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F-22战斗机

F-22战斗机(英文:F-22 fighter,编号:F-22,代号/绰号:Raptor,译文:猛禽,通称:洛克希德马丁F-22“猛禽”),是美国一型单座双发高隐身性第五代战斗机,是世界上第一种进入服役的第五代战斗机 [1]

F-22战斗机的隐身性能、灵敏性、精确度和态势感知能力结合,组合其空对空和空对地作战能力,使得它成为当今世界综合性能最佳的战斗机。 [2]

F-22战斗机由美国洛克希德马丁公司(Lockheed Martin)和波音公司联合研制,于21世纪初期陆续进入美国空军服役,以取代F-15战斗机。洛克希德马丁公司为主承包商,负责设计大部分机身、武器系统和F-22的最终组装。计划合作伙伴波音公司则提供机翼、后机身、航空电子综合系统和培训系统。但由于F-22的制造成本过高、俄罗斯和中国的第五代战斗机的计划延迟导致的缺乏清晰空对空作战任务、猛禽的出口禁令和其它使用计划(包括F-35和无人机)都使得F-22的生产计划提前终止。2009年4月,美国国防部建议停止新订单,经国会批准最终采购187架战斗机。 《2010财年国防授权法》致使缺乏生产更多F-22的资金。2011年12月13日最后一架F-22的上线仪式在多宾斯空军预备役基地举行 [1]

20世纪70年代末期,根据美国情报部门的消息,苏联所研制的米格-29“支点”和苏-27“侧卫”测试工作稳步推进,这让美国空军感到了挑战。于是在1981年,美国空军高层开始下一代战斗机的研发探讨,旨在研发一款能够取代当时作为主力的F-15“鹰”的新型战斗机。同年六月,美国空军发布了对于“先进战术战斗机”(Advanced Tactical Fighter)的信息请求书(Request For Information).该项目的研发将由防务承包商来完成。ATF计划的硬性要求有三点:隐身(stealth),超音速巡航(supercruise)以及短距离起飞(short takeoff and landing)。

1983年,防务承包商们对于ATF的RFI做出了回应:承包商们一共拿出了约7个不同的气动方案来参加选 型。在同年,关于ATF所使用发动机的RFI发出。

1991年4月,经过激烈的竞争后,使用普惠发动机的洛克希德YF-22原型机胜出。 [4]

1991年8月,洛克希德获得了合同,得以开发和建造先进战术战斗机。诺斯罗普公司的设计后来被洛克希德作出修改,计划作为轰炸机使用,但这样的建议最后并没有实现。生产版本的YF-22,即F-22A,于1997年4月9日,在乔治亚州玛丽埃塔的洛克希德分部正式公布。 [5] 并在1997年9月7日,进行了首次飞行。 [6]

F-22A在2005年12月15日达到了初步作战能力。 [7]

F-22因法例的限制而不能出口,美国暂时是F-22的唯一使用者。八个中队部署在阿拉斯加,在维吉尼亚州兰利空军基地(Langley)也有一支F-22中队(第27中队)于2005年5月12日成立。 [8]

F-22采用外倾双垂尾常规气动布局。垂尾向外倾斜27度,恰好处于一般隐身设计的边缘。其两侧进气口装在翼前缘延伸面(边条翼)下方,与喷嘴一样,都作了抑制红外辐射的隐形设计,主翼和水平安定面采用相同的后掠角和后缘前掠角,都是小展弦比的梯形平面形,水泡型座舱盖凸出于前机身上部,全部武器都隐蔽地挂在4个内部弹舱之中。 [3]

不同于俄罗斯苏47的单大弹仓,F-22所使用的是2个大弹仓和2个侧弹仓。大弹仓具备伸缩发射架,所能搭载的是中距空空导弹或者航空炸弹,而俩个侧弹仓是专门为发射格斗导弹设计。

