美国空军隐身飞机发展揭秘
80 年代初这个从欧洲一家模型公司流出来的设计图,在当时引起了巨大反响,
甚至很多人都认为这就是美国未来的隐身战斗机 F-19,欧洲公司也确实将这个
模型命名为 F-19。
记得在 20 世纪 70 年代初,世界上许多飞机设计专家都预言,世界上的第一
种实用隐身飞机一定是洛克希德·马丁公司的产品。而后来的事实也证明此言非
虚,洛克希德·马丁的“臭鼬工厂”是该公司进行隐身技术开发的主力,这个位于
加利福尼亚州班克的秘密研制基地,自凯利·约翰逊担任总设计师时,就开始了
隐身技术的开发。有了凯利·约翰逊打下的基础,“臭鼬工厂”在此后的 30 多年里
都一直致力于隐身飞机的开发和隐身基础的研究,这才有了后来世界第一种隐身
作战飞机 F-117。
技术滥觞
关于隐身飞机的技术研究,最早可以追溯到 20 世纪 40 年代(而隐身概念的
提出则是在 1936 年),而洛克希德也早在 50 年代末就开始了飞机低可探测性技
术的研究,包括降低机身雷达反射面积技术的研究以及机身红外特征抑制技术的
研究。但是这些研究在当时都不是公司的主要项目.只是一些小打小闹,这种情
况一直持续到 20 世纪 70 年代才有了改变。以美国和苏联为首的东西方阵营形成
后,冷战也正式拉开了序幕,抛开意识形态以及政治等方面的因素不说,东西方
的冷战大大促进了双方航空技术的发展,美国和苏联都将当时最先进的技术用在
了新型飞机研制计划中。1954 年,洛克希德公司提出了研制高空侦察机的计划,
按照当时的想法,只要飞机飞得足够高.就不会被敌方的防空系统击落,这就有
了 U-2 高空战略侦察机,然而后来的事实证明,随着防空导弹技术的发展 U--2
面临的威胁在增加。1959 年,洛克希德公司又提出了另一个高空高速侦察机方
案,这就有了后来的 SR-71 侦察机,由于当时隐身技术的研究刚刚开始.所以只
能通过提高飞机的速度和飞行高度,来保证飞机的生存。但是到了 20 世纪 70 年
代末,苏联相继部署了更为先进的中程和远程防空导弹系统.这些导弹系统结合
更先进的防空雷达系统,足以对付当时任何一种空中目标,除非它“看不到”这些
目标。在防空导弹与飞机向对抗的消长中.隐身技术迎来了它的发展热潮。
20 世纪 60 年代之前,由于侦察卫星技术还不成熟,U 一 2 和 sR 一 71 的首
要任务就是飞越敌方领空执行战略任务。然而在 1960 年 5 月 1 日,一架 u 一 2
侦察机在苏联的心脏地区斯维尔德洛夫斯克上空被击落,正式宣告了该侦察机神
话的破灭,此后美国一方面大力发展侦察卫星技术,一方面开始积极寻求研制新
的战略侦察机。在当时的情况下,常规布局的飞机.单纯依靠提高速度和飞行高
度性能,已经无法满足需要.因此面对日益强大的雷达技术,只有一个选择就是
研制雷达探测不到的飞机。就 20 世纪 60 年代末的技术水平来说,发展隐身飞机
是一个巨大的技术挑战,但是美国人马上就认识到了隐身技术未来的巨大市场:
这种技术不但可以用在侦察机上.也可以用在未来所有的军用飞机上。发展低可
探测性技术.即隐身技术.成了当时美国战斗机领域首要的目标,也是美国的国家
机密。
“海弗蓝”出台
根据记载,美国第一次正式提出发展隐身技术是在 1973 年.这一年.美国国防
部下属的先进研究计划局(DARPA)提出了一项代号“海弗蓝”(Have Blue)的研究计
