- “夜鹰”前传(上)——隐身技术的发轫与F-117“夜鹰”
- “夜鹰”前传(下)——隐身技术的发轫与F-117“夜鹰”

F-117 的尾喷口细节
典型战斗机的迎面 RCS 是 5 平方米,如果雷达照射到涡轮叶面上,或在机身某部位形成角反射的话,雷达截面积还会突然增大。F-117A 依靠多边形机身和 RAM 涂料,其 RCS 在 0.01~0.001 平方米之间,仅相当于一只小鸟。这意味着普通雷达在超过 13—26 公里的距离后就无法探测到 F-117。
F-117 的机尾安装了一副全动 V 尾,以提供方向操控并增加方向稳定性。与普通 V 尾不同,F-117A 的 V 尾没有俯仰操纵功能。每片尾翼由固定底座和全动舵面组成,两者的接合面为“Z”字形,这是根据隐身技术原则设计的,可避免舵面转动时由于直边而形成的角反射。与机翼和机身一样,V 尾的外形也是由多边形组成的。

与普通 V 尾不同,F-117A 的 V 尾没有俯仰操纵功能
在“海弗兰”上,垂尾是向内倾斜的,以垂尾遮蔽喷口向上的红外辐射。且因为垂尾是固定在机翼桁条上,所以结构效率也比较低。但是在试飞中却发现垂尾反而成了将红外辐射向地面反射的反射镜,使飞机更容易从下方被发现。隐形必须将正面和下表面的可观测性降到最低,而对飞机上半球的要求低一些。因此 F-117 放弃了垂尾对喷管上方遮蔽,改用 V 尾并将垂尾进一步后移。
“海弗兰”机翼前缘的后掠角是 72.5 度,展弦比很小,导致飞机的载荷-航程性能很低。为了增加性能,F-117 的机翼前缘后掠角减小至 67.5 度,机翼后缘的有 4 片副翼,所有操纵翼面都是多边形外形,副翼铰链被柔性 RAM 材料覆盖,上下偏转角度正负 60 度,方向舵可左右各偏转 30 度。副翼用于控制俯仰和滚转,V 尾用于控制方向。F-117 降落迎角 9 度,由于副翼并不能做为襟副翼使用,所以接地速度相当高。

F-117 只有副翼,没有襟翼,着陆速度相对较高
“海弗兰”的三角形风挡中间有隔框,会遮挡 HUD,所以 F-117 的风挡中央增加了一片三角形平板玻璃,并与机鼻一起形成一个迎面的大三角形。同时为了获得良好的下方视界,F-117 提高了机鼻的倾斜角度,出于气动和隐身的考虑在机鼻前方增加了一个尖锐的小三角椎,这些改动导致 F-117A 的雷达截面积稍稍增加。

F-117A 的正面
F-117 的三角形座舱盖与风挡合为整体,体积巨大且非常沉重。座舱盖上镶有 5 片有机玻璃,其中前方三片,两侧两片。座舱盖的上下视界有限,没有后方视界。座舱盖向后掀起打开,前缘为锯齿状,可减弱座舱盖和机身之间的接缝引起的雷达反射。5片玻璃都经过了特殊处理,表面有黄金色镀膜,以避免雷达波进入座舱形成强反射。F-117 座舱内安装了麦道公司的 ACES II 弹射座椅,与 F-15C/D 使用的相同。

F-117A 的座舱
座舱主控面板上安装有两个 5 英寸 CRT 显示器,前视红外/下视红外(FLIR/DLIR)系统的 CRT 显示器为 12 英寸。在晴朗夜间的低空飞行中,飞行员主要依靠 FLIR/DLIR 显示器进行操纵。
F-117 与海弗兰一样是三轴不稳定的飞机,只能依靠线传系统来飞行。线传系统与 F-16 的类似,是四余度结构,有 4 个各自独立且功能相同的信道。飞控计算机不断对比 4 个通道的信号,如果有一个通道的信号与其它通道不同,计算机就判定该通道出了故障并自动予以关闭。如果在极端情况下 4 个通道同时出故障的话,飞行员只能跳伞了。
因为该机不能使用任何雷达导航设备,线传系统只能通过 4 个独立的空速管来获得空速和迎角数据。空速管为菱形截面,尖端为金字塔形,头部的 4 个面各开有一个小孔,根据每个孔的不同读数来计算出空速、俯仰和偏航角度。四余度线传系统每个通道都有独立的空速管。这些设计精巧并保持飞机隐身性能的空速管也是洛克希德设计该机时的难题之一。

4 个独立的空速管
F-117 与海弗兰的另一个不同之处是弹舱。由于隐形飞机不允许外挂武器或者副油箱,所有载荷只能内置。F-117 的弹舱布置在机腹中部,有两个舱室,都有单独的向内侧下方打开的舱门,舱门前后缘同样为锯齿结构。弹舱可挂载 2,300 千克武器(每个舱室 1,150 千克)。
F-117 可挂载两枚 GBU-24“铺路 III”、GBU-27“铺路 III”908 千克激光制导炸弹(LGB)、或两枚 GBU-12“铺路II”227 千克 LGB、或两枚 BLU-109 深穿弹、或两枚 AGM-130 空地导弹。其中 GBU-10“铺路 II”是在通用 908 千克 Mk 84 高爆炸弹基础上安装引导和尾翼组件而构成,4 片可折叠弹翼在内的尾翼组件可使炸弹进行短距离滑翔,引导头组件包括激光寻的头、制导电子设备和操控弹翼。GBU-24“铺路 III”是“铺路 II”的改进型,增大了尾翼,改进了制导系统,具备低空投掷能力,进一步增大了滑翔距离。BLU-109 深穿弹的外壳使用高硬度钢材制造,在爆炸前可穿透厚度 1.8 米的钢筋混凝土工事。在对付软目标时,BLU-109 可钻入地下爆炸,制造类似地震的地震波来摧毁目标。F-117 尽管不是为核任务设计,仍可挂载两枚 Mk 61 核弹。在转场时,F-117 的弹舱内可安装两个副油箱。

GBU-27“铺路 III”908 千克激光制导炸弹

F-117A 打开的武器舱门与伸出的挂架,注意站在飞机上的人脚穿鞋套以避免破坏涂层
F-117 不具备空战能力,没有雷达,没有内置机炮,没有空空导弹。美国空军的官员们曾考虑过在 F-117 上安装 AIM-9 响尾蛇空空导弹,飞行员们甚至训练过如何发射这些导弹。该机的隐形性能使得其难以被雷达制导空空导弹锁定。
F-117 无法用雷达进行导航、武器瞄准和投放,因为雷达信号会暴露隐形飞机的位置。出于低空飞行和武器瞄准的需要,F-117 安装了前视红外(FLIR)和下视红外(DLIR)系统。都为德州仪器公司制造的。FLIR 安装在风挡下方的机鼻凹龛内,是一个容纳有双视场传感器的转塔,在不用时会自动向后旋转 180 度以避免异物损伤传感器镜头。DLIR 转塔安装在前机身底部前起落架右侧凹龛内。FLIR 和 DLIR 凹龛都被 RAM 屏蔽网覆盖,边缘为锯齿状,所有紧固螺丝都被 RAM 材料抹平。DLIR 集成了为激光制导武器照射目标的目标激光指示器。FLIR/DLIR 被统称为红外搜索指示系统(IRADS),激光指示器伺服于红外系统,照射到地面的激光光斑大约直径 30—45 厘米,IRADS 可提供稳定的激光照射。
