F-117的主要性能如何?

F-117的主要性能如何?

一、概述　　F-117是美国空军隐身攻击机，也是世界上第一种可正式作战的隐身战斗机，其设计目的是凭隐身性能突破敌火力网，压制敌防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、工业目标，它还可执行侦察任务。它的设计工作始于70年代末， 1981年6月15日首架飞机试飞成功，1982年8月23日向美国空军交付了第一架飞机。F-117A服役后一直处于保密之中，直到1988年11月10日，空军才首次公布了该机的照片，1989年4月在内华达州的内利斯空军基地公开面世。　　1975年，美国国防高级计划研究局要求诺斯罗普和通用动力公司进行轻型隐身战斗机验证机(XST)计划研究，计划命名为“哈维”计划。此后未被邀请的洛克希德公司“臭鼬”工厂主动提出了一个投标方案，并在1976年战胜了其他对手中标，赢得了这份价值4500万美元的合同，用以制造两架试验机。洛克希德制造出两架原型机中的第一架，并将研究计划改名为“海弗蓝”，“海弗蓝”原型机与F-117生产型号差异较大，安装两台发动机，采用奇特的多面体外形。这种外形设计的依据，主要来源于一个计算飞机雷达反射截面积的数学模型。因为计算雷达反射截面积，平面外形比曲面外形要容易些。　　1977年12月，“海弗蓝”在美国格鲁姆莱克空军基地首飞。之后，六架原型机中的两架分别于1978年和1980年坠毁。1978年美国空军开始研制实用型F-117A。其实，“海弗蓝”原型机的放大型就是F—117A。1981年6月18日第一架实验型F-117首飞，共生产了5架。1982年8月23日，首架F-117A交付美国空军。1983年10月该机进入托诺帕试飞基地的第4450战术大队服役。美国空军共订购59架，1990年全部交付完毕。59架中有5架坠毁或被击落。另据估计，美国空军在F-117项目上所花的保密费用相当于二次大战时原子弹计划保密费的10～15％。 二、性能指标　　主要功能为战斗、攻击飞机；外形尺寸：机长19.4 米，机高 3.9 米；翼展 13.2 米。重量数据：重 23,625 公斤；载重量2268公斤，性能数据：空中加油时可能进行远程飞行；亚音速飞行。作战半径在不进行空中加油时约为1110公里。乘员1名。 三、结构特点：1、隐身措施　　在F-117的设计中，其外形的设计已不能仅从常规气动力(如升力和阻力)角度来考虑，而必须把外形与隐形联系起来，尽可能做到二者统一。前据介绍F—117A飞机的RCS值只有0．001、0．01平方米(沿方位BCS值)，比一个飞行员头盔的RCS值还要小。如此小的RCS值，部分是由于F—117A采用了各种吸波(或透波)材料和表面涂料，但更主要的是由于它采用了独特的多面体外形。　　比如，一般来说地面雷达和机载雷达的探测角大都处于飞机轴平面的正负30度范围之内，所以设计师们把F—117A大部分表面的倾角都设计成大于30度，这样就可以将雷达波偏转出去，而避开辐射源。设计师还把F—117A机身表面和转折处设计成使反射波集中于水平面内的儿个窄波束，而不是象常规飞机那样全向散射。这样就能使两波束之间的“微弱信号”与背景躁声难以区别。这种波束很窄，以致于雷达不能够得到足够连续的回波信号，而难以确定是飞机目标，还是瞬变噪声。在对待一些小部件的设计上，设计师也作了周密考虑。如座舱盖接缝、起落架舱门和发动机维修舱门，以及机头处的激光照射器边缘都设计成了锯齿状嵌板，并让这些锯齿边缘与上述某窄波束方向垂直，这样其反射汲就不会形成另外的波束，而与该窄被束方向一致。为了防止雷达波进入进气口，设计人员除对发动机进行了专门处理外，重点对进气口进行了特殊设计。进气口用相距1．5厘米的吸波复合材料格栅屏蔽起来，以防止雷达波直接照射到具有强反射特性的发动机风扇叶片上。