被遗忘的五代蝙蝠——诺斯罗普YF-23计划始末
即便YF-23的隐身和超声速巡航能力超越YF-22一代，中标的几率其实也很小，这已经无关战场上的具体需求，而是美国空军思维惯性和霸权心态的体现。
1991年的ATF计划最终竞标可以看作是“均衡4S”与“非均衡4S”的最终对决，YF-22的胜利明确了后来五代机的发展潮流。不过在20多年后的今天，我们也不禁要问，YF-23是否真的没有任何机会？如果诺斯罗普击败洛克希德，现今的T-50、歼20以及其他的五代机计划又将走向何方？
必须承认，YF-23是一款没有超机动性的五代机，如果在空战中与F-22相遇，胜负的关键就在于YF-23的隐身和超声速巡航优势能否保证在视距外干掉对手。遗憾的是，由于该计划彻底下马，人们已经没有机会在“红旗“军演，甚至实战中检验这种“非均衡4S”的威力。
在爱德华兹空军基地做静态展示的YF-23首架原型机PAV-1（美国空军序列号87-800），这个伟大的项目本身就是一场博弈，它孤注一掷地笃定自己建立的不均衡能力体系会引领未来空战的走向
YF-23秘闻
诺斯罗普的机会
1986年10月31日，当美国空军宣布洛克希德的YF-22和诺斯罗普的YF-23进入原型机研制与试飞阶段时，参与ATF竞标的其他厂商在失望之余或许还会有些意外——洛克希德和诺斯罗普在喷气时代都没有多少战斗机研制经验，而格鲁曼的F-14、麦道的F-15都是当时美国海空军主力机型。如果说洛克希德尚能凭借U-2、SR-71和C-5等边缘产品在空军装备序列中占有一席之地的话，诺斯罗普一直到1980年在航空领域都近乎默默无闻。
第二次世界大战期间诺斯罗普最出色的作品是P-61“黑寡妇”，该机之所以成名，也并非其战绩或性能，而是由于它是美国第一款装备雷达的夜间战斗机。20世纪50年代，诺斯罗普的F-89“天蝎”截击机昙花一现；1955年开始研制的F-5战斗机根本就没有装备本国空军。此后，该公司的YF-17方案又在第四代轻型战斗机竞标中败给YF-16。唯一值得庆幸的是诺斯罗普赢得了先进技术轰炸机（ATB）计划，其最终结果就是B-2，这得益于它自20世纪30年代以来就一直潜心研究的飞翼布局。
目前世界上仅存两架P-61“黑寡妇”，图中为陈列于北京航空航天博物馆的原隶属于美国陆军航空队第426夜战中队的422234号机，该机曾参加抗日战争。另一架P-61藏于美国俄亥俄州空军博物馆
也许是考虑到自身相关经验不足，诺斯罗普为YF-23项目选择的合作伙伴是麦道。双方之前在海军的F/A-18项目上曾有过合作。麦道是喷气时代以来美国最成功的战斗机研制厂商，有麦道助阵，再加上诺斯罗普擅长的隐身技术正好契合空军为ATF设定的性能要求，这对组合在当时看来堪称完美。
进入原型机研发阶段后，诺斯罗普为YF-23取了一个“黑寡妇”Ⅱ的绰号，这个不吉利的名字也许在当时就预示了这款战斗机的悲剧命运。研制过程中，诺斯罗普再度发扬它节俭的风格传统：主起落架利用F/A-18的现成产品改装；前起落架则是直接用F-15的；座舱设备照搬F-15，一些昂贵设备全部取消；由于没有按照空军的最新动力系统要求更改设计，YF-23A的后机身明显大于实际需要，这当然也带来了额外的重量和阻力；虽然主武器舱完成了设计，格斗导弹舱却还停留在纸面上。
左为YF-23的主起落架，右为其前起落架，改装自F/A-18现成产品的主起落架，因为要承载更大的重量而加大了强度，但由于只需向后收起而不必像F/A-18那样翻转收折，结构反而得以简化
此外，YF-23A原型机上没有装备任何非必要的航电设备，如雷达、电子对抗系统等。按照计划，完整的航电系统先要装在威斯汀豪斯的BAC-111飞机上进行测试。虽说空军提供的经费不足，但诺斯罗普这种省钱法必然会对后来的评估造成负面影响，特别是后机身和副弹舱的问题，直接涉及机体结构变更，导致研制风险增大。大约10年后，波音在X-32上重蹈覆辙，试飞设计与目标设计不一致成为X-32落选的主因之一。而对于YF-23来说，最后空军宣布其失败的官方理由之一就是研制风险过大。
