NAVIGACE

YF-23 Black Widow II

Northrop/McDonell Douglas, USA

připravil Martin Jurečka

V letech 1969-70, ještě před nástupem F-15, F-16 a A-10 do služby u USAF, financovalo velení taktického letectva (Tactical Air Command) studii, jejímž cílem bylo určit, jak by mohl vypadat nástupce těchto letounů. Výsledkem byl koncept nazývaný Advanced Tactical Fighter (ATF) - pokročilý taktický stíhač. V roce 1976 byl do vlastností ATF zahrnut i požadavek nízké pozorovatelnosti - stealth, a požadavek dosažení nadzvukové rychlosti bez použití přídavného spalování - tzv. supercruise.
Původně se počítalo s využitím ATF jak pro vzdušný boj, tak i pro útoky na pozemní cíle. Ale úspěšný vývoj F-117, a předpokládaná efektivnost F-111 i po roce 1990 a nakonec i schopnosti F-16 a F-15 ničit pozemní cíle vedly k tomu, že hlavní rolí ATF má být vzdušný boj.
Očekávalo se, že ATF začne sloužit koncem 90.let a začátkem století bude hlavním stíhačem USAF.

F-15 - typ který má být nahrazen

Velení NATO předpokládalo, že vzdušný prostor střední Evropy budou zajišťovat stíhače operující ze základen v zemích Beneluxu nebo v Anglii. Proto požadovalo, aby ATF dosahoval nadzvukové rychlosti bez přídavného spalování. Aby letoun byl schopen provozu i z poškozených VPD byla požadována vlastnost STOL. Letoun musel rovněž mít větší dolet než F-15, aby mohl operovat ze vzdálenějších a tedy bezpečnějších základen.
Letectvo také očekávalo, že se zastaví trend stále dražší a složitější letouny. Nasadilo také limit na velikost a hmotnost letounu a požadovalo použití nejnovějších technologií, které sníží provozní náklady nového stíhače.

První požadavky na nový letoun byly leteckým výrobcům předány v červnu 1981. Osloveno bylo sedm firem: Boeing, General Dynamics, Grumman, Lockheed, McDonnell Douglas, Northrop a Rockwell. Grumman a Rockwell později odstoupili.
V říjnu 1982 se sešli zástupci výrobců s reprezentanty USAF a konkretizovali požadavky na ATF. Mělo jít o letoun se schopností supercruise, bojovým rádiusem 1100 - 1500 km, rozjezdovou a přistávací dráhou do 600 m. Normální vzletová hmotnost měla být do 27 tun pro akce vzduch-vzduch, a 36 tun pro vzduch-země.
V polovině roku 1983 definovala USAF návrh ATF jako letoun pro náhradu F-15, dosahující nadzvukové rychlosti bez přídavného spalování, s doletem větším než F-15, s výzbrojí podobnou jako F-15 a s vektorováním a obracením tahu motorů pro dosažení vlastností STOL. Byl požadován vyspělý navigační a útočný systém využívající umělé inteligence pro filtraci dat a tak snižující zatížení pilota při současném zlepšení jeho chápání taktické situace.

Souběžně s programem ATF běžel i program vývoje jeho motoru. Projekt byl znám jako Advanced Fighter Engine. V květnu 1983 vydalo letectvo požadavky na nový motor - Request For Proposals (RFP). Kromě jiného měl být motor pro rozběh nezávislý na pozemním zdroji.
V září 1983 byly vybrány firmy Pratt & Whitney a General Electric, aby navrhly a postavily motor pro ATF. Motor Pratt & Whitney měl tovární označení PW5000 a letectvo ho označilo F119. Motor General Electric byl znám pod továrním označením GE37 a letectvo jej označilo F120. Motory měly být v draku letounu vzájemně zaměnitelné.

