XST Experimetnal Stealth/Survivable Testbed

Začiatkom sedemdesiatych rokov sa na technológie stealth kládol v amerických ozbrojených zložkách len malý dôraz. Svetlou výnimkou boli stroje Lockheed A-12/SR-71, či zopár bezpilotných prostriedkov z dielne spoločnosti Ryan. Situácia sa významne zmenila počas izraelsko-arabskej vojny v roku 1973. Počas nej zostrelili egyptské a sýrske vojská veľký počet izraelských vojenských lietadiel protilietadlovými zbraňami, dodanými Sovietskym zväzom. Americká armáda si uvedomila, že rovnaký osud bude s veľkou pravdepodobnosťou čakať aj jej lietadlá v prípade vojenského konfliktu s východným blokom. Preto v roku 1974 agentúra DARPA požiadala päť hlavných amerických výrobcov vojenských lietadiel (Northrop, McDonnell Douglas, General Dynamics, Fairchild a Grumman) o predbežné štúdie stíhacieho lietadla s významne zníženou pravdepodobnosťou odhalenia nepriateľskou protilietadlovou obranou. Dve posledne menované firmy neprejavili o takéto štúdie záujem, spoločnosť General Dynamics reagovala len vlažne. Firmy Northrop a McDonnell Douglas, ktoré prejavili dostatočný záujem, dostali na svoje štúdie kontrakt v hodnote po 100 000 dolárov. Po lobbingu Kellyho Johnsona zo Skunk Works, aby mohli vybraným vojenským predstaviteľom prezentovať dáta zo znižovania radarového odrazu na strojoch A-12/SR-71, bola k návrhu koncepcií s krycím označením Harvey (aj keď podľa niektorých zdrojov tieto štúdie neniesli žiadne označenie) prizvaná aj spoločnosť Lockheed.

Tam sa rozhodli využiť sto rokov staré sústavy matematických vzťahov, ktoré pôvodne odvodil škótsky fyzik James Clerk Maxwell a neskôr upravil nemecký odborník na elektrinu a magnetizmus Arnold Johannes Sommerfeld. Tieto rovnice predpovedali spôsob, akým dané geometrické usporiadanie bude rozptyľovať, či odrážať radarové žiarenie. Ruský fyzik Pjotr Ufimcev túto základnú prácu prepracoval a vyvinul jednoduchší prístup, ktorý sa sústredil na elektrické a magnetické toky na hranách geometrických útvarov. Všetky tieto štúdie boli voľne dostupné, avšak boli príliš ťažkopádne na aplikáciu pri zložitejších (krivkových) geometrických útvaroch. Hlavný programátor Denys Overholser a jeho bývalý šéf, analytický matematik Bill Schroeder, prišli na nápad vytvoriť povrch lietadla zo sústavy niekoľkých trojuholníkových plošných panelov, čím by sa obmedzilo množstvo výpočtov jednotlivých radarových odrazov na zvládnuteľný počet. Výsledkom bolo tzv. fazetovanie - vytvorenia trojrozmerného lietadla z plochých panelov. A ak by boli všetky plochy voči dopadajúcemu radarovému lúču sklonené tak, aby ho odrážali preč od zdroja a ak by takto zostavený tvar dokázal vyvodiť vztlak, dalo by sa skonštruovať lietadlo kategórie stealth. Na overenie tohto postupu bol postavený jednoduchý idealizovaný model lietadla v tvare dvojitej pyramídy. V spodnej časti bol takmer plochý, no na hornej strane trochu vytŕčal, aby sa vytvoril zatiaľ aspoň teoretický priestor pre posádku, motory, palivo a ostatné vybavenie. Hneď ako boli k dispozícii matematické výsledky predpokladaného radarového odrazu, začalo sa pracovať na počítačovom programe, ktorý by výpočet rovníc zvládal podstatne rýchlejšie. Času však nebolo nazvyš, keďže do ohlásenia dvoch víťazných firiem ostávalo len pár mesiacov. Inžinieri nemohli čakať, kým bude softvér hotový a preto pokračovali súbežne aj v manuálnych výpočtoch a ďalších štúdiách svojho lietadla. Overholser so svojim tímom dostali na programovanie len zhruba šesť týždňov, pričom s matematickým definovaním jadra programu im pomáhal Schroeder a tiež Ed Lovick, ktorý bol súčasťou tímu na znižovanie radarového odrazu stroja A-12. Výsledný program, pomenovaný ECHO 1, bol síce veľmi limitovaný vo svojich možnostiach, no aj tak predstavoval významný skok vpred pri cielených analytických výpočtoch radarového odrazu. Už počas prác na programe ECHO 1 zadal pracovný tím požiadavku na financovanie testov RCS generických tvarov v bezodrazovej meracej komore. Narazili však na pomerne silný odpor zo strany konzervatívnej časti vedenia Skunk Works, ktorí pre lietadlo začali používať sarkastický pojem Hopeless Diamond. Mnohí z nich verili, že najsprávnejším prístupom k lietadlu kategórie stealth je viacmenej intuitívna voľba tvaru trupu, prispôsobeného konkrétnej misii a pokrytého hrubou vrstvou materiálov typu RAM. Hopeless Diamond nepovažovali ani za lietadlo a určite k tomu neprispievalo ani postavenie samotného Schroedera, ktorý bol v Skunk Works značným outsiderom.

