細説B-2(1)- 溯源_風聞
温哥华的鱼-温哥华的鱼官方账号-军事杂谈2020-11-11 20:13
今年9月,網絡上傳出消息美國空軍將把B-21的生產數量從80-100架大幅增加到150-180架,不過魔幻的2020熱點實在太多,這條消息並沒有激起多少漣漪。事實上這個近乎翻倍的數字並不是已經確定的計劃,而是退役空軍中將David Deptula在一次網上採訪中對記者説的,代表的是空軍私下的觀點或者説是一種願望。
空軍物資司令部司令Arnold Bunch上將的説法就含蓄多了,B-21的數量可能超過100架,甚至超過不少。美國《空軍雜誌》網站上比較正式的表述是美國空軍今後需要維持220架戰略轟炸機的規模,包括約100架B-21,這個數字並沒有落實而是動態變化的,和B-1B妥善率的改善、B-52的換髮工程、B-2被替換前的狀態都有關係。
> 美國空軍官方發佈的B-2和B-21俯視對比圖
最終B-21將首先替換B-2,然後逐步替換機況差的B-1B。目前B-21的首架原型機正在建造中,受疫情影響首飛時間已經推遲到明年12月;在太平洋對岸,我們20家族的最後一位成員也已經接近了關鍵節點,世界上即將多出2種隱身戰略轟炸機,而後者的影響力將更加顯著,因為美國自己將第一次面對隱身轟炸機的挑戰,這會對現有的世界戰略格局帶來意想不到的巨大變化。
不過我現在不準備探討這2種還蒙在厚厚蓋布之下的未來戰機(因為完全不知道具體情況),而是細品一下它們的前輩:目前世界上唯一服役的隱身戰略轟炸機B-2,只有讀懂了B-2才能更好地理解下一代隱身轟炸機的設計。

哈維****計劃 - “無望鑽石”
上世紀6、70年代,美式飛機雖然擁有逼近極限的飛行性能和強大的電子對抗措施,仍然在越南和中東戰場上吃盡了薩姆-2、米格-21的苦頭。比如1973年的贖罪日戰爭,以色列在18天裏損失了109架作戰飛機。而在冷戰最前沿的歐洲戰場,擁有薩姆-6、米格-25、自動截擊引導系統等先進裝備的華約防空體系遠不是越南或者埃及可以媲美的,北約常規作戰飛機無論是採用高空高速還是低空突防都會面臨雷達引導的高炮、導彈和戰鬥機層層攔截,戰場生存能力堪憂。美軍作戰規劃人員相信一旦戰爭打響,如果戰損率達到贖罪日戰爭的水平,北約的戰機將在2周內消耗殆盡。
> 1967年8月12日在河內上空被薩姆-2地空導彈擊落的一架RF-4C
為此美國航空工業從70年代中期開始研究一種全新的技術 - 就是今天所稱的“隱身”設計,依靠機體的特殊外形偏轉或者吸收入射雷達波,儘量降低雷達反射信號的強度,進而大幅降低敵方雷達的截獲概率和探測距離,從源頭上降低導彈的攔截效能。
1974年,美國國防高級研究計劃局DARPA向航空業界發出垂詢文件,重點提了2個問題:
1、可有效實現雷達隱身的最大雷達截面積閾值是多少?
2、美國飛機製造商是否具備設計、製造隱身飛機的能力?
