
“无望钻石”最初的外形
发表于 2011 年 7B~9B《坦克装甲车辆•新军事》
为了化解来自公司内部的反对声音,里奇试着让奥维霍尔瑟为臭鼬工程队的设计人员逐一解释乌菲姆谢夫理论的原理,以及如何通过机身上的平面将雷达波反射到入射波以外的方向,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雷达散射截面构型飞机如何进行飞行控制的质疑,他们还提出可通过计算机控制电子液压致动器,驱动气动力控制面进行每秒数千次微调修正,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的问题,协助飞行员完成飞行控制,这就是所谓的电传操纵。值得注意的是,当时世界上首款电传操纵生产型飞机 F-16 的原型机也才在前一年开始试飞,而臭鼬工程队紧接着就在 1975 年的“无望钻石”方案上采用。

麦道参与竞争的 Model 268 构型


麦道的最终方案,显然缺乏洛克希德公司先进的理论支持
多数反对者逐渐被里奇与奥维霍尔瑟给说服了,但凯利•约翰逊仍然无法接受奥维霍尔瑟的隐形理论。1975 年 9 月 14 日,凯利•约翰逊、奥维霍尔瑟等命人把 1 架“无望钻石”和 D-21 木制模型分别放进微波暗室进行低可探测性测试。结果表明,D-21 固然具有 20 世纪 60 年代最佳的隐形设计,但与突破性的“无望钻石”相比还是黯然失色。“无望钻石”在测试中的低可探测性表现和奥维霍尔瑟以“反射波”Ⅰ得出的预测相同,整整比 D-21 低了 1,000 倍,且“无望钻石”的雷达散射截面实测值与“反射波”Ⅰ预测值高度吻合,同时也印证了乌菲姆谢夫理论的正确性。测试之后,约翰逊虽然服输,却没有完全消除疑虑,在把 25 美分硬币递给里奇时还补上一句:“直到你亲眼看到这玩意能飞上天以前,别花掉它!”

“无望钻石”构型的演变
发表于 2011 年 7B~9B《坦克装甲车辆•新军事》
由于“哈维”计划需要的是能够飞行的技术验证机而不是低可探测性概念构型。因此,臭鼬工程队原先在内部研究时纯粹为了满足探索低可探测性目的设计的“无望钻石”,到了竞标阶段就必须顾及实际飞行的需要,更多考虑气动布局与控制方面的问题。这就需要对“无望钻石”的原始设计做出修改。当意识到即便使用以电传操纵为基础的主动控制技术也难以获得理想的飞行性能后,设计人员首先把“无望钻石”的菱形升力体后缘向后延伸成一对儿大后掠翼,形成 W 形机尾,然后又在长条形发动机尾喷口前方设置内倾的双垂尾。另外,为了安置发动机与进气道的需要,构成机体的平面数量也有所增加。与此同时,诺思罗普公司在其首席隐形技术专家约翰•卡森领导下推出了一个结合曲面与平面、进气道安置在座舱后方机身背部的三角翼设计方案。与臭鼬工程队发展出“反射波”Ⅰ程序相似,诺思罗普公司在设计自己的飞机时也发展出相应的雷达散射截面估算模型。不过,由于诺思罗普公司的软件不如“反射波”Ⅰ,该公司还必须依赖大量的雷达试验来找出更佳的低可探测性构型,导致其最终拿出的方案较之洛克希德公司的方案逊色一些。

“无望钻石”RCS 模型

诺斯罗普公司的方案
美国国防部高级计划研究局在审查了几家厂商的提案后,于 1975 年 10 月宣布诺思罗普公司和洛克希德公司赢得第一阶段的竞争,并要求两家公司各制作一个全尺寸模型以接受 4 个月后在空军位于新墨西哥州白沙测试场进行的雷达测试。后来经过为其一个月的测试表明,臭鼬工程队的“无望钻石”的雷达散射截面只有诺思罗普公司样机的 1/10。加上臭鼬工程队在隐形技术的工程经验、保密措施和技术风险管理方面都比诺思罗普公司优秀,因此,美国国防部高级计划研究局在 1976 年 4 月宣布洛克希德公司获胜。