Situácia sa obrátila k lepšiemu po ráznom zásahu Eda Martina, ktorý zo svojej pozície riaditeľa spoločnosti Lockheed pre vedu a výskum vyčlenil na testy potrebných 25 000 dolárov. Svojim rozhodnutím prejavil oveľa väčšiu racionálnosť a emocionálny odstup od predchádzajúcich úspechov Skunk Works, než väčšina starého tvrdého jadra manažmentu a vedel tak objektívnejšie posúdiť, čo je pre firmu z dlhodobého hľadiska prospešnejšie. Testy dreveného modelu, pokrytého kovovou fóliou, začali v júni 1975 a potvrdili výpočty z programu ECHO. Neskôr bol model prevezený do výkonnejšieho exteriérového testovacieho centra Grey Butte, vlastneného spoločnosťou McDonnell Douglas. Tam sa zistila významnejšia odchýlka od nameraných dát, ale neskôr bolo zistené, že bola spôsobená samotným podporným nosníkom pod modelom než modelom samotným. Program ECHO ako aj fazetové tvarovanie trupu tak definitívne preukázali svoj zmysel. Vďaka tomu sa mohli naplno rozbehnúť práce na optimalizácii dizajnu. Hopeless Diamond sa svojím vzhľadom a hlavne predpokladanými letovými charakteristikami začal čoraz viac približovať lietadlu. Časť trupu smerom od vstupov vzduchu k motorom smerom von bola sploštená, takže po prvý krát sa mohlo začať hovoriť o akomsi krídle. Vyprodukovaný vztlak bol však príliš malý a tak došlo k predĺženiu krídla smerom vzad. Z pôdorysu tvaru diamantu sa tak stala delta so zubatou odtokovou hranou. Pribudli tiež vertikálne chvostové plochy, ktorých sklon kopíroval sklon bočnej časti trupu. Tým sa však zvýšil počet plošných útvarov nad hranicu, ktorú bol program ECHO schopný zvládnuť a tak boli Overholser aj so svojim tímom neustále nútení vylepšovať jeho kapacitu a možnosti.

Tým, že celá trupová nadstavba bola prakticky umiestnená v hornej časti stroja, sa výrazne znížil počet plôch, od ktorých by sa mohli odraziť radarové vlny predovšetkým od pozemných radarov. Táto koncepcia s plochou spodnou časťou je už dnes úplne bežná, najmä v kategórii bezpilotných lietadiel. Vstup vzduchu k motorom bol ukrytý za kovovou mriežkou, pričom jej hrúbka a rozmery jednotlivých otvorov zodpovedali vlnovej dĺžke radarov, proti ktorým mali čeliť. Tento konštrukčný prvok spôsoboval značné problémy, pretože nielen vyzeral ako obrovská miska na ľad, ale podobne aj fungoval. V neskorších sériových strojoch bol preto vybavený výkonnou odmrazovacou sústavou. Okrem toho pretrvával skepticizmus, že mriežky môžu spôsobiť poruchy prúdenia vzduchu do motora a stratu jeho konštantného tlaku. Neskoršie letové testy však dokázali, že  v skutočnosti prúd usmerňujú, čím motoru poskytujú súdržný prívod vzduchu v celom rozsahu predpokladanej letovej obálky. V tomto smere výrazne pomohol Alan Brown, ktorý bol do vývojového tímu preradený priamo z materskej spoločnosti a dostal na starosť integráciu pohonného systému. Neskôr vďaka svojim matematickým schopnostiam dostal na starosť celkovú integráciu technológií stealth, pričom sa stal hlavným inžinierom projektu (vo svojej kariére neskôr pokračoval ako hlavný inžinier pre typ F-117). Umiestnenie samotných motorov hlboko v trupe citeľne znížilo hlučnosť a infračervený odraz celého stroja.

