Uusille lentokoneille asetettuja tärkeimpiä vaatimuksia olivat: yliäänen ylittävä lentonopeus moottorin käydessä non-afterburner-tilassa; huono näkyvyys; kyky toimia kiitotieltä, jonka pituus on enintään 915 m (alun perin vaadittiin pituutta - 455-610 m); lisääntynyt ohjattavuus yliäänenopeuksilla ja aliäänenopeuksilla; korkea hyötysuhde ilmataistelussa. Samaan aikaan "shokki"-vaatimukset suljettiin kokonaan pois Yhdysvaltain ilmavoimien määrittelystä. Uskottiin, että hävittäjän tärkein tehtävä, jolle sen loput toiminnot voitiin uhrata, oli ilmavallan valloitus ja säilyttäminen.
Syyskuussa 1983 seitsemän amerikkalaista yritystä: Boeing, General Dynamics, Lockheed, Grumman, McDonnell Douglas, Rockwell ja Northrop alkoivat muokata ATF-lentokoneiden ulkoasua. 31.10.1986 ilmoitti Boeing / Lockheed / General Dynamics- ja McDonnell-Dootlas / Northrop -yritysryhmien valinnasta rakentaa demonstratiivisia kilpailevia YF-22- ja YF-23-lentokoneita (jokaisen yritysryhmän oli luotava kaksi konetta). Pääurakoitsijat olivat Lockheed ja Northrop. Näiden yritysten kanssa allekirjoitettiin 818 miljoonan dollarin arvoisia sopimuksia. Kunkin yritysryhmän oli asennettava Pratt-Whitney YF119 -moottori toiseen lentokoneeseen ja General Electric YF120 -moottori toiseen (moottorit kehitettiin myös kilpailuohjelman puitteissa).
Ensimmäinen kahdesta koneesta, YF-23, teki ensilentonsa 27. elokuuta 1990. Toisen maailmansodan kaksisäteisen yöhävittäjän muistoksi John Northropin YF-23:n mallit antoivat oman nimensä "Black". Leski II" - "Musta leski". Tämä lentokone erosi kilpailijastaan - YF-22:sta - suunnitteluun sisällytetyllä suurella uutuudella. Rohkeus kokeilla uusien lentokoneiden kehittämisessä on aina ollut ominaista Northrop-yhtiön insinööreille. Ulkoisesti musta leski näytti XNUMX-luvun pakolaiselta. Todennäköisesti projektin uutuus aiheutti lentokoneen hylkäämisen. Tarina aika banaalia.
Stealth-tekniikan ja aerodynamiikan saavutusten mukaisesti YF-23:ssa oli integroitu aerodynaaminen malli, timantin muotoinen keskisiipi leikatuilla kärjillä ja V-muotoinen höyhenpeite. Kehittäjät keskittyivät parantamaan yliäänitehoa, vähentämään lentokoneen tutka-, visuaali- ja infrapunanäkyvyyttä. YF-23:ssa käytettiin tutkaa vaimentavia materiaaleja ja vähän heijastavia ulkomuotoja. Suunnitelmassa koneessa oli ääriviivat, jotka muodostuivat suorista viivoista. Tämän seurauksena tutka-aaltojen huippuheijastussuuntien määrä väheni neljään ja lentokoneen tutkanäkyvyys muissa kulmissa heikkeni varsin merkittävästi. Kokonaan liikkuvien V-muotoisten häntäpintojen taka- ja etureunat tasossa olivat yhdensuuntaiset siiven reunojen kanssa. Kaikkien läppien reunat, pääkalvopaneelit, mukaan lukien asepaikkojen taka- ja etureunat, takarunko ja suuttimien yläläppien takareunat olivat siksak-muotoisia. Myös lentokoneen kiinteiden ja liikuteltavien rakenneosien liitoskohdat saivat tietyn muodon vähentämään tulevan tutkasignaalin heijastuksia. Runkogondoli, jossa ohjaamo ja aseosasto sijaitsi, sai kuusikulmaisen poikkileikkauksen samaa tarkoitusta varten. Moottorin konepeleissä, rungossa ja siivessä oli sileä käyttöliittymä. Täsmälleen samaa ratkaisua käytettiin Northrop B-2 Spirit -stealth-pommikoneessa.