F—l17A的进气口高约0．6米，完1．5米左右。这么大尺寸的进气口，一可以绘发动机提供进气，二可以提供冷却空气。冷却空气从进气口旁路通过，在尾喷口处与发动机的排气混合，然后排出去。这样做，可大大降低发功机的排气温度，减少红外特征。此外，F—117A还采用了V形尾翼(全动式)、埋入式武器舱、可伸缩的天线等。总之，这一切都是为了减小飞机的RCS值，达到隐形的目的。 2、设计特点　　F-117A有两个特点：一是外形奇特，二是机载武器和设备通用性强。F—117A的外形与众不同，整架飞机几乎全由直线构成。连机翼和V型尾翼也都采用了没有曲线的菱形翼型，这在战斗机的设计中是前所未有的。对于F—117A的进气口为“网状格栅隐蔽”式，尾喷口为沿展向的“开缝”式(也有人称其为“口琴”式喷口)。没有采用推力矢量控制技术。两侧发动机短舱—止部装有辅助进气口。之所以这样设计，美国空军官员解释说：由于气流通过格栅式逃气口会产生压降，因此发动机效率会有所损失，但在大迎角和侧滑飞行的情况下，格栅式进气口可为发动机提供均匀的气流。辅助进气口只在起飞和复飞时打开使用。　　F—117A可进行空中加油，加油口位于机身背部。全机干净利索，没有任何明显的突出物，除了机头的4个多功能大气数据探头外就连天线也设计成可上下伸缩的。此外，座舱益框架、起落架舱门和炸弹舱的边缘以及机身后部的平面形状均做成锯齿形，这些便构成了F—l17A的独特外形。　　F—117A采用独特的多面体外形，飞机表面涂有多种吸波材料，座舱和红外探测器以及激光照射器窗口玻璃都采用了内表面金属化处理或加细导电比栅网，使其只能透过光线和红外/激光而不能透过雷达波。优良的设计和先进吸波材料的采用使F-117的雷达反射面积在0.01到0.001平方米之间。　　机头装有4个多功能大气数据传感器，主起落架后部各装一可拆卸式远程通信天线，机身两侧空军标记后面有一个可拆卸的小六面体，这可能是演习中用的飞机跟踪雷达反射器，机上还使用了几种现有系统或其它飞机用的稍加改动的系统。并装备精确导航和攻击系统。飞机表面有几个齐平安装的天线，它们可用于威胁告警、通信和卫星导航等。另外在机背右侧装有伸缩式通信天线。在理论上，F—ll7A允许在设防空间的任何高度飞行，不必进行地形跟随低空飞行来躲避敌方雷达的探测。不像常规战斗机那样在实施对地攻击时采取以躲避敌方地面火力为主，以主动攻击为辅的战术。因而它比常规战斗机更适合于攻击地面目标。　　机翼。F-117采用双梁式下单翼，由下表面和上表面的三个平面构成，机翼下表面前部与前机身融合。后掠角67.5°，菱形翼剖面，F-117采用这一翼形主要是为了将前方的雷达波反射到接收不到的地方。机翼有两块副翼，与全动尾翼一起来操纵稳定。尾翼呈V字形，彼此夹角85°，后掠角65°，可减小角反射器效应。　　机身。是一个两端尖削的飞行角锥体，机身框架上覆盖有平板形蒙皮，光滑融合过渡。F—117A机身表面和转折处设计成使反射波集中于水平面内的窄波束，而不是象常规飞机那样全向散射。这样就能使两波束之间的“微弱信号”与背景躁声难以区别。这种波束很窄，以致于雷达不能够得到足够连续的回波信号，而难以确定是飞机目标，还是瞬变噪声。在对待一些小部件的设计上，设计师也作了周密考虑。如座舱盖接缝、起落架舱门和发动机维修舱门，以及机头处的激光照射器边缘都设计成了锯齿状，并让这些锯齿边缘与上述某窄波束方向垂直，这样其反射波就不会形成另外的波束，而与该窄被束方向一致。材料使用。F-117所采用的材料大部分是铝合金，武器舱门和起落架舱门由复合材料制成。尾翼由新型热塑性石墨复合材料制成，消除了颤振对速度产生的限制。　　起落架。机腹装可收放前三点起落架，均为单轮，向前收起。起落架用洛勒尔(Loral)公司的机轮、防滑系统和刹车系统。