Trysky sa z klasického kruhového prierezu motora zmenili na úzku plochú štrbinu v zadnej časti. Tvar trupu nad nimi pritom poskytoval dostatočne silný prúd studeného vzduchu na ochladzovanie samotných výtokových spalín. Vertikálne chvostové plochy s plávajúcou hornou polovicou boli sklonené dovnútra, čím sa síce znížila hodnota RCS za cenu čiastočného zníženia ich účinnosti, no stále to na zachovanie ovládateľnosti postačovalo. Lietadlo však malo mizerné predpokladané letové charakteristiky. Ani nie tak kvôli hranatému fazetovanému povrchu, ale skôr kvôli veľmi veľkej šípovitosti nábežnej hrany krídla, nevhodnému pomeru vztlaku k vzdušnému odporu a vysokému pomeru dĺžky k rozpätiu. Konštruktéri sa to rozhodli vyriešiť posunutím ťažiska vzad, čím sa lietadlo stalo staticky nestabilné pozdĺž osi klopenia a na jeho ovládanie využiť v tej dobe vyvíjaný inovatívny elektroimpulzný riadiaci systém. Tesne pred odovzdaním finálneho návrhu ešte bola zvýšená šípovitosť odtokovej hrany krídla na 48 stupňov s cieľom čo najviac znížiť radarový odraz z prednej a zadnej strany. To síce ešte viac zhoršilo ovládanie lietadla, no inžinieri zhodnotili tento efekt ako prijateľný.

V auguste 1975 dostali firmy Lockheed, McDonnell Douglas a Northrop od agentúry DARPA pozvánku na súťaž, týkajúcu sa vývoja a skúšok lietadla známeho ako XST (eXperimental Stealth Testbed alebo tiež eXperimental Survivable Testbed). Spoločnosť McDonnell Douglas sa už zúčastnila podobného projektu QAA (Quiet Attack Aircraft), vytvoreného na popud ONR (Office of Naval Research) v roku 1973. Prostriedok Quiet Attack Aircraft však nedosahoval očakávané výsledky, predovšetkým v oblasti radarového odrazu a niektoré špecifické požiadavky námorníctva boli v programe XST skôr na obtiaž, takže konštruktéri sa vrátili k rysovacím doskám a vytvorili úplne nový dizajn, označený McDonnell Douglas Model 268. Vyznačoval sa trojuholníkovým pôdorysom s priamou nábežnou hranou veľkej šípovitosti, dvoma dovnútra sklonenými vertikálnymi chvostovými plochami, trupovou zástavbou v hornej časti s postrannými vstupmi vzduchu k motorom a klasicky riešenými tryskami, ktoré boli maximálne odtienené spodnou časťou trupu a smerovkami.

V rovnakom období predložila spoločnosť Teledyne Ryan veleniu USAF koncept na diaľku riadeného bezpilotného prostriedku s významne zníženou pravdepodobnosťou odhalenia nepriateľom. Už v minulosti totiž experimentovali s podobnými technológiami a podarilo sa im úspešne postaviť a zalietať niekoľko diaľkovo ovládaných lietadiel s nízkou radarovou odrazivosťou. Ich analytické techniky sa však obmedzovali hlavne na zníženie radarovej odrazivosti nábežnej hrany krídla. Tentokrát sa malo jednať o komplexné deltovité samokrídlo s jadrom z ocele, obklopené dielektrickými materiálmi, pohlcujúcimi radarové vlny. Motory a elektronické vybavenie mali byť umiestnené v jednoduchej trupovej nadstavbe. Kvôli stabilite a manévrovateľnosti pribudli v zadnej časti dve vertikálne chvostové plochy. Táto konštrukcia mala odolať aj najnovším sovietskym radarovým prostriedkom. Modely pre radarové meranie dosiahli dobré výsledky, avšak koncepcia bola vyhodnotená ako nepraktická, s veľmi malým užitočným zaťažením vzhľadom k veľkosti stroja. Návrh bol preto prepracovaný a bolo rozhodnuté hlavne kvôli zložitej aerodynamickej koncepcii prejsť na pilotovaný variant. Hlavným konštruktérom sa stal Waldo Virgil Opfer. V tomto bode už spoločnosť Teledyne Ryan došla na hranicu svojich vývojových možností a tak spojila svoje sily s firmou McDonnell Douglas. Tento finálny pilotovaný variant bol následne predložený na posúdenie, no v silnej konkurencii neuspel. Konzorcium tak bolo zo súťaže vyradené. Je potrebné poznamenať, že oprávnene, keďže ich návrh neprinášal v oblasti technológií stealth nič nové a spoliehal sa len na existujúce riešenia a postupy, ktoré boli dané dohromady tak, aby vyhoveli špecifikáciám programu. Navyše, ako ukázali neskoršie poznatky a skúsenosti, tvar vstupov vzduchu k motoru a rovná odtoková hrana by spôsobovali nemalé problémy nielen pri čelnom radarovom odraze.

