F/A-22是美国空军研制的新一代战斗机,也是目前唯一面世的“第四代战斗机”,它将成为21世纪初的主战机种。它的任务包括:夺取制空权,向美军作战提供空中优势,在战区空域有效实施精确打击;防空火力压制和封锁、纵深遮断,近距空中支援。与第三代战斗机相比,F/A-22飞机最具里程碑意义的技术特性是:采用全隐身与气动综合布局、持续的超音速巡航能力、过失速机动、短距起降、先进的机载设备和火控系统与综合航空电子系统。
1981年11月,美国空军正式提出了研制作为F-15后继机的新型制空战斗机的要求。1983年年9月美国空军与7家公司签订了概念研究合同,同时与普•惠公司和通用电气公司签订发动机的验证和鉴定合同。1985年9月,空军公布了正式的先进战术飞机的战、技术要求,同年11月空军要求在先进战术飞机的设计中要把隐身作为一项指标,也是专家们所指的目前唯一面世的“第四代战斗机”,它将成为下世纪初叶的主战机种。主要用途是压取战区制空权,因而也是F-15的后继型号。1990年9月原型机首飞,最初计划采购750架,经过两肖减最后确定的采购数量是438架。1997年9月EMD型飞机首飞,预计2002年开始交付生产型飞机,2004年形成初步作战能力,2013年交付第438架飞机。该计划原称ATF,始于1982年,ATF要求,也是首次要求将以下五个特点集在一架飞机上,即低可探测性(隐身性)、高度机动性和敏捷性、使用军用推力即可作超音速巡航(而不是只满足于以往老型号的短时间超音速冲刺)、有效载重不低于F—15和具有飞越包括第三世界战区在内的所有战区的足够远的航程。面对如此先进的设计要求,F—22采用一切已有的世界级航空顶尖技术是毫无疑问的。
1986年10月31日洛克希德、波音和通用动力3家公司联合研制小组的YF-22中标,并按要求制造两架原型机。1990年9月29日,第1架YF-22首飞,10月26日进行了第1次空中加油。10月30日第2架原型机进行首次飞行。11月3日YF-22原型机进行了不使用加力的超音速飞行。随后于11月28日在加州的中国湖海军武器试验中心首次发射了未装弹药的“响尾蛇”导弹,12月20日在加州的太平洋导弹试验场发射未装弹药的AIM-120“阿姆拉姆”导弹。
1991年8月2日空军正式授予研究洛克希德公司一份95.5亿美元的工程发展合同,制造13架试验型飞机。1991年12月16日,空军确定了F-22战斗机的外形,并制造了风洞试验和测定雷达反射截面使用的模型;开始准备内部设计和飞机制造用的工具。
1992年6月4日,洛克希德公司完成了F-22的设计修改。同月,进行了F119型试验型发动机部件的关键性设计评审,完成了发动机详细设计阶段的工作,决定进行F119发动机的生产和组装。12月27日F119的第1台工程发展阶段的发动机开始进行试验。
1994年10月6日,洛克希德航空系统公司开始制造第1架F/A-22的部件。1995年6月,F-22的关键设计评审工作全面完成,至此F/A-22飞机机身的详细设计阶段的工作完成。
1997年3月6日,第1架F-22基本组装完毕,开始进行加注燃料和发动机试车。4月9日洛克希德•马丁航空系统公司首次公开了F-22战斗机,并正式公布了“猛禽”的绰号。1997年9月7日,该机在罗宾斯空军基地进行了58分钟的首次试飞。随后,该机于1998年春返回爱德华空军基地,交由空军试验。
2001年8月,F-22研制成功10年后,美国终于下定决心投入巨资批量生产F-22战斗机。洛克希德•马丁公司承接生产295架F-22的生产订单,如果价格成本令军方满意,五角大楼将会增加订数。
2002年1月,美国空军官员宣布F-22"猛禽"战斗机的首支作战联队将驻扎在弗吉尼亚州的兰利空军基地。首批F-22战斗机计划于2004年9月抵达兰利空军基地,2005年12月将具备初始作战能力。兰利基地成立三个F-22战斗机中队,共拥有72架飞机和6架备用机。
2002年5月31日,洛克希德•马丁公司在完成F-22静力试验之后,又成功地进行了F-22的疲劳试验。F-22机体要求使用寿命为20年或8000飞行小时。
2002年8月,美国空军宣布,将F-22更名为F/A-22,以更准确地体现F/A-22的使命,包括对地攻击能力,同时也是为了配合空军提出的FB-22轰炸机型的任务。
2002年11月,F/A-22已完成初始飞行试验,在试验中,F/A-22实现了以2倍音速飞行;飞行高度15240米以上,并完成了高过载机动飞行,如9g转弯。在3048米以上高度进行了亚音速飞行。
2003年7月,洛克希德•马丁公司将困扰多时的F/A-22软件问题予以解决。这标志着F/A-22项目又取得一次显著的进展。改进版本的软件安装在F/A-22上后,显著改善了座舱系统的可靠性。而在此之前,由于软件的问题,座舱系统每运行两小时就要关闭一次,现在则可以连续运行21小时以上。
