Een van de belangrijkste eisen die aan het nieuwe vliegtuig werden gesteld, waren: een supersonische vliegsnelheid op kruissnelheid wanneer de motor in de niet-naverbrander-modus draaide; slechte zichtbaarheid; het vermogen om te werken vanaf startbanen tot 915 m lang (aanvankelijk was de lengte vereist - 455-610 m); verhoogde wendbaarheid bij supersonische en subsonische snelheden; hoge efficiëntie in luchtgevechten. Tegelijkertijd werden de "shock"-vereisten volledig uitgesloten van de specificatie van de Amerikaanse luchtmacht. Men geloofde dat de belangrijkste taak van de jager, waarvoor de rest van zijn functies konden worden opgeofferd, de verovering en het behoud van luchtoverheersing was.
In september 1983 begonnen zeven Amerikaanse bedrijven: Boeing, General Dynamics, Lockheed, Grumman, McDonnell Douglas, Rockwell en Northrop het uiterlijk van het ATF-vliegtuig vorm te geven. 31.10.1986-22-23 kondigde de keuze aan van de bedrijvengroepen Boeing / Lockheed / General Dynamics en McDonnell-Dootlas / Northrop om demonstratieve concurrerende YF-818- en YF-119-vliegtuigen te bouwen (elke bedrijvengroep moest twee vliegtuigen maken). De hoofdaannemers waren Lockheed en Northrop. Met deze bedrijven werden contracten getekend ter waarde van $ 120 miljoen. Elke groep bedrijven moest de Pratt-Whitney YFXNUMX-motor in een van de vliegtuigen installeren en de General Electric YFXNUMX-motor in de andere (de motoren werden ook ontwikkeld in het kader van een competitief programma).
Het eerste van twee vliegtuigen, de YF-23, maakte zijn eerste vlucht op 27 augustus 1990. Ter nagedachtenis aan de twee-beam nachtjager van de Tweede Wereldoorlog gaven de ontwerpen van John Northrop's YF-23 hun eigen naam "Black Weduwe II" - "Zwarte Weduwe". Dit vliegtuig onderscheidde zich van zijn concurrent - YF-22 - door een hoge mate van nieuwigheid die in het ontwerp was verwerkt. De durf om te experimenteren bij de ontwikkeling van nieuwe vliegtuigen is altijd kenmerkend geweest voor de ingenieurs van het bedrijf Northrop. Uiterlijk zag de Black Widow eruit als een voortvluchtige uit de XNUMXe eeuw. Waarschijnlijk was het de nieuwigheid van het project die ervoor zorgde dat het vliegtuig werd verlaten. Verhaal nogal banaal.
In overeenstemming met de prestaties van stealth-technologie en aerodynamica, had de YF-23 een geïntegreerd aerodynamisch schema, een ruitvormige middenvleugel met afgesneden uiteinden en een V-vormig verenkleed. De ontwikkelaars concentreerden zich op het verbeteren van de supersonische prestaties, het verminderen van de radar, visuele en infraroodzichtbaarheid van het vliegtuig. De YF-23 gebruikte radarabsorberende materialen en weinig reflecterende buitenvormen. In bovenaanzicht had het vlak contouren die werden gevormd door rechte lijnen. Als gevolg hiervan nam het aantal richtingen van de piekreflectie van radargolven af tot vier en werd de radarzichtbaarheid van het vliegtuig onder andere hoeken aanzienlijk verminderd. De achter- en voorranden van de volledig bewegende V-vormige staartvlakken in bovenaanzicht waren evenwijdig aan de randen van de vleugel. De randen van alle kleppen, de belangrijkste huidpanelen, inclusief de achter- en voorranden van de wapenruimten, de achterste romp en de achterranden van de bovenste kleppen van de straalpijpen hadden een zigzagvorm. De knooppunten van de vaste en beweegbare structurele elementen van het vliegtuig kregen ook een specifieke vorm om de reflecties van het inkomende radarsignaal te verminderen. De romp-gondel, waarin zich de cockpit en het wapencompartiment bevonden, kreeg voor hetzelfde doel een zeshoekige dwarsdoorsnede. De motorgondels, romp en vleugel hadden een soepele interface. Precies dezelfde oplossing werd gebruikt op de Northrop B-2 Spirit stealth-bommenwerper.