1975年,DARPA啓動了“Project Harvey - 哈維計劃”,對隱身飛機相關技術進行預研,該計劃名稱的靈感來自4、50年代的一出舞台劇和同名電影,主角是6尺3寸半高的巨型隱身兔子“哈維”。
受到邀請的5家主要飛機製造商中費爾柴爾德和格魯曼拒絕參與,通用動力堅持採用電子對抗措施也隨之出局,剩下的麥道和諾斯羅普各自得到10萬美元的合同。
這是一個隱身戰鬥機項目,因此已經十年沒有參與戰鬥機設計的洛克希德並不在被邀之列。但它下屬的“臭鼬工廠”在研製U-2、A-12、D-21和SR-71的過程中積累了一定的隱身設計經驗,包括在關鍵部位使用複合吸波材料、機體表面塗敷雷達吸波塗層等(參見: 西雅圖飛行博物館巡禮(1):細品黑鳥(上)),不過這些都是當時的絕密項目,連DARPA都不知情。
> M-21“鵝大媽”揹負着D-21
洛克希德領導層從五角大樓探聽到隱身計劃的消息後正式向DARPA提出要參與項目,中情局也批准“臭鼬工廠”可以和DARPA討論“黑鳥”項目所涉及的隱身技術。DARPA最初拒絕了洛克希德的請求,因為項目資金不足,在多次交涉後洛克希德終於被批准自費入局。
差不多在同一時間,正在研究隱身設計問題的“臭鼬工廠”數學家和雷達專家Denys Overholser碰巧從資料庫中翻出一份被埋沒多年的論文 - 莫斯科無線電工程學院首席科學家彼得·烏菲姆採夫於1964年公開發表的《物理衍射理論中的邊緣波行為》,當時美國空軍外國技術部剛剛把它翻譯成英文。該論文提出了一些創新的方程式以預測幾何形狀的雷達反射率,後來被美國人稱之為“帶來隱身技術突破的魔法石”。
這一系列方程最終被整合為一個專門用於評估雷達反射面積的計算機程序“Echo 1 - 回聲1”,將飛機外表面分解為一系列三角形平面,以計算針對任何特定迎角的雷達反射率。受到當時計算機硬件性能的限制,航空工程師們還無法測算出複雜曲線面的雷達反射面積,部分數據還是用計算尺人工計算的,所以第一代隱身飛機只能採用儘可能簡單的多面體構型。
Overholser已經提出過一個多面體設計方案,但後續測試顯示因為衍射效應他對機體邊緣的計算有誤。採用了“Echo 1”程序後設計團隊很快從20種備選機體設計中選擇出了雷達回波最小的方案。
1975年5月,“臭鼬工廠”完成了一份《高隱身性概念研究進展2號報告》的內部文件,闡述了綽號為“Little Harvey - 小哈維”的研究計劃,它包含了兩種對比方案,A計劃是被戲稱為“Hopeless Diamond - 無望鑽石”的鑽石切割多面體設計(這個名字來自世界上現存最大的藍色鑽石 “Hope Diamond - 希望鑽石”,因為實在不像能飛起來的樣子而被説了反話),由“臭鼬工廠”時任董事長本·裏奇設計,無尾設計驚世駭俗。
B計劃是傳奇設計師凱利·約翰遜手繪的翼身融合設計,類似於D-21超音速無人偵察機。最終A計劃勝出,設計過P-38、F-104、U-2、SR-71等一大票著名戰機的凱利·約翰遜失手在“臭鼬工廠”內部是非常罕見的情形。
“臭鼬工廠”製造了多個木質模型用於風洞試驗,並將其中一個貼上金屬膜進行雷達反射面積精確測試,測試結果驗證了“Echo 1”的計算,並讓本·裏奇從凱利·約翰遜手中贏得了25美分,因為後者打賭D-21的雷達反射面積會比新機更小。

XST計劃 - “海弗蘭”驗證機
1975年夏天,DARPA非正式邀請洛克希德、諾斯羅普和麥道參與“試驗性生存力試驗枱 - XST”計劃,將上述研究成果轉化為真正的飛機。麥道認為自己無法達到隱身飛機的設計要求而退出。1975年11月1日,洛克希德和諾斯羅普各自獲得150萬美元的第一階段合同,需在4個月內製造出全尺寸木質模型,然後送往新墨西哥州白沙靶場利用美國空軍雷達目標散射儀(RATSCAT)進行評估。
洛克希德的XST方案在“絕望鑽石”的基礎上加長了機翼並增加了操控性更好的內傾垂尾,採用扁平的口琴式尾噴口。為了在提交給DARPA之前測試它的雷達反射面積,洛克希德不得不借用前競爭對手麥道在莫哈維沙漠中的雷達測試設備,這被本·裏奇形容為“別克借用福特的測試卡車”。在測試中麥道的雷達操作員曾一度因為看不到任何回波而讓本·裏奇去檢查一下他的模型是否從測試立柱上掉了下來,直到一隻烏鴉停在模型上才被雷達發現。
諾斯羅普的設計和洛克希德的方案差不多,進氣口位於駕駛艙後面的機背上,尾噴口則藏在兩個內傾的垂尾中間,外形科幻得猶如星球大戰中的Snowspeeder雪地戰機。
在白沙靶場,空軍原有的測試立柱雷達反射強度甚至超過兩個被測的模型,於是洛克希德和諾斯羅普各自出資建造了幾根價值18.7萬美元的特製支柱,其雷達信號反射強度比模型低10分貝。
> 空軍雷達測試場原有的立柱
據本·裏奇在回憶錄中記述,“絕望鑽石”的雷達反射面積只有D-21的千分之一,Overholser告訴他即使放大到全尺寸戰鬥機,雷達反射面積也只有一隻老鷹的眼球大小。在白沙的測試中發現模型上的鳥糞能把雷達回波強度提高1.5分貝。
1976年4月洛克希德在對比測試中勝出,原因是設計過程中沒有得到計算機建模幫助的諾斯羅普XST方案側向雷達反射面積要高出10倍!
