发动机喷口设计带有明显的 B-2 风格。沟槽状喷口位于 V 形尾翼之间扁平的“海狸尾巴”上,以耐热材料作为衬垫。喷口顶端铰接一块五边形调节板,用于调节喷口大小。在海狸尾巴、V 形尾翼、沟槽侧壁的屏蔽下,来自燃烧室的热喷流在沟槽段与冷空气混合降温(二元矩形喷口使得喷流更容易与周围空气混合),然后再排出机外,红外特征较之常规战斗机明显降低。除了隐身作用外,笔者推测,YF-23A 的喷口设计可能还具有引射增升的作用,V 形尾翼则起到了类似端板、增强增升效应的作用。不过这一推测没有获得资料证实。

YF-23A 尾喷口特写。这种设计将极大地降低飞机尾喷口的红外特征。不过,当雷达波从后方照射时,可以直接照到高速旋转的涡轮上,产生强烈的反射波。对于这一问题,美国人曾经进行了大量的研究,但最终因推力损失太大而作罢

发动机是飞机的核心部件,YF-23A 的优越性能很大程度是建立在 YF119/YF120 的巨大推力基础上的。超音速巡航能力和跨战区航程,对发动机提出了极为严苛的要求。为了满足飞机性能要求,需要采用具有中等增压比的高压压气机、较大增压比的低压压气机、较高的涡轮前温度和较大的非加力状态推力。

为了满足不加力推力的要求,通用电气选择了变循环技术。其 YF120 发动机上使用了一种特殊的可变面积外涵道引射器,通过控制内、外涵道空气流量来改变涵道比。在超音速巡航状态下,YF120 以接近涡喷发动机的方式工作(涵道比接近 0 ),只有少量外涵道引气用于冷却;亚音速飞行时,YF120 以涡扇发动机的方式工作(最大涵道比约0.3)。YF120 为双转子方案,采用同轴反转技术,两级低压压气机,高/低压涡轮均只有一级。采用三余度数字式发动机控制组件。和 F100 相比,其零件数量少了 40%。而 YF120 的军用推力高达 125 千牛,甚至超过早期 F100 的加力推力。

JAFE 计划下结出的硕果:YF119 和 YF120 发动机。即使到了今天,其性能仍然是无与伦比的。通用电气虽然由于研制风险过高输给了普拉特·惠特尼,但谁能说 YF120 不会帮它赢得未来呢?

和通用电气不同,普拉特·惠特尼选择了相对保守的涡扇发动机方案,当然在设计上有明显进步,使得 YF119 即使不采用变循环技术也可以满足 JAFE 的要求。YF119 也是双转子方案,3 级低压压气机,6 级高压压气机,高/低压涡轮各一级。其不加力推力明显比 YF120 要低,只有 97.9 千牛。

有意思的是,恰恰是普拉特·惠特尼在 50 年代研制了第一种实用的变循环发动机 J58(用于 “黑鸟”)。对于为何放弃自己首先应用的变循环技术,普拉特·惠特尼方面并没有任何解释,但当年 J58 研制的经验教训显然对普拉特·惠特尼的选择有重要影响。后来通用电气承认,YF120 的技术有些超前了,风险确实比 YF119 要高。

第一种变循环发动机:普拉特·惠特尼 J58,用于 SR-71“黑鸟”

由于 ATF 暂时放弃了对地攻击能力的要求,因此在 YF-23A 的备选武器上并没有对地攻击武器。当初为 ATF 准备的主要对空武器是先进中距空空导弹(AMRAAM,后来的 AIM-120)和先进近距空空导弹(ASRAAM,后来的 AIM-132)。由于 AIM-132 进度严重拖延,迫使美国空军考虑以先进响尾蛇改型(即今天的 AIM-9X)作为应急措施。今天,AIM-9X 和 AIM-120 已经成为竞争获胜的 F/A-22 的主要武器。

YF-23A 继承了诺斯罗普最初方案的内部武器舱设计。格斗导弹舱和主武器舱串列布置于前机身内。格斗导弹舱较小,只能容纳两枚 AIM-9 导弹。主武器舱较大,可以容纳 4 枚 AIM-120A 导弹。载弹数量和 YF-22A 是一样的。如我们现在所知,AIM-120 改进后弹翼缩小,因此在 F/A-22 的主武器舱内可以容纳 6 枚该型导弹。但 YF-23A 布置 AIM-120A  的方式就是上下前后错置排列,和 YF-22A 对称排列不同,显示其主武器舱尺寸可能较小,因此不一定能放得下 6 枚 AIM-120 改型。

F-22 进行 AIM-9 发射试验。YF-23 可能采用与之相同的开舱锁定/发射模式

有资料提及,YF-23A 的主武器舱挂架是可以升降的。需要发射 AIM-120 时,挂架伸出机外,将导弹置于自由流中再点火发射。这个方式和 YF-22A 的弹射发射方式不同,可以完全避免导弹在穿越机身表面气流时状态发生异常改变的可能性。当然,重量和机内容积的代价是免不了的。

威龙 1/72 YF-23 模型所表现的机腹武器舱

没有资料提及在 YF-23A 上 AIM-9 的锁定/发射模式。但这其实是一个很有意思的问题。因为在封闭的导弹舱内,AIM-9 的导引头是不可能捕获目标的。这里可以参考一下 F-22 的模式。就这个问题,笔者和许多同好曾经进行了长时间的讨论,反复观看 F-22 武器系统试验的发射录像,最终形成比较一致的看法:F-22 在格斗状态下,格斗导弹舱是处于开舱状态,将 AIM-9X 伸出,以解决导引头锁定问题。YF-23A 完全有可能采用类似的模式。结合 AIM-120 的发射模式,笔者推测:挂载 AIM-9 的可能也是升降式挂架,格斗状态下开舱门将 AIM-9 伸出机外,待机发射。由于完全伸出机外,没有机身侧面屏蔽,AIM-9 可以获得比在 YF-22A 上更好的视界,而且也不需要 YF-22A 上面的隔热/排焰装置。开舱状态可能会给人比较怪异的感觉,但事实上开舱门伸出导弹所带来的阻力并不会比传统外挂架的阻力更大,因此不会对飞机性能有多大负面影响。这种模式唯一的问题在于格斗状态下飞机的雷达反射截面积会明显增大。不过一来在进入视距内空战的情况下雷达隐身意义不大;二来现代空战格斗时间明显缩短,开舱射击暴露时间有限,因此不至于对 YF-23A 构成严重威胁。当然,完全不受威胁是不可能的。对于 ATF,特别是 YF-23A 这种飞机来说,不进入格斗才是最佳战术。