F-22水平面上为高梯形机翼搭配一体化尾翼的综合气动力外型,包括彼此隔开很宽和并朝外倾斜的带方向舵型垂直尾翼,且水平安定面直接靠近机翼布置。按照技术标准(小反射外形、吸收无线电波材料、用无线电电子对抗器材和小辐射无线电电子设备装备战斗机,其设计最小雷达反射面为0.005-0.01平方米左右)。在结构上还广泛使用热加工塑胶(12%)和人造纤维(10%)的聚合复合材料(KM)。在量产型上使用复合材料(KM)的比例(按重量)更将达35%。两侧翼下

所使用的发动机进气道,是在F18E/F型上已经技术成熟的嘉莱特进气道(CARET).相较于F-15“鹰”战斗机上所使用的可调外压四波系超音速进气道,这款进气道的优势在于飞机进行超音速飞行时,其所产生的激波会使气流进入进气道后变得均匀,能提高进气效率。在为小涵道的F-119型发动机提供足够进气的同时,其斜切的外型减小了作为隐形战斗机重要指标的雷达反射面积(RCS),该进气道为不可调节 [9]

从压气机到发动机进气口之间的通道呈S形通道。发动机具备二维向量喷嘴,有固定的侧壁和调节喷管横截面积;及可俯仰±20°角的可动上下调节板以偏转推力方向。 [10]

F-22所使用的发动机是在1983年ATF计划所确定下而开始正式立项研发。参加发动机竞标只有普惠公司(Pratt &Whitney Group)和通用电气公司(General Elcetric Company)两家。

1984年,普惠和通用电气分别拿出各自的方案设计。普惠所给出的是采用低涵道比设计的PW-5000,并这款发动机能提供30000磅级推力(约13吨)。为了达到预计指标,普惠拿出了耐高温达1100°的三代单晶涡轮叶片。而通用电气拿出的则是GE-37,GE-37在设计上运用了可调涵道比设计,其涵道比能在0~0.25之间进行改变。这是为了满足ATF计划中所提出的低油耗和高速长航程矛盾指标的设计。通过对涡扇发动机涵道比的调节来进行油耗的调整。这款发动机有着高涵道比的巡航模式和低涵道比的涡喷发动机模式,在涡喷模式下,GE-37的推力要比W-5000要高。

在一次试验中,GE-37的验证机YF-120做到过不开加力来进行超音速飞行。就拿压气机和后涡轮一体化,同前涡轮形成一个可调区这一点,在当今没有被任何一款战斗机所使用。这两款发动机的发展都很稳定,并同时在YF-22验证机和YF-23验证机上所使用。

1991年,XF-119和YF-22的搭配赢得了竞标,但YF-120并没有被打入冷宫,美国空军提供了后续资金完成了它的研发并转入技术储备。 [11]

服役的F-22战斗机装备两台F119-PW-100低涵道比加力涡扇发动机,单台最大推力104千牛,加力推力156千牛,推重比超过10。相对于上一代战斗机使用的发动机,F119在零件数量少40%的情况下能多输出22%的推力,并且采用了推力矢量技术,发动机喷口能在纵向偏转±20度,使F-22具备了极佳的机动性和短距起降性能。[9] [12]

空对空挂载:

6枚AIM-120先进中程空对空导弹

2枚AIM-9响尾蛇导弹

空对地挂载:

2枚GBU-32联合直接攻击弹药(Joint Direct Attack Munition, JDAM)或

2枚风偏修正弹药洒布器(Wind Corrected Munitions Dispensers, WCMDs)或

8枚GBU-39小直径炸弹(Small Diameter Bombs, SDB)

2枚AIM-120先进中程空对空导弹、2枚AIM-9响尾蛇导弹。 [3]

机炮:1门20mm M61A2火神机炮,备弹480发 [13] ,采用电机驱动,发射速度达到4000发/分,并配有训练弹、穿甲弹、高爆弹等不同弹种。[10]

F-22按TRW公司通用手册研制的整套综合无线电电子设备包括:中央数据综合处理系统;综合通讯、导航和识别系统ICNIA和包括无线电电子对抗系统的全套电子战设备INEWS;具高分辨力的雷达AN/APG-77和光电传感器系统EOSS,两个激光陀螺仪的超黄蜂LN-100F惯性导航系统(HHC)。