Molempien ATF-ohjelman puitteissa luotujen hävittäjien suunnittelussa käytettiin edistyksellisiä rakennemateriaaleja, kuten polymeerikomposiitteja, alumiini-litium-seoksia ja metallimatriisikomposiitteja. Polymeerikomposiitit ovat löytäneet laajimman sovelluksen, niiden osuus kokeellisen YF-23-lentokoneen rungon suunnittelussa (painon mukaan) oli 25 prosenttia. Lentokonerakentamiseen käytettäväksi tutkittiin polyeetteriketonisideaineen ja AS-4-indeksin omaavien hiilikuitujen pohjalta valmistettua termoplastista materiaalia.
Siivessä oli taipuvat yksiosaiset sukat, siivekkeet ja läpät, jotka toimivat myös ilmajarruina (jarrutuksen aikana ulkopinnat taipuivat ylös ja sisäpinnat alas). Siiven jatke - 2, pyyhkäisykulma taka- ja etureunaa pitkin - 40 astetta, keskijänne - 12,22 metriä, päätyjänne - 1,01 metriä, siiven kaventaminen - 12,1.
Lentokoneen sivuilla sen nokasta siiven juuriosaan oli kapeita pieniä sivusuuntaisia virtauksia, joissa oli terävä ulkoreuna. Nämä virtaukset synnyttivät pyörteitä ohjattaessa suurissa hyökkäyskulmissa, estäen lentokoneen hallitsemattoman kallistuksen. Yksipaikkainen hytti sijaitsi korkealla ja siirtyi eteenpäin suhteessa siipiin. Tämä yhdessä tuulilasin reunan ja ohjaamon kaarevien sivujen kanssa tarjosi lentäjälle erinomaisen näkyvyyden taakse ja sivulle sekä eteen ja alas. McDonnell Douglas NACES II -katkaisuistuin tarjosi lentokoneen hätäuloskäynnin lennon aikana jopa 1150 km/h nopeudella ja parkkipaikalla.
Halu saada korkea suorituskyky korkeissa iskukulmissa johti V-pyrstön pintojen laajaan etäisyyteen, 45 astetta ulospäin kallistettuna, kääntyen kokonaan ja tarjoten hallinnan sekä suunnassa että kallistuksessa.
Alusta - kolmipyörä, yksipyöräisillä viputuilla, on suunniteltu laskeutumaan pystysuorassa nopeudessa 3,05 metriä sekunnissa ilman tasoitusta. Pääteline poistettiin kääntämällä taaksepäin, etu - eteenpäin.
Kaksi Pratt-Whitney F119-PW-100 pakotettua ohitusturbiinimoottoria, joissa on tasainen kohtalainen ohitussuhde, ovat F100-moottoriperheen jatkokehitys. Ensimmäisen sarjan TRDDF:n suurin staattinen työntövoima oli 13900 kgf, tulevaisuudessa sitä voitaisiin nostaa 15900 kgf:iin.
GE F120 -moottorilla oli mielenkiintoisempi muotoilu. Ominaisen polttoaineenkulutuksen optimoimiseksi eri lentotiloissa F120 saattoi muuttaa ohitusastetta lennon aikana: se oli suurempi aliääninopeudella, yliääninopeudella se laski tuulettimen ja kompressorikanavien välissä olevien ilman ohitusläppien vuoksi. Kuitenkin moitteettomasta toiminnasta huolimatta General Electric -moottori hävisi Pratt-Whitney-tuotteelle suunnittelun monimutkaisuuden ja kustannusominaisuuksien suhteen. Muuten, juuri tästä syystä F119 valittiin voimalaitokseksi F-22-hävittäjälle, joka voitti ATF-kilpailun.
Moottoreiden sivusuun alla olevissa ilmanottoaukoissa oli S-muotoiset kanavat, jotka suojasivat moottorikompressorien ensimmäiset vaiheet - kaikkien lentokoneiden heijastavimpia rakenneosia - suoralta altistumiselta vihollisen tutkalle. Sisäpuolelta imukanavat peitettiin radiosäteilyä absorboivalla materiaalilla. Ilmanottoaukkojen sivuseinien kaltevuus vastasi V-muotoisen höyhenen pintojen kaltevuutta. Siiven etummaisissa juuriosissa ylhäällä sijaitsivat ilman ohitusläpät, jotka säätelivät ilmanottoaukkojen toimintaa.
