Historia F-117 Nighthawk. Jak niewidzialność zmieniła oblicze nowoczesnej wojny

W internecie niedawno pojawił się film z niskiego przelotu F-117, który zrobił spore wrażenie na fanach lotnictwa na całym świecie. Samolot, mimo że już nie jest produkowany, nadal jest wykorzystywany przez Siły Powietrzne USA i ma pozostać w służbie jeszcze przynajmniej przez dekadę. To zachwycające wideo zobaczyć możecie niżej.

F-117 Nighthawk to amerykański odrzutowy samolot bombowy wykonany w technice obniżonej wykrywalności, produkowany przez przedsiębiorstwo Lockheed. Pomimo oznaczenia "F" stosowanego w lotnictwie USA do klasyfikacji myśliwców, F-117 jest bombowcem taktycznym, przeznaczonym do wykonywania precyzyjnych ataków na kluczowe dla nieprzyjaciela cele naziemne w silnie bronionej przestrzeni powietrznej.

Przeczytaj także:
- Hipersoniczny samolot z Top Guna jednak istnieje? Producent pokazał coś bardzo dziwnego
- Ten samolot wyglądał jak pocisk. Miał tylko jedno zadanie
- Czym właściwie są generacje myśliwców? Te samoloty zmieniały oblicze konfliktów na całym świecie

Historia F-117 sięga lat 60. XX wieku, kiedy to radziecki matematyk Piotr Ufimcew opublikował pracę, w której pokazał, że siła odbicia radarowego od obiektu zależy od jego kształtu i krawędzi, a nie od jego wielkości. To była prawdziwa rewolucja w myśleniu o projektowaniu samolotów. Wcześniej ludzie byli przekonani, że im większy samolot, tym łatwiej będzie go wykryć przez radar. I nic nie da się na to poradzić. Tymczasem okazało się, że tak naprawdę nie liczy się wielkość ale kształt maszyny. Najśmieszniejsze w tej historii jest jednak to, że Rosjanin uznał, że odkryta przez niego fizyczna teoria dyfrakcji (ang. Physical Theory of Diffraction - PTD) nie ma żadnego zastosowania militarnego. Tak też uznali sowieccy cenzorzy i praca pod tytułem "Metoda fal krawędziowych w fizycznej teorii dyfrakcji" ukazała się drukiem w 1962 roku.

Kilka lat później książka została przetłumaczona na angielski. Denys Overholser, inżynier stealth w firmie Lockheed, przeczytał publikację i zdał sobie sprawę, że Ufimcew stworzył teorię matematyczną i narzędzia do skończonej analizy odbić radarowych. W przełożeniu na ludzki oznaczało to możliwość zbudowania niewidzialnego samolotu w technologii stealth. Niewidzialnego oczywiście dla radarów.  

Na podstawie tej teorii amerykańscy inżynierowie z tajnego oddziału Lockheed Skunk Works zaczęli projektować samoloty o minimalnej sygnaturze radarowej. Pierwszym prototypem był Have Blue, który wzbił się w powietrze w 1977 roku.

Have Blue był kryptonimem tajnego programu rozwoju demonstratora bombowca stealth przez specjalny oddział Lockheed Skunk Works. Zresztą tajny to mało powiedziane - był to tak zwany Czarny Projekt, ultra-tajny program, o którym wiedziało bardzo niewiele osób w Pentagonie.

Have Blue był zaprojektowany przez zespół inżynierów Lockheeda, którzy wykorzystali odkrycie radzieckiego fizyka i matematyka Piotra Ufimcewa. Have Blue był pierwszym samolotem o stałym skrzydle, którego kształt zewnętrzny był określany przez inżynierię radarową, a nie przez inżynierię lotniczą. Oznacza to, że opływowy kształt nie był już najważniejszy. Ważniejsze było odbicie echa radarowego.