Bij het ontwerp van beide jagers, die zijn gemaakt onder het ATF-programma, werden geavanceerde structurele materialen gebruikt, zoals polymeercomposieten, aluminium-lithiumlegeringen en metaalmatrixcomposieten. Polymeercomposieten hebben de breedste toepassing gevonden, hun aandeel in het ontwerp van het experimentele YF-23 casco (in gewicht) bereikte 25 procent. Voor gebruik in de vliegtuigbouw werd een thermoplastisch materiaal bestudeerd op basis van een polyetherketonbindmiddel en koolstofvezels met de AS-4-index.
De vleugel had afbuigbare enkelvoudige sokken, rolroeren en kleppen, die ook als luchtremmen dienden (tijdens het remmen werden de buitenoppervlakken omhoog en de binnenoppervlakken naar beneden afgebogen). Vleugelverlenging - 2, zwaaihoek langs de achter- en voorranden - 40 graden, centrale koorde - 12,22 meter, eindakkoord - 1,01 meter, vleugelvernauwing - 12,1.
Langs de zijkanten van het vliegtuig, van de neus tot de worteldelen van de vleugel, waren er smalle kleine zijwaartse instroomingen met een scherpe buitenrand. Deze influxen dienden om wervelingen te genereren tijdens het manoeuvreren onder hoge aanvalshoeken, om ongecontroleerde gier van het vliegtuig te voorkomen. De cabine met één stoel was hoog geplaatst en naar voren verplaatst ten opzichte van de vleugel. Dit, in combinatie met de rand van de voorruit en de gebogen zijkanten van de cockpit, gaf de piloot een uitstekend zicht naar achteren en opzij en naar voren en naar beneden. De McDonnell Douglas NACES II schietstoel zorgde voor een nooduitgang van het vliegtuig tijdens de vlucht met snelheden tot 1150 km/u en op de parkeerplaats.
De wens om hoge prestaties te verkrijgen bij hoge aanvalshoeken leidde tot een grote afstand van de oppervlakken van de V-staart, die 45 graden naar buiten helt, volledig draait en controle geeft, zowel in gier als in toonhoogte.
Chassis - driewieler, met enkelwielige hefboomsteunen, is ontworpen om te landen met een verticale snelheid van 3,05 meter per seconde zonder te nivelleren. Het hoofdrek werd verwijderd door terug te draaien, de voorkant - vooruit.
Twee Pratt-Whitney F119-PW-100 turbojetmotoren met geforceerde bypass en een constante matige bypass-verhouding zijn een verdere ontwikkeling van de F100-motorenfamilie. De maximale statische stuwkracht van de TRDDF van de eerste serie was 13900 kgf, in de toekomst zou dit kunnen worden verhoogd tot 15900 kgf.
De GE F120-motor had een interessanter ontwerp. Om het specifieke brandstofverbruik in verschillende vliegmodi te optimaliseren, kon de F120 de mate van bypass tijdens de vlucht wijzigen: deze was groter bij subsonisch, bij supersonisch nam deze af door de aanwezigheid van luchtbypasskleppen tussen de ventilator- en compressorkanalen. Ondanks de vlekkeloze werking verloor de General Electric-motor het echter van het Pratt-Whitney-product in termen van ontwerpcomplexiteit en kostenkenmerken. Het was trouwens om deze reden dat de F119 werd gekozen als de krachtcentrale voor de F-22-jager, die de ATF-competitie won.
De luchtinlaten aan de zijkant van de motoren hadden S-vormige kanalen die de eerste trappen van de motorcompressoren - de meest reflecterende structurele elementen van elk vliegtuig - afschermden tegen directe blootstelling aan vijandelijke radars. Van binnenuit waren de inlaatkanalen bedekt met radio-absorberend materiaal. De helling van de zijwanden van de luchtinlaten kwam overeen met de helling van de oppervlakken van het V-vormige verenkleed. In de voorste worteldelen van de vleugel bevonden zich aan de bovenzijde luchtomloopkleppen, die de werking van de luchtinlaten regelden.
