簡介
F-117“夜鷹”是美國洛克希德公司下屬“臭鼬”工廠的產品。“臭鼬”工廠一直負責美軍絕密航空研製計畫,如U-2、SR-71等。F-117是一種單座戰鬥轟炸機。設計目的是憑隱身性能突破敵火力網,壓制敵防空系統,摧毀嚴密防守的指揮所、戰略要地、工業目標,可執行偵察任務。該機被美軍運用在多次局部戰爭中,取得了諸多重大戰果。目前該機正逐步退出美軍現役部隊。
技術特點
F-117最主要的特點就是隱身性能好,雷達和紅外探測裝置難以發現其蹤跡。F-117的雷達反射反射面積(RCS)在0.01到0.001平方米之間,而典型的第三代戰鬥機,如F-15,雷達反射面積一般為3到6平方米以上。這意味著雷達有效的探測到F-117的距離要比其他飛機短的多,F-117可以藉此穿過嚴密的防空雷達網,襲擊對方後方目標。此外F-117的特殊設計還極大的減小了尾部噴氣的紅外線特徵,減小了被紅外線探測器發現的幾率。
F-117有許多缺點,這主要是設計時以隱身性能為首要考慮而造成的。如例如速度慢,機動能力差,這主要是因為機身結構、布局為照顧隱身需要,氣動性能不佳,發動機則推力減小,並且無加力。儘管如此,但作為世界上第一種隱身戰鬥轟炸機,已經“名垂青史啦”。
基本數據
機長 20.3 米
機高 3.8 米
空重 23,625 千克
翼展 13.3 米
機翼面積(估計) 105.90平方米
空機重量(估計) 13608千克
最大起飛重量 23814千克
內部武器重量 2268千克
正常最大使用速度 M0.9
起飛速度(正常戰鬥重量) 306千米/小時
著陸速度 227千米/小時
作戰半徑(不空中加油,載彈2268千克) 1112千米
限制過載 +6g
發展歷史
1975年,美國國防高級計畫研究局(DARPA)要求諾斯羅普和通用動力公司進行輕型隱身戰鬥機驗證機(XST)計畫研究,計畫命名為“哈維”(Hervey)計畫。此後未被邀請的洛克希德公司“臭鼬”工程隊主動提出了一個投標方案,並在1976年戰勝了其他對手中標,贏得了這項價值4500萬美元的契約,用以製造兩架試驗機。洛克西德為該計畫設計的原型機名為“深藍”(HAVE BLUE),這一原型機與F-117生產型號差異較大。下圖為該機設計師Alan Brown。
1977年12月,“海弗藍”在美國格魯姆萊克空軍基地首飛。之後六架原型機中的兩架分別於1978年5月4日和1980年墜毀,但飛行員均生還。
1978年美國空軍制訂了“大趨勢”研製計畫,開始研製實用的F-117A。81年6月18日第一架預生產型F-117首飛,共生產了5架,其中一架1982年4月20日墜毀,1982年6月21日,又有一架飛機在首飛時墜毀。原計畫生產100架F-117A,後來減少到59架。1982年8月23日,F-117A首次交付美國空軍。到1990年F-117A停產時,洛克希德公司共向美國空軍交付了57架這種飛機,單價約4500萬美元。F-117在訓練中墜毀了幾架,在南斯拉夫又被擊落了一架。
上述幾次墜毀事故都在美國公眾和傳媒中掀起了渲然大波,主要是因為美空軍在墜機現場執行了極度嚴密的封鎖和保全措施,使得人人都能感到墜毀的不是一般的軍用飛機。之後傳媒逐漸捕捉到這是新型隱形戰鬥機的訊息,並炒作出了“F-19”這一代號,甚至出現了F-19的玩具模型。說起來F-19玩具與HAVE BLUE很相象,只不過流線型機身與F-117多個棱面組成的機身不太相同。美國空軍1988年11月10日首次公布了一張黑白且模糊不清的F-117的照片,其獨特的多面體外形震驚了世人。據估計,美國空軍在F-117項目上所花的保密費用相當於二次大戰時核子彈計畫保密費的10~15%。
先進技術
