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解析F-22 猛禽戰斗機
發布時間:2012-3-9 瀏覽次數:3547次

研制國家:美國名稱型號:F/A-22(LOCKHEED F-22)“猛禽”戰斗機研制單位:美國洛克希德公司造 價:F/A-22單價1.2億美元(不含研制成本),F 狀:在研。2005年12月將具備初始作戰能力。將擁有72架飛機和6架備用機。

一、概述
F/A-22是美國空軍研制的新一代戰斗機,也是目前唯一面世的“第四代戰斗機”,它將成為21世紀初的主戰機種。它的任務包括:奪取制空權,向美軍作戰提供空中優勢,在戰區空域有效實施精確打擊;防空火力壓制和封鎖、縱深遮斷,近距空中支援。與第三代戰斗機相比,F/A-22飛機最具里程碑意義的技術特性是:采用全隱身與氣動綜合布局、持續的超音速巡航能力、過失速機動、短距起降、先進的機載設備和火控系統與綜合航空電子系統。
1、研發背景
1981年11月,美國空軍正式提出了研制作為F-15后繼機的新型制空戰斗機的要求。1983年年9月美國空軍與7家公司簽訂了概念研究合同,同時與普•惠公司和通用電氣公司簽訂發動機的驗證和鑒定合同。1985年9月,空軍公布了正式的先進戰術飛機的戰、技術要求,同年11月空軍要求在先進戰術飛機的設計中要把隱身作為一項指標,也是專家們所指的目前唯一面世的“第四代戰斗機”,它將成為下世紀初葉的主戰機種。主要用途是壓取戰區制空權,因而也是F-15的后繼型號。1990年9月原型機首飛,最初計劃采購750架,經過兩肖減最后確定的采購數量是438架。1997年9月EMD型飛機首飛,預計2002年開始交付生產型飛機,2004年形成初步作戰能力,2013年交付第438架飛機。該計劃原稱ATF,始于1982年,ATF要求,也是首次要求將以下五個特點集在一架飛機上,即低可探測性(隱身性)、高度機動性和敏捷性、使用軍用推力即可作超音速巡航(而不是只滿足于以往老型號的短時間超音速沖刺)、有效載重不低于F—15和具有飛越包括第三世界戰區在內的所有戰區的足夠遠的航程。面對如此先進的設計要求,F—22采用一切已有的世界級航空頂尖技術是毫無疑問的。
2、研發歷程
1986年10月31日洛克希德、波音和通用動力3家公司聯合研制小組的YF-22中標,并按要求制造兩架原型機。1990年9月29日,第1架YF-22首飛,10月26日進行了第1次空中加油。10月30日第2架原型機進行首次飛行。11月3日YF-22原型機進行了不使用加力的超音速飛行。隨后于11月28日在加州的中國湖海軍武器試驗中心首次發射了未裝彈藥的“響尾蛇”導彈,12月20日在加州的太平洋導彈試驗場發射未裝彈藥的AIM-120“阿姆拉姆”導彈。
  1991年8月2日空軍正式授予研究洛克希德公司一份95.5億美元的工程發展合同,制造13架試驗型飛機。1991年12月16日,空軍確定了F-22戰斗機的外形,并制造了風洞試驗和測定雷達反射截面使用的模型;開始準備內部設計和飛機制造用的工具。
  1992年6月4日,洛克希德公司完成了F-22的設計修改。同月,進行了F119型試驗型發動機部件的關鍵性設計評審,完成了發動機詳細設計階段的工作,決定進行F119發動機的生產和組裝。12月27日F119的第1臺工程發展階段的發動機開始進行試驗。
1994年10月6日,洛克希德航空系統公司開始制造第1架F/A-22的部件。1995年6月,F-22的關鍵設計評審工作全面完成,至此F/A-22飛機機身的詳細設計階段的工作完成。
1997年3月6日,第1架F-22基本組裝完畢,開始進行加注燃料和發動機試車。4月9日洛克希德•馬丁航空系統公司首次公開了F-22戰斗機,并正式公布了“猛禽”的綽號。1997年9月7日,該機在羅賓斯空軍基地進行了58分鐘的首次試飛。隨后,該機于1998年春返回愛德華空軍基地,交由空軍試驗。
2001年8月,F-22研制成功10年后,美國終于下定決心投入巨資批量生產F-22戰斗機。洛克希德•馬丁公司承接生產295架F-22的生產訂單,如果價格成本令軍方滿意,五角大樓將會增加訂數。
2002年1月,美國空軍官員宣布F-22"猛禽"戰斗機的首支作戰聯隊將駐扎在弗吉尼亞州的蘭利空軍基地。首批F-22戰斗機計劃于2004年9月抵達蘭利空軍基地,2005年12月將具備初始作戰能力。蘭利基地成立三個F-22戰斗機中隊,共擁有72架飛機和6架備用機。
2002年5月31日,洛克希德•馬丁公司在完成F-22靜力試驗之后,又成功地進行了F-22的疲勞試驗。F-22機體要求使用壽命為20年或8000飛行小時。
2002年8月,美國空軍宣布,將F-22更名為F/A-22,以更準確地體現F/A-22的使命,包括對地攻擊能力,同時也是為了配合空軍提出的FB-22轟炸機型的任務。
2002年11月,F/A-22已完成初始飛行試驗,在試驗中,F/A-22實現了以2倍音速飛行;飛行高度15240米以上,并完成了高過載機動飛行,如9g轉彎。在3048米以上高度進行了亞音速飛行。
2003年7月,洛克希德•馬丁公司將困擾多時的F/A-22軟件問題予以解決。這標志著F/A-22項目又取得一次顯著的進展。改進版本的軟件安裝在F/A-22上后,顯著改善了座艙系統的可靠性。而在此之前,由于軟件的問題,座艙系統每運行兩小時就要關閉一次,現在則可以連續運行21小時以上。
2003年9月19日,一架F/A-22試驗飛機在例行試飛時差點墜毀,據空軍初步調查稱,事故是因駕駛員沒按原定程序進行飛行機動而致,并非飛機本身出現問題。
2004年3月,空軍決定略微增加訂購F/A-22的數量,主要的原因是該項目在削減成本方面取得了顯著成效,并認為當前的項目估算支持采購277架F/A-22,而此前美空軍確定的采購目標是276架。2004年4月29日,美國空軍宣稱F/A-22進入初始作戰試驗與鑒定階段,這為擴大“猛禽”戰斗機的采購掃清了障礙。
2004年6月,美國空軍宣布授予洛克希德•馬丁公司一項價值4.92億美元的固定價格確認合同,用于購買制造24架F/A-22所需的先進器材和相關設備,這標志著第五批“猛禽”戰斗機即將投入低速初始生產。
2004年9月,洛克希德•馬丁公司對F/A-22的生產速度作了進一步的調整,加快了戰斗機的生產步伐。該公司的目標是2004年生產19架戰斗機,并計劃在大批量生產階段每年生產24架F/A-22戰斗機。2004年12月21日,一架美軍F/A-22“猛禽”戰斗機墜在美國內華達州南部的內利斯空軍基地墜毀。
雖然美國防部還未正式宣布,但據消息靈通人士透露,國防部已經批準洛克希德·馬丁公司研制的F/A-22戰斗機進入全速生產。F/A-22單價1.2億美元(不含研制成本)。5月12日,首架作戰型F/A-22已交付給位于弗吉尼亞州蘭利空軍基地的第1戰斗機聯隊第27戰斗機中隊。
二、性能指標:
機長:18.9米;機高:5.08米;翼展:13.56米;機翼面積:840平方英尺;尾展:5.74米;水平尾展:8.84米;輪距:3.23米;推進系統:2臺惠特尼F119-PW-100渦扇發動機;發動機推力:155KN;內部燃油:8323公斤;凈起飛重量:14365公斤,最大起飛重量:27216公斤;最大飛行速度:1.8馬赫;超音速巡航速度:1.5馬赫;最大使用過載9G;最大攻角60°;作戰半徑:2170公里;實用升限:18000米。
 