2003年9月19日,一架F/A-22试验飞机在例行试飞时差点坠毁,据空军初步调查称,事故是因驾驶员没按原定程序进行飞行机动而致,并非飞机本身出现问题。
2004年3月,空军决定略微增加订购F/A-22的数量,主要的原因是该项目在削减成本方面取得了显著成效,并认为当前的项目估算支持采购277架F/A-22,而此前美空军确定的采购目标是276架。2004年4月29日,美国空军宣称F/A-22进入初始作战试验与鉴定阶段,这为扩大“猛禽”战斗机的采购扫清了障碍。
2004年6月,美国空军宣布授予洛克希德•马丁公司一项价值4.92亿美元的固定价格确认合同,用于购买制造24架F/A-22所需的先进器材和相关设备,这标志着第五批“猛禽”战斗机即将投入低速初始生产。
2004年9月,洛克希德•马丁公司对F/A-22的生产速度作了进一步的调整,加快了战斗机的生产步伐。该公司的目标是2004年生产19架战斗机,并计划在大批量生产阶段每年生产24架F/A-22战斗机。2004年12月21日,一架美军F/A-22“猛禽”战斗机坠在美国内华达州南部的内利斯空军基地坠毁。
虽然美国防部还未正式宣布,但据消息灵通人士透露,国防部已经批准洛克希德·马丁公司研制的F/A-22战斗机进入全速生产。F/A-22单价1.2亿美元(不含研制成本)。5月12日,首架作战型F/A-22已交付给位于弗吉尼亚州兰利空军基地的第1战斗机联队第27战斗机中队。
机长:18.9米;机高:5.08米;翼展:13.56米;机翼面积:840平方英尺;尾展:5.74米;水平尾展:8.84米;轮距:3.23米;推进系统:2台惠特尼F119-PW-100涡扇发动机;发动机推力:155KN;内部燃油:8323公斤;净起飞重量:14365公斤,最大起飞重量:27216公斤;最大飞行速度:1.8马赫;超音速巡航速度:1.5马赫;最大使用过载9G;最大攻角60°;作战半径:2170公里;实用升限:18000米。
F/A-22的起落架
F/A-22舱盖
在平面内为带高位梯形机翼的带尾翼的综合气动力系统,包括彼此隔开很宽和带方向舵并朝外倾斜的垂直尾翼,并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、用吸收无线电波的材料、用无线电电子对抗器材和小辐射的机载无线电电子设备装备战斗机,其设计最小有交错射面为0.1平方米左右。F/A-22是美国战斗机中使用钛合金与复合材料最多的机型。其中钛-64合金约36%、热定型复合材料约24%、铝合金约16%、钢约6%、钛-52222合金约3%、热塑复合材料约1%、其它约15%。F-22机身蒙皮全都是高强度、耐高温的BMI复合材料。新研究开发的高强度钴-62222合金,初问世就用在F—22上。主起落架使用钢材。武器舱门与起落架舱门使用热塑复合材料。两侧翼下菱形截面发动机进气道为不可调节的进气道,为敷设发动机压气机冷壁进气道呈S形通道。发动机二维喷管,有固定的侧壁和调节喷管横截面积及按俯仰±20°角偏转推力矢量而设计的可动上调节板和下调节板.
F/A-22的F119-PW-100发动机
F119-PW-100发动机在场内例试
航空电子:F/A-22配备综合航空电子系统。综合航空电子系统是第四代战斗机的主要特点之一,它通过数据总线进行信息传送,采用模块化结构实现结构的简化和资源共享,通过传感器数据融合获取更丰富、准确、质量更高的目标信息,所有作战信息通过平面显示器和多功能显示器显示,为飞行员提供关键的飞行及作战信息,明显降低飞行员的工作负担,通过机内自检和系统重构,使系统具有容错能力,提高了系统的可靠性和可维修性。高性能的综合航空电子系统使F/A-22具有良好的识别、选择、瞄准、快攻和帮助飞行员决策的能力。航空电子共分以下几部分:通用合成处理器、ADA软件、高级数据合成座舱显示器;合成电子战系统、合成通信、导航和识别系统、光纤数据传输系统;AN/APG-77主动相控阵多功能火力控制雷达。
通用合成处理器:通用合成处理器由休斯公司制造,负责将雷达、电子战和识别传感器数据、通信、导航、武器和系统状况等数据合成到一起,并通过多功能显示器向飞行员显示。每架F/A-22有两台通用合成处理器,每台处理器中有66个模块化插槽。F-22的所有信号和数据处理需求可仅由7类处理器完成,这些处理器都是通过一个容错网络连接在一起。目前,第1通用合成处理器中66个插槽中有19个、第2通用合成处理器中有22个未被使用,以供未来升级使用。F/A-22通用合成处理器的主任务电脑每秒能发出105亿条指令、其内存为300兆。