在F-117A的研製中,為了降低風險,採用了許多成熟的技術、部件和設備,例如:F-16戰鬥機的4餘度電傳操縱系統和M362F火控計算機;F/A-18戰鬥機的平視顯示器和多功能顯示器,F404發動機;B-52轟炸機裝備的SPN/GEANS慣導系統;以及環控系統、通信及導航設備、液壓附屬檔案和ACESⅡ座椅等。但在服役後,美國空軍和洛克希德公司立即著手進行全面改進F-117A飛機的工作。主要改進項目有:改裝新的航空電子設備和發動機排氣系統,更換起落架、輪胎及剎車裝置,用複合材料垂尾取代金屬垂尾等。
航空電子系統的改進包括有:採用新的武器系統計算分系統(WSCS)和霍尼韋爾公司的能顯示綜合數字式地圖的彩色多功能顯示器,以提高攻擊能力;用新的環形雷射陀螺和全球定位系統取代已不再生產的主慣導系統SPN/GEANS,改裝後在不影響系統精度的前提下可以提高平均故障間隔時間和降低維護費用;增加自動油門裝置,以提供到達目標上空的精確時間;改進任務計畫系統,以便更加靈活地適應戰鬥任務的臨時改變;增加全天候能力等。1987年11月交付的第45架生產型飛機是最初裝備新的武器系統計算分系統(WSCS)的飛機。當生產線上的最後1架飛機於1990年交付後,洛克希德公司開始改裝已交付的老飛機的武器投放計算機(M362F)。海灣戰爭暴發後,改進改型工作一度停止。裝有兩種不同的武器投放計算機的F-117A戰鬥機都參加了海灣戰爭。據說,改型飛機能在一次通過投放兩顆炸彈。
F-117採用雙梁式下單翼,由下表面和上表面的三個平面構成,機翼下表面前部與前機身融合。後掠角67.5°,菱形翼剖面,這一翼形主要為超音速飛彈所常用,遠大於亞音速性能所要求的後掠角,F-117採用這一翼形主要是為了將前方的雷達波反射到接收不到的地方。機翼有兩塊副翼,與全動尾翼一起來操縱穩定。機身是一個兩端尖削的飛行角錐體,機身框架上覆蓋有平板形蒙皮,光滑融合過渡。可將雷達波束反射到遠離發射源的地方,尤其能有效地對付空中預警機的下視雷達。機身上所有的艙門和口蓋都有鋸齒狀邊緣來抑制雷達反射。內部武器艙長4.7米,寬1.75米,被兩個絞接在中心線上的艙門沿縱向分開。F-117所採用的材料大部分是鋁合金,武器艙門和起落架艙門由複合材料製成。尾翼呈V字形,彼此夾角85°,後掠角65°,可減小角反射器效應。由新型熱塑性石墨複合材料製成,消除了顫振對速度產生的限制。機腹裝可收放前三點起落架,均為單輪,向前收起。起落架用洛勒爾(Loral)公司的機輪、防滑系統和剎車系統。剎車最初是不鏽鋼的,後來改成了碳剎車裝置,機輪大小與F-15E的相同。採用古德伊爾輪胎。機身所有的艙門邊緣均為鋸齒形以減小雷達反射。裝有緊急著陸鉤,其口蓋用火藥推開並拋棄。機尾裝有先鋒公司(Pioneer Aerospace)的黑色阻力傘。
武器裝備
F-117A戰鬥機的所有武器都掛在武器艙中。武器艙長4.7m、寬1.57m,可掛載美國戰術戰鬥機使用的各種武器,如AGM-88A高速反輻射飛彈、AGM-65“幼畜”空對地飛彈、907kg口徑的GBU-10/24/27雷射制導炸彈、GBU-15模式滑翔炸彈(光電制導)、B61核炸彈和空對空飛彈等。火力配置方案包括,1、F-117A掛載兩枚總重約1860kg的907kg口徑的雷射制導炸彈時的作戰半徑為1100km(595nm);2、F-117A掛載兩枚總重2270kg的GBU-15光電制導炸彈時的作戰半徑為926km(500nm);3、2枚AIM-9L/M/R“響尾蛇”空對空飛彈和1顆B61核炸彈。