 
F/A-22的起落架
 
 
F/A-22艙蓋
 
三、結構特點
在平面內為帶高位梯形機翼的帶尾翼的綜合氣動力系統,包括彼此隔開很寬和帶方向舵并朝外傾斜的垂直尾翼,并且水平安定面直接靠近機翼布置。按照技術標準(小反射外形、用吸收無線電波的材料、用無線電電子對抗器材和小輻射的機載無線電電子設備裝備戰斗機,其設計最小有交錯射面為0.1平方米左右。F/A-22是美國戰斗機中使用鈦合金與復合材料最多的機型。其中鈦-64合金約36%、熱定型復合材料約24%、鋁合金約16%、鋼約6%、鈦-52222合金約3%、熱塑復合材料約1%、其它約15%。F-22機身蒙皮全都是高強度、耐高溫的BMI復合材料。新研究開發的高強度鈷-62222合金,初問世就用在F—22上。主起落架使用鋼材。武器艙門與起落架艙門使用熱塑復合材料。兩側翼下菱形截面發動機進氣道為不可調節的進氣道,為敷設發動機壓氣機冷壁進氣道呈S形通道。發動機二維噴管,有固定的側壁和調節噴管橫截面積及按俯仰±20°角偏轉推力矢量而設計的可動上調節板和下調節板.
 