Koncem roku 1984 dostaly požadavky na ATF konkrétnější podobu. Má jít o stíhač s cestovní rychlostí 1.5 Machu, délkou vzletové dráhy pouze 600 m a max.vzletovou hmotností pod 22 700 kg a bojovým rádiusem přes 1 200 km. V úrovni hladiny moře měl být schopen zrychlit z 0,6 Mach na 1 Mach za 20 sekund. Ve výšce od 6 000 do 9 000 m mělo být zrychlení z 0,8 Mach na 1,8 Mach do 50 sekund.
Cena měla být pod 40 miliónů dolarů v cenách roku 1985 a později byla redukována na 35 miliónů. Provozní náklady za dobu životnosti nesmí přesáhnout náklady na provoz F-15.

USAF nechtěla vybrat nejlepší návrh ATF ze soutěže létajících prototypů, jak to udělala při výběru LWF, kdy YF-16 porazil YF-17. Tentokrát byla snaha maximum porovnání provádět na simulátorech, v aerodynamickém tunelu a na zařízeni pro měření radarového odrazu.
V září 1985 byla vyhlášena soutěž s uzávěrkou v lednu 1986. Byl předpokládán nákup až 750 letounů. Později byla soutěž prodloužena do dubna 1986.
V dubnu 1986 vstoupila do programu ATF US Navy s tím, že chce ATF použít jako základ pro náhradu za F-14D Tomcat. To se velice líbilo kongresu USA, neboť každá unifikace snižuje výdaje.
V květnu 1986 změnila USAF svůj úmysl a rozhodla se vybrat vítězný letoun na základě porovnání létajících prototypů. 31.října 1986 byli vítězi vyhlášeni Lockheed a Northrop. Každý měl postavit dva létající prototypy. Lockheedův tým stavěl dva YF-22A a Northropův tým dva YF-23A.

Po druhé světové valce se stal Northrop znám svými návrhy stíhačů, které byly kompromisem mezi cenou a schopnostmi. Ve snaze co nejvíce snížit náklady byly jen v nejmenší možné míře používány nejnovější technologie. Z této filozofie vycházely F-5A/B Freedom Fighter a F-5E/F Tiger II, které měly velký úspěch na zahraničních trzích. Ale při návrhu nástupce F-5 již Northrop tak úspěšný nebyl. Projekt P-530 Cobra si nezískal žádného zákazníka a z něj vycházející YF-17 byl poražen YF-16 v armádní soutěži o zakázku na lehký stíhač (LWF). Northrop nabídl YF-17 US Navy jako F/A-18 Hornet, ale sériová výroba Hornetu je v režii McDonnell Douglas a Northrop se stal pouhým subdodavatelem. Northrop se pokusil vyvinout levný ekvivalent F-16. Měl jím být F-20 Tigershark, ale ten si nenašel žádného, zákazníka a projekt byl ukončen ještě před zahájením sériové výroby.

Northrop financoval studii která by určila operační charakteristiky stíhače budoucnosti. Vyšlo, že stíhač s malým radarovým odrazem má velkou šanci proniknout nepozorovaně do vzdušného prostoru protivníka a zůstat nepozorován až do okamžiku úderu. Dále letoun musí mít propojen radar s počítačem a výstup musí být směřován na velkoplošnou obrazovku. Northrop došel k závěru, že stealth stíhač s pokročilým radarem a výkonným palubním počítačem může porazit většinu svých protivníků dříve, než se vůbec dozvědí o jeho přítomnosti.
Několik měsíců před tím než USAF vyhlásila srovnávací soutež, vytvořil Northrop s McDonnell Douglas společnou skupinu pro návrh ATF. Tak jak to udělal v případě F/A-18 Hornet. Northrop chtěl využít výhodu McDonnell Douglasových zkušeností s návrhy velkých komplexních taktických letounů jako F-15E. Spojením se firmy také podělily o vývojové náklady.

V roce 1987 byl zrušen požadavek na obraceč tahu, který měl sloužit ke zbrždění letu v boji a ke zkrácení přistávací dráhy. Testy s F-15 STOL/Maneuver Technology Demonstrator ukázaly, že přínos obraceče tahu není takový jak se očekávalo a vyžaduje přiliš mnoho vzduchu na chlazení. V důsledku zrušení požadavku na obraceč tahu se zmírnil požadavek na délku přistávací dráhy. Ta se teď prodloužila z 600 m na 900 m. Těch 300 m nestálo za nárůst hmotnosti a složitosti.
V roce 1988 počítalo USAF s pořízením 750 ATF. Dodávky měly začít v roce 1993 a tempo výroby mělo být 72 letounů ročně. Operční způsobilosti mělo být dosaženo v roce 1996.