Have Blue powstał w odpowiedzi na zapotrzebowanie na samolot zdolny do unikania wykrycia przez radary i przenikania przez silne obrony przeciwlotnicze. Podczas wojny wietnamskiej samoloty amerykańskie ponosiły duże straty z powodu radzieckich rakiet przeciwlotniczych. Wojna Jom Kippur z 1973 r. ponownie pokazała, jak niebezpieczna jest nowoczesna obrona przeciwlotnicza. Izraelskie siły powietrzne straciły 109 samolotów w 18 dni. W 1974 roku amerykańska Naukowa Rada ds. Obrony stwierdziła, że w przypadku konfliktu w Europie Środkowej obrona powietrzna prawdopodobnie zapobiegnie nalotom NATO na cele w Europie Wschodniej. Dlatego Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony  (DARPA) rozpoczęła studium nad samolotami o niskiej obserwowalności dążąc do zaprojektowania i wyprodukowania samolotu stealth.

Do programu zaproszono pięć firm, z których trzy szybko się wycofały. Pozostałe dwie zostały później dołączone przez Lockheeda. Lockheed nie został początkowo poproszony o udział w programie, ponieważ ostatni taktyczny samolot bojowy, który zaprojektował, F-104 Starfighter został wycofany z produkcji dziesięć lat wcześniej. Jednak Clarence Johnson, główny projektant Lockheeda, zwrócił uwagę DARPA na doświadczenie zdobyte przy tworzeniu SR-71 Blackbird i A-12 Oxcart, samolotów o zmniejszonej sygnaturze radarowej.

Lockheed otrzymał kontrakt na budowę dwóch prototypów Have Blue w 1976 roku. Samolot miał charakterystyczny kanciasty kształt i był pokryty specjalnym materiałem pochłaniającym fale radarowe. Pierwszy lot Have Blue odbył się 1 grudnia 1977 roku na terenie bazy Groom Lake w Nevadzie. Zbudowano dwa prototypy i oba zostały utracone z powodu problemów mechanicznych. Mimo to Have Blue został uznany za sukces torując drogę dla pierwszego operacyjnego samolotu stealth Senior Trend, czyli Lockheed F-117A Nighthawk. F-117 Nighthawk, który oblatano w 1981 roku na terenie bazy Groom Lake w Nevadzie.

Konstrukcja F-117 sprawia, że ma bardzo słabe właściwości aerodynamiczne i jest niestabilny w locie. Aby utrzymać się w powietrzu i manewrować, potrzebuje zaawansowanego systemu sterowania lotem, który działa na zasadzie czterokrotnej redundancji, czyli nadmiarowości. Oznacza to, że każda funkcja sterowania jest realizowana przez cztery niezależne komputery pokładowe, które porównują ze sobą sygnały i wybierają najlepszy. Podczas lotu komputer pokładowy musi średnio trzy razy na sekundę stabilizować lot (sterowanie fly-by-wire), żeby nie dopuścić do utraty panowania nad samolotem przez pilota.

System sterowania lotem F-117 jest oparty na technologii fly-by-wire, czyli przekazywania sygnałów elektrycznych przez przewody zamiast mechanicznych linek lub przewodów hydraulicznych. Dzięki temu system jest lżejszy, dokładniejszy i niezawodny. Pilot operuje za pomocą drążka sterowego i pedałów, które są połączone z czujnikami i przetwornikami. Te z kolei wysyłają sygnały do czterech komputerów pokładowych, które nazywają się flight control computers (FCC). Każdy z nich ma własny zasilacz i jest umieszczony w innym miejscu samolotu.

System sterowania lotem F-117 nie tylko przekazuje sygnały od pilota do siłowników, ale także modyfikuje je w zależności od warunków lotu i parametrów samolotu. Na przykład system automatycznie koryguje kąt natarcia i przechylenia samolotu, aby zapobiec jego przeciągnięciu lub utracie stateczności. System także ogranicza zakres ruchu powierzchni sterowych, aby nie dopuścić do przekroczenia dopuszczalnej prędkości lub przeciążenia samolotu.

System sterowania lotem F-117 był jednym z największych wyzwań technicznych w jego opracowaniu. Jednym z głównych twórców systemu był Robert Loschke, który był odpowiedzialny za projektowanie i testowanie algorytmów sterowania i stabilizacji samolotu.