Ada软件:Ada软件有4种版本:版本0是首次试飞阶段使用的版本。只有基本功能,有27.2万行源语言代码;版本1是工程发展型4号机试飞时使用的版本,有86.6万行源语言代码;版本2将是1999年底扩充雷达功能后的版本,有102.4万行源语言代码;版本3是首批批产型使用的版本,有155.6万行源语言代码。
这些软件负责通讯、导航、识别处理功能,雷达处理功能,电子战处理功能,任务处理功能,惯性基准处理功能,外挂物管理处理功能,控制和显示处理功能,核心处理功能,飞行器管理功能,通用分系统功能。
座舱显示器:平视显示器,显示战术信息和飞行仪表信息。战术信息显示武器和目标状态、射击标记、武器包线和探测器标记。总视场为20°×30°,由英国GEC-马可尼航空电子公司研制。
综合控制板,装在平视显示器的驾驶员显示装置的组合玻璃下方,其上的键盘和行显示器用于输入数据和系统控制。上前方显示器,是通讯、导航、识别系统的显示器。显示系统状态、综合提示、注意、告警信息。上前方显示器,是备用飞行仪表,显示关键的飞行信息:姿态、空速、高度、航向和燃油。两个上前方显示器的功用可以互换。辅助多功能显示器,是防御电子系统显示器。显示空中和地面威胁的平面视图及其探测器的作用距离,使驾驶员能对威胁作出反应和回避。辅助多功能显示器,是攻击显示器。显示空中威胁的平面视图并标出其相应的高度、射击清单、目标航迹、导弹发射包线、武器控制标记和导弹射出标记。辅助多功能显示器,是外挂物管理系统显示器。显示有关发动机、武器和投放外挂物的信息。主多功能显示器,是战术信息显示器。显示战术态势的平面图,包括窜航迹、地面上的阵地和F-22探测器的搜索范围。目标符号的形状和颜色表示威胁的属性、目标航迹特性和射击的优先次序。
电子战系统:电子战系统是探测、电子和处理设备的集合,它能探测和确定来自其它飞机的信号,并且控制F/A-22的箔片和曳光弹等干扰设备。电子战系统还包括雷达预警接收机和洛克希德·马丁公司生产的“檀木”导弹发射探测器,为飞机提供全方位保护。
通信、导航和识别系统:F/A-22通信、导航和识别系统负责履行通信、导航和识别功能,它使用通用合成处理器进行信号和数据处理。
飞行中数据链:飞行中数据链可使所有F/A-22在飞行中自动共享目标和系统数据,而不需无线电呼叫。在飞行中数据链的帮助下,飞行员能更自主飞行。长机可以通过数据链告诉僚机其油料、武器状态,以及敌机状况。只要一按按钮,就能自动地按优先顺序排列打击目标,并且建立打击清单。长机和僚机的导弹飞行状态都能在座舱显示器上监控。根据这些能力,基于视觉识别和编队机动等传统的战术可能会完全得到改变。数据链同样允许另外的F/A-22加入网络进多机协调攻击。
AN/AGP-67雷达系统:AN/AGP-67主动电子扫描阵列雷达。由诺斯罗普•格鲁曼与雷声公司合作研制。天线与机身完全合成到一起,提高了频率的捷变、降低雷达的横截面积、增加了带宽,从而更好支持F/A-22的空中主宰任务。雷达对F/A-22的合成航空电子和传感器的能力至关重要,它在敌雷达发现飞机前就能向飞行员提供多个敌目标的详细信息。
APG-77雷达
APG-77雷达扫描跟踪示意图
APG-77雷达系统:最大特点是合成了捷变光束控制,它允许一部雷达同时履行搜索、跟踪和目标瞄准任务。捷变光束控制同样使雷达搜索其它空域,而同进可能继续跟踪优先打击的目标。另外,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。
APG-77雷达的主要特性:工作频率:8至12GHz;扫描范围:电子扫描,±方位90°;真实波束地形测绘:148公里;多普勒波束锐化:18.5公里、37公里或74公里;活动目标指示:74公里;边测距边搜索:296公里(迎头);边速度搜索边测距296公里(迎头)。平均故障间隔时间450小时(预测值)。
F/A-22除执行空中优势任务外,也能使用联合直接攻击弹药等精确制导武器进行精确对地攻击。由于隐身和超音速巡航的需要,F/A-22的基本武器装备安置在机内。不过它也有用于挂副油箱和导弹的4个翼下挂点,用于在非隐身状态挂载副油箱和武器。
F/A-22战斗机原计划装备1门新研制的先进技术机炮,但在该型机炮实用前,目前装备的是1门改进的M61A2机炮。机炮安装在飞机右进气口上方的炮舱内。射击时,炮舱的前部舱门必须向后打开,以便射击和排除废气。炮舱内除安装M61A2机炮外,还安装有洛克希德•马丁公司研制的无壳弹药线性供弹系统,并备有480发炮弹。
武器舱内的6枚空空导弹
F/A-22战斗机的空空武器有AIM-9“响尾蛇”短程和AIM-120“阿姆拉姆”中程导弹。每加装1枚AIM-120导弹,武器系统将增重205公斤,其中导弹重160公斤,发射装置重45公斤。由于武器挂在机身武器舱内,飞行阻力和雷达反射面积并不增大。空对地武器主要是454公斤的GBU-32联合直接攻击弹药。也可以挂载由MK84或BLU-109/B的改装的联合直接攻击弹药。为改善F/A-22的主武器舱中携带未来弹药的能力,美国空军进行了武器的优化研究。所考虑的方案包括:两枚精度在3米以内的改进型联合直接攻击弹药;两枚由洛克希德•马丁公司研制的风力修正弹药布撒器;8枚115公斤的小口径精确弹药;或者24枚激光/雷达复合制导自主式子弹药。
