YF-22 Lightning II contro YF-23 Black Widow II

Al tempo della formulazione, la specifica ATF richiedeva la realizzazione di un caccia in grado di battere non solo gli aerei della quarta ma anche della, futura, quinta generazione, per mantenere un deciso margine di superiorità. Per la prima volta si volevano elevate capacità stealth, con una RCS inferiore a 0,5 m2, armi contenute in stive interne, velocità media molto più elevata, Mach 1,5 senza postbruciatore (supercruise), un tempo di soli 50 secondi da 0,8 a 1,8 Mach, elettronica d’avanguardia, capacità di manovra superiori all’F-16, a tutte le velocità e quote, autonomia elevatissima, oltre 1300 km di raggio d’azione, per attaccare in profondità il dispositivo avversario. Specifiche decisamente impegnative.

Si sono affrontati il Lockheed YF-22 e il Northrop YF-23. La selezione dell’YF-22 nella competizione ATF ha lasciato l’amaro in bocca, una scelta considerata discutibile date le presunte superiori caratteristiche dello sfidante, dalla configurazione avveniristica (non “visionaria”, termine errato e abusato).

L’YF-22 era lungo 19,56 metri, con una apertura alare di 13,1 metri e una superficie di 77,1 m2. Il peso a vuoto equipaggiato era di 15400 kg. Quello al decollo di 25380 kg, con 9980 kg di combustibile. Quello massimo era di 28123 kg. Con metà combustibile, e motori F119, il rapporto sp/p era di 1,33 e il carico alare di 264 kg/m2.

L’YF-23 era lungo 20,52 metri, con una apertura alare di 13,26 metri e una superficie alare di 87,8 m2. Il peso a vuoto equipaggiato era di 16783 kg, quello al decollo di 27670 kg, con 10885 kg di combustibile. Quello massimo di 29029 kg. Con metà combustibile, e motori F119, il rapporto sp/p era di 1,22 e il carico alare di 253 kg/m2 al decollo.

L’YF-22 era, tutto sommato, di linee “tradizionali”, sia pure con un disegno “a diamante”, per mantenere una bassa traccia radar. L’YF-23 non avrebbe potuto essere meno ortodosso. Adottava, inoltre, un sistema ingegnoso per separare lo strato limite dalla fusoliera. La soluzione a piastra, adottata dall’YF-22 non avrebbe garantito elevate doti stealth. Dei pannelli traforati risucchiavano lo strato limite prima dell’ingresso nelle prese d’aria. Il Boundary Layer Control System era completamente automatico. L’aria veniva poi espulsa nella parte superiore. Il tutto risultava pulito e armonioso. 

I due aerei hanno provato entrambi i motori previsti, anch’essi in gara per la propulsione del nuovo caccia, il Pratt & Whitney YF119-PW-100 da 10660 kg/sp a secco e 13608 kg/sp con postbruciatore e il General Electric YF120-GE-100 da 15985 kg/sp con postbruciatore, quest’ultimo a ciclo variabile, in grado di funzionare come turbofan a velocità subsonica e come turboreattore in supersonico. I test sono continuati fino al 28/12/1990, completando 74 voli per l’YF-22 e 50 per l’YF-23.  

Cabina

L’YF-22 impiegava un tettuccio senza montanti e un cruscotto ad alta tecnologia con 5 LCD, oltre a una barra multifunzione laterale, preferita dai piloti.

L’YF-23 aveva un tettuccio a singolo montante e un cruscotto simile a quello dell’F-15E con barra centrale, tecnologicamente meno avanzato. Nei test ad alta velocità il tettuccio si è danneggiato.

Velocità

Il primo YF-22 ha raggiunto Mach 1,58 in supercrociera.  Coi motori F120, l’YF-22 è arrivato a Mach 2,03 coi postbruciatori inseriti.