V septembri boli zvyšné dve firmy požiadané o stavbu modelov svojho lietadla v skutočnej veľkosti, ktoré mali absolvovať radarové merania na Holloman AFB v Novom Mexiku s tým, že víťaz postaví dva prototypy a uskutoční letové testy. Spoločnosť Northrop mala s prácami na znižovaní radarového odrazu už značné teoretické skúsenosti, keďže na rôznych čiastkových úlohách jej inžinieri pracovali v rámci kontraktov prevažne od AFRL už od roku 1966. Keďže práce sa robili na základe vládneho kontraktu, výsledky boli paradoxne k dispozícii všetkým leteckým výrobcom. V roku 1970 dali do obehu sériu počítačových programov, ktoré dokázali so slušnou pravdepodobnosťou prepočítať radarový odraz rôznych geometrických objektov vrátane dutín (napríklad vstupov vzduchu k motoru) a to ako v ich čisto odrazivej forme, tak aj po virtuálnej aplikácii materiálov typu RAM s rôznou účinnosťou. Aj v tomto prípade boli na prepočítanie odrazu objektov s identifikovateľnými hranami použité rovnice Pjotra Ufimceva, doplnené o ďalšie vhodné analytické postupy. V roku 1974 rovnaká skupina programátorov vytvorila druhú generáciu programu, nazvaného GENSCAT, ktorý rozširoval možnosti pôvodného softvéru a zároveň ich spájal do jediného programu. Najzásadnejším prínosom, o ktorý sa pričinil hlavne Dr. Kenneth M. Mitzner, bolo vytvorenie exaktných matematických modelov na rozloženie zložitého tvaru lietadla na polygonálny objekt a vytvorenie metódy ILDC (Incremental Length Diffraction Coefficients), ktorá rozširovala možnosti použitia Ufimcevovej difrakčnej teórie na takýto objekt. Program bol otestovaný pri vypočítaní radarového odrazu stíhačky F-4C Phantom a výsledky boli prekvapivo presné. Vzhľadom na výkon vtedajších počítačov však celému postupu chýbala flexibilita. Tri týždne trvalo zozbierať potrebné dáta z konštrukčných výkresov F-4C a ďalší týždeň potrebovali inžinieri na ich zanesenie do počítača a samotné výpočty, než sa dostali k výsledkom. Predpokladalo sa však, že prostriedok XST bude tvarovo jednoduchší a celý proces na otestovanie rôznych konfigurácií trupu sa tak značne urýchli. Na prelome rokov 1974 a 1975 mala teda spoločnosť Northrop k dispozícii značne sofistikovanejší softvér na prepočet radarového odrazu než ECHO 1 vo firme Lockheed.

V rámci prebiehajúcich prác boli súbežne testované rôzne materiálové vzorky, systémové komponenty či kompletné konfigurácie trupu. Irv Vaaland, hlavný konštruktér spoločnosti Northrop a John Cashen, manažér programu XST, mali so svojim inovatívnym návrhom viacero problémov. Predovšetkým preto, že sa rozhodli ísť nad rámec požiadaviek a prispôsobiť svoje lietadlo širšiemu spektru frekvencií nepriateľských radarov vrátane tých s ďalekým dosahom. Výsledok ich práce mal kosodĺžnikové krídlo s väčším uhlom nábežnej hrany vpredu a menším vzadu. Pilot sedel v malom kokpite s dvojdielnym prekrytom, nad ktorým bol umiestnený vstup vzduchu k motorom. To spôsobovalo značné problémy jednak  s aerodynamikou, ale aj s radarovým odrazom. Rovnako chvostové plochy mali veľký odraz, nehovoriac už o ich malej účinnosti vzhľadom k objemnej nadstavbe v prednej časti stroja. Waaland to nemohol vyriešiť zväčšením ich naklonenia, pretože lietadlo by sa stalo nekontrolovateľným. Trup bol vytvarovaný prevažne z jednotlivých plošných útvarov, aj keď niektoré ich vrcholy boli na rozdiel od konkurencie oblé. Spoločnosť Northrop mala jeden veľký handicap v organizácii práce, keďže úroveň utajenia technológií stealth bola vyššia ako úroveň utajenia lietadla a tak len málo ľudí, zaoberajúcich sa konštrukciou, vedelo aj o teórii RCS, aplikovanej na makete. Napriek tomu práce pokračovali vpred. Počas jari 1975 sa podarilo dokončiť celkový návrh stroja a  pracovníci vo výrobe začali so stavbou makety v plnej veľkosti pre radarové testy. Predbežné výpočty naznačovali, že lietadlo by malo mať zníženú úroveň zistiteľných prejavov aj mimo rámec požiadaviek programu.

