美军第一款隐身战机:F-117“夜鹰”!被击落一架后黯然退役

在人类军用飞机发展史上,F-117是一个独特的存在,它是人类第一款”隐身”战斗机。当然所谓的”隐身”战斗机并不是肉眼看不见,而是相对于雷达系统而言,该机能够实现”隐身”,从而在对方防空系统毫无知觉的情况下,对敌人的防空系统或者地面目标实施突然袭击。这款彻底改变战争模式的飞机,既有在巴拿马、伊拉克创造的辉煌,也有被南联盟击落的苦涩,不过,由它引发的隐身技术革命,至今依然影响着世界大国的航空科技和空军战术走向。

美军第一款隐身战机:F-117“夜鹰”!被击落一架后黯然退役

(F-117″夜鹰”)

一个大胆想法:做一架雷达看不见的飞机!

“隐身”技术本身其实很早就有应用,古代战争中,就有将军们指挥士兵把树枝、稻草等盖在身上,欺骗敌人的探子,隐蔽部队的行踪,这就是最早也最简单的视觉隐身。在人类进入工业时代后,陆军的各种迷彩服、伪装网开始流行,甚至在海上航行的战列舰、巡洋舰等主力舰们也都喷涂了各种欺骗性迷彩,以扰乱敌方的目视侦察。不过飞机的隐身技术则可以追溯到上个世纪60年代,可以说是诞生时间最晚的一种军用隐身技术。

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(二战时期B-17轰炸机由于飞行高度低,因此在执行战略轰炸任务时,经常面临德国战斗机和高射炮的双重打击)

飞机隐身技术的诞生有着相对比较复杂的背景。首先,在飞机诞生之初,由于各国主要防空武器为高射炮,因此飞得更高,更快,就成为提升飞机防御和生存能力的关键。所以我们看到在二战时期,美军的高空轰炸机飞行高度一路走高,其中B-17轰炸机虽然最大升限可达10700米,但是由于该机使用的是非加压敞开式机舱,所以上升到10000米以上时,机舱温度会下降到-50℃,飞行员和炮手们根本受不了。

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(B-29″超级堡垒”轰炸机)

所以B-17一般飞行高度只有5000~6000米左右,为了确保投弹精度,有时受甚至只飞到3500米高度,这样就导致整个轰炸机集群在执行轰炸任务时必须穿越德国防空部队的火力网,很多B-17型轰炸机因此被击落。到了战争后期在美国轰炸日本的作战中,由于使用的是新式的B-29轰炸机,最终可以躲开日军的防空炮火。因为B-29轰炸机虽然飞行高度也是12000米左右,但是由于其配备了专门的全封闭加压式机舱和涡轮废气加温装置,所以即使在-50℃的高空,其机舱内的温度依然保持在15℃以上,并且飞行员处于正常大气压之下。而当时日军无论是高射炮还是战斗机,都无法对1万米以上飞行的B-29构成威胁,所以,我们看到同样是战略轰炸,美军轰炸日本和轰炸德国相比,轰炸机的损失率大幅减小,以至于到了后期美军甚至不携带护航战斗机,而直接派B-29编队轰炸日本。

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(U-2飞机飞行高度极高,即使在今天,大部分战斗机也达不到这个高度,图为从U-2的驾驶舱向外拍摄的照片)

不过这段”快乐时光”很快就被打破了,二战结束后,美军虽然曾经多年使用高空飞行的U-2战略侦察机持续侦察苏联,但是由于全新的防空武器——防空导弹的出现,一切都发生了变化。1960年5月1日美国飞行员弗兰西斯·鲍尔斯驾驶一架U-2从巴基斯坦的白沙瓦基地起飞,一路向北飞往挪威,在其经过苏联列宁格勒市(原名圣彼得堡,现名彼得格勒)上空时,被苏军装备的SA-2防空导弹一举击落,鲍尔斯跳伞后被俘。

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(云层之上的U-2高中侦察机)

防空导弹的出现,让早先依仗高空高速频繁入侵他国领空的美国飞机倍感压力。尽管美国人后来又研制了更为先进的SR-71″黑鸟”高空高速侦察机,但是这种飞机同样不具备隐身能力,而且苏联不但研发出了著名的米格-25专门对其进行拦截,还很快推出了各种新式防空导弹,尽管SR-71黑鸟在其服役的岁月里从未被击落,但是其飞行也受到了极大的限制,作战效能远不能与当年的U-2相比。

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(夜幕之中加力全开的SR-71黑鸟侦察机,该机也应用了部分隐身技术,不过主要还是以高空高速为主)

