B-2 的官方草图

  按照原定计划,要发表的新闻稿和照片已经准备好,内华达州一名参议员已准备好在新闻发布会上讲话,但在 10 月 4 日最后一刻,这项活动计划被取消了。然而神通广大的《华盛顿时报》还是弄到一份原定要在当日公开的新闻资料复本,但被官方限定在 11 月 10 日之前不得对外发表。最后,公众多年的等待与猜测终于在 1988 年 11 月 10 日暂告一段落。即使美国人已经向媒体公布 F-117 的照片,但因照片曝光不足和底片经重新修描,让外界对该机的外形产生一定误差——没有人怀疑机翼前缘后掠角很大。当媒体在 1989 年公布只显轮廓的 F-117A 的飞行照片后,外界才知道该机的后掠角其实很大。1990 年 4 月 21 日,两架 F-117A 在内利斯空军基地公开展出。至此,隐藏在黑色斗篷下的神秘飞机终于大白于天下!美国官方一系列的解密行动,代表了黑计划历史上的一个里程碑。在世界航空史上,还没有那一架西方飞机曾经如此漫长地处于保密之中。正因为 F-117 的保密工作做得极好,使许多人相信美国还有一种叫作“极光”的高超音速侦察机存在。

这就是首次公布的 F-117 照片,抹去了进气口和尾喷管细节

“极光”高超音速侦察机?

第二章

  如果硬要说某种飞机很科幻的话, F-11 7才是真正科幻的飞行器。在实验隐形技术验证机(XST)计划实施初期,当天才的飞机设计师凯利•约翰逊看到“无望钻石”草图后,对其继任者本•里奇大吼道“你疯了吗?这垃圾绝对飞不起来!”尽管多数反对者逐渐被里奇等人说服了,但凯利•约翰逊仍然无法接受多边形平板隐形理论,并与里奇打赌 25 美分,声称他以前领导设计的 D-21 无人机就已具备较“无望钻石”更低的雷达散射截面积。

D-21 与 M-21 载机

  尽管 F-117 初次亮相时的照片很容易误导人,但其基本形状已经十分明了。这让许多人见到后,不免对这个像小山一样的飞机产生能否飞起来的疑问。至于“夜鹰”为何采用这种设计,还得从头说起。

  自从雷达诞生以来,雷达与反雷达的斗争几乎贯穿了整个航空电子战的历史。早在 F-117 隐形战斗机出现之前,设计人员主要通过翼身融合的方法来实现有限隐形的目的。例如 SR-71 战略侦察机和 B-1B 战略轰炸机均通过使飞机机身、机翼等部件圆滑过渡,消除或减少飞机各部件之间的夹角等手段来实现减少雷达散射截面的目的。在“海弗兰”诞生之前,许多飞机设计人员对于应当如何设计出真正的隐形飞机,还是难以把握的。即便是他们已经掌握了飞机隐形的秘密之后,也无法将之实用化。因为当时还无法应用数学的方法破解隐形飞机之谜。看过电视连续剧《五星红旗迎风飘扬》的读者大概会对两弹元勋邓稼先等人是如何在数学方面首先掌握原子弹和氢弹的秘密之后,方研制出原子弹、氢弹的故事印象深刻。同样,在 1975 年以前,几乎无人知晓关于隐形的数学秘密。因此,在当时若要设计一种隐形飞机,基本上还是依赖经验和不断的测试以修正设计。

B-1B 的翼身融合设计

  1973 年,美国空军和工业界开始研究低可探测性战斗机方案。国防部高级计划研究局在 1974 年邀请诺斯罗普、麦道、费尔柴尔德、格鲁门与通用动力 5 家飞机制造商参与竞标,希望能从中找出一个在整个频谱范围内都具有低可探测性的设计。到了 1976 年,这个已经被国防部高级计划研究局称之为“哈维”的实验隐形技术验证机计划的结果却出乎人们的预料。在美国的历史上,当初实施 P-80、U-2 等飞机计划时,原本没有洛克希德公司啥事儿,但该公司硬是凭借优秀的设计,最终拿下生产合同。这一次,臭鼬工程队依旧沿袭以前的传统,在一开始没有得到邀请的情况下,主动出击,最终击败所有竞争对手,一举拿下研制世界首款隐形战机的合同。后来的先进技术战斗机(ATF)计划也是如此,好像老天爷特别垂青洛克希德公司似的。可事实并非如此。

  就在洛克希德公司加入实验隐形技术验证机计划的三个月前,臭鼬工程队的第二位领导人、著名飞机设计师凯利•约翰逊的继任者本•里奇刚刚要求属下根据一个叫做“反射波”的软件计算雷达波的反射角及控制反射角所要求的物体形状,并据此制造出测试模型。“反射波”对即将研制的飞机及后来的 F-117 的构型至关重要。有趣的是,该软件大部分计算方法却来自于一个令人难以置信的地方——苏联。

  1964 年,苏联莫斯科无线电工程学院首席科学家彼得•乌菲姆谢夫发表了一篇题为《物理理论中的边缘电磁波绕射方式》的学术论文。该论文以德国电磁学大师索莫菲修正的麦克斯韦方程式为基础,推衍出一组可用来估算给定几何形状边缘电磁波散射的方程式。乌菲姆谢夫在论文中示范了如何计算给定任意二维物体外形的雷达散射截面,包括物体的面与边缘的线;同时,还解释了如何利用计算机程序来解析这组方程式。由于乌菲姆谢夫的论文写的晦涩难懂,而且以当时苏联计算机技术水平,距离把乌菲姆谢夫模型付诸实际的雷达散射截面解析计算还有很遥远的距离,苏联官方不认为计算二维物体外形雷达散射截面的论文能有什么实际用途,因此把他的著述当作纯粹的理论,刊登在 1966 年出版的学术期刊上。5 年后,负责广泛收集国外工程理论成果的美国空军系统司令部外国技术情报处把乌菲姆谢夫的这篇论文从俄文翻译成英文。臭鼬工程队的数学家兼雷达专家丹尼斯•奥维霍尔瑟在一次浏览文献时,注意到这篇论文或许能协助他们摆脱计算雷达散射截面的困境。奥维霍尔瑟发现可利用乌菲姆谢夫模型分别求出机翼表面与其边缘的雷达散射截面,再把这两组计算结果合并就能得出整个机翼的雷达散射截面,依此类推将能精确估算出整个飞机外形的雷达散射截面。由于当时计算机运算能力与内存容量的限制,乌菲姆谢夫模型的计算机数值解析被限定在二维平面范围内,以免三维物体带来计算机无法负荷的庞大运算量。为此,臭鼬工程队另一位资深数学家兼雷达专家比尔•施罗德提出了变通方式,即把一架飞机的雷达散射截面分解为一系列的三角形平面计算:每个三角形都有三个点,对每个点分别以乌菲姆谢夫模型计算,最后的总和即为整架飞机的雷达散射截面,这种方式也就是现在称为多边形化的三维物体模型处理技术。