PAV-1的座舱（左图），与同期的F-15D（右图）相比，在有多功能显示器撑门面的情况下，至少感官上还是有划时代提升的
诺斯罗普如此“偷工减料”的原因一是省钱，再就是希望能赶在YF-22前先飞上天，从而在竞标中占得先手。1990年8月27日，安装YF-119发动机的第一架YF-23A原型机PAV-1在爱德华兹空军基地腾空而起。保罗·梅斯驾驶该机到达305米高度后，保持10度迎角，并关闭加力，此时伴随护航的F-15必须开加力才能跟上PAV-1，另一架伴随的F-16则已经跟不上了，而PAV-1的起落架甚至还尚未收起！这次历时55分钟的首飞比YF-22A早了足足一个月，YF-23A先声夺人。
比翼齐飞的两架YF-23原型机——PAV-1（黑色机身）和PAV-2，项目伊始的先声夺人并不能掩盖诺斯罗普“勤俭持家”导致的后遗症，过多的不确定因素最终葬送了这个先行者
1990年10月27日，安装YF-120发动机的PAV-2原型机也完成首次试飞。通用电气方面表示，如果YF-22A采用YF-120可以达到1.58马赫巡航速度的话，那么YF-23A在YF-120驱动下应该可以达到1.8马赫速度，这表明YF-23比YF-22拥有更强的超声速巡航能力。12月18日，PAV-2完成了YF-23的最后一次试飞，它的竞争对手也在10天后结束了验证试飞。不到4个月时间里，YF-23A共飞行50架次，累计飞行时间约65小时；YF-22A则试飞74架次共91小时。YF-23A试飞中的最大平飞速度达到1.8马赫，最大机动过载为7g，最大使用迎角25度。
从试飞结束到第二年竞标结果出炉的4个月时间里，可以想象诺斯罗普团队和洛克希德团队都不遗余力地做了大量公关工作。两款原型机都很优秀，可最终的胜利者只能是一家。1991年4月23日，美国空军宣布YF-22A和YF-119方案胜出。YF-23的历史也几乎就此终结，唯有的两架原型机中，PAV-1一直保存在爱德华兹空军基地，PAV-2则于1996年被加利福尼亚州霍索恩市的西方飞行博物馆收藏。
艰难抉择：隐身、高速、机动
按照美国空军的要求，ATF必然兼顾隐身和机动性，但各公司设计思想不同，飞机性能偏重也必然不同。仅从YF-23选择V形尾翼而非传统四尾翼的外形特征就能看出，诺斯罗普追求隐身的意图相当明显，他们的设计可大大减小飞机的侧面雷达反射截面积（RCS）。由于减少一对尾翼，飞机重量和阻力也可减小，对于超声速巡航大有助益。
YF-22和YF-23的机身侧视线图对比
为能够跨战区作战，ATF必须有足够大的载油量。考虑到隐身，飞机不能外挂副油箱，机内载油量必须大幅增加。YF-23A的机身长度比F-15和YF-22都长不少，与苏-27差不多，这固然能多带一些油料，却也会导致飞机纵向转动惯性增大，降低飞机的敏捷性和精确控制能力。当然，设计人员也可以通过缩短机长，增大横截面积的办法提高载油量，简单地说就是让飞机更“胖”一些，其后果就是增大阻力，从而牺牲高速性能。诺斯罗普显然宁可降低一部分机动性也要力保超声速巡航水平压过对手。YF-22为了超机动性则做出了相反的选择。
巨大的菱形机翼可以算是YF-23最突出的外形特征之一。机翼前缘后掠40度、后缘前掠40度、下反角2度、翼面积88.26平方米、展弦比2.0、根梢比高达12.2。诺斯罗普之所以设计这样一个奇怪的翼形，最重要的考虑就是隐身。YF-23的隐身技术继承自B-2——其中之一就是X形的四波瓣反射特征。要实现四波瓣反射，机翼前后缘在水平面内必须平行。这样一来，诺斯罗普没有更多的选择：要么采用后缘后掠设计，形成后掠梯形翼，就像B-2那样；要么采用后缘前掠设计，形成对称菱形翼。