> 白沙靶場中的XST測試模型,左為洛克希德方案,右為諾斯羅普方案,分別安放在新立柱上
獨家進入第二階段後“臭鼬工廠”需要製造2架有人駕駛的驗證機,DARPA代號“Have Blue - 海弗藍”。第二階段有3個主要目標:降低雷達、紅外、可見光和聲學的可探測性;可以接受的飛行品質;“能夠準確預測飛行中飛機低可探測特性的建模能力”。
“海弗藍”的機體由眾多平面構成,沒有任何弧度,機翼後掠角達到72.5°,採用內傾垂尾,機體表面塗敷了洛克希德實驗室開發的含鐵雷達吸波塗料,駕駛艙風擋噴塗了特殊塗層以具備導電性,位於機翼上部的進氣口覆蓋了吸波網狀格柵。
> “海弗藍”的外表面噴塗了主任工程師阿倫·布朗親自設計的3色割裂迷彩以掩蓋其平面體輪廓特徵
此時“海弗藍”的研發費用已經轉由空軍投資,而空軍只能從機密項目費用中拿出2千萬美元,剩下1千萬的缺口本·裏奇説服了洛克希德自行承擔。為了節省經費和開發時間,2架“海弗藍”大量採用現成設備,發動機來自T-38教練機、主輪來自F-104、彈射座椅來自F-16,工裝工具來自C-5計劃。
“海弗藍”的獨特氣動外形造成它的飛行狀態極其不穩定,因此採用了F-16上剛剛研發成功的4餘度線傳飛控系統而且保留了側杆設計。但該機為3軸不穩定,而F-16只是俯仰軸不穩定,兩者的控制率也完全不同,必須進行大幅改進。作為隱身驗證機,“海弗藍”沒有配備武器和傳感器,起飛重量只有5.6噸,造價卻高達3700萬美元。
兩架絕密的驗證機都沒有美國空軍序列號,只採用洛克希德內部編號HB1001和HB1002。1977年12月1日,HB1001號機在51區進行了首飛,驗證了“海弗藍”的氣動特性和線傳飛控系統。
> “海弗藍”仍然採用傳統皮托管空速管,在進行雷達測試時收回機體內
塗有灰色吸波塗料的HB1002號機專門用於測試雷達反射面積,2架驗證機先後因故障在1978年5月和1979年7月墜毀,其中2號機墜毀時正在和F-15進行對抗,利用F-15強大的機載雷達測試它的隱身性能。僅有的2名項目試飛員均彈射生還,兩架飛機的殘骸則被秘密埋葬在內利斯空軍基地內的沙漠中。
“海弗藍”的雷達反射面積是絕密信息,至今沒有披露過。不過它的傳奇之一是在一次測試飛行中由於機體表面三顆固定螺釘沒有上緊伸出了3毫米,導致它被93公里外白沙靶場的雷達發現。
雖然2架驗證機全部損失,但“海弗藍”項目仍然非常成功,戰術空軍司令部受此鼓舞向洛克希德訂購了5架全尺寸發展型和20架生產型實用作戰飛機,項目代號“Senior Trend - 高級趨勢”。這就是後來的F-117A戰鬥機,1981年6月18日首飛,1982年開始交付,1983年10月形成作戰能力,1990年交付最後一架,總產量只有5架YF-117A和59架F-117A。
説了這麼多似乎跑題很遠了,和B-2完全不沾邊,倒把F-117的身世説了一半。別急,下面就來了。

BSAX計劃 - “沉默之藍”驗證機
DARPA認識到兩家公司在XST研究過程中各自積累了非常寶貴的經驗,特別要求諾斯羅普維持隱身設計團隊,因為1976年12月美國空軍和DARPA就啓動了另一項“試驗性戰場偵察機 - BSAX”計劃,希望研製一種能夠在前線活動的隱身偵察機。