 
F/A-22的F119-PW-100 發動機
 
 
 
F119-PW-100 發動機在場內例試
 
四、電子系統和武器裝備
1、電子系統
  航空電子:F/A-22配備綜合航空電子系統。綜合航空電子系統是第四代戰斗機的主要特點之一,它通過數據總線進行信息傳送,采用模塊化結構實現結構的簡化和資源共享,通過傳感器數據融合獲取更豐富、準確、質量更高的目標信息,所有作戰信息通過平面顯示器和多功能顯示器顯示,為飛行員提供關鍵的飛行及作戰信息,明顯降低飛行員的工作負擔,通過機內自檢和系統重構,使系統具有容錯能力,提高了系統的可靠性和可維修性。高性能的綜合航空電子系統使F/A-22具有良好的識別、選擇、瞄準、快攻和幫助飛行員決策的能力。航空電子共分以下幾部分:通用合成處理器、ADA軟件、高級數據合成座艙顯示器;合成電子戰系統、合成通信、導航和識別系統、光纖數據傳輸系統;AN/APG-77主動相控陣多功能火力控制雷達。
        通用合成處理器:通用合成處理器由休斯公司制造,負責將雷達、電子戰和識別傳感器數據、通信、導航、武器和系統狀況等數據合成到一起,并通過多功能顯示器向飛行員顯示。每架F/A-22有兩臺通用合成處理器,每臺處理器中有66個模塊化插槽。F-22的所有信號和數據處理需求可僅由7類處理器完成,這些處理器都是通過一個容錯網絡連接在一起。目前,第1通用合成處理器中66個插槽中有19個、第2通用合成處理器中有22個未被使用,以供未來升級使用。F/A-22通用合成處理器的主任務電腦每秒能發出105億條指令、其內存為300兆。
  Ada軟件:Ada軟件有4種版本:版本0是首次試飛階段使用的版本。只有基本功能,有27.2萬行源語言代碼;版本1是工程發展型4號機試飛時使用的版本,有86.6萬行源語言代碼;版本2將是1999年底擴充雷達功能后的版本,有102.4萬行源語言代碼;版本3是首批批產型使用的版本,有155.6萬行源語言代碼。
  這些軟件負責通訊、導航、識別處理功能,雷達處理功能,電子戰處理功能,任務處理功能,慣性基準處理功能,外掛物管理處理功能,控制和顯示處理功能,核心處理功能,飛行器管理功能,通用分系統功能。
        座艙顯示器:平視顯示器,顯示戰術信息和飛行儀表信息。戰術信息顯示武器和目標狀態、射擊標記、武器包線和探測器標記?傄晥鰹20°×30°,由英國GEC-馬可尼航空電子公司研制。
  綜合控制板,裝在平視顯示器的駕駛員顯示裝置的組合玻璃下方,其上的鍵盤和行顯示器用于輸入數據和系統控制。上前方顯示器,是通訊、導航、識別系統的顯示器。顯示系統狀態、綜合提示、注意、告警信息。上前方顯示器,是備用飛行儀表,顯示關鍵的飛行信息:姿態、空速、高度、航向和燃油。兩個上前方顯示器的功用可以互換! ≥o助多功能顯示器,是防御電子系統顯示器。顯示空中和地面威脅的平面視圖及其探測器的作用距離,使駕駛員能對威脅作出反應和回避。輔助多功能顯示器,是攻擊顯示器。顯示空中威脅的平面視圖并標出其相應的高度、射擊清單、目標航跡、導彈發射包線、武器控制標記和導彈射出標記。輔助多功能顯示器,是外掛物管理系統顯示器。顯示有關發動機、武器和投放外掛物的信息。主多功能顯示器,是戰術信息顯示器。顯示戰術態勢的平面圖,包括竄航跡、地面上的陣地和F-22探測器的搜索范圍。目標符號的形狀和顏色表示威脅的屬性、目標航跡特性和射擊的優先次序。
        電子戰系統:電子戰系統是探測、電子和處理設備的集合,它能探測和確定來自其它飛機的信號,并且控制F/A-22的箔片和曳光彈等干擾設備。電子戰系統還包括雷達預警接收機和洛克希德·馬丁公司生產的“檀木”導彈發射探測器,為飛機提供全方位保護。
        通信、導航和識別系統:F/A-22通信、導航和識別系統負責履行通信、導航和識別功能,它使用通用合成處理器進行信號和數據處理。
        飛行中數據鏈:飛行中數據鏈可使所有F/A-22在飛行中自動共享目標和系統數據,而不需無線電呼叫。在飛行中數據鏈的幫助下,飛行員能更自主飛行。長機可以通過數據鏈告訴僚機其油料、武器狀態,以及敵機狀況。只要一按按鈕,就能自動地按優先順序排列打擊目標,并且建立打擊清單。長機和僚機的導彈飛行狀態都能在座艙顯示器上監控。根據這些能力,基于視覺識別和編隊機動等傳統的戰術可能會完全得到改變。數據鏈同樣允許另外的F/A-22加入網絡進多機協調攻擊。
        AN/AGP-67雷達系統:AN/AGP-67主動電子掃描陣列雷達。由諾斯羅普•格魯曼與雷聲公司合作研制。天線與機身完全合成到一起,提高了頻率的捷變、降低雷達的橫截面積、增加了帶寬,從而更好支持F/A-22的空中主宰任務。雷達對F/A-22的合成航空電子和傳感器的能力至關重要,它在敵雷達發現飛機前就能向飛行員提供多個敵目標的詳細信息。
 