划.这就是隐身技术研究的开始,在“海弗蓝”计划中,DARPA 对之前世界各国关
于隐身技术的研究情况,以及隐身概念的提出情况进行了总结,甚至一直追溯
到 1936 年最早的隐身飞机概念,当时所提出的隐身飞机概念就是能够不被肉眼
发现.不被雷达发现,不被红外探测系统发现,无法听到声音的飞机。为了配合
这项研究计划,美国空军拿出了一架 AC 一 7“鹰”I 单座轻型飞机用于各项试验,
该机是一种单座下单翼轻型飞机,装备一台 285 马力的发动机,而之所以选择该
机用于试验是因为它几乎全部采用玻璃钢材料制造,并且机身布局非常简洁、、
美国空军选中 AC 一 7 用于试验后,该机的制造商曾经向美国空军表示,如果需
要.他们可以将飞机的结构变得更简单,把雷达信号降到更低.由此看来.这架不起
眼的 AC 一 7 应该算是美国隐身技术的先驱了。
这架被用于试验的 AC 一 7 后来被授予了新的编号即 YE-5,其中“E’-是美国
空军中安装了特殊电子设备飞机的标志。由此来看,由于该机当时并没有增加特
殊的电子设备,其目的肯定是用于低可探测性研究,即如何对其进行改进,使地
面雷达和战斗机雷达无法发现它,后来为了降低 YE 一 5 的雷达反射面积,美国
空军对该机的外形,内部结构,甚至螺旋桨都进行了改进,结果令人鼓舞。
1974 年底,“海弗蓝”计划经过一年多的进展,向美国空军提供了许多非常
有价值的研究成果,有了这些成果的支持,美国空军决定制造一架专用的验证机,
即试验性隐身技术试验机(XST)。按照空军给出的技术指标,XST 验证机将是一
架融合了诸多先进技术的高速喷气机,并且其飞行时的噪声非常低,即使在 1 英
里的距离内所有的探测系统都不能发现它。美国空军提出 XST 验证机计划不久.
先后收到了 4 家公司提供的设计方案.其中以格鲁门公司和洛克希德公司的方案
最为详细,1976 年,美国空军最终选择了洛克希德公司为其研制 XST 飞机,并
联合 DARPA 与其签订了一个采购 5 架 XST 飞机的协议,根据协议规定,洛克
希德公司不但只是制造几架技术验证机.并且还要确定如何准确地设计这样一种
隐身飞机平台,为将来的批生产和研制新的隐身飞机提供技术支持。
XST 飞机的研制任务自然而然地交给了“臭鼬工厂”,其实该工厂早在 SR-71
项目时就开始了低可探测技术的研究,到了 20 世纪 60 年代中期逐渐停止了。凯
利·约翰逊当时担任“臭鼬工厂”的技术总顾问,但己不再担任具体的设计工作.所
以 XST 的研制工作就由本·里奇总体负责并担任总设计师,作为一名出色的空气
动力学家和热力学家,本·里奇曾经是 U 一 2 飞机项目中的关键人物之一、由于
隐身飞机计划是美国空军的绝密研制计划,在空军的要求下,洛克希德公司对“臭
鼬工厂”原有那种松散组织形式进行了调整,并在其基础上成立了洛克希德先进
航空技术公司,该公司隶属于洛克希德公司,由本·里奇担任经理。洛克希德先
进航空技术公司的主体则是凯利·约翰逊研究发展中心,该中心下面包括一个位
于加利福尼亚州瓦伦西亚拉伊谷(Rye Canyon)附近的 2000 人的大型实验室和一
些加工厂.另外还有位于佐治亚州波班克和玛丽埃塔的几个大型实验室和加工厂。
美国的隐身飞机研制计划就是在这样的基础上,开始紧锣密鼓地展开了。