Il primo YF-23 ha raggiunto Mach 1,43 in supercrociera e oltre Mach 1,8 con postbruciatori. Il secondo, con motori F120, ha superato Mach 1,6 in crociera. La velocità massima con postbruciatori non è mai stata dichiarata, sembra sia stata di oltre Mach 2,2, forse persino 2,4.

“It went much faster than the YF-22. but i can’t tell you how fast it actually went” (P.Tackabury).

La GE stimava che, con gli F120, l’YF-22A potesse volare in supercruise ad almeno Mach 1,6 e l’YF-23A a Mach 1,8. 

Salita

Era stimata 315 m/s per entrambi.

Rollio

L’YF-22 poteva rollare lievemente più velocemente di un F-16. L’YF-23 aveva una certa resistenza di scia e, apparentemente, un rollio inferiore.

Tangenza

Era la stessa per entrambi: 19800 metri. Ma i prototipi non hanno superato i 15200 metri.

Autonomia

Le specifiche richiedevano un raggio di 185 km in supercrociera a Mach 1,5 più altri 740 km a 0,9 Mach.

L’YF-22 aveva un raggio d’azione di 1206-1287 km. E una autonomia massima di 3200 km.

L’YF-23, invece, aveva un raggio di 1389-1482 km e una autonomia di 4489 km. Decisamente superiore.

Accelerazione

Il Black Widow II accelerava più rapidamente del rivale, nonostante un peso maggiore. Questo sembra confermato dai piloti. La linea era molto più filante.

Numero di G

L’YF-22 ha raggiunto 7,9g, contro i 7g dell’YF-23. Entrambi, apparentemente, non sono stati spinti ai limiti, che erano compresi tra -3 e +9g.

Manovrabilità                        

I velivoli erano a stabilità rilassata e controlli Fly By Wire. L’YF-22 ha eseguito prove DemVal ad angoli di attacco di oltre 60° e, grazie al TVC, a bassa velocità, la velocità di beccheggio era più che doppia di quella dell’F-16 e poteva mantenere il controllo post-stallo. La spinta vettoriale aumentava la manovrabilità nelle virate supersoniche ad alta quota, riducendo la resistenza e aumentando il numero di g. Nel dogfight aumentava il rollio, il beccheggio e il controllo direzionale a bassa velocità.

L’YF-23 ha raggiunto 25° di angolo di attacco nei test, pur potendo raggiungere anch’esso i 60° impiegando solo i potenti impennaggi di coda a V. La mancata dimostrazione, però, non ne ha favorito la scelta. La lunga fusoliera in rapporto al basso allungamento dell’ala a trapezio, provocava un aumento del momento d’inerzia, limitando la manovrabilità. La coda a V, in beccheggio, creava resistenza, riducendo la virata sostenuta. 

Traccia radar, infrarossa, ottica

L’YF-22, più convenzionale, rispettava la specifica, pur senza avere un allineamento parallelo delle superfici principali. La traccia infrarossa era notevole nel settore posteriore. La segnatura ottica era pari a quella di un F-15.

L’YF-23 aveva una RCS inferiore, si dice 10-15 dB meno dell’YF-22, stima sicuramente eccessiva. Probabilmente era dell’ordine dei 5 dB. La posizione dei motori e la forma delle ali favorivano una bassissima traccia radar, formando due parallele. I condotti a S nascondevano efficacemente le ventole dei motori. Nessuno dei due prototipi adottava rivestimenti RAM, neppure nelle prese d’aria.

“we knew the RCS numbers they accomplished compared to ours, and there’s no reason  why we would lose” (Yu Ping Liu).

La segnatura infrarossa del Black Widow era decisamente inferiore. Il flusso degli scarichi era diretto su una serie di tegole in allominuro di titanio per assorbire il calore, raffreddate con fori e condotti d’aria, così la temperatura inferiore era di meno di 150°C. La configurazione derivava dalla richiesta originale di inversori di spinta, lasciata cadere già nel 1988, ma mantenuta per i vantaggi nella schermatura infrarossa-radar e per considerazioni aerodinamiche. Modificarne il disegno avrebbe richiesto la riprogettazione, anche se avrebbe permesso l’installazione dei TVC. Otticamente l’YF-23 era difficilmente rilevabile da molte angolazioni. La sagoma inusuale ne avrebbe ritardato l’identificazione.