打开主武器舱的F/A-22战斗机
机身武器舱。F/A-22战斗机前部机身下有1个主武器舱,在机身两侧各有1个副武器舱,因此,除了炮舱外,F/A-22机身内部共有3个武器舱,保证所有的武器都能安装在飞机内部。
武器挂架和导弹发射器。F/A-22安装了由EDO公司研制的LAU-142/A“阿姆拉姆”导弹垂直弹射发射器,主武器舱内共安装了6具这样的发射架。这种转向弹射器可以减小武器舱体积,从而节省重量,并能在所有飞行条件下发射导弹。弹射器使用气动液压装置在1秒内发射导弹。另外,洛克希德•马丁公司战术飞机系统部在F-16飞机的翼尖发射轨的基础上,为F/A-22飞机研制了LAU-141A挂架式发射器发射AIM-9导弹。这种发射器能迅速地伸缩,但不能弹射导弹,而是从侧武器舱的前端射出“响尾蛇”导弹。从而增大了导弹红外导引头的视场。这种发射器也适应F/A-22的较新的AIM-9X导弹要求。
外部挂架。F/A-22有4个翼下挂点,每个挂点能挂载2270公斤重量。翼下挂点在不挂武器时能挂载4个2270升副油箱,也可在挂2个副油箱时携带4枚导弹
武器悬挂装置示意图
根据设计,F/A-22战斗机将要承担的三类任务:一是对付苏-30等空优战斗机;二是对付现代的地空导弹,打击时间敏感目标;三是参与巡航导弹防御。由于F/A-22具有超声速巡航能力,在对巡航导弹实施第一次攻击不中之后,可以发起第二次攻击。
可能随时从驻地快速转场至世界的各地区执行作战任务。并依靠隐形性能突击敌防护严密的纵深或核心目标。但是为了避免潜在对手可能动用精确制导武器对美国空军基地的打击,“猛禽”一般不会部署在一线机场,这决定了其将采取远程奔袭的战术,从后方基地到战区袭击后返回。
在美国空军全球打击的战略行动中,将首先利用F/A-22的隐身优势,压制敌地面防空系统,然后用B-2A隐身轰炸机进行突防轰炸,打击敌防空和指挥系统,摧毁其防御体系,为隐身和非隐身作战飞机向战区部署,并实施大规模的空中突击行动创造条件,保持战区的空中优势,为后续联合打击部队开辟通道。按照美国空军的战略,执行全球打击特遣任务将由48架F/A-22战斗机(两个中队)和12架B-2轰炸机组成。另外,在美国本土防御中,美空军将出动E-10飞机和F/A-22协同行动,实施巡航导弹防御。
F/A-22可以携带“阿姆拉姆”中距空对空导弹、“响尾蛇”近程空对空导弹、联合直接攻击弹药和小口径炸弹,根据不同的作战任务,F/A-22携带不同的弹药:F/A-22以内挂方式携带两枚450公斤联合直接攻击弹药,在主武器舱内侧与2枚AIM-120并排悬挂。在作战中典型的武器配备方案如下:
隐形作战状态:20毫米M61A2机炮(480发)+4枚AIM-120A“阿姆拉姆”导弹(挂主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”导弹(挂在侧武器舱内);空空作战:20毫米M61A2机炮(480发)+6枚AIM-120C“阿姆拉姆”导弹(挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内);对地攻击20毫米M61A2机炮(480发)+2枚AIM-120C“阿姆拉姆”导弹(挂在主武器舱内)+2枚GBU-32联合直接攻击弹药(与AIM-120并排挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内);
非隐形作战状态:转场时,最多可在机翼下挂4个副油箱和8枚AIM-120“阿姆拉姆”导弹;空对地攻击时,20毫米M61A2机炮(480发)+2颗GBU-32联合直接攻击弹药(挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)+机翼下挂载空对地武器。