YF-23 PAV 2 (druhý prototyp)

Výsledný Northropův letoun byl větší než F-15, jak se nakonec i očekávalo kvůli požadavku na větší objem vnitřních nádrží. Trup YF-23A je dán směsí stealth tvarů a aerodynamických požadavků. YF-23A byl o 2 m delší a byl štíhlejší než Lockheedův YF-22A. Z boku se tvarově podobá Lockheedovu SR-71. Povrch letounu je pokryt RAM materiály (Radar Absorbent Materials).
Motorové gondoly sériových F-23A by byly menší než u prototypu, protože prototyp byl ještě navrhován s tím, že motory budou vybaveny obraceči tahu. Kanál pro přívod vzduchu k motorům má tvar S a tak zamezuje vzniku nežádoucích odrazů radarových paprsků od lopatek dmychadla. Nasávací otvory mají pevnou geometrii - proměnné nasávací otvory odporují technologii stealth. Rovněž chybí oddělovací desky mezní vrstvy. Mezní vrstva je odsávána děrovanými panely u ústí nasávacích otvorů. Na výtokové trysky navazují shora otevřené kanály, ve kterých se horké výstupní plyny mísí s okolním chladným vzduchem. Tím se zmenšuje infračervená stopa letounu a snižuje hlučnost. Výtoková tryska je v horní části vybavena klapkou. Na rozdíl od YF-22A nemá YF-23A vektorování tahu motoru. Je to kvůli úspoře hmotnosti a zachování malého radarového odrazu zvláště při pohledu zespodu.
První YF-23A byl poháněn dvojicí motorů Pratt & Whitney YF119 a druhý dvojicí motorů General Electric F120.
Křídlo se šípem 40° je souměrné kolem podelné osy - což odpovídá technologii stealth. Pro dosažení vysoké manévrovatelnosti je vybaveno sklopnou náběžnou hranou. Sdružené plovoucí ocasní plochy jsou skloněny o 50° ven. Zároveň stíní motorové výstupní trysky. Na rozdíl od YF-22A nemá YF-23A aerodynamickou brzdu. Jako aerodynamická brzda se používají křidélka a plovoucí ocasní plochy.
Letoun je vrozeně nestabilní. Ovládání zajišťuje řízení fly-by-wire bez mechanického zálohování.
Překryt pilotní kabiny je dvojdílný s pohyblivou částí odklápěnou dozadu. Pro omezení odrazu RL paprsků od interiéru kabiny a pilota je mezi vrstvami skla v překrytu kabiny nanesena tenká zlatá vrstvička. Pilot má k dispozici širokoúhlý HUD. Za pilotní kabinou je zásuvka pro tankovaní za letu.
Podle zásad stealth je veškerá munice nesena v pumovnicích. V pumovnici v přední části trupu nese F-23 4 střely vzduch-vzduch AIM-120 AMRAAM. Střely jsou zavěšeny na výsuvném rameni. Z ramene je střela uvolněna, zapálí se její motor a dvířka pumovnice se okamžitě zavírají, aby se maximálně zkrátil čas, kdy mohou způsobovat nežádoucí radarový odraz. Sériový F-23 by měl před pumovnicí pro střely AMRAAM ještě jednu pumovnici pro dvě AIM-9 Sidewinder nebo jiné střely kategorie ASRAAM. Navíc měl být sériový F-23 vybaven 20-mm kanónem M61 Vulcan v pravé přední části trupu.

Aby se ušetřilo, vznikly prototypy poskládáním nově vyvinutých dílů s osvědčenými celky již létajících letadel. Hlavní podvozek byl upraven z podvozku F/A-18 a příďový podvozek zase z podvozku F-15. Kokpit byl z F-15 a velké displeje nebyly vůbec použity. Northrop ani nepřekonstruoval zadní část trupu po té, co USAF zrušila požadavek na obraceč tahu.