Radarové testy výsledných modelov sa uskutočnili na McDonnell Douglas Gray Butte RCS range v kalifornskej Mojavskej púšti v decembri 1975. Agentúra DARPA v spolupráci s USAF navrhli systém hodnotenia, ktorým by mali byť obidva návrhy posúdené. Hodnoty radarovej odrazivej plochy z viacerých uhlov a pri rozličných radarových frekvenciách mali byť vynásobené koeficientom ich významnosti, všetky hodnoty sa mali sčítať a výsledkom by bola jediná kumulatívna hodnota. Najväčší dôraz sa pritom kládol na radarový odraz z čelného sektora, ktorý bol zadefinovaný ako oblasť 45 stupňov na každú stranu od pozdĺžnej osi stroja. Lietadlá mali čeliť primárne Gun Dish radaru, ktorý používal sovietsky ľahko obrnený radarový protilietadlový kanón ZSU-23-4 a pracoval v pásme J na frekvencii 16 GHz. Hopeless Diamond a z neho odvodený stroj Lockheed Have Blue boli optimalizované takmer výlučne na tento radar a rozsah jeho frekvencií. Ako sa možnosti výpočtu hodnoty RCS zlepšovali, zvyšoval sa aj rozsah cieľových frekvencií, no hlavný dôraz bol stále na opatreniach proti radaru Gun Dish. Naproti tomu lietadlo od spoločnosti Northrop vykazovalo nízky radarový odraz aj pri nižších frekvenciách v pásmach A a B, ktoré používali radary ďalekého dosahu. Keďže však podobná konštrukcia je vždy o kompromisoch, cenou za širší rozsah frekvencií boli o niečo horšie hodnoty v hlavnom cieľovom pásme J.

Obidva modely preukázali viac než tisíckrát menší radarový odraz, než akékoľvek konvenčné lietadlo. Až v tomto momente si zúčastnené strany uvedomili dosah vykonanej práce a zo štandardného utajenia sa razom stalo jedno z najprísnejšie strážených vojenských tajomstiev. Počas meraní boli oba tímy striktne oddelené a až po ich skončení si mohli prísť pozrieť návrh svojho konkurenta. Rozhodnutie o víťazovi bolo z väčšej časti subjektívne. Aj keď mal Northropov model potenciál byť menej zachytiteľný širším spektrom nepriateľskej protilietadlovej obrany, výroba dvoch prototypov bola 26. apríla 1976 zverená firme Lockheed, keďže jej oddelenie Skunk Works už malo veľké skúsenosti s efektívnou a hospodárnou stavbou prototypových lietadiel. Model Northropu by si vyžiadal dlhší čas na vývoj a vykazoval o niečo horšie výsledky práve tam, kde to zavážilo. Stealth technológie pre širší rozsah frekvencií však neostali nepovšimnuté. Agentúra DARPA požiadala spoločnosť Northrop, aby nechala svoj tím pre program XST pohromade a čoskoro jej udelila ďalší kontrakt v rámci programu BSAX, ktorý nakoniec viedol k demonštrátoru Tacit Blue. Spoločnosť Lockheed sa v tom čase nachádzala v značných finančných ťažkostiach, dokonca až na pokraji bankrotu a tak jej vedenie spočiatku neprijalo myšlienku investície desiatich miliónov dolárov z vlastných zdrojov do nového programu Have Blue s nadšením. Táto investícia sa však ukázala ako kľúčová pre budúcnosť a v nasledujúcich desaťročiach tak spoločnosti v konečnom dôsledku priniesla miliardy dolárov z ďalších kontraktov. Význam programu ECHO sa však dodnes dosť preceňuje. Väčšina autorov uvádza, že myšlienka vytvoriť lietadlo z plošných útvarov a vypočítať ich radarový odraz na základe Ufimcevových rovníc bola prelomovým počinom spoločnosti Lockheed. V skutočnosti ju už o niekoľko rokov predbehla firma Northrop a na podobnom nápade nezávislo pracovali aj v Sovietskom zväze, no predovšetkým v západnom Nemecku v rámci programu Lampyridae.

Lockheed Have Blue

Program, požadujúci stavbu dvoch experimentálnych demonštrátorov, dostal špeciálny stupeň utajenia a krycí názov Have Blue. Na jeho čele stál Norm Nelson, podporovaný Bobom Murphym v oblasti riadenia výroby a Alanom Brownom pre oblasť technológií stealth. Stavba prvého prototypu začala v júli 1976. Jeho úlohou bolo hlavne overiť neštandardnú aerodynamiku stroja a otestovať základnú letovú obálku. Na tento účel dostal púzdro s brzdiacim padákom na chrbte medzi chvostovými plochami a sondu s čidlami a snímačmi pre elektroimpulzný riadiaci systém v nose stroja. Kvôli tomu sa nepočítalo s jeho použitím pri testoch technológií stealth. Súbežne so začatím výroby prebiehali testy v aerodynamických tuneloch (zhruba 1500 hodín) a merania radarového odrazu s tretinovým modelom aj modelom v plnej veľkosti. Zaujímavosťou z výroby je, že kvôli krátkym termínom boli jednotlivé celky stroja ako krídlo, chvostové plochy či trup postavené samostatne a až následne boli zmontované dohromady. Aby sa ušetrilo ešte viac času, lietadlo bolo otočené vertikálne a vďaka tomu mohli na jeho skompletovaní pracovať technici zo všetkých strán. V auguste 1977, keď mal prototyp prejsť do finálnej fázy montáže, zasiahla letecký priemysel vlna intenzívnych štrajkov. Zdalo sa, že pôvodný termín 1. december ako deň, keď má byť lietadlo pripravené na zálet, sa nestihne dodržať. Podarilo sa však dať dohromady 35 manažérov a inžinierov zo Skunk Works, ktorí nasledujúce dva mesiace pracovali bez prestávky v dvanásťhodinových smenách a  lietadlo dokončili už začiatkom novembra. Následne prešlo sériou kalibrácií a systémových testov. Keďže v danej dobe sa jednalo o zrejme najtajnejší letecký program na svete, v záujme utajenia pracovníci porušili viaceré predpisy a štandardy. Testy tesnosti palivového systému sa tak uskutočnili v uzatvorenom hangári a motorové skúšky prebehli medzi dvoma pristavenými prívesmi, nad ktorými bola natiahnutá maskovacia sieť. Hotové lietadlo previezol transportný stroj C-5A Galaxy v ranných hodinách 16. novembra z Burbanku do testovacej oblasti Groom lake, doprevádzaný viacerými sťažnosťami miestnych obyvateľov na neprimeraný hluk.