Moottorin suuttimet olivat litteät. Tämä muoto, huolimatta suuttimien epäoptimaalisen muodon aiheuttamasta työntövoiman menetyksestä, heikensi merkittävästi lentokoneen näkyvyyttä. Toisin kuin F-22, työntövoimavektorin ohjausjärjestelmää ei toimitettu: vain suuttimen yläläppä oli liikuteltavissa. Sitä käytettiin säätelemään suuttimen porausaluetta sekä kääntämään työntövoimaa laskeutumisen aikana. Suuttimista peräpään rungon päällä olevien emennage-konsolien väliin virtasi tasaisen pinnan yläpuolelle suihkuvirtauksia, jotka vaimensivat infrapunasäteilyä ja lisäksi suojasivat moottoreita suoralta havainnolta takaa. Klassisen aerodynaamisen konfiguraation mukaan rakennetun F-22-koneen vaatima työntövoimavektorin ohjausjärjestelmä F-23:ssa vaikutti raskaalta, kalliilta ja tarpeettomalta ylimääräiseltä: "Black Widow" suorittaa intensiivisiä liikkeitä jopa kiinteillä suuttimilla. Oli vain tarpeen kehittää asianmukaiset valvontalait.
Koneeseen asennettiin digitaalinen EDSU, jonka ohjaamossa on kuituoptiset tiedonsiirtolinjat ja keskusohjausnuppi. Sarjalentokoneiden lentokonekompleksin arkkitehtuurissa oli tarkoitus sisältää tehokkain koneessa oleva moninkertainen IBM-yhteensopiva tietokone. Tietokoneen täytyi ottaa haltuunsa useiden sisäisten järjestelmien toiminnot. Mukaan lukien elämää ylläpitävät järjestelmät, EDSU, navigointikompleksin ohjaus, kohteen havaitseminen ja tunnistaminen, viestintäjärjestelmä, voimalaitos, aseiden ohjaus, passiiviset ja aktiiviset häirintäjärjestelmät ja vastaavat. Itse asiassa lentäjä eristettiin suoraan ohjaimista: hänen täytyi vain antaa komentoja lentotietokoneelle, joka ohjasi lentokonetta oman harkintansa mukaan. Muuten, tänään tämä arkkitehtuuri toteutettiin sarja-F-22-koneissa. Tietokoneen elementtipohjan parantuessa lentokoneen elektroniikkaaivojen levyt ja lohkot korvattaisiin kehittyneemmillä.
Barometrisen korkeuden, ilmanopeuden, hyökkäyskulman, ajelehtimisen jne. tietojen saamiseksi lentokone varustettiin eturungon sivuille monitoimisilla ilmanpainetangoilla. Keulan pohjassa ja sivulla oli reiät ulkonemattomille ilmanpaineantureille. Northrop on kehittänyt järjestelmän, joka pystyy saamaan kaikki tarvittavat ilmaparametrit ulkonemattomilla antureilla jopa yliäänen lennon aikana. Oletuksena oli, että LDPE-sauvoja käytettäisiin ulkonemattomien antureiden tarkastamiseen ja ne purettaisiin sitten kokonaan pois näkyvyyden vähentämiseksi. Tuotantolentokoneessa piti käyttää lentäjän suojalaitteita (ohjaamon lasien polarisaatiosta) ja laserlaitteita. aseet.
Kohdelaitteiston "Black Widow" kokoonpanon piti sisältää suuritehoinen tutka, jossa oli lukuisia ajovaloja (vaiheittainen antenniryhmä), "tahrattuna" rungon, höyhenen ja siiven reunoja pitkin. Tämän seurauksena ympyrätutkan kantama olisi 70-90 kilometriä. Aktiivisen tutkan käyttö taisteluissa paljastaa kuitenkin lentokoneen suuresti, joten F-23-lentokonekompleksin luojat luottivat voimakkaasti passiivisiin sensoreihin, jotka vangisivat vihollisen RAS:n säteilyn, sekä taktiseen tiedustelutietoon, joka tulee JSTARS- ja AWACS-lentokoneista ja satelliitit reaaliajassa. Siten viidennen sukupolven hävittäjästä piti tulla yksi tieto- ja taistelukentän elementeistä, joka keskittyy peliin "joukkueessa" eikä yksittäisiin toimiin. Ulkoisista lähteistä ja passiivisista antureista tulleet signaalit oli tarkoitus käsitellä tietokoneella ja antaa lentäjälle tiedot kohteiden luettelon muodossa ja niiden