Loschke i jego zespół musieli stworzyć system, który byłby w stanie utrzymać samolot w powietrzu pomimo jego niestabilnej konstrukcji aerodynamicznej. Musieli także zapewnić, że system nie będzie generował nadmiernych sygnałów radarowych lub ciepła, które mogłyby zdradzić obecność samolotu. Musieli także uwzględnić ograniczenia masy i energii elektrycznej, które były nałożone na samolot przez wymagania stealth. Loschke i jego zespół wykorzystali symulacje komputerowe i testy w tunelu aerodynamicznym, aby sprawdzić działanie systemu sterowania lotem. 

System sterowania lotem F-117 był ciągle udoskonalany i modyfikowany w trakcie jego służby. Wprowadzano nowe oprogramowanie i sprzęt, aby poprawić wydajność i bezpieczeństwo systemu. Na przykład po zestrzeleniu F-117 nad Kosowem w 1999 roku, system sterowania lotem został ulepszony tak, aby lepiej radzić sobie z uszkodzeniami powierzchni sterowych spowodowanymi przez ostrzał przeciwlotniczy.

F-117 ma charakterystyczny kanciasty kształt z wieloma płaskimi powierzchniami i krawędziami. Kształt ten był zaprojektowany tak, aby odbijać fale radarowe w kierunkach innych niż źródło radaru, co znacznie zmniejszało jego odbicie radarowe. F-117 jest również pokryty specjalnym materiałem pochłaniającym fale radarowe, który zmniejsza odbicie i rozprasza fale radaru. Pochłaniające radary płaskie arkusze pokrywające F-117A ważą ​​​​prawie tonę i są utrzymywane na miejscu za pomocą kleju, a szczeliny między arkuszami są wypełnione rodzajem szpachlówki zwanej "masłem".

F-117 ma przekrój poprzeczny radaru około 0,001 m2. Dla porównania myśliwiec F-16 ma przekrój poprzeczny radaru 5 m2.

Samolot był utrzymywany w ścisłej tajemnicy do 1988 roku, kiedy został ujawniony publicznie. Zbudowano łącznie 64 egzemplarze F-117, z czego 59 było wersją produkcyjną. F-117 napędzają dwa silniki turbowentylatorowe General Electric F404-F1D2 o ciągu 48 kN każdy. Samolot ma dwie komory bombowe na uzbrojenie, które mogło składać się z pocisków AGM-88 HARM lub bomb BLU-109 lub GBU-10, a także bomby atomowe. Masa uzbrojenia przenoszonego przez F-117 wynosi 2000 kg.

F-117 Nighthawk wszedł do służby w USAF (Siły powietrzne USA) w 1983 roku. Pierwszym konfliktem zbrojnym, w którym brał udział była inwazja na Panamę w 1989 roku.

F-117 Nighthawk odegrał kluczową rolę w Operacji Pustynna Burza w 1991 roku, będącej częścią wojny w Zatoce Perskiej. Był to pierwszy konflikt, w którym użyto samolotów stealth na dużą skalę. F-117 były przydzielone do 37 Skrzydła Myśliwskiego z bazy Tonopah Test Range w Nevadzie i przeniesione do bazy King Khalid w Arabii Saudyjskiej. Dwa dywizjony F-117, 415 i 416, wykonały łącznie 1271 lotów bojowych, osiągając 80 proc. wskaźnik sukcesów. F-117 nie poniosły żadnych strat ani uszkodzeń bojowych.

F-117 były używane do atakowania najważniejszych i najbardziej bronionych celów irackich, takich jak centra dowodzenia, komunikacji i kontroli, elektrownie, mosty, lotniska i bazy rakietowe. F-117 były jedynymi samolotami koalicji, które mogły atakować cele w centrum Bagdadu bez ryzyka wykrycia lub zestrzelenia przez iracką obronę powietrzną. 

Pierwsza misja bojowa F-117 miała miejsce 17 stycznia 1991 roku, kiedy osiem samolotów wystartowało z Arabii Saudyjskiej do Iraku. Ich celem była elektrownia Al-Tarmiya, która była podejrzewana o produkcję broni jądrowej. F-117 zrzuciły bomby GBU-27 Paveway III na elektrownię i zniszczyły ją całkowicie.