Demonštrátory Lockheed Have Blue bez výrobných či sériových čísel (no s internými označeniami HB1001 a HB1002) boli podzvukové jednomiestne lietadlá, poháňané dvoma motormi General Electric J85-GE-4A2 bez komory prídavného spaľovania s ťahom po 13,2 kN. Celková dĺžka bola na úrovni 14,40 m, výška 2,29 m a rozpätie krídla dosahovalo 6,86 m. Výsledná nosná plocha mala s vysokou šípovitosťou 72,5 stupňa po celej nábežej hrane plochu 35,86 m2. Maximálna vzletová hmotnosť predstavovala 5670 kg, z toho zhruba 1580 kg pripadalo na palivo. Konštrukcia nemala klapky, aerodynamické brzdy a ani zariadenia pre zvýšenie vztlaku. Výsledkom bolo mierne staticky nestabilné lietadlo pozdĺž osi klopenia. Dosiahnutie statickej nestability bolo cielené posunutím ťažiska mierne vzad, aby sa tak pomocou elektroimpulzného riadiaceho systému čiastočne vykompenzovali niektoré nedostatky konštrukcie ako vysoký vzdušný odpor, vysoká šípovitosť nábežnej hrany krídla či chýbajúce horizontálne chvostové plochy. Samostatnou kapitolou bol vývoj nových vzdušných čidiel tlaku a vybočenia, ktoré by sa dali použiť na lietadle kategórie stealth. Pri stavbe boli použité prevažne konvenčné materiály: hliníková zliatina, oceľ a titán. Riadiace plochy sa skladali z elevónov na vnútornej strane krídla a z dvoch pohyblivých kýloviek umiestnených na koreni krídla so šípom 35 stupňov a sklonenými dovnútra pod uhlom asi 30 stupňov. Ich horná polovica bola plávajúca. Podvozok bol trojbodový s protišmykovými brzdami, pričom druhý prototyp dostal aj otáčateľné predné koleso pre lepšiu pozemnú manipuláciu. Okrem spomenutých troch prvkov (chýbajúca senzorová sonda a púzdro brzdiaceho padáku plus otáčateľné predné koleso) sa druhý prototyp odlišoval od prvého aj plnou aplikáciou všetkých technológií na zníženie pravdepodobnosti zachytenia nepriateľom. Kvôli nutnosti kontrolovať a obmieňať náter typu RAM prakticky po každom lete bol druhý prototyp bez kamufláže a ostal bez akýchkoľvek výsostných či identifikačných znakov v svetlošedej farbe. Prvý prototyp dostal na základný náter štvorfarebnú kamufláž. Na zníženie nákladov a sústredenie sa len na kľúčové ciele programu boli pri stavbe v maximálnej možnej miere využité existujúce súčiastky a systémy. Hlavný podvozok pochádzal zo stroja Fairchild A-10, bočná riadiaca páka a upravený letový počítač zo stíhačky F-16, prístrojové vybavenie kokpitu spolu s vystreľovacím sedadlom z typu Northrop F-5 a šesť motorov dodala armáda priamo zo skladov U. S. Navy, pôvodne určených pre lietadlá T-2C. Kvôli zníženiu nákladov mali byť prototypy čo najjednoduchšie. Preto nemali žiadnu účelový výbavu či výzbroj, kokpit bol nepretlakový, chýbali vzdušné brzdy, protinámrazový systém či schopnosť tankovať palivo počas letu.