F-22战斗机是美国洛克希德·马丁公司与波音公司为美国空军研制的21世纪初主力制空战斗机,主要用于替换美国空军现役的F-15战斗机,在美国空军武器装备发展中占有最优先的地位。2002年9月,美空军正式将F-22改名为F/A-22,确立了F/A-22将兼顾制空与对地攻击双重任务。2005年12月,美国空军兰利空军基地的第27战斗机中队装备的F-22A率先达到初始作战能力(IOC),随后国防部表示F-22A已经达到战备状态。同时美国空军又恢复了F-22这一名称。在2007年进行的一系列演习中,F-22A创造了模拟空战击落144架“敌机”而自身无一伤亡的“神话”。尽管这一数字不可全信,但仍足以佐证F-22A性能的超前程度。2007年初F-22已经完成交付一个完整的大队,并已开始部署到阿拉斯加和日本冲绳岛。尽管稍后F-22即退回美国基地,但该机已经成为美国干涉东亚事务的重要筹码。2007年8月,美国空军签订了总额50亿美元的多年采购合同,3年内共采购60架F-22战斗机。2007年底,F-22形成完全战斗力。如果预算经费没有大的改变,F-22将在几年内停产,也就是说在其他国家的第四代战斗机开始正式研制之前,F-22将已完成生产装备。美国空军航空系统部建立了先进战术战斗机系统计划办公室(SPO)。SPO于1983年具体提出了ATF的概念,随后分别向七家主要的航空制造企业发出了各价值100万美元的设计方案合同,包括波音、通用动力、格鲁曼、洛克西德、麦道、诺斯罗普和洛克韦尔下属的北美飞机公司。在要求中,ATF应该能在未来空空、空地战场威胁环境中夺取空中优势,确保美军在全面或高技术的局部战争中夺取绝对的制空权。具体包括五个方面的要求:低可探测性、高机动性和敏捷性、超音速巡航、较大的有效载荷、具有飞越所有战区的足够航程。同年,通用电气和普·惠公司被选入ATF计划,为ATF研制新型发动机。美国空军希望凭借少量的先进的F/A-22抗击大量技术相对落后的敌机,取得制空权。美国方面称其为制空(AirDominance)战机。为了在技术水平上彻底超越F-15和苏联战斗机,SPO不断为ATF增加细节的明确要求。包括甚高速集成电路、主动变弯机翼、高压液压系统、不易燃液压技术、液压传动武器挂架、隐身能力、声控指挥控制、保形传感器、共享天线、一体化飞行控制与推进控制、短距起落、矢量推力、人工智能、先进复合材料、先进数据融合和座舱显示、集成电子战系统(主要包括AN/ALR-94电子战系统和AN/ALE-52箔条投放器等)、通信/导航/识别一体化、变速常频发电机、氧气发生系统以及光纤总线等等。1985年9月,美国空军开始发布招标。到1986年7月,七个竞争方案全部提交。经过空军评审,1986年10月31日宣布洛克希德/波音公司的YF/A-22和诺斯罗普/麦道公司的YF-23方案为优胜。1990年6和9月,YF-23和YF/A-22先后开始试飞。经过半年多的对比试飞,1991年4月23日,美空军宣布洛克希德-马丁公司的YF/A-22获胜。这就是F/A-22最早的原型机。91年8月,F/A-22战斗机进人工程制造和发展阶段。首架F/A-22原型机于1997年4月9日出厂,5月29日首飞,生产型计划于2004年开始装备部队。美空军原计划采购438架,现减为339架。为配合研制计划的进行,许多空中测试平台也应运而生。其中最为特别的是波音757FTB“空中测试平台”。
F/A-22的材料分布图如下。在机身制造上,F/A-22有着许多独创的新技术特点。例如前机身的舭状边缘,世界上最大的钛合金锻件——中机身隔框,传统航空材料(铝合金与合金钢)仅占全重的20%,钛合金比例高达36%,复合材料也达到24%。该机的整体式座舱盖尺寸达到了史无前例的3米x1米x0.76米的规模,重达163千克,可承受以相对速度1018千米/小时正面的一只1.8千克重飞鸟的撞击。该座舱盖采用聚碳酸脂透明件,厚度达20毫米,强度达到117~196MPa。该座舱因为强度很大,弹射座椅已经无法使用穿盖方式,改为使用火箭抛射方式。F-22后机身前后梁采用了热等静压钛合金铸件的电子束焊接结构。
F/A-22战斗机采用翼身融合体、双发双垂尾布局,综合优化曲面外形,截尖菱形上单翼,V形倾斜双垂尾,全动平尾,S形进气道,使飞机的隐身性能和机动性能得到了很好的折衷(见题图)。据介绍,F/A-22的雷达反射截面积约为0.1平方米,生存能力比目前的常规飞机提高18倍,作战效能是F-15战斗机的3倍。F/A-22装两台普拉特·惠特尼公司F119-PW-100加力式涡扇发动机,单台加力推力155.7千牛,发动机推重比达到10,飞机推重比达到1.1。发动机不开加力时,飞机能以M1.58作超音速巡航30分钟。这一特性对于高速突防、快速通过敌防空区极为有效,并可大大提高空中发射导弹的初始速度,使空射武器没有空带限制,这在双方迎头相遇的超视距空战中尤为重要。同时,超音速巡航能力还有利于快速追击,利用速度优势提高截击能力、扩大导弹的攻击范围和增加攻击机会。发动机装二元俯仰轴推力矢量喷口,可在俯仰方向变化正负20度,使飞机具有高的超音速机动性能和好的低速大迎角性能,最大迎角可达60度。飞机能在空中迅速变换自己的位置,使机头快速指向目标,并能在空中任一位置向敌机发起攻击。F/A-22的爬升率、盘旋角速度、滚转角速度、加速特性、盘旋半径、爬升特性、盘旋角加速度和滚转角加速度等性能都优于F-15战斗机。