为此,美国航空界开始研究全新的技术——隐身技术。实际上在U-2和SR-71上面,美国已经运用了部分隐身技术,不过这两种飞机还是主要以考虑飞行性能为主,隐身技术只是附带使用。这时候美军决心研制一款以隐身为核心目标的全新飞机。这就是后来大名鼎鼎的F-117″夜鹰”隐身战斗机,它也是全世界第一款以隐身技术打造的全新飞机。

看不见的”夜鹰”

和其他的战斗机不同,作为划时代的产品,F-117全身上下都透露这一种与常识格格不入的特性,而这也是这架飞机让人过目不忘的根本原因。曾经有一位试飞F-117的美军上校试飞员在其回忆录中写道:从空气动力学的角度看,F-117怎么看都不像是能飞的东西。此言大概是绝大多数人第一次看到F-117隐身战斗机时的心声。

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(地面整备状态的F-117夜鹰战斗机,其棱角分明的外观让人实在难以忘记,也绝对不会和其他任何飞机混淆)

F-117夜鹰战斗机是全球第一种以”隐身”为首要目标设计的战斗机,由于隐身实际上包括三个方面,即雷达隐身、红外隐身和光学隐身。所以F-117在这三个方面可以说是做足了文章,某些技术指标即使今天的F-22和F-35也未必能够超越。这也是F-117战斗机最为独特的地方。

首先,由于现代雷达技术的不断发展,不但地面防空雷达已经被各国广泛部署,还有空中预警飞机也成为重要的高空雷达站。苏联早在1960年代末就研制并装备了自己的第一代图-126″苔藓”预警飞机,在1971年的第三次印巴战争中,印度空军的米格-21战斗机能够取得对巴基斯坦F-104战斗机的一边倒胜利,甚至能够深入巴方国土纵深100公里,对巴方军事目标实施精确打击,在没有GPS导航系统的时代,预警飞机是唯一的解释。

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(苏联空军第一代图-126型预警飞机数量稀少并且严格保密,但是它确实参加了1971年的印巴战争)

同样,预警飞机由于居高临下,因此对于战斗机有很强的侦测能力,可以在数百公里以外就能够发现来袭的战斗机,并对己方防空部队和战斗机发出警报。如果预警飞机的体积尺寸足够大,还能装得下大量的航空指挥设备以及人员,并且直接用于指挥己方战斗机进行防空和攻击作战,这一点在1971年的印巴战争中已经得到验证。

而隐身飞机不仅要躲避地面雷达,还需要躲避空中预警飞机的雷达侦察,所以其全向雷达隐身能力是考虑的重中之重。为此F-117可以算是把隐身做到了极致,根据美国官方给出的数字,F-117的雷达反射面积(RCS)仅有0.001平方米,而美军第五代的F-22战斗机是0.01平方米,F-35则为0.02~0.05平方米,显然都不及F-117做得彻底。

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(F-117是完全以”隐身第一”的要求设计建造的飞机,从某种意义上说,它也可以看作是一款技术验证机)

F-117战斗机从外形上看就是一架极富有特色的飞机,因为该机一反现代飞机光滑平缓的外形设计,而是采用了金字塔型的外形设计,所有的飞机蒙皮都采用平面设计,并通过雷达的反复照射验证,进而取得最佳的倾斜角度。为了尽可能提升隐身能力,F-117采用了下单翼设计,整个机腹设计为平缓光滑的一整块,并且没有设计任何外挂点,全机仅设计1个弹舱,并在弹舱内设计了2个挂点,可以携带2枚2000磅(907公斤)激光制导炸弹用于精确打击。虽然在理论上F-117的弹仓也可以携带空空导弹执行对空作战任务。但是为了实现完全的无线电静默隐身,F-117干脆连机载雷达也没有安装,而仅安装了红外/光学/激光三合一瞄准装置,所以实际上F-117不具备使用空空导弹进行空战的能力。

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(为了照顾隐身性能,F-117牺牲良多,其中就包括武器携带能力和空战能力)

为了实现最大限度的隐身能力,F-117的座舱甚至也使用了金字塔设计,座舱风挡为五片式金属镀膜玻璃,从而完全消除了座舱的”空穴效应”,但是由于照顾隐身设计,所以F-117的飞行员视野非常不好,该机驾驶起来可以说相当困难。不仅如此,该机所有蒙皮都采用了不连贯平面设计,因此飞机的气动性能非常恶劣,这样外形的飞机在现在称之为”静不稳定”型飞机,因为气流在通过飞机表现时会出现不可控的变化,在早先根本无法成功升空。只是由于在1970年代美国开发出了数字化的飞控系统,通过飞机的机载飞控计算机,可以自动操纵飞机保持姿态,这样才能够确保F-117能够安全飞行。不过即使这样,F-117依然是世界上最危险的飞机之一,该机一共仅生产42架,就有多架因操作不当而坠毁,导致美军早早将其退役,这也算是该机为隐身所付出的最惨重代价。