De mondstukken van de motor waren plat. Deze vorm, ondanks het verlies van stuwkracht als gevolg van de suboptimale vorm van de straalpijpen, verminderde de zichtbaarheid van het vliegtuig aanzienlijk. In tegenstelling tot de F-22 was het stuwkrachtvectorregelsysteem niet voorzien: alleen de bovenste flap van het mondstuk was beweegbaar. Het werd gebruikt om het boorgebied van het mondstuk te regelen en om de stuwkracht tijdens de landing om te keren. Vanuit de straalpijpen stroomden straalstromen tussen de consoles aan de bovenzijde van de staartromp boven een plat oppervlak, dat infraroodstraling onderdrukte en bovendien de motoren afschermde van directe observatie van achteren. Het stuwkrachtvectorbesturingssysteem dat nodig was voor het F-22-vliegtuig, gebouwd volgens de klassieke aerodynamische configuratie, op de F-23 leek een zware, dure en onnodige overmaat: "Black Widow" om intense manoeuvres uit te voeren, zelfs met vaste sproeiers. Het was alleen nodig om passende controlewetten te ontwikkelen.
In het vliegtuig is een digitale EDSU geïnstalleerd, die is voorzien van glasvezelkabels voor datatransmissie en een centrale bedieningsknop in de cockpit. De architectuur van het boordcomplex voor seriële vliegtuigen moest de krachtigste, meervoudig redundante IBM-compatibele computer aan boord bevatten. De computer moest de functies van een groot aantal boordsystemen overnemen. Waaronder levensondersteunende systemen, EDSU, navigatiecomplexbesturing, doeldetectie en -identificatie, communicatiesysteem, krachtcentrale, wapenbeheersing, passieve en actieve storingssystemen en dergelijke. In feite was de piloot direct geïsoleerd van de besturing: hij hoefde alleen maar commando's te geven aan de boordcomputer, die het vliegtuig naar eigen inzicht zou besturen. Trouwens, vandaag is deze architectuur geïmplementeerd op seriële F-22's. Naarmate de elementbasis van de computer verbeterde, zouden de borden en blokken in het elektronische brein van het vliegtuig worden vervangen door geavanceerdere.
Om gegevens te verkrijgen over barometrische hoogte, vliegsnelheid, aanvalshoek, drift, enz., werd het vliegtuig aan de zijkanten van de voorste romp uitgerust met multifunctionele luchtdrukstaven. Onder- en zijkant van de boeg hadden gaten voor niet-uitstekende luchtdruksensoren. Northrop heeft een systeem ontwikkeld dat in staat is om alle noodzakelijke luchtparameters te verkrijgen met niet-uitstekende sensoren, zelfs tijdens supersonische vlucht. Er werd aangenomen dat de LDPE-staven zouden worden gebruikt om niet-uitstekende sensoren te controleren en vervolgens helemaal zouden worden gedemonteerd om de zichtbaarheid te verminderen. Op een productievliegtuig moest het pilootbeschermingsapparatuur gebruiken (van de polarisatie van de cockpitbeglazing) en apparatuur van laser armen.