Druga misja bojowa F-117 miała miejsce tego samego dnia, kiedy sześć samolotów zaatakowało iracki budynek parlamentu w Bagdadzie. F-117 zrzuciły bomby GBU-27 Paveway III na budynek i spowodowały duże uszkodzenia. Misja ta była transmitowana na żywo przez CNN i pokazała światu skuteczność technologii stealth.

F-117 był również używany podczas operacji „Deliberate Force” nad Bośnią i Hercegowiną w 1995 roku oraz w operacji „Allied Force” nad Jugosławii w 1999 roku. W tym ostatnim konflikcie doszło do jedynego znanego przypadku zestrzelenia F-117 przez obronę przeciwlotniczą przeciwnika.

27 marca 1999 roku, 3. dywizjon 250. Brygady Rakietowej Obrony Powietrznej Armii Jugosławii, pod dowództwem pułkownika Zoltana Daniego, wystrzelił kilka pocisków rakietowych S-125 Neva/Peczora (NATO: SA-3 Goa) w kierunku F-117 o znaku taktycznym "Vega 31", pilotowanego przez podpułkownika Darrella Patricka „Dale” Zelko.

Pierwszy pocisk przeleciał nad samolotem, powodując turbulencje, ale nie eksplodował. Drugi pocisk wybuchł w pobliżu, a jego odłamki i fala uderzeniowa spowodowały znaczne uszkodzenie samolotu i utratę kontroli nad nim. Zelko katapultował się i został uratowany przez amerykańskie siły specjalne po kilku godzinach ukrywania się na terenie wroga. Wrak samolotu został częściowo odzyskany przez wojska jugosłowiańskie i pokazany mediom. Niektóre elementy F-117 są przechowywane w Muzeum Lotnictwa Serbskiego w Belgradzie.

Zestrzelenie F-117 było wielkim sukcesem dla obrony powietrznej Jugosławii i wielkim zaskoczeniem dla NATO, które uważało samolot za niemal niewykrywalny. Analiza przyczyn zestrzelenia wykazała, że F-117 został wykryty przez starsze radary pracujące na długich falach, które mogły dostrzec jego sygnaturę radarową pomimo technologii stealth. Ponadto samolot leciał tą samą trasą co poprzedniej nocy, co pozwoliło obrońcom przygotować się na jego pojawienie się. Zestrzelenie F-117 spowodowało zmianę taktyki lotów NATO i zwiększenie środków ochrony własnej samolotów.

F-117 Nighthawk został oficjalnie wycofany ze służby w USAF w 2008 roku, ale samolot ten nadal jest widywany w powietrzu. Jest ku temu kilka powodów. Okazało się, że samoloty te nadają się idealnie do symulowania potencjalnego przeciwnika, czyli Rosjan i Chińczyków. F-117 mogą być używane jako samoloty "agresorów" odgrywając samoloty stealth przeciwnika, takie jak chiński J-20 czy rosyjski Su-57. F-117 mogą stanowić wyzwanie dla pilotów i operatorów radarów USAF, którzy muszą nauczyć się wykrywać i zwalczać takie cele.

F-117 mogą być również używane do testowania nowych technologii lub materiałów stealth, które mogą być zastosowane w przyszłych samolotach lub ulepszonych wersjach istniejących samolotów, takich jak F-22 czy F-35. F-117 mogą służyć jako platformy doświadczalne lub porównawcze dla nowych rozwiązań. F-117 były widziane między innymi z nowym kamuflażem przypominającym lustra.

W marcu 2019 roku poinformowano, że cztery F-117 zostały potajemnie rozmieszczone na Bliskim Wschodzie.

F-117 Nighthawk to samolot, który zmienił historię lotnictwa dzięki swojej technologii stealth i zdolności do wykonywania precyzyjnych ataków na cele naziemne. Samolot brał udział w kilku konfliktach zbrojnych i został zestrzelony tylko raz, przez obronę powietrzną Federalnej Republiki Jugosławii. Samolot został teoretycznie wycofany ze służby w 2008 roku, ale będzie latać przynajmniej do 2034 r. Samolot stał się ikoną popkultury i był często przedstawiany w filmach, grach i książkach. F-117 Nighthawk to samolot, który zasługuje na uwagę i podziw wszystkich miłośników lotnictwa.