在许多航空爱好者眼里,隐身飞机都有着出色的性能和超酷的外形。
扑朔迷离
1977 年初的一天,有人看到美国空军的一架 C 一 5A 运输机在夜幕降临时
落在波班克的一处简易机场。当时谁也不知道这架飞机到底执行什么运输任务,
不过可以肯定该机将一些东西卸下之后就匆匆起飞离去,而其飞行记录上则显示
该机是前往内利斯空军基地执行任务,中途停在波班克进行临时检修、而事实上,
空军的这架 C 一 5A 运输机是用来测试波班克基地附近一座新修建的机场跑道
的,该跑道将用作未来 XST 原型机测试.洛克希德公司的许多秘密研究计划也都
将在这里进行飞行测试,这个神秘测试基地位于内华达州巴尔德山南部,内利斯
空军基地西北方向约 160 千米处,该基地属于大名鼎鼎的 51 区的一部分,包括
格鲁穆湖和图诺帕测试机场.距离拉斯维加斯非常近。根据后来各国航空专家的
推测,洛克希德公司制造的 5~7 架 XST 原型机,除了其中的一架用作静力疲劳
试验外,其余的都是在这里进行的飞行测试。据资料显示.该机大部分机身材料
都采用复合材料制造.但是材料并没有显示其结构疲劳寿命是多少。
虽然迄今为止,美国都没有公布关于 XST 原型机的任何官方消息和数据,
但是来自全球的航空爱好者们还是从各种途径获悉了关于 XST 的一些零散的消
息。XST 原型机的外形较之航天飞机扁平,并且机身外形也小得多,其翼展为 5
49 米,机长为 米.在装备两台通用电气公司生的 CJ610 涡喷发动机(推力为
1361 千克)的情况下.其巡航速度马赫数 。这种发动机就是当时用诺斯罗普公
司 F 一 5 战斗机上使用的 J85 的无加力型,当时主要用在民用飞机上。在当时.
之所以选择涡喷发动机而不选择涡扇发动机.主要是处于隐身方面的考虑.因为高
涵道比的大直径涡扇发动机会严重影响到飞机的外形设计,而相对纤细苗条的涡
喷发动机则可以采用深埋式布置方式安装在机身里,一方面可以很好地兼顾到机
身的外形设计.另一方面采用这种布局,发动机喷出的高温热气会马上被周围的
冷空气包围,降低飞机的红外信号特征.后来的资料显示,最初的两架缩比 XST
验证在飞行试验中相继坠毁,但其坠毁原因都与飞机的隐身设计无关.因为当时
美国空军和一份飞行试验报告显示—E 机在采用隐身外形设计时,在闭合航线中
的飞行性能是能够让人满意的”。
几乎是在同时,“臭鼬工厂”在发展 XST 验证机的同时,洛克希德的导弹与
航天分部正在按照空军和先进研究计划局联合授予的一份新合同.研制一种先进
的巡航导弹.并完成前期的所有测试。在当时看来这是一项很不轻松的任务,因
为空军要求新导弹不但外形尺寸要小,并且红外特征也要非常低,导弹在低空巡
航飞行时很难被对方雷达发现。正是在这种情况下,洛克希德公司将 XST 上的
一些技术也移用到了导弹的研制上,这种导弹初级阶段的飞行测试都是在爱德华
空军基地进行的,使用 B 一 52 作载机。后来.这种巡航导弹研制成功后,由通用
动力公司负责进行批量生产,量产型装备一台威廉姆斯公司研制的 F112 发动机,
该发动机的噪声几乎为零,并且导弹的整体红外特征非常低。这种导弹的最大射
程达到了 2776 千米,无论是在航程还是在打击精度上都超过了美国空军装备的
AGM 一 86 系列巡航导弹 .根据上述资料显示,这种导弹可能就是后来的
AGM-129 系列隐身巡航导弹,该导弹研制计划从 1980 年开始,1983 年 4 月定