 
APG-77雷達
 
 
APG-77雷達掃描跟蹤示意圖
 
        APG-77雷達系統:最大特點是合成了捷變光束控制,它允許一部雷達同時履行搜索、跟蹤和目標瞄準任務。捷變光束控制同樣使雷達搜索其它空域,而同進可能繼續跟蹤優先打擊的目標。另外,雷達的低截獲率能力使F/A-22在瞄準裝備有雷達警報接收機和電子干擾設備的敵機時,而敵機還不知道其已被瞄準。
        APG-77雷達的主要特性:工作頻率:8至12GHz;掃描范圍:電子掃描,±方位90°;真實波束地形測繪:148公里;多普勒波束銳化:18.5公里、37公里或74公里;活動目標指示:74公里;邊測距邊搜索:296公里(迎頭);邊速度搜索邊測距 296公里(迎頭)。平均故障間隔時間450小時(預測值)。
2、武器裝備
        F/A-22除執行空中優勢任務外,也能使用聯合直接攻擊彈藥等精確制導武器進行精確對地攻擊。由于隱身和超音速巡航的需要,F/A-22的基本武器裝備安置在機內。不過它也有用于掛副油箱和導彈的4個翼下掛點,用于在非隱身狀態掛載副油箱和武器。
  (一)機炮
  F/A-22戰斗機原計劃裝備1門新研制的先進技術機炮,但在該型機炮實用前,目前裝備的是1門改進的M61A2機炮。機炮安裝在飛機右進氣口上方的炮艙內。射擊時,炮艙的前部艙門必須向后打開,以便射擊和排除廢氣。炮艙內除安裝M61A2機炮外,還安裝有洛克希德•馬丁公司研制的無殼彈藥線性供彈系統,并備有480發炮彈。
 
 
武器艙內的6枚空空導彈
 
       (二)空對空導彈和空對地武器
   F/A-22戰斗機的空空武器有AIM-9“響尾蛇”短程和AIM-120“阿姆拉姆”中程導彈。每加裝1枚AIM-120導彈,武器系統將增重205公斤,其中導彈重160公斤,發射裝置重45公斤。由于武器掛在機身武器艙內,飛行阻力和雷達反射面積并不增大?諏Φ匚淦髦饕454公斤的GBU-32聯合直接攻擊彈藥。也可以掛載由MK84或BLU-109/B的改裝的聯合直接攻擊彈藥。為改善F/A-22的主武器艙中攜帶末來彈藥的能力,美國空軍進行了武器的優化研究。所考慮的方案包括:兩枚精度在3米以內的改進型聯合直接攻擊彈藥;兩枚由洛克希德•馬丁公司研制的風力修正彈藥布撒器;8枚115公斤的小口徑精確彈藥;或者24枚激光/雷達復合制導自主式子彈藥。
 