这些性能指标上的优势使F/A-22具有更强的空中格斗能力,能变被动为主动,变劣势为优势,进行各种超常规机动作战。F/A-22的短距起降能力极佳,能在500米长的跑道上起降。F119-PW-100在2002年9月获得美国空军颁发的初始使用批准(ISR),标志着该发动机即将投入现役使用。在4000多小时的飞行试验中,F119-PW-100发动机没有发生过一起空中停车或发动机失速的故障,这一极高可靠性的表现是航空发动机历史上前所未有。普·惠公司成功进行了F119的全面的部件和整机试验,其中包括相当于美国空军6年的服役期的耐久试验。严格的试验项目证实了该发动机热端部件的全寿命期能力和其他所有部件的基地维修间隔寿命。所有的试验结果都证实了该发动机满足维修性、性能、操作性和结构完整性的要求。美空军表示:F119发动在整个飞行试验评估中工作良好,满足或超过所有要求,期望F119在实际使用环境条件下仍保持优良的性能。目前,F119正在进行加速成熟计划AMP的试验,这一计划是F119部件改进计划的一部分。AMP将模拟F/A-22武器系统6到8年的运行时间以及其他恶劣的工作条件。例如,提高了最高涡轮前温度的工作时间,增加加力燃烧室点火器的数目和喷管矢量循环数以及加大发动机的不平衡量使之超出正常预计值。即使在如此恶劣的条件下,F119发动机仍具备较好的性能、可操作性、可靠性和耐久性。迄今为止,普·惠公司已交付36台生产型F119发动机。F/A-22配备综合航空电子系统。配备综合航空电子系统是第四代战斗机的主要特点之一。该系统的特点包括:通过数据总线进行信息传送,采用模块化结构实现结构的简化和资源共享,通过传感器数据融合获取更丰富、准确、质量更高的目标信息,所有作战信息通过平显和多功能显示器显示,为飞行员提供关键的飞行及作战信息,显著降低了飞行员的工作负担,通过机内自检和系统重构,使系统具有容错能力,提高了系统的可靠性和可维修性。高性能的综合航空电子系统使F/A-22具有良好的识别、选择、瞄准、快攻和帮助飞行员决策的能力。F/A-22配装APG-77多功能有源相控阵火控雷达(AESA),对3平方米目标的最大探测距离为200公里,可同时跟踪攻击30个空中目标,能探测跟踪16个地面目标,并能拦截巡航导弹。另外,它还有很强的侦察能力,所用的电子侦家设备可以比F-4G“野鼬鼠”飞机更精确、快速地测定敌方雷达的坐标位置。美空军还将为F/A-22的APG-77增加合成孔径技术(SAR),以改善其对地武器投放精度。SAR将在F/A-22形成初步作战能力后,作为首个重大改进项目。当SAR成功结合在APG-77上以后,F/A-22采用JDAM攻击时,将使误差减少约50%。由于用SAR部件替代AESA中老式的零部件,要比较便宜,所以从长远观点来看SAR能节省APG-77的费用。下图显示了相控阵雷达的优点,在极短的瞬间内可以进行多项工作。AN/APG-77雷达可通过F-22飞机上的通用信息处理机(CIP)与其它的传感器和航空电子设备相联。该处理机可对天线的收/发波束方向图进行控制并对所接收到的雷达数据进行处理。这种有源电扫阵列由2000个低功率X波段收/发组件构成。每一辐射单元的发射机和接收机是分置的,这种类型的天线可为支持F-22飞机的空中优势提供必需的灵活性、低雷达截面和宽带宽。较低的寿命周期成本可对增加的复杂性、重量和采购成本进行补偿。APG-77采用了砷化镓(GaAs)技术,一个70mm×3mm的收/发组件可产生10W的射频功率。APG-77本身没有数据处理机。F-22上的两台CIP把雷达同F-22飞机上的其它传感器和电子战系统综合在一起。雷达同飞机武器系统的有效接口就是直接通过这两个CIP来实现的。APG-77具有先进的抗电子干扰能力,预计装机后,F-22将在强杂波和多目标威胁的环境下具有全天候、全向、全高度空/空和空/地作战能力。据2000年期刊透露,APG-77除去具有聚束式合成孔径方式获得高分辨率外,还采用逆合成孔径技术获得超高分辨率(UHR)。由于其分辨率为约0.3米,一个30米长的目标就会有100个像素来确定目标的大小和形状。这种目标的形状识别能力加上回波频谱特征的计算机比对,使该雷达具有一定的“非合作目标识别(NCTR)”能力。工作方式 空/空:空/空搜索与跟踪,空战机动(ACM,近程空战格斗),边测距边搜索(RWS),搜索高度显 示,边速度搜索边测距(VSR),边跟踪边扫描,单目标跟踪(STT),袭击群目标分辨,改 善上视搜索(远距搜索),战情提示,通过凹口跟踪技术。 空/地:增强实波束地形测绘,扩展地形测绘,多普勒波束锐化(选用地图“冻结”),信标,地 面动目标跟踪,地面动目标显示(GMTI)。 空/海:海面目标检测(选用地图“冻结”,中/低海情),固定目标跟踪,地面动目标显示 (GMTI),地面动目标跟踪(GMTT)。