sijainnin, mahdollisen uhan asteen ja prioriteetin tehtävän mukaisesti. ilma-aluksen tyyppi ja kansallisuus. Lentäjän täytyi vain valita kohde ja laukaista ohjus passiivisella infrapuna- tai aktiivisella tutkaohjauksella. Lentokone saattoi kuljettaa enintään 5 lyhyen kantaman ohjattua AIM-8 Saidu-Inder-ohjusta ja AIM-9 AMRAAM keskipitkän kantaman ilma-ilma-ohjusta erilaisissa yhdistelmissä toimeksiannon mukaisesti. Ohjukset sijoitettiin sisäisiin aseosastoihin, jotka sijaitsivat rinnakkain rungossa ja suljettiin kahdella 120 m pituisella ovella. Ennen laukaisua ohjukset piti työntää ulos osastosta hydraulisilla ohjaimilla - työntimillä. Suunnitelmissa oli myös asentaa sisäänrakennettu ase - variantti kuusipiippuisesta M5A61:stä, joka on osoittautunut hyvin laivasto ja ilmavoimissa pitkänomaisella runkolohkolla. Prototyypeissä asetta ei asennettu. Mahdollisia vaihtoehtoja aseen sijoittamiseen olivat nokkakartion alaosassa, ohjaamon eteen tai vasemman siiven juureen. Neljälle ulkoiselle kovapisteelle oli mahdollista asentaa olemassa olevia aseita tai polttoainetankkeja lauttalennoille. Black Widow suunniteltiin yksinomaan torjuntahävittäjäksi ja ilmataisteluhävittäjäksi, joten ilma-maa-ohjusten tai pommien ripustamista ei harkittu ollenkaan.
Demonstraatio- ja arviointitestien aikana kaksi Black Widow -prototyyppiä lensi 1990 tuntia 50 lennolla vuoden 65 loppuun asti. 15240 1,8 metrin korkeudessa saavutettiin maksimiluku M = 1,6 ja ei-jälkipolttoristeilyluku M = XNUMX. Lentokone osoitti erinomaisia ohjattavuusominaisuuksia ja ylitti kilpailijansa ohjattavuudessa ja vakaudessa yliääninopeudella ja korkeilla hyökkäyskulmilla. Ilmavoimien kieltäytymisen jälkeen "Black Widowista" ohjelma rajoittui kokonaan huolimatta maailman koneen myönteisistä arvioista. ilmailu lehdistö sekä jotkut Pentagonin edustajat. Boeingin ja Lockheedin viidennen sukupolven hävittäjäprototyypin valinta selittyy useilla tekijöillä: armeijan konservatiivisuudella, joka on aina suosinut tutumman ulkonäön omaavaa lentokonetta; Lockheedin taloudellinen tilanne oli paljon huonompi kuin Nortronilla, jolla oli jo kallis sopimus strategisesta B-5-pommittajasta lesken työskentelyn alkaessa. Ja lopuksi, "Black Widow" lentokoneena, jolla oli suurempi uutuuskerroin, ilmeisistä näkymistä huolimatta vaati paljon suurempia taloudellisia kustannuksia sarjan viimeistelyyn. Ohjelmasta luopumisen jälkeen molemmat prototyyppikoneet siirrettiin NASA:lle tutkimaan kuormituskalibrointeja. Molemmat koneet ovat tällä hetkellä lentokelpoisessa kunnossa ilmailumuseoissa.
Lennon suorituskyky:
Muutos - YF-23;
Siipien kärkiväli - 13,29 m;
Lentokoneen pituus - 20,54 m;
Lentokoneen korkeus - 4,24 m;
Siiven pinta-ala - 87,80 m2;
Tyhjän varustetun lentokoneen massa on 16800 kg;
Lentoonlähtöpaino - 29000 kg;
Polttoainehuolto - 10900 l;
Moottorityyppi - 2 kaksipiiriistä pakotettua turboruihkumoottoria Pratt Whitney YF-119 (General Electric YF-120);
Staattinen pakotettu veto - 2x155 kN;
Matkanopeus - M = 1,5;
Suurin nopeus - M = 1,8;
Käytännön katto - 20000 m;
Taistelun toimintasäde - 1500 km;
Kiitotien pituus - 915 m;
Suurin toiminnallinen ylikuormitus - 6;
Arvioitu pystynopeus laskeutumisen aikana - 3,05 m / s;
Miehistö - 1 henkilöä;
asevarusteluun:
- sisäänrakennettu ase M61A1, kaliiperi 20 mm;
- on mahdollista asentaa jopa 8 AIM-120 ja AIM-9L ilmasta ilmaan ohjattua ohjusta;
- olemassa olevia tavanomaisia aseita on mahdollista asentaa ulkoisiin solmuihin.