Armamento

L’YF-22 aveva una stiva principale lunga 4,3 metri, larga 2,16 metri e profonda 43 cm, per un totale di 4 m3, sufficiente per alloggiare 4 AIM-120A, come da requisito, con lanciatori pneumatici a trapezio. Oltre a due stive più piccole per i due AIM-9. L’YF-22 ha eseguito prove di lancio di AIM-9 e AIM-120.

L’YF-23 aveva una singola stiva, lunga 4,3 metri, larga 1,27 metri e profonda 90 cm, un totale di circa 5 m3. Era profonda il doppio ma più stretta e doveva alloggiare gli AIM-9 sui portelli. Così non era possibile montare più di 3 AIM-120A e 2 AIM-9, non rispettando la specifica.

Lo sviluppo contemporaneo dell’AIM-120C, più compatto, avrebbe aumentato il carico dell’YF-22 a 8 missili, 6 nella stiva principale e 2 nelle secondarie, mentre nell’unica stiva dell’YF-23 avrebbero trovato posto 4 AIM-120C e 2 AIM-9. Diversi brevetti Northrop avrebbero potuto cambiare la situazione, installando lanciatori rotanti o missili sovrapposti, aumentando la capacità fino a 6-8 AIM-120C, ma spostando altrove gli AIM-9, richiedendo la riprogettazione totale. Inoltre un qualsiasi problema ai meccanismi avrebbe impedito il lancio di tutti i missili, avrebbe aggiunto peso, complessità, costi e aumentato i rischi. Nelle missioni di attacco al suolo, la stiva più profonda avrebbe permesso il carico di ordigni di 907 kg. Ma la specifica non prevedeva tale capacità.

Entrambi, in caso di produzione,  avrebbero montato l’M-61 Vulcan da 20mm.

Conclusione

Alla fine l’USAF ha privilegiato una maggior manovrabilità, nonostante i vantaggi offerti dall’YF-23. La specifica richiedeva un caccia per superiorità aerea, il Black Widow era un intercettore da crociera, un dimostratore di tecnologia. Avrebbe richiesto costose modifiche per entrare in servizio, con troppe incognite da affrontare. In quel particolare momento, la scelta dell’YF-22 è apparsa logica. Il Lightning portava già al limite le capacità industriali, ma era potenzialmente pronto alla produzione. La scelta del motore F119 ha seguito la stessa logica.

Interessante il fatto che la Lockheed Martin abbia comunque riprogettato estesamente l’YF-22, dopo aver valutato i vantaggi del rivale. L’F-22 Raptor ha una velocità di crociera e massima maggiore ed è molto più stealth di entrambi i prototipi.

Le proposte per un ATF navale, sono state lasciate cadere dalla Marina americana prima ancora della scelta finale, privilegiando gli aggiornamenti agli F-14, dati i costi elevati previsti. La Northrop aveva suggerito un YF-23 con canard, scartato subito. La Lockheed proponeva invece un YF-22 con ali a geometria variabile, presto abbandonato. Nel 2004 l’USAF ha valutato un possibile FB-23 (Rapid Theater Attack), derivato per attacco in profondità, biposto ingrandito, con stiva maggiorata e supercrociera. Ma non se ne è fatto nulla.

Se fosse stato selezionato, il definitivo F-23 sarebbe stato allungato a 21,46 metri, per inserire una seconda stiva con due missili AIM-9, liberando spazio nella principale per 4-5 AIM-120A o 6-8 AIM-120C. I motori sarebbero stati avvicinati, migliorando velocità ed RCS. Gli scarichi sarebbero stati ridisegnati per aumentare la bassa rilevabilità e la parte terminale delle superfici posteriori semplificata a W. Le prese d’aria avrebbero introdotto i nuovi DSI (Divertless Supersonic Inlet).CrustyOG19 May, 2018This selection of aircraft was all Politics at it’s finest.Reply Il muso, ingrandito, avrebbe ospitato il radar APG-77 e un tettuccio modificato. I motori sarebbero stati raccordati meglio alla fusoliera con linee più sinuose, anche nella parte ventrale.

