成寇败王,外型更加科幻的YF-23,为什么败给了F-22?

来源: 2016-06-07 06:22:24 [] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (27950 bytes)

1991 年可以算是军用航空史上划时代的一年。就在这一年,美国空军下一代战斗机选型终于尘埃落定,第四代超音速战斗机完全浮出水面。这一次选型对于未来战斗机发展的意义,无疑是极其深远的。

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俗话说“成王败寇”,但 1991 年那次竞争的结果好像完全颠倒了过来。对于竞争结果的争论,即使在十四年后的今天也没有平息,为当年的失败者 YF-23 打抱不平的大有人在。即使竞争获胜的洛克希德 YF-22 “闪电 II”没有赢得更多的赞誉,倒是落败的 YF-23 成了众多航迷心中的王者。不可否认,出现这种现象一个重要的原因是,YF-23 那个超前卫的气动设计实在是太漂亮了!

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YF-22与YF-23

YF-23战斗机是由美国诺斯洛普与麦克唐纳-道格拉斯两家公司共同设计,竞标先进战术战斗机(ATF)合约的机型。美国空军于1991年4月23日宣布YF-22获选优胜。YF-23一共只有生产两架原型机,目前都已经不再飞行。

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1985年美国空军提出接替F-15的新一代战斗机设计需求案,即是先进战术战斗机计划(英语:Advanced Tactical Fighter,简称ATF),由各家公司提出各自的设计草案。1986年美国空军宣布将挑选最有潜力的两种设计在展示/验证(Demostration/Validation,Dem/Val)阶段进行为期48个月的原型机设计与试飞项目。同年7月,美国空军选出洛克希德与诺斯洛普两家进入下一阶段的竞争,并且建议落选的三家公司与优胜者组成设计团队以分摊设计工作,成本与损失。诺斯洛普选择与麦克唐纳-道格拉斯联合组团与洛克希德,通用动力,波音公司组成的团队分庭抗礼。

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YF-23的第一架原型机于1990年6月23日出厂,8月27日进行第一次试飞,YF-22第一架要到8月29日才出厂。9月29日进行第一次试飞。YF-23于9月18日第5次试飞时在不使用后燃器下达到1.43马赫的超音速巡航纪录,YF-22则是在11月3日达到1.58马赫。YF-23第二架原型机于9月29日出厂。两架原型机分别使用不同的发动机:一号原型机使用普惠YF-119,二号原型机则是通用电气YF-120,与YF-22刚好颠倒。

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YF-23三视图

YF-23原型机设计概念与YF-22有很大的不同,除了采用许多现有的零组件之外,YF-23的试飞计划里面并未包括试射空对空导弹与验证高攻角飞行能力,多是以风洞测试搜集与验证资料。根据测试的结果显示,YF-23没有攻角限制,飞机能够自任何螺旋(Spin)轻易恢复稳定飞行,只有当导弹舱门呈开启状态时会有困难。

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YF-23一共进行50次,总计65小时的试飞项目,最大空速达到1.5马赫,最大负载达到7G,最大攻角达到25度。YF-23与YF-22的各项性能比较目前仍是机密,不过根据外界的观察,YF-23的飞行速度较高。虽然没有向量喷嘴和水平控制面,后机身结构反而比较简单,重量也较轻。YF-23与YF-22在大部分的飞行包络线范围下的性能差距不大,YF-22只有在低速下的控制性略胜一筹。

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两款飞机都采用内置弹舱,必要时可以在机翼下另外携带武装。但是YF-23的量产型将需要延长机身以加入另外一个弹舱。设计团队皆宣称这两种飞机都没有攻角限制,同时都具备超音速巡航能力。

所有测试于1990年12月结束,两组团队根据测试的结果提出工程与生产发展(Engineering and Manufacturing Development,EMD)企划案,经过90天评估之后,美国空军系统计划办公室(System Programme Office,SPO)在每一项类别上以红黄绿蓝四色代表两款原型机的表现:红色是未能满足需要,黄色是可以改进的项目,绿色是达到需求,蓝色则是表现优异,这种评分免去分数相加的可能与总分会与个别项目之间不相符合,提供决策者较为客观的评量参考。