F-22搭载的雷达为带电子扫描的主动相位阵列雷达,它包含了近2000块模组,其中使用了超高频率范围的单一积分系统技术。为提高隐蔽性,设计有雷达站被动工作状态,在配合上ALQ-94的情况可以不启动主动雷达达到在400公里外预警敌机的效果,它保证雷达站以主动状态工作时信号更不容易被截获。飞行员座舱内的自动仪表设备包括4台液晶显示器和广角仪表起飞着陆系统。 [3]

F-22的航空电子系统采用“宝石柱”计划的系统构形研究成果和许多新技术。在这种可重构的系统构形中,用外场可更换模块(LRM)取代了外场可更换部件(LRU)。各模块分别承担整个航电系统的一部份工作,各模块承担的工作与飞机执行任务时的飞行阶段密切相关。

而且当某个模块发生故障时,可使用其他正常模块来承担这一阶段最重要的功能,从而提高了系统工作的可靠性。 [3]

F-22的AN/APG-77雷达是1个用于探测目标的有源相控阵系统。它通过集中数据处理系统与其他传感器和航空电子设备一起工作。处理器控制天线发射和接收波束的图形,以及处理接收的雷达数据。 [3]

APG-77雷达的技术基础是来自超可靠雷达(URR)计划和空军的有源相控阵雷达试验。超可靠雷达的独特的特点是德州仪器公司的固态相控阵(SSPA)天线。每个辐射元件的独立发射和接收是这种系统设计中的创新之处,并确保提高了灵活性和小的雷达反射截面积。雷达的低截获率能力使F/A-22在瞄准装备有雷达警报接收机和电子干扰设备的敌机时,而敌机还不知道其已被瞄准。

而在2007年,第20批次生产的F-22战斗机所使用的是APG-77V1改进型雷达,相较于老款的APG-77,这款雷达部分使用了后期的APG-81和APG80的部分技术。在2011年所生产的F-22第30批次,配备的是APG-77V2型雷达,增加了侧视AESA,提高了态势感知和情报收集能力,并对于通信能力也进行了较大的提高。

[3]

参考数据

最大推力:2×104千牛

加力推力:2×156千牛 [16]

参考性能

武器系统

2007年11月22日:F-22猛禽战斗机第一次亮相,这架F-22隶属阿拉斯加第90战斗机中队,拦截两架俄罗斯Tu-95MS“熊”H型轰炸机,这也是F-22战斗机第一次奉北美空防司令部之命执行拦检任务。 [20]

2010年,美军在夏威夷希肯空军基地正式部署F-22A一中队。另外的一支中队也曾于2007年2月驻守日本嘉手纳空军基地,为期三个月。 [21]

2007年4月与日本航空自卫队战斗机展开联合飞行训练,2007年5月初陆续撤离,此为F22首次在美国国土以外的军事基地驻守。 [22]

2008年7月中至8月初,F-22A进驻关岛安德森空军基地,参与“(Jungle Shield)”的演习。2010年5月,美国空军驻日本冲绳嘉手纳基地发言人宣布,将从美国新墨西哥州霍罗曼空军基地(Holloman)调派12架F-22战斗机到嘉手纳基地,临时部署约四月。此行是因应韩国宣布天安号事件的调查结果之后的东北亚紧张局势。F-22参与了美国与韩国进行的联合军事演习。 [23]

2011年1月7日,美国空军宣布,将从隶属于美国阿拉斯加州基地调派15架F-22战斗机到日本冲绳县的美军嘉手纳基地临时部署四个月,并表示此次临时部署是为了突出美国对于重要伙伴日本的防务,展现确保整个太平洋地区稳定与安全的决心。

2013年4月1日,为参加美韩两国在韩国开展的“秃鹫”野外机动联合军演,原本部署在驻日美空军嘉手纳基地2架F-22隐形战斗机,于3月31日降落在韩国西北部的美军乌山基地。为应对朝鲜半岛局势,F-22战斗机的加入无疑是美军为保卫韩国的强势回应。 [24]