作用距离 160nmile(用VSR方式对上视/下视迎头目标) 160nmile(用RWS方式对迎头或尾追目标) 80nmile(用增强实波束地图测绘方式对导航地形图和地面目标探测) 40nmile(使用GMTI方式对陆地和海面目标) 10nmile(用ACM方式自动锁定被探测到的第1个目标) 31nmile(用STT方式自动锁定第1个目标)扫描范围 格斗状态:30°×20°(正常),10°×60°(垂直扫描)跟踪能力 同时跟踪10个目标波束锐化 8:1(DBS1),64:1(DBS2)ISAR 像素的目标尺寸为0.3m,30m长目标有100个像素天线型式 有源相控阵列天线直径 约1mT/R组件 2000个组件功率 10W/组件MTBF 整机400h 天线2000h冷却方式 液冷根据军方对F-22飞机的探测距离远的要求,雷达设计师对有源和无源阵列及其体积、重量和电源作了论证比较后选择了有源电扫阵列。虽然有源电扫阵列在技术和费用方面的风险较高,但能获得较宽的射频带宽并实现远距离探测。6位相移T/R组件设计本身代表了一种复杂的折衷,即对发射功率、效率和增益等参数作相互折衷选择后以得到一个可承受的T/R组件性能结果和可承受的最终成本,对GaAs芯片的多次研制评估后达到这种平衡。接收机使用低温共烧陶瓷(LTCC)作为中频接收机的基板,这种LTCC具有导热性佳和重量轻的优点。在激励器、采样数据交换器、通道形成器和阵列环流器基板/汇流环中也均使用了LTCC。在激励器中采用的大量振动隔离措施对频综器的离散频谱产生有效的控制。电源使用高密度电源并采用分布式设计,这样做大大提高了雷达的可靠性和可维修性。2001年5月,诺斯罗普·格鲁曼公司提出将洛克希德·马丁公司为JSF联合攻击战斗机设计的有源电子扫瞄阵列雷达用于F/A-22战斗机的可行性。据诺·罗公司介绍,由于F/A-22的设计方案在该项目进入工程制造与发展阶段(91年8月)时即已定型。因此经过这么多年的发展,JSF联合攻击战斗机的雷达远比F/A-22先进得多。正是由于这种技术上的先进性,使得JSF的雷达系统售价仅相当于F/A-22雷达的一半,重量更轻,作战能力相当,其中空对地目标定位能力比F/A-22雷达还要强。成本问题也部分导致了两种机型在生产数量上的巨大差异。然而,到目前为止,JSF上的系统还没有被批准用于F/A-22上。这是因为系统集成和测试的成本也很高,阻碍了系统被用于其它设计。武器方面,F/A-22配备一门口径M61A220毫米机炮;可挂4枚发射后不管AIM-120C中距空空导弹和2枚AIM-9X近距导弹,还可挂HARM“哈姆”高速反辐射导弹,AGM-154联合防区外发射武器,GBU-32联合直接攻击弹药,JASSM联合防区外隐身空地导弹,WCMD风修正子母弹,GBU-22“宝石路”III型制导炸弹等。炮口和弹舱门均装有能够快速开启的舱门,轻巧敏捷的弹舱挂架还具有快速伸出并弹射弹药的功能。使得这些开口都得到了保护,提高了隐身性能。2002年4月美空军为使F/A-22具有悬挂标准重量250磅(113千克)的小型炸弹(SDB)的能力,计划将原本设计在武器舱内的环控系统导管去掉。SDB目前正在由波音公司和洛克希德·马丁公司进行竞争。如计划实现,F/A-22战斗机可内挂多达8颗SDB,显著增强对地攻击能力。目前武器舱仅为内挂AIM-120C和JDAM设计,设计时环控系统导管穿过武器舱,不便于挂载其他武器,因此必须移走。环控系统导管的作用在于将发动机吸入的空气引到环控系统,为飞机的航空电子设备和飞行员提供冷却用气体。这项从武器舱内移走环控系统导管的工作,可能在2003财年开始进行。F/A-22战斗机的空重为13.6吨,最大起飞重量27吨,最大飞行速度M2.1,作战半径1500公里。F/A-22战斗机的研制和生产总费用达到了700亿美元,出厂价格预计每架为7200万美元,是目前世界上最贵的战斗机。作为第四代战斗机,F/A-22战斗力倍增,而可维修性大大提高。F/A-22将比它所替代的第三代战斗机可靠得多。与F-15相比,F/A-22飞机保障所需的资源明显减少,作战能力却明显提高。这样F/A-22是真正意义上的战斗力倍增器。从F/A-22设计伊始,就注重保障性设计,目的是降低F/A-22的使用与保障费用,由此将使F/A-22飞机20年服役费用只有F-15同样使用年限的一半。过去保障性设计只是在飞机设计全过程的最后阶段才给予考虑;但在F/A-22的飞机部件或系统图纸设计阶段,维修人员就与设计工程师及制造工程师一起,参与飞机部件或系统的设计、制造及维修工作。设计、生产、维修三方在保障性设计方面需要通力合作。生产一线使用的工具,如果对维修保障有用,也推广应用到维修一线。例如,工厂生产线上使用的座舱盖安装吊车,已经应用在部队。F/A-22与F-15相比,可连续出动架次是F-15的两倍,可靠性指标也是F-15的两倍,每飞行小时只需要0.5个直接维修工时,再次出动检修时间是F-15的2/3。此外,部署一个F/A-22中队(24架飞机)值班30天仅需8架C-141运输机,而部署一个F-15C中队则需16架C-141运输机;部署F/A-22中队所需的车间设备(如机轮和轮胎、弹射座椅、飞行员装备等)和飞机备件也都比F-15明显减少。
