制造完工的“海弗兰”一号原型机

洛克希德发布的“海弗兰”一些数据

一号原型机在试飞前被喷上三色迷彩防止外形泄密

  美国国防部对“海弗兰”的测试结果大喜过望,在试飞还没有结束前,就说服空军在此基础上建造实用型的隐形飞机。这就是后来的“大趋势”计划。美国空军在 1977 年 11 月授予洛克希德公司建造 20 架 F-117A 隐形战斗机的合同,接下来便在 1978 年年中拟定关于前 5 架 YF-117A 的相关合同细节。不过在“大趋势”计划的预生产型研制上,臭鼬工程队又碰上了新问题。

试飞中的“海弗兰”二号原型机,可以看到下表面也是多边钻石外形

  美国空军系统司令部除了要求臭鼬工程队签字保证 YF-117A 的飞行与结构性能,还要求保证投弹精度,最重要的是必须保证该机的低可探测性与 1975 年在白沙测试场所缔造的数值相当。显然,美国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-1 轰炸机。还好,激光制导炸弹的应用将能解决上述问题,最难的还是设法使 YF-117A 的低可探测性维持在“无望钻石”的程度。前面提到当臭鼬工程队在把“无望钻石”发展为实际可飞的“海弗兰”技术验证机时,就已遭遇许多机身结构布置与开口处理的问题。而“大趋势”比“海弗兰”还要更进一步,将是具备作战能力的飞机,需要安装对作战任务来说不可或缺的航空电子与武器系统等。相应地,还会有更多的天线、机身舱门与开口,要维持隐身性也更加困难。

制造中的第一架 YF-117A 原型机

  洛克希德公司高层对美国空军开出的条件感到十分踌躇。他们已经认识到隐形技术的发展前景非常乐观,应该把握“大趋势”计划的难得机会。但鉴于空军的要求,臭鼬工程队如果不能处理好 YF-117A 的低可探测性问题,而有延迟或需追加经费等情形发生,则公司不但不能从中获利,反而还会碰上许多麻烦。相比较而言,两年前臭鼬工程队在签订“海弗兰”计划时被要求在 14 个月内交付 2 架试验机已算是相对容易的任务。当时,新上任的洛克希德公司总裁与 CEO 对此非常忧虑,某些高层甚至建议先不要接受建造预生产型的合约,直到“海弗兰”测试完毕后再行评估。但里奇认为,即使公司因5架预生产型飞机而蒙受财务上的损失,也能从后续的生产型飞机的利润中获得弥补。更重要的是里奇认为 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架预生产型飞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,加上里奇的坚持,洛克希德公司最终还是在 1978 年 11 月 1 日与空军签下建造 5 架预生产型飞机的合同,这也意味着首架 YF-117A 必须在 1980 年 7 月完成首飞。

接近完工的第一架 YF-117A 原型机

  美国空军要求“大趋势”飞机须有携带 5,000 磅武器的能力,携带 2 枚 2,000 磅(907 公斤)炸弹后的不加油作战半径至少有 400 海里,但为维持隐形外形又不能外挂武器或副油箱,因此机身内部必须设置有足够容积的武器舱与油箱,还要容纳 2 台发动机。考虑到搭载重磅炸弹的需要,以及武器投放对机体中心造成的影响,武器舱只能设于机体中线,故 YF-117A“蝎子”采用了宽阔的机体构型,以便把两台发动机与主起落架依次分别置于武器舱两侧。

独特的尾喷管系统已经安装到位

  由于采用了气动效率不佳的由多个平面与直线组成的机体,“大趋势”飞机的续航性能并不好,与尺寸相近的 F-15A 相比较,航程低了 16%。为弥补这个缺点,设计人员在机身与机翼内设置了容积达 10,280 升的油箱,足足比“海弗兰”的多了 5 倍。加之作战飞机必要的航电设备,以及增加航程用的空中加油系统,导致“大趋势”飞机的尺寸比“海弗兰”大了一倍,机长、翼展、空重与最大起飞重量分别增加 70%、97%、326%与 437%。另外,主翼前缘后掠角也从原先的 72.5 度改为 67.3 度。

  显然,保持隐身性是“大趋势”计划的最高优先,故 YF-117A 不能使用传统的雷达,而改以被动的前视红外与电视等光电传感器来担负搜索与瞄准目标的任务。为安装这些设备,设计人员在 YF-117A 座舱风挡下方开了一个供双视场前视红外传感器使用的光学窗口,前机身下前起落架舱右侧也开了个窗口,供可收放下视红外和激光指示仪使用。上下两个系统相互配合,可在各种飞行姿态下为飞行员提供完整的视野。其中机头上方的红外传感器负责目标初始搜索与标定,而机身下方的下视红外和激光指示仪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。为了确保机头前视红外传感器的向下视野,YF-117A 的机头造型不像“海弗兰”那样呈一个连续的尖锐锥体,而是一个钝角锥体前方再加上一个尖锐锥体,前视红外传感器就设在钝角锥体上。设计人员原以为“海弗兰”内倾的双垂尾可以遮蔽发动机的尾喷流,从而降低红外辐射。实际上却发现由于内倾的双垂尾距离排气口太近,反而会驱使尾喷流往下,以致增大了机体下方的红外特征。而且每个内倾的垂直尾翼均需要单独的尾桁提供支撑,这对小尺寸的“海弗兰”来说不会有太大问题,但对 YF-117A 来说,则意味着必须在中间隔了宽达 3 米多的排气口两侧各设 1 个支撑垂尾的桁架,就结构布置来说也非常困难。因此,“大趋势”飞机一改原先设计,改换一对儿 V 型双垂尾,两个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 型尾翼在驱散尾喷流热量方面的效果也被证实比内倾垂尾更好。