除了必要的雷达隐身之外,F-117还充分考虑了红外和光学隐身的必要意义,为此该机使用了原本为美国海军A-12隐身攻击机设计的F404-GE-F1D2型非加力涡扇发动机,为了充分的隐身性能,该机的进气口设计在飞机背部,同时在进气口上设计一层细密的钢丝网,这样虽然导致进气效率损失高达30%,但是却完美地屏蔽了进气道和发动机风扇叶片,让发动机的RCS小到完全可以忽略的程度,不过由于这种设计导致发动机进气损失实在太大,无论是美军后续的F-22、F-35还是俄罗斯苏-57等飞机,都再也没有采用这种设计。

为了降低飞机的红外特征,F-117还采用了独特的口琴式喷气口,而且其喷口向上喷气,这样就加大了从下方对F-117进行红外探测的难度。同时,F-117还在喷口内设计了11片垂直导流片,并且在机身前部设计专门的导管,将冷空气加压导入,和发动机燃气混合后喷出。根据测试,F-117战斗机的尾喷口燃气温度仅有区区66℃,而F-15、F-16这样的第四代战斗机,其发动机喷口温度通常超过800℃。即使放在今天,绝大部分红外寻的防空导弹也无法捕捉F-117如此微小的红外特征。

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F-117发动机进气口布置了细密的钢丝网(红圈);没装雷达,驾驶舱下方(黄圈)有一套光电综合侦察瞄准系统

而且,由于自身恶劣的飞行性能(F-117受气动外形限制,而且没有安装加力发动机,所以无法进行超音速飞行)的限制,F-117虽然被冠以”战斗机”的名号,但是实际上却不具备任何”战斗”的能力,所以该机通常只能在夜间或者黄昏等昏暗气象条件下出动,利用夜色和不良视线来为自身提供光学庇护。不过凑巧的是,F-117所喷涂的第一代雷达吸波材料正好也是深灰泛黑的颜色,所以客观上有利于F-117在夜间活动(”夜鹰”名副其实)。

悲喜交加的参战之路

F-117隐身战斗机在研制成功并装备美军之后,美国空军随即摩拳擦掌,计划将其投入作战检验,而这个机会很快就来了。在1989年美军入侵巴拿马的”正义事业”军事行动中,F-117战斗机首次上阵,在第一波空袭中向巴拿马国防军的兵营投掷了907公斤的激光制导炸弹,巴拿马军队随即乱成一团,很快被美军击溃。不过由于巴拿马原本就只是一个小国,兵少国弱,无法真正检验F-117飞机的性能。而很快,冷战中的最后一次大战,就给了F-117另外一个展示自我的舞台。

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(B-2和F-117的组合,在F-22服役之前,这就是全球最强大的隐身空中力量)

1990年伊拉克军事强人萨达姆·侯赛因突然出兵邻国科威特,并很快占领了这个富裕的小邻居。之后美国在联合国授权下,组织了多达54万兵力的多国部队,浩浩荡荡进驻沙特,准备和伊拉克一决高低,著名的海湾战争由此爆发。

而伊拉克绝不是小国巴拿马所能比拟。在1980~1988年的两伊战争中,伊拉克依靠出口石油换取的美元,在欧洲、苏联等国大规模采购先进武器。在1991年海湾战争之前,伊拉克正规军总兵力超过50万人,并且装备有先进的幻影F1、米格-29、米格-25等先进战斗机,同时伊拉克陆军还装备有T-72M1型坦克、BMP-1步兵战车,以及大量欧洲制造的先进火炮、防空导弹等武器。

伊拉克军队还建立了一个足以覆盖全国的雷达、防空导弹火力网,任何敢于踏足伊拉克领空的飞机,都将遭到该火力网的猛烈打击。不仅如此,伊拉克空军甚至还自行改装了一架伊尔-76预警飞机,他们把法国的”海虎”雷达搬上了一架伊尔-76,将其改装为伊拉克空军的第一架,也是唯一的一架预警飞机。拥有空地协同,并且掌握大量先进的欧洲和苏联防空导弹的伊拉克,确实是F-117所面临的强劲对手。

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(F-117机腹细节,弹仓和上翘的发动机尾喷口清晰可见)