F/A-22机身底部离地面只有0.9m,这样,几乎所有的部件或系统都在肩膀高的高度范围之内。模块化结构的航空电子系统,采用了目前民用计算机相当流行的即插即用(P&P)技术,排除故障既方便又迅速。机内自检技术可以将故障诊断系统到外场可更换模块(LRM)即可插拔电路板卡,实际上是一个可确定故障等级的专用电子卡。故障过滤技术系统可以确定故障危险等级以确定是否在座舱向飞行员发出提示甚至告警信息。重要故障数据记录使得维修人员知道什么时间什么部件发生什么故障。F/A-22飞机上拥有能为飞行员供氧的机载制氧系统(OBOGS),因此不需要地面液氧设备。为保证飞行安全,在油箱油量下降时,需给油箱充惰性气体。因此,F/A-22拥有机载惰性气体制造系统(OBIGGS),用其输出的氮气给油箱充气。F/A-22还拥有1个辅助动力装置(APU),因此不需要地面电瓶车。F/A-22的操作尽可能简单,例如,只需要4个简单的步骤,就可以使发动机启动。总体上看,F/A-22再次出动准备包括给飞机补充油料、弹药,以便飞机能再次升空作战。F/A-22允许航炮装弹和导弹挂装同时进行,而在其他战斗机上,则必须严格按先后次序进行。F/A-22采用单个加油点、单个耗材状态检查点。F/A-22采用气动液压伸缩式导弹发射架,以防飞机再次出动准备期间发生走火。
F/A-22系统具有可靠性高、保障备件少、空运保障量小等特点。它的航空电子系统采用容错技术,当某一电路板发生故障时,系统能自动进行重构。该电子系统应用液冷技术,利于延长系统寿命。此外,在研制期间,航空电子系统就经历了综合分析、研制测试和全规模测试,这些测试比传统的军用标准测试更加严格、时间更长。例如,电子设备测试的热循环次数是军标的10倍,高速震动的振动时间也是军标的10倍。
近期F/A-22武器系统有新进展。美EDO公司从洛克西德·马丁航空公司获得了一份940万美元关于其先进中程空空导弹发射器的合同,合同还包括140万美元的先进材料采购经费,经洛克西德公司批准,该先进材料将由EDO公司的船舶与飞机系统工厂生产。EDO的首席执行官称,这一合同巩固了EDO公司作为一个用于飞机上的气动发射机构的供应商的地位,这种气动发射机构将在21世纪装备部队。EDO公司的武器弹射产品是公司成长战略的一个核心产品,这种专用产品广泛用在国内和国际的飞机上,包括未来的联合攻击机。这种导弹弹射发射装置称为LAU-142/AAVEL,可使挂装在飞机内部的武器安全与飞机分离。AVEL使用了一种高可靠性、非化学能系统。当在飞行中接到发射导弹的指令时,AVEL系统充气,然后将导弹安全地推射出去,导弹非常迅速地穿过临界空气流动层。
2001年8月,F/A-22研制成功10年后,美国终于下定决心投入巨资批量生产F/A-22战斗机。国防部次长阿尔德里奇宣布,将正式投产F/A-22“猛禽”战斗机,以替代目前正在服役的F-15机群。洛克希德·马丁公司将承接生产295架F/A-22的生产订单,如果价格成本令军方满意,五角大楼将会增加订数。由于订购计划的确定,F/A-22的其他试验计划也开始加速进行。如近期F/A-22进行了被弹试验,即抗毁损能力的试验。试验中用高射炮弹向停放在实验室内的F/A-22射击,F/A-22的部分蒙皮损坏,但主要结构未受大的影响。这证明了F/A-22的机体结构可以顶住少量小型高炮炮弹的攻击。目前美国空军已经为F/A-22战斗机的首支作战联队选定基地,即著名的弗吉尼亚州兰利空军基地。首批F/A-22计划于2004年9月进驻该基地,2005年12月将具备初始作战能力。之前美空军根据F/A-22战斗机作战联队驻扎的最终环境影响的声明中有关的信息、分析以及公众的态度,做了详细的研究报告。可见环保力量的强大。最终认为驻扎兰利基地符合美国的国家环境政策法案NEPA以及政府关于NEPA中环境质量的规定。
具体工作包括:·在基地建立三个战斗机中队,包括72架F/A-22战斗机和6架备用机。F-15“鹰”战斗机被替换。该工作将于2002年开始;·在基地为训练和作战部署提供管理;·为。全长18.92m全宽13.56m全高5m空重13636Kg最大起飞重量27273Kg超音速巡航时飞行速度1590km/h高空最大飞行速率2335km/h海平面最大飞行速率1482km/h升限15240m