型并批量生产。而后来有专家推测,该导弹研制计划与 XST 验证研制计计划很
可能是同时上马的,导弹也主要是用来装备未来的隐身战斗轰炸机,从这一点来
看,由于这种导弹重量达到了 1700 千克,所以可以从这里大致了解与之配套的
隐身战斗机的规格。
欲盖弥彰
1980 年,一项目对研制计划三缄其口的美国国防部罕见地发表了一篇公开
报道.报道中称如果美国使用他们当时已经掌握的隐身技术,制造有人或无人驾
驶飞机执行侦察和作战任务,当时世界上任何国家的防空系统都无法对其成功拦
截。美国国防部当时还表示,他们已经掌握了隐身技术并完成了实用性论证,如
果将这些技术投入实用的话.美国的战术打击能力和战略威慑力量都会大幅度提
高.美国国防部的这一席话.也许是处于冷战心理战的需要.因为根据后来其隐身
飞机的研制进度来看.其在 1980 年就已经完全掌握了隐身技术显然是不可能的。
尽管美国国防部当时宣布他们已经可以制造隐身飞机,并且马上就能够将其投入
服役.但是在 20 世纪 80 年代最初的几年里,美国空军并没有将隐身战斗机的采
购计划列入预算,这也可以说明国防部的“泄密”报告很可能是虚张声势。
对于隐身飞机.美国官方给出的第一个比较正式的称呼是 cslRs,即全天候高
生存率隐蔽侦察攻击机(Covert Survivable In—weather Recon-naissance Strike),从
名称完全可以明了该机的用途和性能。在这之后,美国关于 F 一 19(F 一 19A)的
报道几乎遍布所有媒体,因为按照美国空军装备的机型及序列编号,F 一 19 是
最有可能的。然而不幸的是,在美园空军后来的装备序列中,没有 19 这个编号,
F 一 19 是一个神秘消失了的机型编号。在国内媒体纷纷对 F-19 这个神秘机型给
予报道的同时,美国空军终于站出来给予了澄清:根本没有 F-19 这个机型,结
合前面的 CSIRS 这个官方称呼,美国空军的意思不是说不存在这个在研型号,
而是它不应该称作 F 一 19,而应该是 RA 一 19 或 AR 一 19,即其任务是侦察和
攻击。不管编号是 RA 一 19,还是 AR 一 19,事实是这种飞机真的存在过,并
且还在美国空军中短期服役,尽管关于其服役的报道几乎没有,但是美国境外却
给予了它非常多的关注。
尽管美国官方透露出来的关于新型飞机的信息虚实难测,但美国国内的爱好
者们对该机已经陷入了狂热的追随,并将其煞有介事地命名为“幽灵”或“魔鬼”。
根据他们的推测,这种神秘的飞机外形上继承了 XST 验证的众多特点,只是更
大一些。据推测—b 机”的翼展超过 米,机长达到 米,起飞重量为
吨,飞机装备两台通用电气公司生产的 F404 涡扇发动机,这种发动机用在
当时的 FA 一 18 舰载机上,由此可以推测该机的外形应该同“大黄蜂”相当。F404
发动机是一种小涵道比涡扇发动机,尽管其涵道比只有 ,但是改进后用在“大
黄蜂”上,其最大推力超过了 千牛。不过,为了保证试验过程中的飞行稳定,
洛克希德公司的 CSIRS 原型机上安装的改型发动机取消了加力燃烧室,所以发
动机的最大推力不会超过 50 干牛。在 CSIRS 原型机内部,两台发动机呈并列配
置,安装在中后机身内部,发动机进气道则位于机身上部,整个机身结构显得非