這是規模更加宏大的“Assault Breaker - 突擊破壞者”計劃的一部分,旨在通過大規模遠程投射智能彈藥阻擋華約的滾滾裝甲洪流,尤其是在富爾達缺口這種關鍵地段。該系統由地對地導彈向戰線後方的敵坦克集羣投放“靈巧”子彈藥,攻擊裝甲目標薄弱的頂部;由機載“Pave Mover - 鋪路機”雷達平台提供戰場監視和目標指示,這種新型合成孔徑雷達具有移動地面目標指示能力。
“鋪路機”雷達可以由F-111或者KC-135等常規飛行平台攜帶,在本方防空保護傘範圍內監視前沿,這一概念最終發展成為E-8“聯合星”空地監視飛機。但是要想進一步深入敵後,在盤旋中持續監控第二梯隊的戰場態勢並實時向地面指揮中心提供目標指示信息,就必須具備全向隱身能力才能生存下來,所配備的雷達也必須具備低截獲率,這就是BSAX計劃的初衷。
1977年諾斯羅普被獨家授予一項合同發展BSAX所需技術,1978年又獲得了1.36億美元的國防投資,開啓了漫長的研發之路,新機代號“Tacit Blue - 沉默之藍”。之所以兩個隱身飛機的代號都帶有“藍色”這個詞是因為當時主管絕密隱身飛機計劃的五角大樓團隊就叫“Blue Team - 藍隊”。
除了全向隱身,設計中的另一個挑戰是在儘量小的機體內容納巨大的雷達天線,而且要保證天線的視野,其設計難度比隱身性還要高。為了整合雷達形成了“沉默之藍”獨一無二的盒型機身,剩餘的設計工作就是讓這個盒子飛起來並且能全向隱身。
諾斯羅普團隊起初也打算採用多面體結構,但是他們缺乏“Echo 1”那樣的軟件和精確計算多面體雷達反射面積的能力,因此採用了另外一種思路:採用柔和過渡的高斯曲線表面重新分配雷達入射波的電磁能量,其結果就是一個上下表面平坦、稜線分割的側面內傾圓滑過渡的長盒子,形如一條帶翅膀的鯨魚,或者更形象一點就像是把兩個浴缸倒扣在一起。
在諾斯羅普內部“沉默之藍”的綽號就是“鯨魚”(有時候還被稱為“外星人的校車”),70年代末諾斯羅普先進項目分部的辦公室裏到處都是鯨魚的照片和油畫,信紙和各種辦公用品上都印着鯨魚圖案,高管的辦公桌上放着鯨魚模型,相關工作人員互稱為“鯨人”。但是當訪客問起這些鯨魚的含義時,答案往往是“這不是你該談論的話題,鯨魚是種高貴的動物”。
諾斯羅普的策略成功了,“沉默之藍”的雷達反射面積至少和研製中的“海弗蘭”/F-117一樣小,“低於一隻蝙蝠”。採用高斯曲線是該項目最大的技術突破,也是戰後航空技術發展的一個里程碑,讓後世的B-2、F-22等隱身飛機得以在維持低探測性的同時具備更優秀的氣動特性。
這一突破來之不易,必須精確計算機體表面的弧度。在設計階段前機身座艙區域就遇到了麻煩,工程師Fred O’Sheara負責的部分產生了不可接受的雷達反射。有一天他坐在迪斯尼樂園的長椅上等候排隊坐過山車的孩子們,他口袋裏正好裝着一塊模型粘土,就拿出來放在掌心裏把玩消磨時間,並捏出了一個他認為可行的形狀。第二天團隊中的制模師拿走了這塊粘土並雕刻出了機鼻模型,它就是那個特立獨行的鏟狀機鼻,即使在B-2身上仍然能見到這一誕生在迪斯尼的靈感痕跡。“沉默之藍”團隊中的一些老人至今仍然保存着這個粘土模型的塑料翻模作為紀念。