GBU-27/28雷射制導侵徹炸彈,是美國空軍的隱身攻擊機F-117A在1991年的海灣戰爭中,用來攻擊伊拉克地下掩體、指揮中心等堅固目標的新型高效侵徹炸彈。GBU-27/B是“寶石路”ⅢGBU-24雷射制導炸彈的改進型,於80年代中期開始改進,1988年開始進入空軍服役,1991年首次大量用於海灣戰爭,其彈藥消耗量占有限庫存的60%,1992年美國空軍重新訂購1300顆GBU-27/B,以補充其庫存。
內部系統
F-117A起飛前,駕駛員使用史密斯工業公司的數據傳輸模件把目標座標裝入航空電子系統。當接近目標時,IRADS自動地對準目標區域,而駕駛員在IRADS系統的專用大型顯示器上選擇目標和瞄準點。一旦截獲目標,則系統就自動地跟蹤目標。同時雷射裝置照射目標並對其進行測距。當飛機接近目標後,系統把目標從前視紅外裝置(FLIR)移交給下視紅外裝置(DLIR)。在中空、直線水平飛行時可以精確地投放武器,必要時系統也能進行上仰和拉起轟炸。F-117A也有反艦和空對空能力。空對空攻擊的主要目標是空中預警和控制(AEWAC)飛機和遠程干擾機。F-117A雖然沒有火控雷達,但是IRADS有探測空中和海上目標的搜尋狀態。不過在空對空作戰時需要AWACS飛機或其他系統的支援,以便探測和跟蹤目標。在理想條件下IRADS的空對空探測距離在50km以上。
F-117的動力系統同樣專門為隱身做了細緻周全的考慮。該機採用兩台GE通用電氣公司的F404-GE-F1D2不加力渦扇發動機,單台推力48千牛(4898公斤)。矩形進氣道配有2.5×1.5厘米的金屬加熱網,可以防冰,更重要的是可減小進入進氣道內的雷達波。輔助進氣門位於同一水平面內靠後一點的地方,部分冷氣繞過發動機與排氣混合進行冷卻。後機身有呈“鴨嘴獸”嘴巴形狀的窄縫發動機噴口,1.65米長,0.10米高,下唇口較長,上面貼有太空梭使用的那種防熱瓦,噴口內有11片垂直的導流片。下邊緣有向後上方翹起的斜板,減弱了機尾後的雷達反射,對紅外輻射也有遮擋作用。通過與冷空氣的充分混合,排氣溫度僅有66℃,大大提高了紅外隱身效果。埋入式渦扇發動機和特殊的進/排氣裝置,使發動機噪音大為降低,具有一定的聲隱身能力。為減小發動機壓氣機葉片、進氣道和進氣口的雷達反射,進氣口還加裝了複合材料隔柵,其電阻率由內向外漸變,以便與自由空間電磁分部規律匹配。發動機裝有由森德斯特蘭德(Sundstrand)公司研製的空氣渦輪啟動器。在座艙後部有可收放空中加油受油口,在座艙頂部有夜間加油照明燈。此外F-117的內部武器艙可選掛副油箱。
F-117的單座座艙裝有麥克唐納·道格拉斯公司的ACESII零-零彈射座椅。座艙玻璃分成五塊,一塊為整塊風擋。所有玻璃均鍍金以散射雷達波,鉸接座艙蓋向後上方打開。F-117裝有GEC公司的四餘度電傳操縱系統,由機頭的四個全方位空速管獲得數據,與F-16的電傳操縱系統相類似。這四個空速管是機身上極少數破壞隱身的外露設備之一。機上採用了愛理德·西格諾公司的環境控制系統、輔助動力系統和應急動力系統。
F-117沒有裝火控雷達,主要靠位於風擋玻璃下面的雙視場前視紅外感測器進行探測和火控瞄準。該感測器視窗保形布置,覆蓋有細小格柵,起到電磁禁止的作用,從而使得視窗與機體表面形成一個相對於電磁波而言平整的整體,降低了RCS。可收放的下視紅外和雷射指示儀位於前機身下前起落架艙右側,上述紅外探測器均由德克薩斯儀表公司研製。座艙內裝有基於凱撒公司AN/AVQ-28的平顯,大螢幕前視紅外下視顯示器,其兩側有兩個多功能陰極射線管。機身下面主起落架艙前的機身骨架上有可收放無線電天線。其他系統包括霍尼韋爾公司的雷達高度表、慣導、大氣數據計算機和多功能顯示系統,IBM公司的AP-102任務計算機;GEC公司的飛控計算機/導航接口和自動駕駛計算機(NIAC)系統;擴展數據傳輸系統和高度/方向參考系統;數字式活動地圖等。在第三階段的改進中,F-117將裝備多功能顯示器、德克薩斯儀表公司的紅外捕捉與指示系統(IRADS)、環形雷射陀螺慣導系統和GPS等,還計畫攜帶TARPS偵察吊艙。值得注意的是F-117的機背表面裝有伸縮式角反射器,在和平時期進出機場或特殊情況下伸出,增大雷達反射面積,以便指揮或航空管制人員用雷達可探測到這種隱身飛機。