不过F-117在这样强大而严密的防空网面前并未令人失望,在长达38天的”沙漠风暴”行动中,F-117战斗机是联军唯一能够飞临伊拉克首都巴格达执行空袭任务的飞机,并且在整个海湾战争中,没有1架F-117型飞机被伊拉克发现或者遭到攻击,而在海湾部署的F-117战斗机总共的出动架次仅占联军所有飞机出动架次总数的4%,但是却摧毁了40%的各类目标,而且几乎所有的高价值目标都是由F-117摧毁,该机在海湾战争中充分展示了隐身飞机对于未来空战的颠覆性意义,也正因为如此,美国空军才加紧了后续F-22战斗机的研制。

不过俗话说,常在河边走,哪能不湿鞋。在上阵20年后,F-117战斗机最终迎来了其服役生涯唯一的一次败绩。在1999年的南斯拉夫科索沃战争中,终于有一架F-117隐身战斗机在执行轰炸任务时,被塞尔维亚人使用老式的SA-3防空导弹击落,不过随后北约出动了强大的搜救部队,成功救走了F-117战斗机的美国飞行员戴尔·泽尔科(Dale Zelko),算是为这次失败挽回了一点面子。

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(被南联盟军队一举击落的F-117夜鹰战斗机)

关于F-117被击落的传闻至今依然众说纷纭,但是南联盟官方的说法是,南军使用了老式的米波雷达成功捕获了F-117战斗机的行踪。实际上人类早期的对空警戒雷达通常使用的就是米波雷达,米波雷达探测距离远、不易受气象和电子干扰,但是缺点是探测精度低,无法为防空武器指引目标,同时体积庞大笨重,容易遭到攻击。但是由于米波雷达的波长很长,所以米波雷达的电波在接触到隐身飞机时,不会像其他厘米波一样被折射到其他方位,而是会原路被弹回来。因此米波雷达反而具备很好的反隐身功能,南联盟防空部队正是利用了老式米波雷达这一特点掌握了F-117每次进出南斯拉夫上空的时间和路径,然后在其必经之地上设伏,将F-117一举击落。

战术和技术一样重要,继续发展的隐身战斗机

随着F-117被击落,美军认为F-117的机密已经泄露,所以很快让该机退出现役,并使用更新的F-22和F-35战斗机取而代之。目前全球中美俄三大国都已经研制并装备了自产的新式隐身战斗机,也被称之为”第五代战斗机”。在可以预见的时间里,战斗机的全面隐身化已经是现代战斗机的一个重要发展方向。

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(F-22和F-35编队飞行,美军的第二代隐身战斗机,在性能上已经远远优于F-117)

目前美军的F-22、F-35等战斗机包括俄罗斯的苏-57战斗机等,都曾经在叙利亚战场上短暂部署。美俄飞机甚至还曾在叙利亚上空”切磋技艺”,为此俄军苏-35战机飞行员甚至在社交媒体网站上曝出了自己驾驶苏-35战斗机使用IRST装置拍摄下的美军F-22战斗机影像。这也看出,在特定条件下,隐身飞机依然有其自身的弱点需要完善和弥补。

常识上说,没有完美的武器,隐身战斗机为了充分实现低可探测性的设计目标,其武器装备通常携带量不大。因为外挂的武器弹药会增加飞机的雷达反射面积,所以五代战斗机在执行隐身作战任务时,一般都只能使用内置式弹舱,这都是学习了F-117战斗机的成功经验。同时现在研制的隐身飞机都已经适当放宽了对于隐身性能的追求,不再像F-117那样追求极致,同时对飞机的其他性能,比如航程、载荷、特别是空战能力都有了相当高的标准,这一点从F-22战斗机在历次红旗演习和阿拉斯加防空演习上”大杀四方”就能看出一二。

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(尽管只生产了195架,但是F-22依然是如今战斗力最强的战斗机之一,F-117也算是”后继有机”了)

综上,任何一款武器都不可能独步天下,必须要有合适高效的作战系统与之相配合,F-117被击落很大程度上其实是北约自身松懈了,美国空军想当然地认为南联盟不可能击落自己先进的隐身飞机,所以F-117甚至每天在同一时间走相同的飞行线路对南联盟进行轰炸,这就让南军摸到了规律,从而成功伏击了不可一世的F-117战斗机。从这一点不难看出,即使在技术存在碾压的情况下,合理的战术依然能够产生奇效。

尽管F-117隐身战斗机已经退役十多年,不过各国对于隐身战斗机的研究和发展不会停止。而是会继续发展下去,就像矛和盾的循环一样。