Il disegno del Black Widow è ancora estremamente avanzato, a bassa resistenza, intrinsecamente stealth, con ottime doti di supercrociera e autonomia. L’abbandono del combattimento ravvicinato tradizionale, a favore di quello a medio-lungo raggio, lo renderebbe ideale. Non a caso, molti progetti attuali di velivoli di sesta generazione, compreso quello della Lockheed, ne riprendono la sagoma.

Fonti

The YF-23’s Air Inlet Design Was Its Most Exotic Feature You Never Heard Of (thedrive.com)

https://aircraft.fandom.com/wiki/User_blog:RAPTORZILLA22/YF-22_vs_YF-23-A_comparison_between_the_ATF_competitors

https://www.thedrive.com/the-war-zone/27309/the-only-man-who-flew-both-the-f-22-and-the-yf-23-on-why-the-yf-23-lost

http://www.ausairpower.net/TE-ATF-91.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Northrop_YF-23

This Is What A Northrop F-23A Would’ve Looked Like If It Had Beaten Lockheed’s F-22 (thedrive.com)

The YF-23’s Weapons Bay Layout Was One Of Its Best Features And One Of Its Worst (thedrive.com)

11 thoughts on “YF-22 Lightning II contro YF-23 Black Widow II

  1. Magnifica disamina, come sempre. Una cosa evidente è che l’F-23 fosse tanto avanzato nel design da sembrare ancora attualissimo oggi. Almeno come aspetto esterno potrebbe benissimo passare per un progetto di velivolo di sesta generazione.
    In questa sede ti suggerisco lo spunto per un futuro confronto: F-15E contro F-16XL! Se ne sono sentite molte e, come sempre, il velivolo perdente viene dato per ammazzato nella culla per motivi diversi da quelli tecnici… ma io non credo che le cose stiano esattamente così.

  2. Un altro must sarebbe quello tra l’F-14D (e ipotetici derivati) e il Super Hornet, ma mi sembra di aver capito che avessi già in serbo qualcosa relativamente a quest’ultimo velivolo ;-). Oppure, se accetti altri consigli su argomenti interessanti, una cosa davvero sensazionale sarebbe riuscire a raggruppare in un singolo articolo tutto ciò che si sa sull’A-12 Avenger II, forse uno dei più grossi rimpianti dell’industria aerospaziale statunitense (a mio avviso).

    Tornando alla sfida qui proposta, trovo molto interessante la tua definizione riguardo l’F-23: un intercettore da crociera. Mi è venuto in mente il Tornado ADV. In effetti non ha mai auto “l’aria” di un vero e proprio caccia da superiorità aerea, pensato per impegnarsi in scenari fluidi tipo l’Europa Centrale della Guerra Fredda. Più un velivolo adatto a coprire grandi spazi in poco tempo, magari nello scenario nordamericano, per intercettare incursioni sovietiche. Forse più adatto a sostituire il Tomcat che non l’Eagle, anche se un po’ troppo grosso per una portaerei. Credo anche intrinsecamente più versatile e potenzialmente multiruolo. Un ideale penetratore stealth. La seconda stiva per gli AIM-9X se non erro era prevista fin da subito nell’ipotetica variante di produzione, lasciando libero veramente molto spazio nella stiva principale (credo che quest’ultima sarebbe stata resa ulteriormente più profonda ma vado a braccio).