F-117雖然是先進的隱身戰鬥轟炸機,但並不是非常徹底的革新設計。例如為降低成本和研製風險,早期的F-117A上採用了大量現有設備,如飛控計算機是F-16A/B的,導航系統源自B-52的,發動機來自F/A-18的,起落架為F-15的。但後來洛克西德在美空軍的要求下,逐步提高F-117的性能。第一階段的工作始於1984年,用IBM公司的AP-102取代了台爾柯公司的M362F計算機,第二階段的改進工作對座艙進行了改進,並加裝了霍尼韋爾公司的多功能顯示器、三維飛控管理系統和活動地圖等。第三階段的改進工作於1992年試飛,機上安裝了新的紅外捕獲與指示系統(IRADS)、霍尼韋爾公司的環形雷射陀螺慣導系統和柯林斯公司的GPS系統。海灣戰爭後,F-117A深受美國空軍的青睞。之後由於隱身攻擊機A-12計畫的取消,B-2的大量削減,美軍對F-117A更加倚重。
到1990年為止F-117項目共耗資65.6億美元,這樣平均每架飛機耗資1.11億美元。其中20億美元用於研究發展階段,42.7億美元用於採購,2.965億美元用於修建基礎設施,飛機的平均單機出廠價為4260萬美元(1990年幣值)。
2004年2月,美空軍F-117綜合試驗部隊(CIF)完成了從F-117A上發射聯合直接攻擊彈藥(JDAM)的試驗。這是美軍價值3.03億美元的Block II升級計畫的一部分內容,該計畫將使F-117能夠發射標準美軍慣性/GPS制導武器,這一計畫是從2001年4月開始的。這一項目正在加速進行研製,美空軍最初計畫在1995年初開始對F-117進行中期改進研究(MIPS),以降低武器、信號的特徵並進行其他升級,改進計畫還包括研製MIL-STD-1760數據匯流排,使F-117A能夠使用EGBU-27精確制飛彈藥。Block II軟體升級將在2004年5月開始試驗,並將持續至2005年8月。美空軍第49飛行大隊將分兩個階段進行升級,並將在2005年初形成初始作戰能力,2006年初將完全形成戰鬥力。F-117將在作戰能力可持續項目(CCSP)下進行更進一步升級工作。據F-117系統項目辦公室稱,該項目的重點將集中於航空電子部件的升級工作,並將替換或更新這些部件。系統升級目標包括數據傳輸系統、彩色多功能顯示設備、紅外獲取和分配系統。同時,美空軍正在試驗使F-117能夠執行晝間攻擊任務,飛機綽號為“龍”,將參加被稱為“全球打擊作戰部隊”的部分試驗項目。
F-117後期逐漸換裝推力更大的F412渦扇發動機。F412發動機原本是給A-12隱身攻擊機使用的,但A-12計畫已取消。由於推力加大,F-117的速度也增大至接近音速。有美國航空愛好者曾測量到F-117的速度已經略略超過音速。
作戰歷史
1999年3月27日,北約對南聯盟空襲進人第4輪。20時左右。一架尾翼上編號為AF-82-806的美國空軍的F-117隱形戰鬥機在結束投彈後返航。它呼嘯著飛過南斯拉夫首都貝爾格勒以西洲60公里的布加諾維奇小村時,不知什麼東西從村旁山巒起伏的發射陣地上騰空而起,準確地擊中了這架隱形戰機。被擊中的F-117像挨了一記悶棍一樣,突然間機身一抖,失去平衡,難以控制。飛行員十位老手,他一面控制飛機向西方靠近北約駐義大利基地的方向墜落,以期便於逃生和營救,一方面向美空軍特種部隊的EC-130電子指揮發出遇險信號,當他看到警告跳傘的紅燈頻頻閃爍,並發出了刺耳的警報聲後,才啟動彈射座椅的按鈕,棄機而逃。3月28日,南聯盟電台、電視台及報紙報導了這條震驚美國朝野的爆炸性新聞,各國新聞媒體也為之做了大量的報導。這些傳聞雖然使F-117聲名狼藉,但也使其家喻戶曉。可是不管媒體怎樣炒熱這條新聞,南聯盟始終閉口不淡是用什麼武器擊落F-117的。於是,在世界上流傳著各種說法,有說是老式的SA-3飛彈擊落的。有說是SA-6擊落的,也有說是被SA-13擊落的,等等。