S prototypem nebyly plánovány manévry s velkým úhlem náběhu ani odpalování střel. Testy v aerodynamickém tunelu ale prokázaly stabilitu letounu na velkých úhlech náběhu a i s otevřenými dvířky pumovnice. Prototypy nebyly vybaveny ani radarem ani veškerou elektronikou. Kompletní avionika byla ale testována na letounu BAC-111.

Letoun dostal neoficiální jméno Black Widow II.

První prototyp při slavnostním rolloutu

První YF-23A (civilní registrace N231YF, USAF sériové číslo 87-0800) poháněn motory Pratt & Whitney byl odeslán na Edwards AFB v Kalifornii v roce 1989. Veřejný rollout provedl 22.června 1990. První let provedl 27.srpna 1990 pilotován zkušebním pilotem Paulem Metzem. Let trval 20 minut. Vyskytl se jediný problém - dvířka levého podvozku se správně nedovřela.
Do poloviny září provedl letoun další čtyři lety včetně letu nadzvukovou rychlostí a zkoušky tankování ve vzduchu od KC-135.
Druhý YF-23A (87-0801) poháněn motory General Electric YF120 následoval 26.října.
Soupeř YF-23A - YF-22A vzlétl 29.září 1990.
Zkušební lety probíhaly úspěšně a pilot Paul Metz říkal, že letové charakteristiky byly přesně takové, jak předpovídaly počítačové simulace.
První letoun dosáhl 18.září nadzvukové rychlosti (1.43 M) bez použití forsáže. Dosáhl maximální rychlosti 1.8 M a přetížení 7g. Maximální úhel náběhu byl 25°.

Motor General Electric F120 instalovaný na druhém YF-23A byl o něco výkonnější než Pratt & Whitney F119 prvního YF-23A. Ale hodnoty naměřené s druhým YF-23A jsou stále utajovány. General Electric odhadoval, že pokud YF-22A poháněný motorem F120 dosáhl rychlosti 1.6 M, pak by YF-23A s tímtéž motorem mohl dosáhnout 1.8 M bez forsáže.

Soupeři

23.dubna 1991 vyhlásila USAF vítězem soutěže firmu Lockheed a její YF-22A. A pro jeho pohon byl zvolen motor Pratt & Whitney. I když jsou detailní výsledky porovnání YF-22A a YF-23A stále přísně tajné, je možno říct, že YF-23A je rychlejší. Je také více stealth - hlavně ze strany a ze zadu. Protože YF-23A nemá vektorování tahu a menší ocasní plochy je jednodušší a lehčí. Jediný parametr ve kterém je YF-22A lepší, je manévrovatelnost při nízkých rychlostech. A při hodnocení byla na prvním místě právě manévrovatelnost a až pak stealth vlastnosti. Hlavním důvodem ale bylo, že Lockheedův letoun je snazší pro údržbu, má větší potenciál pro pozdější vývoj a je o něco lacinější. Nepotvrzená zpráva říká, že jedním z faktorů byl ten fakt, že YF-23 má rakety ve společné pumovnici, kdežto YF-22 má každou střelu ve zvláštní pumovnici. V případě poruchy vypouštěcího zařízení u YF-23 by tak bylo možné, že by nešla z tohoto zařízení vypustit žádná střela.
Motor F119 byl vybrán zřejmě proto, že využívá méně riskantní konvenčnější technologie.

V roce 1996 byly oba prototypy YF-23A převezeny do muzeí. YF-23A Prototype Air Vehicle 2 (PAV-2), č.87-0801, je vystaven ve Western Museum of Flight v Hawthorne v Kalifornii. YF-23A PAV-1 (87-0800) je v Air Force Flight Test Center Museum při Edwardsově letecké základně v Kalifornii.

TTD YF-23A

YF-23 PAV1

YF-23 PAV2

Zdroje:

• http://home.att.net/~jbaugher4/f23_1.html
• Bill's Aviation Pages
• NASA Photo Gallery