Prvý let sa uskutočnil v súlade s plánom 1. decembra 1977 v kokpite so skúšobným pilotom Billom Parkom. Kvôli silnému protivetru a slabému pomeru ťahu k hmotnosti len 0,5 bola využitá značná časť vzletovej a pristávacej dráhy, no s tým sa už v predstihu počítalo. Všetky letové testy prebiehali iba v prvých dvoch hodinách počas svitania, aby sa zamedzila možnosť zhliadnutia lietadla neautorizovaným personálom základne. Tím programu Have Blue prilietal do oblasti každý týždeň v pondelok ráno a odlietal v piatok večer, takže týždenne mali štyri teoretické možnosti na vzlet. Všetok neletový čas strávili prototypy v uzatvorenom a prísne stráženom hangári. Prvý z nich odlietal do svojej havárie celkovo 36 letov pričom Billa Parka po čase vystriedal v kokpite pilot USAF major Ken Dyson. Letové charakteristiky boli - vzhľadom na ciele programu - dosť mizerné. Do kokpitu sa piloti ledva vtesnali, protišmykové brzdy sa pravidelne prehrievali a lietadlo bolo výrazne smerovo nestabilné pri prekročení rýchlosti Mach 0,65. Manévrovať sa mohlo s maximálnym preťažením iba +3/-1 G. Avšak na to, že malo lietadlo demonštrovať technológie nízkej zistiteľnosti, preveriť komplikovanú aerodynamiku a následne byť zošrotované - to stačilo. Prvý prototyp havaroval 4. mája 1978. Haváriu zapríčinilo postupné znižovanie pristávacej rýchlosti a tým aj zvýšenie uhla nábehu, pri ktorom sa nečakane aktivovala špeciálna klapka, ktorú nazvali "zobák vtákopyska". Tá sa nachádzala pri výtokových tryskách a jej pôvodným účelom bolo sklopiť sa nadol a stabilizovať let, akonáhle lietadlo prekročí uhol nábehu 13 stupňov. V tomto prípade však jej aktivácia viedla k strate kontroly a tvrdému kontaktu s povrchom pristávacej dráhy. Bill Park okamžite zvýšil výkon motorov na maximum, zdvihol lietadlo opäť do vzduchu, no pri náraze si vážne poškodil pravú nohu hlavného podvozku. Po viacerých neúspešných pokusoch o jej vysunutie (keďže nevedel, že ju na lietadle už vôbec nemá) dokonca skúsil aj letmo pristáť na ľavej nohe s nádejou, že otrasy pomôžu vysunúť tu pravú. Ani to však nezabralo a lietadlu o pár minút došlo palivo. Park sa vystrelil až po vysadení jedného z motorov, no pritom si vážne udrel hlavu o vystreľovacie sedadlo a pristál v bezvedomí. Oživiť sa ho podarilo takmer v poslednej chvíli, čo však znamenalo koniec jeho letovej kariéry. Prototyp 1001 dopadol na zem a zhorel uprostred púšte.

Druhý prototyp dorazil do testovacej oblasti 20. júla 1978. Prvých 10 letov odlietal v rámci previerok funkčnosti systémov a v rozsahu letovej obálky, no zvyšné už začali napĺňať hlavý cieľ programu: demonštráciu a testy technológií stealth. Prototyp uskutočnil viacero letových misií proti najsofistikovanejším radarom, vrátane letu hneď vedľa lietadla E-3 AWACS. Výsledky boli vynikajúce. Okrem najmenšieho zaznamenaného radarového odrazu na svete sa podarilo demonštrovať veľmi malé infračervené vyžarovanie a minimálnu hlučnosť. Nemenej významným úspechom bolo aj to, že skutočne namerané hodnoty sa s akceptovateľnou odchýlkou zhodovali s hodnotami, vypočítanými na základe novovyvinutých analytických metód. Menšie komplikácie nastali pri aplikácii a udržiavaní povrchových materiálov typu RAM. Ich prvá generácia totiž mala formu tenkých plátov, pripomínajúcich linoleum, ktoré sa museli narezať na príslušný rozmer a následne nalepiť na lietadlo. Potom už boli k dispozícii aj natierateľné materiály, no tie sa museli aplikovať na celý povrch ručne, vrstvu po vrstve. Pozemný personál si musel dávať veľký pozor, aby dôkladne ošetril všetky škáry. Aj jediná chýbajúca a nezakrytá skrutka totiž znamenala, že lietadlo by sa na citlivom radare zjavilo povedzme ako dvierka podvozkovej šachty, voľne si poletujúce v priestore. Počas letových testov sa zistilo, že najlepšou taktikou je priamy nálet na pozíciu radaru, keďže lietadlo bolo stavané predovšetkým pre čo najmenší čelný odraz. Druhý prototyp havaroval 11. júla 1979 pri svojom 52. lete. V tomto prípade bolo príčinou prepálenie zvarov na výstupnom kanáli, ktorý usmerňoval výtokové plyny z motora kruhového prierezu do úzkej štrbinovej trysky s pomerom strán až 17:1. Horúce splodiny sa tak dostali do trupu a zničili hlavný aj záložný hydraulický systém stroja. Problémy podobného charakteru museli riešiť aj inžinieri následného sériového typu F-117. Pilot Ken Dyson sa úspešne katapultoval a lietadlo opäť zhorelo v púšti. Dyson neskôr prešiel k firme Rockwell a stal sa hlavným zalietavacím pilotom experimentálneho lietadla X-31.