YF-23拥有巨大的菱形机翼
前者的结构效率较低，内部容积较小，对于要求跨战区航程的ATF而言影响巨大，且由于气动弹性发散明显，不利于选择较小的相对厚度来减少超声速阻力。后者则能在隐身、续航、气动等诸多方面取得令人较为满意的平衡。然而，“较为满意”并不等同于“完全满意”，YF-23的40度后缘前掠角还是会严重影响机翼后缘的副翼效率，这导
首飞飞行员介绍YF-23
致其滚转率不佳，成为最终影响竞争试飞结果的因素之一。就机翼特点来看，诺斯罗普的优先顺序还是隐身-超声速巡航-机动性。
位于YF-23机翼后缘的气动操纵面设计相当有特色，可算是此方案的最大亮点。就YF-23A的试飞照片来看，内外侧控制面均参与增升和滚转控制。这两对控制面除了传统襟副翼的功能外，还兼有减速板和阻力方向舵的作用——这肯定是从B-2的设计继承发展而来的。该设计非常新颖，有效减轻了重量，但飞控系统的复杂性和研制风险则不可避免地增大了。
V形尾翼设计并非诺斯罗普首创。法国的CM-175教练机在1956年就采用了V形尾翼，但在强调机动性的战斗机上配备V形尾翼，YF-23毫无疑问是第一个。
CM-170是原法国富加（Fouga）公司研制的一型双发双座教练机，CM-175是其海军型，该机的两垂尾夹角为110度
为了保证4波瓣雷达反射特性，YF-23的平尾前后缘在水平面内的投影分别和机翼前后缘平行。这使得该机尾翼看起来出奇的大。考虑到大部分雷达反射发生在与水平面成±30度的范围内，YF-23将尾翼外倾40度，以确保雷达波不会被反射回接收机，但相应的尾翼效率也降低了。相比之下，YF-22采用外倾27度的垂尾加平尾设计，这一数值已处于隐身设计的边缘，显然属于隐身和机动综合权衡的结果。(https://www.daowen.com)
因此，就隐身而言，YF-23的尾翼设计肯定是成功的，但其气动效率却不免令人担心。偏航、俯仰、滚转，二轴控制全部包揽。“一物多用”固然好，但往往被人忽略的是：尾翼的总控制能力是有限的，某个轴占用较多的控制能力，必然会削弱其他轴的控制能力。当飞机陷于比较复杂的状态时，YF-23的尾翼未必能兼顾。看看后来F-22的过失速试飞情况就知道了，操纵面的控制负荷是相当重的，而且还要加上推力矢量才行。当然，换个角度想，可能诺斯罗普压根儿就没有考虑超大迎角飞行的控制问题。毕竟机动性不是YF-23的优先目标，过失速机动性就更不用说了。
YF-23采用外倾40度的V形尾翼
YF-22采用外倾27度的垂尾加平尾设计
YF-23采用梯形截面进气口，进气口前方设计有多孔式附面层吸除装置（图中未喷漆区域）
YF-23的进气口位于机翼下方靠近前缘的位置，这显然是为满足大迎角条件下的进气要求而设计。其横截面为梯形，除了垂直面上的斜切结构外，在水平面上也略有斜切，可以起到提高大迎角和侧滑条件下进气效率的作用。在进气口前方，设计有多孔式附面层吸除装置（机翼下表面未喷漆区域），并经机翼上表面排出，由于进气口靠近机翼前缘，附面层厚度不大，因此不需要采用大型的附面层隔道，有助于减小雷达反射特征。进气道自进气口开始向内、向上弯曲，从正前方根本不可能看到压气机叶片，可以获得较好的隐身效果。另外，固定式进气道也能避免可调式进气道调节斜板之间的缝隙和台阶产生的雷达反射。
YF-23的发动机尾喷口带有明显的B-2风格。沟槽状喷口位于V形尾翼之间扁平的“海狸尾巴”上。喷口顶端铰接一块五边形调节板，用于调节喷口大小。在“海狸尾巴”、V形尾翼、沟槽侧壁的屏蔽下，来自燃烧室的热喷流在沟槽段与冷空气混合降温，然后再排出机外，红外特征较之常规战斗机明显降低。但此设计难以匹配推力矢量尾喷管，在气动舵效不足的情况下，YF-23又得不到推力矢量的补偿，进一步拉大了与YF-22的机动性差距。
YF-23的两个尾喷口位于V形尾翼之间扁平的“海狸尾巴”上
喷口顶端铰接一块五边形调节板
航电和武器系统方面，YF-23与YF-22均只是原型机，没有搭载完整的机载设备。两者均设计有主副内置武器舱，主弹舱可挂载4枚超视距空空导弹（因AIM-120C弹翼缩小，后来的F-22可挂载6枚），副弹舱可挂载2枚近距格斗弹。F-22中标后自然有机会搭载最新型的航电设备与武器系统，如果胜利者是YF-23，它肯定也将得到相同的待遇。
YF-23的主弹舱可挂载4枚超视距空空导弹，副弹舱可挂载2枚近距格斗弹
总的来看，YF-23在设计上具有鲜明的“一物多用”特色，大幅减少了操纵面和相应的控制机构，有助于飞机减重和减阻，对于改善飞机隐身和高速特性是相当有利的。但除了操纵面负荷问题外，这种设计必然面临的一个考验就是飞控系统的复杂化，由于YF-23放弃了推力矢量尾喷口，这个问题就更加难以解决。固然，在已经成功的B-2上也可以看到类似的设计，但必须指出的是，对于不需要进行复杂机动的轰炸机而言，该设计问题不大；然而战斗机即使在常规条件下机动，其操纵面的偏转控制也是相当复杂的。飞控软件的编制是飞控系统设计难点之一，自电传飞控系统实用化以来，很多著名战机都在这上面栽过跟头。1992年4月25日，YF-22A就因为飞控软件问题造成“飞行员诱发振荡”，撞地损毁。连气动设计相对常规的YF-22的飞控系统都有这么多麻烦，非常规设计的YF-23就更可想而知。仅仅从这一项技术的风险评估来看，美国空军就会有强烈的动机选择YF-22。
由于设计侧重不同，YF-23是一款特点非常鲜明的“现象级”战斗机。其超声速巡航和隐身性能比YF-22好一些，尤其是在换装YF-120发动机的情况下。但在机动性方面，YF-23做出的牺牲太大，通过更复杂的飞控软件和强大的发动机，也许最终服役（如果有机会的话）的F-23在近距格斗中不会输给早期型F-15和苏-27，但其机动性却肯定与加装了鸭翼和推力矢量发动机的苏-35存在差距。至于F-22，两者在机动性能上存在的是“代差”。
空军需要“超级F-15”
这肯定不是诺斯罗普的本意，YF-23一定也希望全面超越YF-22，可技术的力量终究有限。出于对未来空战模式的判断，YF-23更加偏重隐身和超声速巡航，当它们与机动性设计原则发生矛盾时，后者只能让路。在这个前提下，诺斯罗普仍然在能力极限内让YF-23至少还属于一款战斗机，而非截击机。可问题的关键在于，YF-23的隐身性能和超声速巡航能力并没有拉开与YF-22的距离，前者的正向RCS与后者基本一致，只是侧向RCS更小一些；而前者的最大巡航速度也只比如今的F-22快0.1马赫。实际空战中，YF-23的超视距空战能力比YF-22稍强，近距格斗能力则完全不在一个档次，如果两款五代机都与典型第四代战斗机相遇，YF-22可以在任何空战领域轻松战胜对手，YF-23却做不到这一点。当长处不明显，短板又很突出的情况下。美国空军出于风险管控考虑，放弃YF-23完全合乎逻辑。
有意思的是，诺斯罗普的传统却并非“剑走偏锋”，这家公司之前设计的机型大多走的是均衡路线，如F-5和YF-17均是如此。然而，均衡的结果却并不成功，怪异的B-2反倒让诺斯罗普看到了“正确”方向，作为一家缺乏战斗机研制经验的公司，有了B-2这个成功案例，诺斯罗普决定在ATF计划中“搏出位”似乎也合情合理。换个角度看，YF-23也算不上绝对的失败者，它毕竟进入了最后的“双雄争霸”，毕竟击败了除YF-22外的其他所有竞争对手，连麦道这样的战斗机大佬竟然也只能成为YF-23项目的小伙伴。
1991年4月23日，科幻前卫的YF-23被美国空军打入冷宫。对于这个结果，美国空军给出了非常模糊的理由：研制风险过高，诺斯罗普和麦道团队在管理方面存在问题，可能导致飞机成本大幅上升。不能说这不是事实。从前述设计特点，我们已经可以看到YF-23的确存在比较高的研制风险。但这绝对不是唯一的理由。事实上，研制风险和管理漏洞几乎可以套用到任何一款失败的飞机上。10年后，当美国空军宣布波音X-32失败的原因时，我们可以看到相同的字眼。
站在军方的角度，当上一代的F-15服役时，苏联几乎没有一款战斗机可与之在任何领域抗衡。因此，向来希望全面压制对手的美国空军对ATF计划的惯性要求必然是一款“超级F-15”，它决不能存在可让俄国人有机可乘的短板，其领先一代的优势必须是全方位的——均衡4S。YF-23显然不能做到这一点。换言之，即便YF-23的隐身和超声速巡航能力超越YF-22一代，中标的几率其实也很小。这已经无关战场上的具体需求，而是美国空军思维惯性和霸权心态的体现。
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另一个失败者——X-32
X-32是波音公司为了获得美国军方JSF联合攻击战斗机项目推出的样机。通常情况下，战斗机原型机是不能进入X系列试验飞行器计划的，但鉴于X-32和X-35都尝试一种新颖且风险极大的垂直/短距起降技术，所以破例为它们赋予了“X”编号。X-32由波音联合麦道共同研制。如今这两家公司已经合并。麦道参与研制的两型五代机均竞标失败，其在第三代与第四代战斗机上建立的霸权已拱手让给了洛克希德-马丁。
为了实现一机三用，尤其是具备垂直起降能力。X-32在结构上选择了与英国“鹞”式战斗机类似的设计，这与其竞争对手X-35（即后来的F-35）与苏联雅克-141相似的升力风扇式动力结构有明显差异。该型机在机体前部安装一台普惠F-119SE614涡扇发动机，可转向的尾喷管与发动机连接从前机身一直延伸到机尾，中机身的2个可偏转喷管则提供升力和垂直起降时的配平力矩，巨大的进气道包裹整个机腹两侧，为了增加进气量，进气口如血盆大口，其阻力之大，不言而喻。
X-32于2000年9月18日首飞，如果中标，该型机也计划推出F-32A空军型、F-32B海军陆战队型以及F-32C海军舰载型。在原型机阶段，X-32的设计最大起飞重量约为27吨、最大速度1.3马赫、航程3150千米。X-32的结构比X-35还要复杂，且巨大的机身阻力非常不利于超声速飞行。2001年10月26日，在充分考虑波音与洛马方案的风险和成本管控等因素后，美国空军决定选择X-35成为唯一的JSF战斗机，如今结构相对简单的F-35尚且深陷泥潭，让人不得不联想如果当初是X-32中标又会将JSF带向何方。
X-32的动力系统结构
第五代发动机竞标
为满足ATF超声速巡航的推力要求，通用电气的YF-120选择了变循环技术。其使用了一种特殊的可变截面外涵道引射器，通过控制内外涵道空气流量来改变涵道比。在超声速巡航状态下，YF-120以接近涡喷发动机的方式工作，只有少量外涵道引气用于冷却；亚声速飞行时，YF-120以涡扇发动机的方式工作。YF-120为双转子结构，采用同轴反转技术，两级低压压气机，高低压涡轮均只有一级，采用三余度数字式发动机控制组件。和上一代的F-100相比，其零件数量少了40%。YF-120的军用推力高达125千牛，甚至超过早期F-100的加力推力。与普惠的YF-119纯涡扇发动机相比，YF-120的军用推力高出近30千牛。有意思的是，第一种实用的变循环发动机J-58（用于SR-71“黑鸟”）正是普惠在20世纪50年代研制的。然而变循环发动机技术即使在今天也还没有完全成熟，后来通用电气承认，YF-120的确有些超前了，技术与成本风险比YF-119高不少，最终败给对手也在情理之中。
通用电气公司YF-120发动机结构