刹车最初是不锈钢的，后来改成了碳刹车装置，机轮大小与F-15E的相同。采用古德伊尔轮胎。装有紧急着陆钩，其口盖用火药推开并抛弃。机尾装有先锋航空航天公司的阻力伞。3、动力系统　　F-117的动力系统同样专门为隐身做了细致周全的考虑。该机采用两台通用电气公司的F404-GE-F1D2D非加力涡扇发动机，单台推力4898公斤。F—117A的进气口为网状格栅隐蔽式，配有2.5×1.5厘米的金属加热网，可以防冰，更重要的是可减小进入进气道内的雷达波。辅助进气门位于同一水平面内靠后一点的地方，部分冷气绕过发动机与排气混合进行冷却。尾喷口为开缝式。上面贴有航天飞机使用的那种防热瓦，喷口内有11片垂直的导流片。下边缘有向后上方翘起的斜板，减弱了机尾后的雷达反射，对红外辐射也有遮挡作用。通过与冷空气的充分混合，排气温度仅有66℃，大大提高了红外隐身效果。埋入式涡扇发动机和特殊的进/排气装置，使发动机噪音大为降低，具有一定的声隐身能力。4、座舱系统　　较高的高度能使飞行员了解全面情况，提高目视探测能力；并可不借助陪伴飞机的帮助，用激光探测器自己照射目标。常规战斗机虽然也有这种照射能力，但无隐身特性，必须以低空进人来躲避雷达，地形地物变化极快时，该功能施展相当困难。较高高度飞行还可提高投放精度，改善垂直投放武器的穿透能力。F—117A一般在7600米高度接近目标。实施攻击时，为保证精度，至少下降到1000多米的高度(一般高度在600—900米)，飞越山区时高度较低。武器投放一般是在水平飞行时进行，而不需采用常规飞机那种低空地形跟踪飞行转为跃升脱离的投弹方式。据报道，F—117A在演习中对红外目标的攻击精度为1米左右。F-117的单座座舱装有麦克唐纳·道格拉斯公司的ACESII零－零弹射座椅。座舱玻璃分成五块，一块为整块风挡。所有玻璃均镀金以散射雷达波，铰接座舱盖向后上方打开。F-117装有GEC公司电传操纵系统，由机头的四个全方位空速管获得数据，与F-16的电传操纵系统相类似。这四个空速管是机身上极少数破坏隐身的外露设备之一。机上采用了爱理德·西格诺公司的环境控制系统、辅助动力系统和应急动力系统。四、武器控制与电子系统：1、火控系统　　F-117没有装火控雷达，主要靠位于挡风玻璃下面的双视场前视红外传感器进行探测和火控瞄准。该传感器窗口保形布置，覆盖有细小格栅。可收放的下视红外和激光指示仪位于前机身下前起落架舱右侧，上述红外探测器均由得克萨斯仪表公司研制。座舱内装有基于凯撒公司AN/AVQ-28的平面显示器，大屏幕前视红外下视显示器，其两侧有两个多功能阴极射线管。机身下面主起落架舱前的机身骨架上有可收放无线电天线。其他系统包括霍尼韦尔公司的雷达高度表、惯性导航系统、大气数据计算机和多功能显示系统，IBM公司的AP-102任务计算机；GEC公司的飞行控制计算机/导航接口和自动驾驶计算机系统；扩展数据传输系统和高度/方向参考系统；数字式活动地图等。在第三阶段的改进中，F-117将装备多功能显示器、得克萨斯仪表公司的红外捕捉与指示系统、环形激光陀螺惯性导航系统和全球定位系统等，还计划携带TARPS侦察吊舱。值得注意的是F-117的机背表面装有伸缩式角反射器，在和平时期进出机场或特殊情况下伸出，增大雷达反射面积，以便指挥或航空管制人员用雷达可探测到这种隐身飞机。2、武器装备　　F-117战斗机没有装备空空导弹，不具备空对空作战能力。F-117A战斗机的所有武器都挂在武器舱中。武器舱长4.7m、宽1.57m，被两个绞接在中心线上的舱门沿纵向分开，可挂载美国战术战斗机使用的各种武器。包括两枚908千克的GBU-27“铺路” III激光制导炸弹，或重量相等的其他弹药，如两枚MK84普通炸弹、两枚GBU-10“铺路”II、两枚GBU-12“铺路”II、两枚BLU-109子母弹等。