    1. Si può senz’altro affermare, aldilà delle tesi dei sostenitori a tutti i costi dell’F-14D, che l’F-18E sarebbe uscito vincente da uno scontro. E’ facile tirare in ballo la potenza del radar APG-71… e dimenticarsi che un Super Hornet ha una RCS oltre 100 volte inferiore a quella dell’F-14 ! Un F-18E avrebbe avvistato per primo l’avversario e lo avrebbe abbattuto con un AIM-120D. I piloti di F-14 passati all’F-18 non tornerebbero certo indietro, la differenza generazionale è evidente. L’A-12 è stato un’altra occasione mancata, purtroppo i costi erano lievitati fino all’inverosimile. L’F-22 Raptor utilizza un profilo di volo simile a quello che avrebbe adottato un F-23: crociera supersonica ad altissima quota e attacco a medio-lungo raggio. Quindi il Black Widow anticipava i tempi. Avrebbe richiesto uno sviluppo più lungo ma gli F-15 avrebbero potuto “coprire” facilmente il buco temporale necessario. Dopotutto lo fanno anche oggi, vista la bassa produzione del Raptor.

  3. Gian Vito, mi trovi perfettamente d’accordo sullo scontro Tomcat / Super Hornet. Del resto, come dissi anche in occasione di un altro intervento qui sul tuo sito, l’Hornet è, tra i teen fighters, quello che mi ha sempre fatto più “paura”. Il giudizio dei piloti veterani di Tomcat passati all’Hornet l’hai citato tu; io posso citare il giudizio di piloti di Eagle, Viper o di altri caccia coevi, che hanno decisamente abbassato la cresta una volta scontratisi con l’Hornet, soprattutto quando si sono trovati davanti la sua capacità di puntare il muso ad alto AoA.

  4. Ad oggi non è ancora stata emessa una richiesta per un caccia puro imbarcato che possa svolgere gli stessi compiti del Tomcat con le tecnologie di oggi ? Le portaerei sono diventate delle piattaforme solo per caccia-bombardieri ?

    1. La specifica F/A-XX per un caccia di sesta generazione, prevede un velivolo in grado di affiancare gli F-35 e sostituire gli F-18. La tendenza verso aerei multimpiego è ormai consolidata ed è, potremmo dire, logica. In passato, sulle portaerei vi erano caccia puri (F-14), bombardieri leggeri (A-7) e bombardieri pesanti (A-6). Un lusso che oggi nessuno può permettersi. Certo, questo provoca lo sviluppo di aerei pieni di compromessi e non del tutto soddisfacenti in ogni ruolo, però abbastanza buoni e in numero maggiore. Un bombardiere specializzato non può, per esempio, fare il caccia, mentre un F-18 può fare il bombardiere.

  5. “La tendenza verso aerei multiruolo è ormai consolidata ” ,

    Io vorrei capire a partire da quando le dottrine militari hanno imposto questo cambio di rotta dagli aerei specializzati.
    Negli anni 60 il programma F111B della Us Navy si proponeva di svolgere missioni aria-aria (difesa aerea) e aria-suolo (appoggio tattico e ricognizione) ma fu preso letteralmente a calci da tanto. (colpa comunque dovuta buona parte alle deficienze dell’aereo)

    1. Esatto. Il primo aereo multiruolo reale è stato l’F-4 Phantom II partito, però, con ben altre premesse. Il programma TFX, che avrebbe dato origine all’F-111, rispondeva all’esigenza di un singolo aereo multimissione per entrambe le forze aeree, proprio negli anni ’60. Solo che la specifica conteneva troppi elementi “opposti” e mal conciliabili, vista anche la tecnologia del tempo. Certo, se avesse avuto successo, avrebbe portato a notevoli risparmi produttivi e logistici. Pochi anni dopo, in Europa, anche il Tornado avrebbe dovuto svolgere missioni di caccia e attacco. Abbiamo visto come è andata a finire… Solo oggi, con l’F-35, si è raggiunta (in parte) questa interoperabilità, e sono passati 50 anni.

    1. Nel filmato le capacità dell’F-16XL sono messe bene in evidenza. Ottimo spunto per un articolo.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.