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美国空军总司令最后决定由YF-22夺标,进入下一阶段的研发计划。诺斯洛普与麦克唐纳-道格拉斯两家公司受到相当大的影响,前者与格鲁门公司合并,后者纳入波音公司旗下,短时间之内将没有机会为美国军方设计战斗机。

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如前面所描述的,如果两种原型机各有所长但是差距有限的时候,最后决定的关键就不是在性能比较方面。YF-23竞标失败的原因也没有公开过,综合当时各种推测之后的可能性包括:

诺斯洛普在B-2轰炸机研发案上出现不少预算超支与时程落后的状况。

1990年代诺斯洛普在发展沉默彩虹导弹上让美国空军不是很满意。

美国空军对于洛克西德公司发展与生产F-117所展现的计划管理与执行能力相当满意。

YF-22团队当中还有对大型计划非常有经验的波音公司。

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美国空军极有可能从ATF计划的挑战性,设计团队过去执行与管理计划的能力与纪录等方面,选择了综合能力较强的YF-22而将YF-23踢除。

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相较于YF-22,YF-23的机身比较长,采中单翼,机翼的前后缘分别后掠与前掠40度,类似于菱形。机身后方没有水平控制面,以两片向外倾斜50度的垂直控制面取代两者。

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进气口位于机身下方靠近机翼前缘的位置,进气口和进气道都采用固定结构,没有可以移动的部分,不仅能够降低重量,也避免增加正面雷达反射截面积(RCS)。进气道在机身内部向上弯折与位于机背的的发动机相连接,喷嘴位于外倾的垂直控制面的中间处,从后下方无法直接看到喷嘴,降低红外线讯号的强度,同时也限制安装向量喷嘴的可行性。原型机只有一处弹舱,位于两侧进气道的中央,座舱与发动机之间。

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量产型预定位于原型机弹舱的前方再加一节小弹舱,于是机长增加3呎(67呎5吋→70呎5吋),而全高也增约1呎(13呎11吋→14呎8吋)、增加机身复合材料比例(约25%→50%);由于空军取消逆向推力减速的要求,尾部发动机舱更紧致扁平,进气道也不同、更具匿踪的效果。

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YF-23首架原型机(PAV-1)因其黑色外观,被昵称为“黑寡妇Ⅱ”(Black Widow II);第二架(PAV-2)则因灰色外观,而被昵称为“灰魅”(Gray Ghost)。 输在了哪里?外型更加科幻的YF-23,为什么败给了F-22?

YF-23的首席试飞员Paul Matz在竞标失败之后、被YF-22研发小组挖角成为F-22的主要试飞员之一,他也成为ATF计划里面唯一对这两架飞机都有实际经验的人。但是他对这两架飞机的性能比较细节从不愿意对外透露。

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YF-23的首架原型机首先达到1.43马赫的超音速巡航纪录,所使用的YF119发动机推力比YF-22首架原型机使用的YF120要小,而YF-22首架原型机第一次验证超音速巡航飞行时就达到1.5马赫。因此不少人开始推测安装YF120的YF-23二号原型机应该会有更高的巡航速度,可是会有多高呢?尤其YF-23在设计上也强调高速性能。根据YF120发动机的设计公司奇异公司的估计,如果YF-22可以达到1.6马赫,那么重量较轻又比较修长的YF-23极有可能飞出1.8马赫的能力。

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由于YF-23着重高速飞行能力的设计概念,竞标失败之后又只有短暂的试飞时程就全部停飞,有一些军事航空领域的专家或者是业余爱好者、认为花费巨资之后没有善加利用这架飞机的设计,不仅可惜也不太合常理。1990年代中期英国曾经发生一次军用机夜间紧急迫降的事件,英国官方对于迫降的飞机机型与原因三缄其口,据目击者表示迫降的飞机外型修长且特殊,经由这个事件衍生出美国可能将YF-23转发展为高速侦察机,而迫降军机就是侦查型F-23的论调。该推论从未获得任何证实,在没有其他资料佐证下也不再受到注目。

因YF-23外型流线优美,所以常受日本动画青睐、作为架空世界的战机参考样本,例如:

《Macross Plus》(1994):YF-21战机

《云之彼端,约定的地方》(2004):驻日美军战机

《Code Geass 反叛的鲁路修》(2006):神圣不列颠尼亚帝国的战机

《KERORO 对 KERORO 天空大决战》(2008):西泽家私人军队的战机

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