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隐身技术极简史(上):沿两个轨道秘密展开

1980年8月22日,美国国防部长哈罗德·布朗在五角大楼新闻发布会上宣布了一项名为“隐身”的新技术的存在。

隐身的特殊贡献在于它可以将飞机的雷达散射截面减小到大约一只鸟的水平,使轰炸机能够深入到敌方空域而不被发现或拦截。布朗说:“过不了太久(我们)就能够说,通过使现有的防空系统基本无效而显著打破军事平衡了。”

他没有谈到的是隐身战斗机原型(最终发展为F-117“夜鹰”)已经在1977年进行了试飞,也没有说隐身轰炸机(未来的B-2)的验证机已经签订了合同。

YB-49飞翼配置在雷达屏幕上产生了相对较小的反射信号,但当时并没有引起人们的兴趣。

隐身技术是在严格保密的情况下沿着两条不同的轨道发展起来的。尽管偶尔会有泄漏和曝光,但隐身飞机在诞生近10年内没有出现在公众视野中。B-2是在1988年11月进行首次公开展示的。F-117于1990年4月公开披露,这已经是1989年入侵巴拿马战斗首次亮相的4个月后。

对布朗1980年声明的反应主要集中在政治上。批评人士称,在11月的选举前3个月披露相关信息的原因是,总统吉米·卡特在1977年取消了非隐身的B-1轰炸机。卡特和布朗也被指出于政治目而肆无忌惮地释放关键的国防秘密。

后来在选举中击败卡特的共和党总统候选人罗纳德·里根加入了批评阵营。不过,在上任后,里根决定采用“双轰炸机方案”,重新恢复B-1的研制,但同时继续进行B-2的研制。比B-2更加机密的隐身战斗机继续快速发展。

在20世纪90年代,隐身技术遭遇了那些力主削减国防开支的人几次攻击。F-117在1991年海湾战争中的出色表现,以及B-2和F-117在上世纪末的区域冲突中的出色表现,并没有明显减少严厉的批评,两种飞机的产量都大幅缩减。

洛克希德公司用于RCS测量的“试验可生存测试平台”模型。

隐身的根源可以追溯到20世纪40年代的验证机,特别是杰克·诺斯罗普的传说中的YB-49飞翼,它具有光滑的表面和圆润的边缘,但没有尾翼或机身。这种飞翼配置在雷达屏幕上产生了相对较小的反射信号,但当时并没有引起人们的兴趣,而YB-49在1949年被取消了。

在20世纪60年代的一篇不起眼的技术论文中,俄罗斯物理学家Pyotr Ufimtsev认为,可以计算出从平面反射的电磁波,并用于评估返回雷达波能量。包括俄罗斯人在内的所有人都忽略了他的发现。

到20世纪70年代,轰炸机和战斗机越来越容易受到雷达控制的防空系统的攻击。1974年,美国国防高级研究计划局和空军开始了一项重大工程——开发低雷达特征的战斗机。

当时,两家主要的飞机公司,麦克唐纳·道格拉斯和通用动力公司分别占据了新的F-15战斗机和F-16战斗机项目,因此隐身任务落到洛克希德和诺思罗普身上。两家公司于1975年获得合同,为“试验可生存测试平台”(XST)建立静态模型。

洛克希德和诺斯罗普在隐身技术发展方面采取截然不同的方法。Ufimtsev关于计算雷达反射的论文已于1971年由美国空军外国技术部翻译,洛克希德工程师Denys D. Overholser将其融入他自己的计算机程序“回波-1”(Echo 1)中。

Echo 1计算了一系列波长范围内各种角度的雷达散射截面,使得洛克希德公司解决隐身技术成为可能。但问题在于,当时最好的计算机只能处理表面为平面的隐身外形。因此,计算分布在数百个平面上进行,然后将结果组合起来确定整个飞机的雷达截面。

相比之下,诺斯罗普依靠对复合曲线的建模和边缘的休整来实现隐身。当B-2轰炸机随后被确认为飞翼时,人们普遍认为它直接来自杰克·诺斯罗普的YB-49。毫无疑问,企业传统和文化发挥了作用,但工程师坚持认为,他们是从一张白纸开始的。

第一回合中,洛克希德的参数领先于诺斯罗普公司。

后来,技术人员将XST模型架在支架上并用电磁波照射以比较它们的雷达截面。诺斯罗普的成形方法在从头部偏转雷达波束时效果很好,但是当考虑到侧面和后部的结果时,不如洛克希德的小平面效果好。

洛克希德赢得了“支架”测试,并于1976年被选中进行技术演示,以验证支架测试结果。

在另一个单独的商业冒险中——但额外的目标是保存诺斯罗普在国防工业基地的隐身经验——DARPA于1978年授予诺斯罗普一份设计“战场监视飞机“(BSAX)的合同。这是一个名为“突击破坏者”的更广泛计划的一部分,旨在击退在欧洲的大规模坦克进攻。BSAX必须足够隐身才能在战斗前沿附近行动。

洛克希德的“拥蓝”验证机。

随后,这两家公司按照各自的轨迹发展隐身技术,而最终,两家公司的隐身技术殊路同归了。

  洛克希德的战斗机在隐身时间线上至少比诺斯罗普轰炸机提前五年,有时甚至更多。XST支架上的RCS测试后的下一步是“拥蓝“计划”(Have Blue,也有译成海弗蓝),洛克希德的载人技术演示机于1977年4月进入飞行测试阶段。

“拥蓝”是一款机头尖锐的单引擎飞机,拥有后掠的机翼和明显的平板表面。它的尺寸是之后出现的F-117战斗机的60%。以不寻常的角度设置的小平面,将入射的雷达波束分散。

F-117于1981年6月首飞。严格来说,F-117是一架攻击机而不是战斗机。它的目的是投放炸弹,而不是进行空战。然而,战术空军司令部的罗伯特·迪克森将军认为,对于最好的飞行员而言,“F”(指战斗机)的机种代号比“A”(指攻击机)更有吸引力。

诺斯罗普的“默蓝”验证机。

诺斯罗普的BSAX演示机“默蓝”(Tacit Blue)于1982年2月首飞行。它是有史以来最奇怪的飞机之一。由于需要对其携带的监视雷达进行必要的测试,“默蓝”本质上是一个盒子,用低可观察特征技术包裹的盒子。正如诺斯罗普所承认的那样,“‘默蓝’的形状看起来像带翅膀的黄油碟。”1982年至1985年间,“默蓝”进行了135次试飞。

诺斯罗普于1981年被确认成为“先进技术轰炸机”合同的获胜者,该轰炸机后来于1984年被命名为B-2。“默蓝”测试结果建立了对诺斯罗普隐身方法的信心。

在洛克希德发展“拥蓝”之后的一段时间,计算能力呈指数增长,并且不再需要通过逐个计算各个面板的结果来估计雷达截面。隐身的平面路线基本上被放弃了。

B-2直到1989年7月才开始首飞,距F-117“夜鹰”第一次作战任务仅6个月。

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