2005年10月,駐韓美軍司令部稱,今年6月進駐韓國進行熟悉地形訓練的15架F-117A已於本月初全部返回美國本土。負責人稱:“熟悉韓半島地形是美國空軍遠距離打擊部隊的正常訓練科目,為此來韓國輪訓的F-117A隱形戰鬥機已於上月起陸續返回美國新墨西哥州的霍洛曼空軍基地,10月初已全部回到美國本土。”這位負責人還說,與F-117A隱形戰鬥機一同來韓的250多名官兵也已開始分批回國,最後一批人員今天起程回國。“6.15共同宣言發表五周年民族統一大慶典”之前,朝鮮曾強烈譴責美國在韓國部署隱形戰鬥機,稱之為“不可容忍的挑釁行為”。
2005年11月,F-117系統中隊的主管Diana Filliman說,目前該隱身戰鬥機雖計畫服役到2017年,但參與國防部四年一度的防務評審(QDR)的官員們正在考慮將F-117退役日期提前。 11月17日,Filliman在國防和政府發展學會(IDGA)主辦的戰鬥機會議發言中說,這件事正在討論,曾試圖通過退役10架F-117節省經費,但一直遭到一些美國會議員反對。這些議員質問空軍是否真有能力負擔得起這些"夜鷹"。
2005年12月,美國防部計畫從2008年開始提前退役F-117隱形戰鬥機,以節省經費,以便美空軍為其鍾愛的F-22“猛禽”戰鬥機項目申請更多經費創造條件。據報導,這份僅14頁的預算檔案主要規劃美軍2007年至2011年間重大裝備經費項目。美空軍的F-117隱形戰鬥機將從2008年開始逐步退出服役,比原計畫的2011年開始退役提前了3年。此外,美空軍的U-2高空戰略偵察機將在2011年前分階段全部退役。檔案還要求削減B-52戰略轟炸機的裝備數量,計畫從94架削減到56架。退役和削減這三種機型能為美空軍節省151億美元,再加上列入削減名單的C-21運輸機等其他飛機,美軍可以通過削減戰機數目節省164億美元。在削減這些有過輝煌歷史的戰機的同時,美軍也表現出了對新生代戰機的青睞。預算檔案同意為美空軍的F-22隱形戰鬥機項目再投入10億美元,以採購4架該型戰鬥機,使其裝備總數從原先的179架增加到183架。至於為什麼要淘汰F-117,美空軍這樣解釋,F-117名為戰鬥機,但其毫不具備空戰能力,充其量也就是一個輕型轟炸機。F-22的隱身性能是F-117的兩倍,這意味著F-117所能執行的任務F-22可以全部替代。
2006年9月,洛克希德·馬丁公司獲得全系統支持合作(TSSP)Ⅱ計畫價值14億的契約,為F-117“夜鷹”隱身攻擊機提供持續後勤支持。美國空軍現有59架F-117飛機,計畫退役F-117以購買更多F-22A隱身戰鬥機(每架約1.3~1.4億美元)。位於俄亥俄州Wright-Patterson空軍基地的司令部航空系統中心簽署該契約(FA8627-06-D-2160)。該契約從2005年12月開始協商,2006年9月完成商議,預計於2012年完成全部工作。目前,契約的具體交付和數量細節還未確定。契約主要採用成本加獎勵費用契約的形式,與此同時在單個分發訂單時也會根據需要採用成本加固定費用契約,嚴格固定價格契約以及時間和材料契約形式。需要單個分發訂單的部分可能包括飛機修正感應,改變建議行為,追加維持支持,定製航空站工作包以及飛機部署。