和“海弗蘭”一樣“沉默之藍”也大量採用了現成的飛機零部件:起落架來自自家的F-5E,彈射座椅採用麥道生產的ACES II型。它是有史以來最不穩定的飛機,比“海弗藍”還要糟糕,如果把它的模型放置在風洞裏,以重心為支撐點,吹風后它會像風向標一樣亂轉,直到尾翼指向前方。為此採用了F/A-18上的GE全數字化線傳操控系統,由精心設計的保形大氣數據傳感器列陣提供姿態信息。
> “沉默之藍”駕駛艙內景,雖然機體寬度很大,但是單座的駕駛艙空間相當狹小
“沉默之藍”安裝了兩台達索“獵鷹 20”公務機上的蓋瑞特ATF3渦扇發動機,內埋式進氣口位於機背,S型彎曲的進氣道完全遮蔽了發動機風扇,圓滑的唇口形如鯨魚的噴孔。共用進氣道的兩台發動機距離非常近,它們必須同時啓動,如果一台先啓動將導致另外一台進氣量不足。尾噴管呈壓扁的半圓形,大片的平尾和外傾的垂尾遮擋了來自後下方和側面的雷達照射。平直的機翼面積相當小,簡直讓人懷疑這個盒子怎麼能飛起來。
“沉默之藍”機長17.02米,翼展14.68米,尺寸比F/A-18C略大(後者為機長17.1米,翼展12.3米),起飛重量13.68噸。它是純粹的偵察機,沒有任何攜帶武器的能力,機身兩側安裝了休斯公司研製的地面監視/低截獲率側掃雷達,可以發現戰線深遠後方的地面移動目標。和E-8“聯合星”不同,小尺寸的“沉默之藍”並沒有機載雷達操作員,雷達操作由地面站控制,就像現在的無人機。
“沉默之藍”項目只有5名飛行員,其中肯·戴森是唯一一位同時飛過“沉默之藍”和“海弗蘭”的飛行員。為了掌握“沉默之藍”超級不穩定的飛行特性,他們除了在飛行模擬器上進行大量訓練外還駕駛一架特製的變穩教練機 - 比“沉默之藍”更加醜陋的康維爾NC-131H TIFS。
還在試飛初期,空軍就已經發現“沉默之藍”的一些特性並不適合作為一個實用的武器系統。首先它除了對雷達隱身外還應該避免被目視發現,隱身戰鬥機和轟炸機可以在夜間行動,但是對於一架偵察機來説必須執行大量日間實時偵察任務。“沉默之藍”相對龐大的機體在地面很容易被發現,要深入敵後偵察必須召喚戰鬥機護航,這就失去了隱身的意義。
其次,正在研製中的E-8“聯合星”可以利用它7米長的巨大雷達天線獲得超遠距離的探測能力,在己方空域就可以執行“沉默之藍”的大部分任務,而且造價更低、續航時間更長還可以接受空中加油。
> 2017年2月7日在內利斯基地參加年度“紅旗演習”的E-8C,由波音和諾格聯合生產
諾斯羅普將其量產的希望最終破滅,“沉默之藍”只製造了一架和一個備用外殼。雖然外形笨拙,但整個試飛過程非常安全,在1982年到1985年間進行了135次測試飛行,總飛行時數250小時,平均一個架次持續2個半小時。最後一次飛行之後飛機被封存在秘密地點,直到1996年4月30日才被國防部解密公之於眾,如今陳列在代頓空軍國家博物館四號館。
“沉默之藍”被認為是美國空軍歷史上最成功的技術驗證機之一,達到了全部設計要求,它所探索、驗證的低可探測性技術對今後的隱身飛機和反隱身雷達設計均產生了深遠的影響。

ATB計劃 - “高級冰”與“高級釘”
在開始涉及轟炸機之前還有一段插曲,“海弗蘭”驗證機試驗成功後,“臭鼬工廠”根據DARPA的要求一共向空軍提交了兩款“先進戰術飛機 - ATA”方案,ATA-A方案是F-15尺寸的單座雙發攻擊機,作戰半徑740公里,載彈量2.2噸;ATA-B則是一種更大型的雙座4發戰術轟炸機,作戰半徑1850公里,載彈量4.5噸,造價是A方案的1.5倍,洛克希德提出用它代替F-111戰鬥轟炸機執行縱深遮斷任務。最後美國空軍於1978年夏選擇了價格更低、風險更小的ATA-A方案,由此催生了F-117A。