2014年9月22日,美 国和巴林、约旦、沙特、卡塔尔和阿联酋5个阿拉伯国家22日晚间首次空中打击极端组织“伊斯兰国”在叙利亚境内的多个目标。此外,美军还单独空袭了另一极端组织“呼罗珊集团”在叙利亚西部的目标。在所有参战型号中,最受外界关注的是F-22“猛禽”战斗机。这是自2005年正式服役以来,F-22战斗机首次参加实战。

2014年9月底,美国媒体再次公布了美国空军F-22赴叙利亚轰炸“伊斯兰国”极端武装目标的照片。 [25]

2004年12月20日15时45分(美国西部时间),一架美军F-22起飞时失控,坠毁于内华达州内利斯空军基地,飞行员弹射逃生。坠毁的F-22隶属于美国空军第422试验评估大队。 [26]

2009年3月25日一架F-22在执行一项“测试飞行任务”时在加利福尼亚南部沙漠地带坠毁,飞行员死亡。 [27]

2010年11月17日,一架驻守于阿拉斯加艾门朵夫空军基地(Elmendorf AFB)、隶属美国空军第525飞行中队的F-22在进行例行的飞行训练之后,于当地时间晚上19时40分与地面控制中心失去联系,搜救结果显示飞行员杰佛瑞汉尼上尉(Capt. Jeffrey Haney)在坠毁前并没有顺利弹射逃生。事后的事故调查显示意外可能起因于战斗机上配置的氧气产生系统(On-Board Oxygen Generating System,OBOGS)有设计瑕疵,在高空飞行时会造成供氧不足而导致飞行员昏迷。

空军作战司令部的威廉佛瑞瑟上将(Gen. William Fraser)于2011年5月3日下令旗下为数165架的F-22机队无限期停止作战飞行任务,并将训练飞行限制在25,000英尺的高度以下,直到厘清肇事原因并完成相关改善为止。之所以将训练飞行高度限制在25,000英尺,是因为飞行员在此高度下如果感觉到呼吸困难,还会有足够的时间紧急将飞行高度降低至氧气充足的18,000英尺,避免意外发生。 [28]

2012年7月,美国空军宣布,F-22的供氧问题根源来自于增压服及相关系统出现问题,并已经更换其阀门和过滤器。但仍有许多美军的飞行员和工程师并不相信美军已经解决了F-22的根源问题。 [29]

2012年11月15日下午3时30分,一架驻地佛罗里达州巴拿马市(Panama City, Fla.)郊外廷德尔空军基地(Tyndall AFB)的F-22,在完成训练飞行任务回程时坠毁于98号公路附近,飞行员成功弹射逃生,但意外造成的浓烟导致高速公路封闭两小时余。 [30]

F-22无论在航空电子设备、机动性能、武器配置面整体领先于世界其他各种先进战斗机,而超音速巡航能力和隐身性能则是多数战斗机尚未能实现的能力,在指标统计上甚至根本无法量化对比。同样装备矢量喷嘴的苏-37等俄制战斗机在机动性能上可以勉强和F-22一拼,欧洲台风战斗机和阵风战斗机在更换相控阵雷达后在电子设备上可以勉强达到F-22的水准(尚未实现),但这些飞机在其他性能方面则都要有所欠缺。尤其是F-22先进的隐身能力,它的雷达反射面积仅仅只有0.01平方米,同一只普通的飞鸟无异。这足够将苏-27等装备传统脉冲多普勒雷达的四代战斗机的雷达探测距离降低到10~20千米的夸张程度,完全能够抵销四代机和四代半战斗机的大半全部作战能力。 [31] 但是如果遭遇装备有源相控阵雷达(AESA)的四代半战斗机,搭配上有大型预警机作为核心的高效空中预警指挥体系,即使是F-22也要斟酌一番。

但结局F-22采购量稀少的情况依旧没有得到有效的解决。终于,在2011年12月13日,最后一架F-22量产型下线,至此F-22的生产线也关闭了,美国军队中所服役的F-22数量被定格在了187架。[29]

尽管F-22价格高昂,还是有些国家不满足于“低档”的F-35,希望采购F-22获得局部地区的绝对空中优势,日本就是典型。但美国决策部队并没有考虑增加出口以降低F-22成本,由此提高空军装备数量,仍拒绝对外出售F-22。 [31]


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