 
打開主武器艙的F/A-22戰斗機
 
  (三)武器艙和武器懸掛裝置
  機身武器艙。F/A-22戰斗機前部機身下有1個主武器艙,在機身兩側各有1個副武器艙,因此,除了炮艙外,F/A-22機身內部共有3個武器艙,保證所有的武器都能安裝在飛機內部。
武器掛架和導彈發射器。F/A-22安裝了由EDO公司研制的LAU-142/A“阿姆拉姆”導彈垂直彈射發射器,主武器艙內共安裝了6具這樣的發射架。這種轉向彈射器可以減小武器艙體積,從而節省重量,并能在所有飛行條件下發射導彈。彈射器使用氣動液壓裝置在1秒內發射導彈。另外,洛克希德•馬丁公司戰術飛機系統部在F-16飛機的翼尖發射軌的基礎上,為F/A-22飛機研制了LAU-141A掛架式發射器發射AIM-9導彈。這種發射器能迅速地伸縮,但不能彈射導彈,而是從側武器艙的前端射出“響尾蛇”導彈。從而增大了導彈紅外導引頭的視場。這種發射器也適應F/A-22的較新的AIM-9X導彈要求。
外部掛架。F/A-22有4個翼下掛點,每個掛點能掛載2270公斤重量。翼下掛點在不掛武器時能掛載4個2270升副油箱,也可在掛2個副油箱時攜帶4枚導彈
 
武器懸掛裝置示意圖
 
五、作戰使用
(一)作戰任務
根據設計,F/A-22戰斗機將要承擔的三類任務:一是對付蘇-30等空優戰斗機;二是對付現代的地空導彈,打擊時間敏感目標;三是參與巡航導彈防御。由于F/A-22具有超聲速巡航能力,在對巡航導彈實施第一次攻擊不中之后,可以發起第二次攻擊。
(二)作戰范圍
可能隨時從駐地快速轉場至世界的各地區執行作戰任務。并依靠隱形性能突擊敵防護嚴密的縱深或核心目標。但是為了避免潛在對手可能動用精確制導武器對美國空軍基地的打擊,“猛禽”一般不會部署在一線機場,這決定了其將采取遠程奔襲的戰術,從后方基地到戰區襲擊后返回。
(三)兵力使用
在美國空軍全球打擊的戰略行動中,將首先利用F/A-22的隱身優勢,壓制敵地面防空系統,然后用B-2A隱身轟炸機進行突防轟炸,打擊敵防空和指揮系統,摧毀其防御體系,為隱身和非隱身作戰飛機向戰區部署,并實施大規模的空中突擊行動創造條件,保持戰區的空中優勢,為后續聯合打擊部隊開辟通道。按照美國空軍的戰略,執行全球打擊特遣任務將由48架F/A-22戰斗機(兩個中隊)和12架B-2轟炸機組成。另外,在美國本土防御中,美空軍將出動E-10飛機和F/A-22協同行動,實施巡航導彈防御。
(四)武器使用
F/A-22可以攜帶“阿姆拉姆”中距空對空導彈、“響尾蛇”近程空對空導彈、聯合直接攻擊彈藥和小口徑炸彈,根據不同的作戰任務,F/A-22攜帶不同的彈藥:F/A-22以內掛方式攜帶兩枚450公斤聯合直接攻擊彈藥,在主武器艙內側與2枚AIM-120并排懸掛。在作戰中典型的武器配備方案如下:
  隱形作戰狀態:20毫米M61A2機炮(480發)+4枚AIM-120A“阿姆拉姆”導彈(掛主武器艙內)+2枚AIM-9M“響尾蛇”導彈(掛在側武器艙內);空空作戰:20毫米M61A2機炮(480發)+6枚AIM-120C“阿姆拉姆”導彈(掛在主武器艙內)+2枚AIM-9M“響尾蛇”空對空導彈(掛在側武器艙內);對地攻擊20毫米M61A2機炮(480發)+2枚AIM-120C“阿姆拉姆”導彈(掛在主武器艙內)+2枚GBU-32聯合直接攻擊彈藥(與AIM-120并排掛在主武器艙內)+2枚AIM-9M“響尾蛇”空對空導彈(掛在側武器艙內);
        非隱形作戰狀態:轉場時,最多可在機翼下掛4個副油箱和8枚AIM-120“阿姆拉姆”導彈;空對地攻擊時,20毫米M61A2機炮(480發)+2顆GBU-32聯合直接攻擊彈藥(掛在主武器艙內)+2枚AIM-9M“響尾蛇”空對空導彈(掛在側武器艙內)+機翼下掛載空對地武器。
 

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