YF-23战斗机

YF-23黑寡妇二式(英语:Northrop/McDonnell Douglas YF-23战斗机是由美国诺斯洛普麦克唐纳-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。

YF-23
概观
类型试验战斗机
乘员1人
首飞1990年8月27日
服役取消
生产诺斯洛普公司
麦克唐纳-道格拉斯公司
产量2架
主要用户 美国空军
技术数据
长度20.55米(67呎5吋)
翼展13.28米(43呎7吋)
高度4.24米(13呎11吋)
翼面积84平方米(900平方呎)
空重13,154公斤(29,000磅)
正常起飞重量23,278公斤(51,320磅)
最大起飞重量28,123公斤(62,000磅)
发动机2具通用电气YF120 或 普惠YF119
涡轮扇发动机
推力2×160千牛(35,000磅)
推力向量
性能数据
最大速度超过2.2马赫(2,335公里/小时)
巡航速度1.72马赫(1,827公里/小时)
实用升限20,000米(65,000呎)
最大航程超过4,500公里(2,790英里)
作战半径1,380—1480公里(865—920英里)
翼负荷280公斤/平方米(57磅/平方呎)
推重比1.36
武器装备
机炮1门20毫米M61火神式机炮
飞弹4—6枚AIM-7/AIM-120中程空对空飞弹
4枚AIM-9短程空对空导弹

历史

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-道格拉斯联合与洛克希德,通用动力以及波音公司的团队分庭抗礼。

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。不过相同发动机用在两架飞机也不尽相通。

 
两架YF-23飞越莫哈韦沙漠

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的试飞计画里面并未包括试射空对空飞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,飞机能够自任何尾旋(Spin)轻易恢复稳定飞行,只有当飞弹舱门呈开启状态时会有困难。

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。

性能比较

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。虽然没有矢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。

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。

试验红外线空对空飞弹时,YF-23因机体结构,导致无法射出。


 
飞行中的YF-23,机翼与机身的形状由这个角度可以看的非常清楚

竞标结果

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,美国空军系统计画办公室(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。

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画。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。

如前所述,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原因包括:

  1. 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。
  2. 1990年代诺斯洛普在发展沉默彩虹飞弹上让美国空军不是很满意。
  3. 美国空军对于洛克希德公司发展与生产F-117所展现的计画管理与执行能力相当满意。
  4. YF-22团队当中还有对大型计画非常有经验的波音公司。
  5. YF-22的试飞时数比YF-23更少,却执行了更多飞行科目(如60度攻角飞行)
  6. F-23 EMD与F-22 EMD两型号相比,F-22 EMD仅须修正水平尾翼形状以及进气道位置,相比之下F-23 EMD却需要将机身延长以配置两个能装备响尾蛇飞弹的侧向弹舱,说明洛马比诺斯洛普更能掌握自己的技术

最重要是YF-22机动性胜于YF-23,这就是决定性关键。

美国空军极有可能从ATF计画的挑战性,设计团队过去执行与管理计画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剔除。

设计特点

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。

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。

ATF计画空军要求之标准载弹量为8枚,YF-23仅有机腹大型弹仓能挂约4枚AIM-120C(如是弹翼可折叠之AIM-120D可挂载6枚),因此量产型预定延长机身,在位于原型机弹舱的前方各加一节小弹舱,最后机长增加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。

花絮

  • “黑寡妇2”(Black Widow II)是YF-23机型的非官方昵称。人们常因两架原型机的颜色,以及取名先后顺序而搞混机型和两台原型机的昵称。
  • YF-23的首席试飞员Paul Metz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计画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。
  • 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。
  • 由于YF-23著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馀爱好者、认为花费钜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。1994年,英国空军的Boscombe Down基地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。

参考资料

  1. Bill Sweetman,The Fighter they didin't want, World Air Power Journal,1991,Volumn 7,32-41页
  2. Jay Miller1, Lockheed Martin F/A-22 Raptor,Aerofax,ISBN 1-85780-158-X
  3. Bill Sweetman, Lockheed Martin F-22, World Air Power Journal,1999,Volumn 38,54-87页

延伸阅读

  • Aronstein, David C. and Michael J. Hirschberg. Advanced Tactical Fighter to F-22 Raptor: Origins of the 21st Century Air Dominance Fighter. Arlington, Virginia: AIAA (American Institute of Aeronautics & Astronautics), 1998. ISBN 978-1-56347-282-4.
  • Goodall, James C. "The Lockheed YF-22 and Northrop YF-23 Advanced Tactical Fighters". America's Stealth Fighters and Bombers, B-2, F-117, YF-22, and YF-23. St. Paul, Minnesota: Motorbooks International Publishing, 1992. ISBN 0-87938-609-6.
  • Jenkins, Dennis R. and Tony R. Landis. Experimental & Prototype U.S. Air Force Jet Fighters. North Branch, Minnesota: Specialty Press, 2008. ISBN 978-1-58007-111-6.
  • Miller, Jay. Lockheed Martin F/A-22 Raptor, Stealth Fighter. Hinckley, UK: Midland Publishing, 2005. ISBN 1-85780-158-X.
  • Pace, Steve. F-22 Raptor. New York: McGraw-Hill, 1999. ISBN 0-07-134271-0.
  • Sweetman, Bill. YF-22 and YF-23 Advanced Tactical Fighters. St. Paul, Minnesota: Motorbooks International Publishing, 1991. ISBN 0-87938-505-7.
  • Williams, Mel, ed. "Lockheed Martin F-22A Raptor", Superfighters: The Next Generation of Combat Aircraft. London: AIRtime Publishing, 2002. ISBN 1-880588-53-6.
  • Winchester, Jim, ed. "Northrop/McDonnell Douglas YF-23", Concept Aircraft. Rochester, Kent, UK: Grange Books, 2005. ISBN 1-84013-809-2.

外部链接