常紧凑。
在得知洛克西德公司开始研制隐身飞机之后,许多人开始猜测全天候高生存率
隐蔽侦察攻击机(CSIRS)的外形和编号,这是文中提到的 AR-19A 的想像图
模型之“火”
毋庸置疑,CSIRS 原型机的一些理念来自于 SR 一 71 战略侦察机,后者的
机身结构几乎全部由钛合金材料制成,其最大速度超过了 3 倍声速,世界上多个
国家的防空雷达都曾经在低空“看到”过它。不同的是,CSIRS 原型机的机身结构
主要是复合材料.也包括少部分的钛合金材料,该机绝对部分时间都采用高亚声
速飞行(也有材料认为该机的巡航速度应该为 2 信声速,但是从其结构材料和外
形来看,这种说法有些牵强)。该机的具体外形还没有对外公布时,己经有过很
多国家声称发现过这种飞机,都说该机的飞行速度并不是很快,但是其外形非常
奇怪,防空雷达很难捕捉到它。由于 CSIRS 原型机在低空飞行时,其雷达反射
面积和可视特征会相应增加,所以在计划开始之初,美国空军就提出让洛克希德
公司想尽一切办法,使飞机的可视特征与雷达发射特征最小化,降低飞机从正面
和侧面经过时被发现的几率;因此,CSIRS 原型机最有可能采用无尾布局翼身融
合外形,并且采用棱角明显的平直光滑机背.以及类似于 SR 一 71 上采用的那种
低展弦比机翼。其实,这种设计理念不是美国人最先提出并采用的,瑞典空军的
萨伯 35“龙”战斗机上就用到了这种设计理念,再往早的说,萨伯 210 验证最早
提出并使用了这种理念。而萨伯 210 验证机早在 1951 年 12 月就完成了首飞,从
这个角度来说。瑞典人是最早将隐身概念引入到飞机的外形设计中的,不管他当
时是否是有意的,所以,即使以现在的标准来衡量,萨伯 35 都是一种气动外形
颇具特色的飞机。
作为一种执行战略侦察任务和攻击任务的隐身飞机,CSIRS 的座舱与传统的
战斗机座舱有很大区别,首先座舱盖的设计除了考虑到机身的整体气动布局之外,
还要考虑到光的反射和座舱内的透光性。上述问题是一对矛盾,这就要求工程人
员为该机研制全新的玻璃座舱盖,新的座舱盖既要有良好的透光性以保证座舱内
足够的亮,同时还不能引起光的反射,因为在执行任务时,如果座舱盖引起光的
反射,无疑于向对方报告了自己的具体位置。关于新型座舱盖材料的选材问题,
一直困扰着美国的隐身飞机研制计划,直到现在,美国也只能通过改变座舱盖的
外形设计来降低其光反射特征,至于新的座舱盖材料,直到 2000 年的时候也没
有取得实质性进展。也曾有人提出制造一种表面凸凹不平的座舱盖玻璃材料,通
过光的衍射来降低飞机被发现的可能性,但是这种想法一直没有引入实用。
在隐身飞机的研制过程中,发动机的安装布局是一个关系飞机整体性能的大
问题,也是一个让人头疼的问题。1984 年欧洲著名的模型公司 Italeri 公司出品
了一套 F 一 19 的 1:72 比例的模型,该模型一上市便引起了巨大轰动,直到 1986
年它一直占据着该公司销售榜的第一位。这个 F 一 19 模型之所以如此畅销,是
因为其气动外形让人觉得这就是美国空军一直秘而不宣的隐身战斗机,而当人拿
着模型向洛克希德公司求证时,洛克希德更是对其闪烁其词。整个模型从顶部看
几乎没有明显的棱角,所有的气动面边缘全部采用弧形设计,飞机的座舱外形则
具有明显的棱角,通过几何外形设计来降低雷达反射特征。而从机身结构来看.