充滿韌性的“臭鼬工廠”團隊又轉向戰略空軍司令部,推出了一個修改過的ATA-B隱身攻擊機方案。不過出乎洛克希德的意料,空軍想玩把更大的,他們想要的隱身飛機不是用於替換F-111,而是替換在1977年6月被卡特總統取消的B-1A,甚至是B-52。1979年立項的“先進技術轟炸機 - ATB”計劃不僅要求航程遠、載彈量大,還要擁有“海弗蘭”那樣的高隱身性。
> 命運多舛的B-1A
技術專家出身的卡特總統很早就成為了隱身技術的狂熱支持者,他在一片爭議聲中取消B-1A超音速轟炸機計劃,一個重要原因就是已經瞭解到隱身技術將帶來的巨大變革,但是因為高度機密他無法對外界説明這點。
ATB計劃推進得非常快,提供秘密黑色經費的項目代號“Aurora - 曙光女神”(也就是傳説中莫須有的SR-72)。參加競標的公司很快就被篩選出最後2家,和XST計劃一樣,仍然是諾斯羅普和洛克希德這兩位對隱身設計最有心得的老對手。美國空軍當時計劃採購165架隱身戰略轟炸機,生產將持續近20年,贏者將通吃這塊體量巨大且利潤很高的蛋糕,並壟斷新世紀的美國重型轟炸機市場。不過因為雙方都缺乏大型現代轟炸機的設計經驗,產能也不足以滿足空軍的要求,諾斯羅普和波音(B-52設計者)及LTV、洛克希德和羅克韋爾(B-1設計者)分別組成了競標團隊。
ATB項目的要求非常苛刻,無空中加油航程需達到9600公里,載彈量接近20噸,除了極低的雷達反射面積外,對紅外、電磁輻射等其它方面也有嚴格規定。鑑於當時的計算機處理能力和基本的航空物理學理論,兩個團隊都採用了相當冒險的飛翼構型。
> 外形科幻的Ho-229雙發噴氣式飛翼戰鬥轟炸機
飛翼顧名思義就是沒有的突出於機翼前後的常規機身,也沒有鴨翼、平尾這些附屬氣動面,翼身高度融合,是氣動佈局一體化的極致,具備相當多的優點:
整個機體都產生升力,升阻比高,氣動效率是所有飛機構型中最高的,相同體量的飛翼比常規構型的飛機具有更大的航程和載荷能力。
寬厚的翼身融合體提供了巨大的內部容積,可以攜帶大量燃油、彈藥或者貨物。
外形光滑平順,沒有突出物,在很多角度上橫截面積極小,天生具備良好的雷達隱身外形。美軍在戰後修復了唯一一架倖存的Ho 229 V3號原型機,經測試發現其外形、塗裝和金屬/木材混合結構可以把當時英國國土防空雷達的探測距離縮短37%。
但是飛翼橫寬縱短的機體結構也帶來一個天生的缺陷,就是操縱性和機動性都很差,俯仰和偏航操縱力矩小,飛行極不穩定,配平困難,在沒有電傳操控系統的年代幾乎是無解的。這也限制了飛翼的大規模應用,只出現了德國的Ho-229、美國的XB-35和YB-49等極少數曇花一現的試驗性飛翼轟炸機。
> 1945年飛行在哥廷根上空的Ho-229 V2,這是該機僅有的兩次成功試飛之一
洛克希德和諾斯羅普都意識到只有飛翼構型能夠滿足ATB的全部要求,事實上兩者的設計相當接近,以至於當國防部ATB項目辦公室的軍官在伯班克“臭鼬工廠”第一次看到洛克希德的概念模型時不禁問了一句“你們怎麼用了諾斯羅普的設計?”