两家公司的全尺寸 RCS 模型
发表于 2011 年 7B~9B《坦克装甲车辆•新军事》
第三章

本•里奇走进指挥舱,看到军士们仍旧盯着一片空白的雷达屏幕,不知道“海弗兰”已经飞抵上空了。等了一会儿,一个光点突然出现在屏幕上,并迅速的从西向东移动,就和“海弗兰”的航线一致。“抓到了!”雷达操作员高声向负责指挥的上尉汇报。里奇听后吓了一跳。“似乎是 1 架 T-38,长官!”雷达操作员再次报告。他只发现伴飞的 T-38,而没有意识到应该有两架飞机才对,更没有人注意到“海弗兰”已经通过他们头顶了。如果刚刚通过的“海弗兰”上配有激光制导炸弹的话,这些军人连谁攻击了他们都不可能知道。

本•里奇
之后,美国空军在新的合同条款中,对预生产型飞机的技战术性能、外形尺寸等均有十分严格的规定;还要求洛克希德公司必须以 3.5 亿美元的固定价格交付 5 架 YF-117A 飞机,首架飞机还必须在签约后一年半内就进行试飞。
洛克希德公司赢得这次竞争之后,实验隐形技术验证机计划也由原来的“哈维”改称“海弗兰”,并由空军系统司令部接管,保密等级则从前期的秘密提升到最高机密。
臭鼬工程队尽管在竞标中获胜,但真正的困难才刚刚开始。首先在技术方面,“无望钻石”毕竟是不需要飞上蓝天的雷达测试模型,距离实际飞行还有相当的距离。将来的飞机不仅尺寸较大,而且还必须安装所有飞行所必须的设备,包括发动机、电子设备、气动力控制面、起落架、燃油箱、座舱以及各种天线与管线等。难就难在多了这么多设备后仍需维持原有的隐形特性。因此,设计人员对进气口、尾喷口、起落架舱门、座舱盖与机身上其他开口都要仔细处理,而且还要兼顾气动力与飞行控制的要求。

修改了前缘设计的“海弗兰”RCS 模型

最终的 RCS 模型
为此,本•里奇找来当时臭鼬工程队最资深的结构工程师——从 20 世纪 40 年代设计 P-80 战斗机时就开始跟随凯利•约翰逊的埃德•鲍德温负责修改“无望钻石”,使其从雷达测试用的模型转变为真正能飞的飞机。除了修正气动布局外,鲍德温还需决定验证机的尺寸、重量、结构强度以及所需零部件数目等具体细节。鲍德温最后提出的设计是一个最大起飞重量约为 5.4 吨,长 11.58 米,翼展 6.68 米,高 2.29 米,机翼后掠角达到 72.5 度,双垂尾内倾 30 度的新型飞机。由于“海弗兰”是绕过国会拨款程序进行的高度机密的黑计划,美国空军只能拿出 2,000 万美元,余下的 1,000 万美元只能由洛克希德公司自筹。与经费不足相矛盾的是,美国空军居然要求在签约后 14 个月就拿到两架验证机。为了节约经费并争取研制进度,设计人员决定大量采用现役飞机上的零部件。于是“海弗兰”飞机使用了海军 T-2 教练机使用的 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,F-111 的飞控致动器,B-52 使用的惯性导航系统,YF-17 的平视显示器,F-5 的起落架等。以后的 F-117A 则直接使用或改装使用了 C-130 的环境控制系统、F-16A/B 的飞控系统和计算机、B-52 的导航系统、A-10 的弹射座椅、F-15 的起落架等。不过,由于 YF-16 是俯仰不稳定,而“海弗兰”系三轴先天不稳定的飞机,尽管包括侧置操纵杆、飞控计算机与致动器等在内的整套飞控系统均来自 YF-16,但臭鼬工程队还是以YF-16的飞控程序为基础,重新编写了全新的飞控软件。