该机的前机身几乎成圆柱形.而随着向后过渡.飞机的后机身越来越薄,到了后机
身的三分之二处,机身则与机翼完全融合。据推测,之所有采用这种结构,是因
为中部机身内安装了大量的管道,从而使冷空气能够通过整个机身内部,降低机
身的整体红外特征,另外这种结构也可以降低发动机的噪声。
根据专家推测,在 F 一 19 飞机上,有进气道吸入的多余空气会经过后机身
上表面的长条形放气孔排出,这样有两个方面的好处,一是可以产生部分升力,
二是这些未经过压缩的空气流经机身后,可以降低机身的表面温度。而该机最为
特殊的地方就在于它安装了 4 台小型涡喷发动机,两台发动机共用一个尾喷口,
发动机尾喷口成矩形,喷出的气流为扁平,这样也可以在一定“程度”上降低飞机
的红外特征,发动机进气道设计在机身上部,进气道口有一个可调遮盖,通过调
节遮盖的角度可以控制进气量。种种特征显示,ltaleri 公司推出的这个 F 一 19
模型很有可能就是洛克希德公司负责研制的 CSIRS 原型机.而其巡航速度有可能
超过 2 倍声速。
还是迷局
除了上述关于机身气动布局,发动机布置方式等种种疑问之外,如果 CSlRS
真的选用 F404 发动机,那么该机是否仍会继续使用该发动机的传统喷口,还是
在喷口安装特殊的设备以及换用特殊的喷口制造材料,来降低喷口处的红外特征,
躲过对方红外探测装置的追踪,一直是一个重大疑问。而从美国空军当时关于隐
身飞机的万丈雄心来看,洛克希德的 csIRs 原型机上应该采用的是带有矢量喷口
的发动机,除此之外,空军还要求这种飞机不但能够在常规跑道上起降,还能够
实现短距起降,这样的话飞机的发动机喷口也必须重新设计。
按照军方的要求,洛克希德的 cslRs 应该是一种能够执行战术侦察任务的隐
身飞机,所以其应该能够携带包括前视和斜视光学相机、红外探测系统、行扫或
者侧视机载雷达(SLAR)在内的多种传感器。在这诸多机载传感器中,SLAR 雷达
采用主动工作模式,这样其探测距离会大大增加,而其他的传感器则采用被动工
作模式。就现有技术来说,许多机载雷达技术本身就具有隐身方面的考虑,所以
为隐身飞机制造一种实用的低可探测 riSSLAR 雷达,可以说不存在技术障碍。
出于隐身性能的考虑,这些机载侦察设备无疑会安装在机身下面的一个内部设备
舱中,而如果是外部设备舱.也会考虑到设备舱同机身外形的融合。而执行作战
任务时,设备舱就会转变为弹舱,并且所有的武器都会采用内置方式。根据当时
空军的要求,以及机身大小考虑,该机至少可以携带两枚 AGM-65“小牛”空地导
弹,而空军现役绝大部分机载武器,都可以应用到这种飞机上。
既然是隐身战斗机.CSIRs 就要能够执行全天候的侦察攻击任务,包括在低
可见度天气条件、雷雨天气.雪天或者雾天能够顺利渗透至目标区域,并且能够
接近目标完成精确打击。执行这样的任务,对飞机的导航系统和飞行控制系统要
求都非常高,为此,西屋公司专门为该机开发了电传飞控系统,使该机的可操纵
性大大提高。
当然作为洛克希德公司“臭鼬工厂”集体智慧的结晶,CSRS 全机各个子系统
均采用计算机控制,并安装了 MIL-1553B 数据总线。
根据简氏周刊的推测.洛克希德公司可能“总共”生产了 20 架 CSRS 原型机,
所有的飞机均采用黑灰迷彩涂装,这些飞机都部署在美国空军位于内利斯的试验
基地,装备 4450 战术测试中队。另有消息显示,在内利斯基地完成测试后.一部
分飞机被分别部署到了阿拉斯加、英国和日本,验证该机在不同气候条件下执行
任务的能力和可维护性能。而美国空军提出的 100 架量产型.估计没有能够实现,
更甚的是美国空军曾将向洛克希德公司提出该机的机冀外端必须可折叠,以便
于 C-5 运输。
根据 1985 年洛克西德公司流露出来的信息 ,这曾被认为是最有可能的隐身飞机
方案。
采用机背进气,并列发动机布局的 CSIRS 隐身飞机方案,也许仍是爱好者的猜
想。
这是 1981 年关于隐身飞机的想像图,感觉很科幻。
为了赶隐身飞机研制的潮流,波音公司也推出了自己的设计
从欧洲传出的一种 F-19 方案三视图
另一种欧洲 F-19 方案三视图。两种不同型号的区别主要在于座舱外形。