因為整個ATB項目的內部代號是“Project Senior C.J.”,洛克希德的方案取名“Senior Peg - 高級釘”。它可以看作是將放大版的F-117A融入飛翼構型中:駕駛艙採用平面風擋,前機身上半部也都由平面構成,進氣口由防雷達格柵覆蓋,機翼構型和今天的大型無人機很接近,後掠角小於前機身。
“高級釘”最特殊的設計是有個小尾巴,從後機身突出的一個尾椎上安裝了外傾的V字型雙垂尾。這個突出的小尾巴雖然在一定程度上破壞了隱身性,但可以延長控制力臂,對改善飛翼的操縱性有很大幫助,降低了飛控設計的難度。
它雖然看起來非常怪異,但反映出洛克希德的設計哲學,用最小巧、最便宜的機體設計滿足項目的最低要求。這是數年前空軍從ATA-A和ATA-B方案中選擇前者給洛克希德留下的深刻印象,認為空軍更注重數量優勢而不是過剩的能力。
> “高級釘”和B-2的對比
諾斯羅普的方案代號是“Senior Ice - 高級冰”,他們在“沉默之藍”問世後的5年來持續改進連續曲率隱身設計,決定打造一架巨大的純飛翼轟炸機,這也是公司創始人傑克·諾斯羅普奮鬥了近半個世紀的終極目標。
> “高級冰”早期模型,外形比“高級釘”簡潔很多,凸起部分全部採用圓滑曲面,邊緣嚴格遵循平行原則
兩家公司之間的競爭包括多種形式:闡述設計理論的文件、一系列風洞測試以及1981年5月開始的終極雷達反射面積測試 - 雙方的縮比模型被架在高杆上進行多頻段全方位的雷達反射測試。有傳言至少有一家還進行了驗證機飛行測試,但因為極高的密級從來無法證實。
> 豎在高杆上進行雷達反射面積測試的“高級釘”模型
1981年10月20日美國空軍發佈了競標結果,測試分數比幾年前的XST競標還要接近,只不過笑到最後的是上次的輸家諾斯羅普。洛克希德對此感到震驚,因為他們認為自己會在雷達測試中勝出,“高級釘”的造價更低,研製風險更小,而且還擁有一個絕對優勢,就是具備當時世界上唯一的隱身飛機大規模生產經驗。
諾斯羅普的管理層反駁了這一投訴,他們聲稱完全取消垂尾的“高級冰”空氣動力學性能提高了5-10%,曲面外形對多個波段的雷達都具備更好的隱身效果,而不僅僅是威脅最大的單一波段,這樣的寬頻隱身設計可以更好地應對將來出現的反隱身雷達。
諾斯羅普同樣擁有自己的殺手鐧,而且有兩個。其一是世界上最豐富的飛翼設計製造經驗,從N-1M到XB-35到YB-49;其二是更優秀的傳感器集成能力,“沉默之藍”已經驗證了相關技術,不但飛機本身難以探測,它發射的雷達信號也同樣具備極低的截獲率。ATB將配備高功率目標搜索雷達陣列,如果雷達輻射特徵明顯,轟炸機本身的隱身性將毫無意義。
> 1948年停放在諾斯羅普廠區的未完工YB-35B機體
“高級冰”尺寸更大,在載荷、航程等很多方面大大超過了ATB的最低要求,當然也很貴,極端的昂貴。洛克希德預測“高級釘”投產後的單價將不超過2億美元,正在生產F-117的“臭鼬工廠”團隊對這個成本很有信心;而諾斯羅普的報價整整翻了一倍。不過隨着1981年裏根總統上台推行軍備競賽,國防部已經不再對“可負擔”的設計方案感興趣,而是不計代價地追求壓倒性的性能優勢。這樣的局勢變遷催生了空前絕後的B-2轟炸機。
下一篇將介紹B-2的具體設計,看看它有何德何能配得上21億美元的單價。