Strata druhého prototypu nebola až taká vážna, keďže väčšina cieľov už bola splnená a do riadneho ukončenia prevádzky ostávali dva či tri lety. Celkové náklady na program do jeho skončenia v decembri 1979 boli vo výške 43 miliónov USD, pričom 32,6 milióna poskytli USAF a DARPA a zvyšných 10,4 milióna šlo z vlastných zdrojov spoločnosti Lockheed. Prvé informácie a obrazový materiál vrátane patentu Have Blue prenikli na verejnosť až v roku 1993. Teraz stálo velenie letectva USAF a agentúra DARPA pred rozhodnutím, ako čo najlepšie zužitkovať poznatky z programu Have Blue. Prvou možnosťou bolo celý program okamžite ukončiť a všetky získané poznatky naveky utajiť! Hoci sa to môže zdať na prvý pohľad absurdné, takáto alternatíva je založená na racionálnych predpokladoch. Podľa vtedajších analýz totiž Sovietsky zväz vyvíjal technológie a uvádzal ich do operačného použitia rýchlejšie, než Amerika. Takže ak by sa v programe aj naďalej pokračovalo a začalo by sa vyvíjať operačné lietadlo, mohlo by sa stať, že sa k informáciám dostanú Sovieti, ktorí by vyvinuli svoj ekvivalent skôr a tak by prakticky eliminovali väčšinu americkej protileteckej obrany. Našťastie bolo toto riziko vyhodnotené ako prijateľné a okrem toho sa ho podarilo znížiť vysokým stupňom utajenia. Paradoxne – ako sa neskôr ukázalo, Sovieti neprejavovali k stealth technológiám prílišné nadšenie a svoje úsilie sústredili skôr v oblasti obranných prostriedkov proti nim, čoho výsledkom sú napríklad špičkové protilietadlové komplety S-300 a S-400.

Už počas roka 1977 bola v Pentagone vytvorená expertná skupina, ktorá mala zadefinovať budúce využitie poznatkov z programu Have Blue. Niekoľko vecí bolo jasných už od začiatku: lietadlo bude mať pomerne slabé výkony vzhľadom na aerodynamickú koncepciu a nízky pomer dĺžky k šírke, malý dolet a zároveň nebude príliš agilné a manévrovateľné. Z toho vyplývalo, že oveľa užitočnejšie bude navrhnúť bombardér alebo útočné lietadlo, než stíhačku. Ďalšou otázkou bolo, aká veľká má byť operačná verzia. Lietadlo veľkosti taktického bombardéra F-111 s pilotom a zbraňovým dôstojníkom, vybavené radarom a označené ako ATA-B (Advanced Tactical Aircraft), by bolo oveľa flexibilnejšie a mohlo by pôsobiť proti širšiemu spektru cieľov v zložitých podmienkach. Na druhej strane jeho vývoj by bol drahý, s veľkým rizikom odkladov a technických problémov, pričom očakávanie vysokovýkonného veľkého lietadla by mohlo skončiť fiaskom a nezaradením žiadneho operačného lietadla do radovej služby. Iným prístupom bolo použitie väčšieho množstva malých, úzko špecializovaných útočných lietadiel, ktoré by vyradili nepriateľskú protilietadlovú obranu a uvoľnili tak cestu konvenčným strojom. Tento koncept dostal označenie ATA-A a mal byť len zväčšeninou prototypu Have Blue. Jeho vývoj by bol podstatne jednoduchší aj lacnejší, no stále panovala nedôvera v jednomiestny koncept. Skúšky na rôznych simulátoroch však potvrdili, že len jeden pilot je schopný vykonať všetky požadované úlohy. Stroje ATA-A aj ATA-B boli skoncipované už začiatkom roka 1978. Kým menšie z nich malo s pomocou dvoch motorov F404 dosiahnuť s dvoma 908 kg bombami operačný rádius 746 km, väčšie už používalo dva motory GE F101 pri nosnosti 3405 kg zbraní na vzdialenosť 1850 km. Celková hmotnosť stroja sa vyšplhala na 40 860 kg. Názory na budúce smerovanie vývoja sa značne líšili. Kým vysokí predstavitelia USAF presadzovali bombardér, experti Pentagonu boli skôr za menšie útočné lietadlo. Konečné rozhodnutie bolo založené hlavne na minimalizácii rizík a tak v novembri 1978 získala spoločnosť Lockheed kontrakt na vývoj plnohodnotného operačného stroja na základe špecifikácií ATA-A. Program bol nazvaný Senior Trend a smeroval k stroju, ktorý teraz všetci poznáme ako Lockheed F-117 Nightawk. Ani štúdia ATA-B však neostala zabudnutá a stala sa jedným zo stavebných prvkov pre definovanie požiadaviek na nový bombardér, čo vyústilo do programu ATB (Advanced Technology Bomber).

Last update: 12. February 2012

Share:     Print:     Stats: