במהלכה של מלחמת וייטנאם, טילי קרקע-אוויר המודרכים בידי מכ"ם גבו מחיר כבד מחיל האוויר האמריקאי. בתגובה לכך, החל הפיתוח של חמקן, שיועד להיות בלתי-נראה עבור מכ"ם. בדומה לווייטנאם כך היה גם במלחמת יום הכיפורים, כאשר מטוסי מקדונל דאגלס F-4 פנטום בשירות חיל האוויר הישראלי ספגו אבדות כבדות מצד מערכות סוללת ה-2K12 קוב שהייתה בשירות צבא מצרים. התאוריה המקורית של החמקן פותחה בידי הפיזיקאי והמתמטיקאי הסובייטי פיוטר אופימצב (Пётр Уфимцев; יליד 1931). ב-1964 פרסם אופימצב תאוריה לפיה התדר החוזר של המכ"ם אינו תלוי בגודלו של המטוס אותו הוא קולט, אלא חתך זווית הראש שלו. אופימצב טען שהוא יכול לחשב את חתך טווח הראיה של המכ"ם לרוחב פני הכנף ולאורך שפתו. על בסיס השערה זאת, העריך אופימצב כי אפילו מטוס גדול יכול לשמש כחמקן. בהתחשב בפיתוח האווירי של אותה העת, עבודתו של אופימצב לא הוערכה עקב היותה לא-יציבה. היה זה רק שנים מאוחר יותר כאשר אנליסט בשירות לוקהיד מרטין עבר על פני עבודתו של אופימצב ונעזר בה עבור פיתוח החמקן האמריקאי.
פריצת דרך ראשונית בפיתוח המטוס הגיע לבסוף מצדה של מחלקת "סדנת הבואשים" של תאגיד לוקהיד מרטין. ב-1975 הניחו מהנדסים שמשטחים מעוקלים משקפים תדרי מכ"ם לכיוונים רבים, באופן דומה לכך שבועת סבון משקפת את אור השמש. הונח כי במצב שבו זוויות המטוס יהיו שטוחות, בדומה לצלעותיו של יהלום, מספר החזרי התדרים יוגבל באופן משמעותי. הדרישות לשינוי זוויות המבנה של המטוס הובילו להידבקות הכינוי "יהלום חסר תקווה" שכן היו ספקות רבות לגבי היכולת לתפעל את מטוס שכזה ורק לאחר לחץ ממושך העניקה DARPA אשרה לקידום ההצעה של לוקהיד ב-1977. בראש תוכנית הפיתוח עמד בן ריץ' (Ben Rich), שפעל תחת הדירקטור של סדנת הבואשים, קלארנס "קלי" ג'ונסון, ובהמשך גם ירש אותו.
הפיזיקאי ג'יימס קלרק מקסוול בזמנו פרסם מערך משוואות שיכולות לנבא כיצד גוף בעל צורה נתונה יפזר, או ישקף, קרינה אלקטרומגנטית. שני מהנדסי סדנת הבואשים, ביל שרודר (Bill Schroeder) ודניס אוברהולזר (Dennis Overholser) פיצחו את המשוואות של מקסוול ביחס להצעות של ריץ' בשנת 1975. עבור הוכחת היתכנות של ההצעה של ריץ' עבור חמקן, החלו בסדנת הבואשים בפיתוח האב טיפוס של ה-F 117, "האב בלו" ("Have Blue"), אשר יצא לטיסת בכורה בינואר או פברואר 1978. מחירו של האב טיפוס 37 מיליון דולר אמריקאי. במהלך ניסויי האב טיפוס נעשה שימוש במערכת טיסה-על-חוט המבוסס על המערכת של ג'נרל דיינמיקס F-16 פייטינג פלקון. לאחר הצלחת מערכת הטיסה-על-חוט בייצוב האב טיפוס, החל הפיתוח של ה-F 117 מתוכו. המשטחים ופרופילי הקצוות הותאמו לכך שמכ"ם עוין יחזיר אותות קרן צרה ככל הניתן, שיופנו בזווית כך שלא ישובו לגלאי המכ"ם של האויב. לכל הדלתות והלוחות הנפתחים במטוס נבנו קצוות משוריינים קדימה ואחורה כדי לשקף מכ"ם. מבנה המטוס בנוי בעיקר מאלומיניום, עם טיטניום באזורי המנוע ומערכות הפליטה. המשטח החיצוני של המטוס מצופה בחומר סופג מכ"ם (RAM). שטח חתך מכ"ם (שח"ם) של ה-F-117 נאמד בין 10 ס"מ ל-100 ס"מ.
טיסת הבכורה של ה-F 117 נעשתה ב-18 ביוני 1981. לוקהיד קורפוריישן בנתה 59 מטוסי F-117 בנוסף לחמשת מטוסי הפיתוח הראשונים במתקן הניסויים בברבנק, קלפורניה, שהועברו לאזור 51 בנבדה להרכבה והטסה, כאשר ה-F 117 המבצעי הראשון התקבל על ידי חיל האוויר של ארצות הברית ב-23 באוגוסט 1982. ה-F 117 נכנס לשירות רשמי ב-15 באוקטובר 1983. מטוסי ה-F 117 תופעלו תחילה בידי היחידה הטקטית 4,450 שבסיסה בנליס. לקראת סוף 1989 פורסם פרויקט הפיתוח של החמקן לציבור הרחב. בעבור הפיתוח של ה-F 117 נדרשו מספר גורמי מפתח מצד גורמים בכירים, כגון תמיכה חזקה ומתמשכת בתוכנית מבכירי מחלקת ההגנה וחיל האוויר, נכונות להאציל סמכויות לדרג המהנדסים בסדנת הבואשים, המאפשרת מענה מהיר לבעיות המבוססות על הבנה מעמיקה של קשיי הפיתוח וסובלנות על אף הסיכון וחוסר הוודאות ששרר לגבי תוצאות התוכנית.
מאפיינים כלליים.
הנעה.
לנוכח הצורה האווירודינמית הבלתי-יציבה של ה-F 117, הוא מונע על בסיס הנעה וקטורית עם 2 מנועי טורבו מניפה של חברת ג'נרל אלקטריק מדגם F404 בדחף של 48.0 קילו ניוטון. ההנעה הווקטורית משמשת עבור הטיית הסילון של המנועים ובכך כוונון התנועה של המטוס. הנעה וקטורית מאפשרת תמרונים שאינם אפשריים עבור מטוסים ללא הנעה וקטורית, תכונה הנקראת "תמרוניות-על" (super-maneuverability) המקנה להם יתרון גדול בקרב אוויר. בעזרת התמרוניות-על ה-F 117 יכול לבצע המראה ונחיתה אנכית. מבנה המנועים מורכב מטיטניום עמיד בלחץ הסילון, אשר בשימוש בו יתרון של משקל ויתרון של כמות (ישנם מרבצי טיטניום גדולים באזור האגן הגדול). בנוסף להנעה הווקטורית נעשה כאמור גם שימוש בארבע מערכות בקרת טיסה טוס-על-חוט ממוחשבת התורמת בדיוק ובהורדת משקל בנוסף להליך הייצוב של המטוס.
סדרת מנועי 'ג'נרל אלקטריק F404' (General Electric F404) הייתה מבין המנועים הרבגוניים ביותר מסוגה. זהו מנוע טורבו-סילון הכולל טורבינת גז המייצרת אנרגיה מכנית בעזרת בערה ומדחף הנעזר באנרגיה המכנית בשביל להסיע את האוויר. בין לבין המנוע בשימוש גם במטוסי בואינג F/A 18 הורנט, A-4SU סופר סקייהוק בשירות הכוחות המזוינים של סינגפור ומטוסים נוספים. בתחילת שנות השמונים התקינה נורת'רופ גראמן את ה-F404 במטוס קרב חד-מנועי מסוג F-5, שבהמשך גם היה נתון לשימוש בנורת'רופ F-20 טייגרשארק. בערך בתקופה שבה לוקהיד מרטין זכתה בחוזה עבור פיתוח ה-F 117 בשנת 1978, F 18 של מקדונל דאגלס הגיע לראשונה לשמיים. ג'נרל אלקטריק עיצבה את מנוע ה-F404 החדש במיוחד עבור ה-F 18. ה-F404, בעל מוניטין אמין לתחזוקה, קל משקל ובעל מחיר סביר, השיג מוניטין מוצלח במהרה. ה-F404 הפך גם לאפשרות מסקרנת עבור ה-F 117, שהיה באותה העת בפיתוח סודי. ללא ידיעה של כמעט איש מלבד המהנדסים בפס ייצור של ג'נרל אלקטריק במסצ'וסטס, הפיתוח של מנוע נוסף עבור ה-F 117 נשמר בסודיות מוחלטת. זו הייתה גרסה כמעט זהה ל-F404 של ה-F 18. המנועים שיועדו עבור F-117 הופרדו בפס הייצור שבו נבנו מאלו שיועדו עבור ה-F 18.