2枚风力修正弹药布撒器和2枚MK61。五、发展趋势　　F-117虽然是先进的隐身战斗轰炸机，但并不是非常彻底的革新设计。例如为降低成本和研制风险，早期的F-117A上采用了大量现有设备，如飞行控制计算机是F-16A/B的，导航系统源自B-52的，发动机来自F/A-18的，起落架为F-15的。但后来洛克希德在美空军的要求下，逐步提高F-117的性能。第一阶段的工作始于1984年，用IBM公司的AP-102计算机取代了台尔柯公司的M362F计算机，第二阶段的改进工作对座舱进行了改进，加装了霍尼韦尔公司的多功能显示器、三维飞行控制管理系统和活动地图等。第三阶段的改进工作于1992年试飞，机上安装了新的红外捕获与指示系统(IRADS)、霍尼韦尔公司的环形激光陀螺惯性导航系统和柯林斯公司的全球定位系统。　　2004年2月，美空军F-117综合试验部队完成了从F-117A上发射联合直接攻击弹药的试验。这是美军价值3.03亿美元的“布洛克” II升级计划的一部分内容，该计划将使F-117能够发射标准美军惯性制导和全球定位系统制导的武器，这一计划是从2001年4月开始的。这一项目正在加速进行研制，升级计划还包括安装MIL-STD-1760数据总线，使F-117A能够使用EGBU-27精确制导弹药。布洛克 II软件升级在2004年5月开始试验，并持续至2005年8月，计划在2005年初使改装的飞机形成初始作战能力，2006年初完全形成战斗力。另外美空军计划对F-117实施作战能力可持续项目升级工作，该项目的重点集中于航空电子部件的升级工作，并将替换或更新这些部件。系统升级目标包括数据传输系统、彩色多功能显示设备、红外获取和分配系统。同时，美空军正在试验为F-117喷涂灰色涂装，使其既可执行昼间也可执行夜间攻击任务。 六、装备情况 　　F-117于1982年开始交付部队后，先后配属于不同单位：第4450战术大队、第37战术战斗机联队、内华达州内利斯空军基地的第57战斗机武器联队、加利福利亚州的Palmdale的第410飞行测试中队/410测试中队、第53联队下属的位于霍洛曼空军基地测试评估大队第1分遣队。1989年第4450战术大队解散，并在该大队基础上组建了第37战术战斗机联队。1992年，F-117配属于霍洛曼空军基地第49战斗机联队，并使霍洛曼基地成为F-117唯一的母基地。该联队包括49作战大队负责维护F-117；第7中队是过渡性训练中队；第8和9战斗机中队负责F-117的作战任务。F-117自研制后一直保持为A型机。目前，第49联队共装备54架F-117型机。 七、作战使用　　F-117主要承担两类作战任务：一是低空隐蔽突防，F-117A依靠其优越的隐身性能，在空袭作战中打头阵，攻击对后续机群威胁最大的目标，如防空系统、指挥控制中心和通信枢纽等。二使用精确制导武器打击重要点状目标。F-117可从本土起飞转场至世界各个地区执行作战任务，依靠其良好的隐身性能突击敌防护严密的纵深或核心目标。F-117在执行任务时，一般不需要电子战飞机、战斗机的保护，凭借自身良好的隐身性能，完成作战任务。　　1980年，美国空军在内利斯空军基地组建了第4450战术大队，即F—117A隐身战斗机大队。并为新飞机征招飞行员和地勤人员。飞行员几乎全是从战术战斗机部队招来的，条件是必须要在现有战斗机上飞行过IO00小时的飞行时间。在最初几年的飞行训练中，F-117A的飞行员每月飞行训练不到10小时。F—117A是专门用于夜间攻击的飞机。因此飞行员给它的绰号是“夜鹰”。 　　在1988年11月之前，飞行训练主要是在夜间进行，他们在太阳落山后30分钟才能打开机库门。门在打开前，所有的灯都关掉，地面工作仅靠闪光灯照明。为此飞行员们需把生物钟后拨5—8小时。