De samenstelling van de doelapparatuur "Black Widow" moest een krachtige radar bevatten met talrijke koplampen (gefaseerde antenne-array), "gesmeerd" langs de randen van de romp, het verenkleed en de vleugel. Als gevolg hiervan zou het bereik van de cirkelvormige radardekking 70-90 kilometer zijn. Het gebruik van actieve radar in gevechten ontmaskert het vliegtuig echter enorm, dus de makers van het F-23 luchtlandingscomplex vertrouwden sterk op passieve sensoren die de straling van vijandelijke RAS opvangen, en op tactische inlichtingeninformatie die afkomstig is van JSTARS- en AWACS-vliegtuigen en satellieten in realtime. Zo moest de jager van de 5e generatie een van de elementen van het informatie- en gevechtsveld worden, gericht op het spel "in een team", en niet op afzonderlijke acties. De signalen die afkomstig waren van externe bronnen en van passieve sensoren moesten door een computer worden verwerkt, waardoor de pilootgegevens in de vorm van een lijst met doelen met markeringen van hun locatie, mate van potentiële dreiging en prioriteit in overeenstemming met de taak zouden worden het type en de nationaliteit van het vliegtuig. De piloot hoefde alleen een doel te selecteren en een raket te lanceren met passief infrarood of actieve radargeleiding. Het vliegtuig kon tot 8 korteafstands AIM-9 Saidu-Inder geleide raketten en AIM-120 AMRAAM middellange afstand lucht-lucht raketten in verschillende combinaties vervoeren in overeenstemming met de opdracht. De raketten werden geplaatst in de interne wapencompartimenten die zich in tandem in de romp bevonden en gesloten waren met twee deuren van 5 m. Vóór de lancering moesten de raketten uit het compartiment worden geduwd met behulp van hydraulische geleiders - duwers. Het was ook de bedoeling om een ingebouwd pistool te installeren - een variant van de zesloops M61A1, die zich goed heeft bewezen op vloot en bij de luchtmacht, met een langwerpig blok stammen. Op de prototypes was het pistool niet geïnstalleerd. Mogelijke opties voor het plaatsen van het kanon waren in het onderste deel van de neuskegel, voor de cockpit of aan de wortel van de linkervleugel. Op 4 externe hardpoints was het mogelijk om bestaande wapens of brandstoftanks voor ferryvluchten te installeren. De Black Widow was uitsluitend ontworpen als een interceptor en luchtgevechtsjager, dus het ophangen van lucht-grondraketten of bommen werd helemaal niet overwogen.
Tijdens de demonstratie- en evaluatietests vlogen tot eind 1990 twee Black Widow-prototypes 50 uur in 65 vluchten. Op een hoogte van 15240 meter werd het maximale aantal M = 1,8 en het niet-nabrandende vaargetal M = 1,6 bereikt. Het vliegtuig vertoonde uitstekende manoeuvreereigenschappen en overtrof zijn concurrent in bestuurbaarheid en stabiliteit bij supersonische en hoge aanvalshoeken. Na de weigering van de luchtmacht van de "Black Widow" werd het programma volledig ingeperkt, ondanks de positieve beoordelingen van de machine van de wereld luchtvaart de pers, evenals enkele vertegenwoordigers van het Pentagon. De keuze voor het 5e generatie jager-prototype van Boeing en Lockheed wordt verklaard door verschillende factoren: het conservatisme van het leger, die altijd de voorkeur hebben gegeven aan een vliegtuig met een meer vertrouwd uiterlijk; de financiële situatie van Lockheed was veel slechter dan die van Nortron, die al een duur contract had voor de B-2 strategische bommenwerper tegen de tijd dat het werk aan de Widow begon. En ten slotte vereiste "Black Widow" als een vliegtuig met een hogere nieuwheidscoëfficiënt, ondanks de voor de hand liggende vooruitzichten, veel hogere financiële kosten om de serie af te ronden. Nadat het programma was stopgezet, werden beide prototypevliegtuigen overgedragen aan NASA om belastingkalibraties te bestuderen. Beide toestellen bevinden zich momenteel in luchtwaardige staat in luchtvaartmusea.
Vliegprestaties:
Wijziging - YF-23;
Spanwijdte - 13,29 m;
Lengte van het vliegtuig - 20,54 m;
Hoogte van het vliegtuig - 4,24 m;
Vleugeloppervlak - 87,80 m2;
De massa van een leeg uitgerust vliegtuig is 16800 kg;
Startgewicht - 29000 kg;
Brandstoftoevoer - 10900 l;
Motortype - 2 dubbelcircuit turbojet geforceerde motoren Pratt Whitney YF-119 (General Electric YF-120);
Statische gedwongen tractie - 2x155 kN;
Kruissnelheid - M = 1,5;
Maximale snelheid - M = 1,8;
Praktisch plafond - 20000 m;
Gevechtsradius - 1500 km;
Lengte startbaan - 915 m;
Maximale operationele overbelasting - 6;
Geschatte verticale snelheid tijdens de landing - 3,05 m / s;
Bemanning - 1 personen;
bewapening:
- ingebouwd pistool M61A1, kaliber 20 mm;
- het is mogelijk om tot 8 AIM-120 en AIM-9L lucht-lucht geleide raketten te installeren;
- het is mogelijk om bestaande conventionele wapens op externe knooppunten te installeren.