מנוע F404 שוקל כ-13,000 קילוגרם. מהירות מרבית של ה-F 117: מאך 0.92 (617 מייל/שעה, 993 ק"מ/שעה), מהירות שיוט: 0.92 מאך. טווח טיסה מקסימלי: 1,720 ק"מ. גובה מרבי: 45,000 רגל (13,716 מטר). ב-F 117 ניתן לבצע תדלוק אווירי. שטח כנף: 780 רגל² (73 מ"ר).
מבנה המטוס והאווירודינמיקה.
העיצוב הייחודי של ה-F 117 בעל המושב היחיד סיפק יכולות לחימה יוצאות דופן. ה-F 117 דומה בגודלו למקדונל דאגלס F-15 איגל. למטוס מבנה זוויות חדות עשויות אלומיניום, טיטניום ונירוסטה. מבחינה חיצונית, מטוס ייחודי זה מורכב מהיבטים רבים לכיוון אנרגיית המכ"ם הרחק מהפילטר שקולט את התדרים, בדומה לעיצוב ההרכב של "היהלום חסר התקווה" של האב טיפוס האב בלו. על מנת להוריד את חתך המכ"ם שלו (RCS), גוף המטוס לא בנוי ממתכת אשר מחזירה תדרי מכ"ם אלא כוללת שכבה דקה של חומר בולע מכ"ם, אשר אינו מחזיר את התדר. למטוס זנבות תאומים המייצרים באחוריו צורת "V" ואלו מרוכבים מגרפיט תרמופלסטיק. כל הפתחים במטוס (פליטות מנועים, פתחי אוורור וכו') מכוסים ברשתות או במסכים להפחתת השתקפות המכ"ם.
על מנת להפחית את עלות וזמן הפיתוח של ה-F 117, נעשה שימוש בחומרה ברכיבי מדף בכמה מקרים. המטוס מצויד גם ביחידת כוח עזר הנגזרת גם כן מתכונה נוספת של ה-F 18 המאפשרת התנעה עצמית של המנועים הראשיים ומספקת כוח חשמלי והידראולי עבור גיבוי בעת צורך. שלושה מחשבים של IBM, הנגזרים מאלה המשמשים מעבורת חלל, מניעים את האוויוניקה של המטוס. מערכת אוויוניקה דיגיטלית מהווה את הלב של פלטפורמת ההפצצה המדויקת של ה-F 117, המגבירה את יעילות המשימה ומפחיתה את עומס העבודה של הטייס.
אוויוניקה.
תא הטייס של המטוס מצויד במערכת תצוגה עילית (HUD) התורמת להתמצאות של הטייס באשר מתרחש בשטח, מחווני תצוגה רב תכליתיים, ומערכת מפות דיגיטלית נעה. תפקידי הניווט מטופלים על ידי טבעת לייזר של גירוסקופ ומערכת זיהוי מיקום גלובלית (GPS). לביצוע משימת הפצצות הליליות, ה-F 117 אשר כונה "מטוס הסילון השחור" (Black Jet) נעזר במערכת זיהוי, התמקדות וייעוד בעזרת קרינה אלקטרומגנטית תת-אדומה (IRADS) עם יכולת התמקדות בגורמים הנמצאים קדימה ומטה למיקום המטוס באוויר. פונקציית מיקוד הלייזר של ה-IRADS מנחה את מערך התחמושת המדויקת שנושא ה-F 117 בדיוק קטלני. אף על פי שמטוס זה יכול להשתמש במגוון אמצעי לחימה טקטיים ומדויקים, הנשק המועדף בשימוש היה פצצת ה-GBU 27 המודרך בלייזר, שפותח במיוחד עבור ה-F 117. עם יכולתו לחדור מעל 6 מטרים של בטון מזוין, יכול ה-F 117 להביא להשמדת בונקרים ובורות פיקוד והדרכה לוגיסטית ומקלטי נשק ומטוסים של האויב הנמצאים על הקרקע.
תכנון מפורט של משימות לאזורי מטרות מוגנים מאוד מתבצע על ידי מערכת תכנון משימות אוטומטית, שפותחה במיוחד כדי לנצל את היכולות הייחודיות של ה-F 117. מערכת זו, המנצלת את טכנולוגיית המחשב המהירה, מחשבת את נתיב הטיסה הבטוח ביותר לנוע דרכו אל עבר המטרה ובחזרה בהתחשב במערכות המכ"ם הסובבות. ה-F 117, בעזרת התדלוק האווירי, יכול לתמוך בהתחייבות צבאית ברחבי העולם, והוא מהווה גורם הרתעה מרכזי בתוך הכוחות הצבאיים האמריקאים. ה-F 117 נותר בחזית הטכנולוגית באמצעות מערכת מתוכננת לשיפור מערכות הנשק.