如果在夏季，则晚上9点以后才能启动飞机，在第2天清晨3点半结束训练，早晨5点左右才能休息。处于战备状态的飞行员约65％的飞行要在夜间出动，每月还要进行2—3次空中加油训练。显然长期夜间训练，疲劳成了主要问题。一位飞行员说：“你可以想象把你的生物钟从5点移到8点的困难，并且是一星期移动2次”。1986年7月11日发生在贝克斯菲尔德机场附近机毁人亡的事故以及次年的一次事故，都可能是因飞行员疲劳引起的。在第一次事故中，罗斯`马尔赫少校的飞机撞到山腰上。第二次事故是迈克尔?斯图尔德少校驾机，于1987年10月14日夜间撞在沙漠地上。当时没有遇险信号，并且事故调查没有发现机械方面的原因。2人都被认为是极好的飞行员。1989年10月，第4450战术大队改名为第37战术战斗机联队。 八、实战表现　　1989年12月20日，为了支援美国陆军别动队在巴拿马里奥阿托的空降作战，美国空军首次出动F—117A隐身战斗机参战。美国空军第37战术战斗机联队的6架F—l17A从内华达州的托诺帕空军基地起飞前往巴拿马，飞行18小时，途中加油4—5次。其中2架F—l17A轰炸了里奥阿托军营，各投下1枚908千克重的激光制导炸弹。这两颗炸弹并没有直接扔在兵营内，而是投在兵营附近开阔地上。这样做使效忠于诺列加将军的军队“惊慌失措，以削弱其战斗力”，而不是为了消灭他们。另外4架F—117A，有2架留作备用，另外3架当得知他们的目标不值得轰炸时，中途返回基地。美军方认为，F—117A的这次行动是成功的，在军事上，该机的轰炸在巴拿马国防军中造成了混乱，削弱了对方的战斗力，为美军突击队的空降少了障碍。另外对飞机而言，经历了一次实战考验。美国空军认为，这次行动证明F—I17A使用激光制导装置可精确地轰炸目标。同时也验证了隐身战斗机具备对付低强度冲突的能力，既能执行常规任务，又能执行战略任务。　　在海湾战争中，F—117A更是名声大噪。据统计它在“沙漠风暴”期间共有36架F-117参与了部署行动，执行危险性大的任务达1271次，投下2000多吨炸弹，飞行总时间为6900小时，而无一受损。在多种参战飞机中，唯有F—117A承担了攻击巴格达市区目标的任务，是多国部队唯一突入巴格达市区进行攻击的机群。F—117A的出勤率也很高，按照小队的任务计划，飞行员值班长达24小时，休息8一12小时，再飞两个夜间任务。每个飞行员每夜只飞一次任务，但一架F—I17A则往往每夜要出击两次。据统计，在整个战争期间，F-117共打击了1600个高价值的目标，F—l17A承担了攻击目标总数的40％，投弹命中率为80—85％。F-117一般携带2枚908公斤的GBU-27激光制导炸弹，摧毁了伊拉克的发电站、指挥部、通信设施、防空作战中心、作战机场、掩体和生、化、核武器工厂。经过海湾战争后，使F-117名扬四海。在海湾战争前，F-117还从霍洛曼基地不停留直飞科威特，飞行时间约18.5小时，创下单座战斗机的不停留飞行的记录。　　当然F—l17A也不是没有攻击失误的情况，主要原因可能是天气、烟尘和有关目标的信息不足所造成的。此外，F—117A并不是完全不会被雷达发现，因此美军在使用F—117A时，同时要派干扰飞机与之配合。在1999年的科索沃战争中，美国空军向意大利的阿维亚诺空军基地和德国的斯潘达勒姆空军基地部署了24架F-117战斗机。该型机于1999年3月24日最先发动对南联盟的空中打击。1999年3月27日，1架F-117在贝尔格莱德外被南联盟的军队击落。2003年3月，美国向海湾地区共派遣了12架F-117战斗机，并于3月20日出动2架F-117对伊拉克的萨达姆总统发动“斩首行动”投下了4枚908公斤的“宝石路”III 全球定位系统/激光复合制导组件的EGBU-27制导炸弹。在战争期间，F-117共执行了100多架次作战任务，极大支援了美军的作战行动。