【編者】沒有親臨現場是絕對不能體會到戰鬥機加力飛行那種震耳發聵、響徹雲霄的震撼和強大,對飛機發動機的可靠性要求那真是不可思議!
F-22精彩飛行視頻,發動機強大到不可思議!(3分22秒)
美國F-22猛禽戰鬥機(英文:F-22 Raptor),由美國洛克希德·馬丁、波音和通用動力公司聯合設計的新一代重型隱形戰鬥機,主要任務是取得並確保戰區的制空權。也是現今唯一投入使用的第四代戰鬥機。F-22於2000年開始陸續進入美國空軍服役,以取代上一代的主力機種F-15鷹式戰鬥機。
F-35戰鬥機
F/A-22是美國21世紀初期的主力重型戰鬥機,它是目前(截止到2012年)最昂貴、也是最先進的戰鬥機。它配備了主動相控陣雷達、AIM-9X近程空對空飛彈、AIM-120C中程空對空飛彈、向量推力引擎、先進整合航電與人機接口等。
在設計上具備超音速巡航(不需要使用後燃器維持)、超視距作戰、高機動性、對雷達與紅外線匿蹤(隱身)等特性。據估計其作戰能力為F-15的2到4倍。將會在較長的一段時間裡成為世界重型戰鬥機的霸主。研發F/A-22的的技術也同時應用到了下一代F-35「閃電II」(LightningII)身上。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 研發背景F-15
1981年11月,美國空軍正式提出了研製作為F-15後繼機的新型制空戰鬥機的要求。1983年9月,美國空軍與7家公司籤訂了概念研究合同,同時與普•惠公司和通用電氣公司籤訂發動機的驗證和鑑定合同。
1985年9月,空軍公布了正式的先進戰術飛機的戰、技術要求: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(而不是只滿足於以往老型號的短時間超音速衝刺)、有效載重不低於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。這些技術指標使得F-22戰鬥機成為目前唯一面世的「第四代戰鬥機」,同時也成為21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的後繼型號。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 研發歷程AIM-120飛彈
1986年10月31日,洛克希德、波音和通用動力3家公司聯合研製小組的YF-22中標,並按要求製造兩架原型機。
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。隨後於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」飛彈,12月20日在加州的太平洋飛彈試驗場發射未裝彈藥的AIM-120「阿姆拉姆」飛彈。
1991年8月2日,美國空軍正式授予洛克希德公司一份價值95.5億美元的工程發展合同,製造13架試驗型飛機。
1991年12月16日,空軍確定了F-22戰鬥機的外形,並製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製造用的工具。
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製造第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戰鬥機,並正式公布了「猛禽」的綽號。
1997年9月7日,F-22戰鬥機在羅賓斯空軍基地進行了58分鐘的首次試飛。隨後,該機於1998年春返回愛德華空軍基地,交由空軍試驗。
2001年8月,F-22研製成功10年後,美國終於下定決心投入巨資批量生產F-22戰鬥機。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」戰鬥機的首支作戰聯隊將駐紮在維吉尼亞州的蘭利空軍基地。首批F-22戰鬥機計劃於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戰鬥機中隊,共擁有72架飛機和6架備用機。
F-22模擬倉
2002年5月31日,洛克希德·馬丁公司在完成F-22靜力試驗之後,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,並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軟體問題予以解決。這標誌著F/A-22項目又取得一次顯著的進展。改進版本的軟體安裝在F/A-22上後,顯著改善了座艙系統的可靠性。而在此之前,由於軟體的問題,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,並非飛機本身出現問題。
F-22作戰頭盔
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,並認為當前的項目估算支持採購277架F/A-22,而此前美空軍確定的採購目標是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鑑定階段,這為擴大「猛禽」戰鬥機的採購掃清了障礙。
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,用於購買製造24架F/A-22所需的先進器材和相關設備,這標誌著第五批「猛禽」戰鬥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,加快了戰鬥機的生產步伐。該公司的目標是2004年生產19架戰鬥機,並計劃在大批量生產階段每年生產24架F-22戰鬥機。
2005年,F-22猛禽戰鬥機第一次在美國猶他州正式開始服役。
2006年9月27日,美國國會在一次參謀部部長聯席會議上討論了對F-22的禁止出口的政策。在華盛頓的討論會議之後,美國國防部宣布F-22不會出口。
2007年7月31日,洛克希德馬丁公司獲得了一個總價值73億的包括60架F-22戰鬥機的長期合約。這個F-22戰鬥機的生產合約使該公司獲得了183架戰鬥機的生產任務,並會在2011年擴大生產規模。
2009年4月6日,美國國防部公布了2010財年國防預算案,F-22 「猛禽」戰機將在再生產4架後關閉生產線。
2011年5月5日,美國空軍宣布,F-22型「猛禽」戰機暫時停飛,以便調查供氧系統問題。
2011年9月19日宣布,美國空軍部長麥可·唐利和參謀長諾頓·施瓦茨已批准相關計劃,結束F-22「猛禽」戰機長達4個月的停飛,準許其重新上天執行任務。
2011年12月13日,洛克希德·馬丁公司生產的最後一架F-22A猛禽戰鬥機下線滑出裝配廠房。該機尾翼編號為09-4195,將於2012年春季交付駐埃爾門多夫空軍基地的第3戰鬥機聯隊。
2012年5月15日,美國國防部長帕內塔下令空軍,對F-22型「猛禽」式戰機實施全面限制飛行令,所有F-22戰機將停止遠程飛行。自2008年起,F-22的空軍飛行員報告十多起缺氧狀況,症狀包括眩暈感、失去知覺等。[2]
2012年7月24日,美國國防部長帕內塔下令,逐步解除F-22「猛禽」戰鬥機的限飛令,空軍方面找到了飛行員在駕駛「猛禽」時的缺氧原因及解決辦法。[3]
美國F-22猛禽戰鬥機 - 結構F-22機身蒙皮全都是高強度、耐高溫的BMI複合材料。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複合材料。F/A-22是美國戰鬥機中使用鈦合金與複合材料最多的機型。其中鈦-64合金約36%、熱定型複合材料約24%、鋁合金約16%、鋼約6%、鈦-52222合金約3%、熱塑複合材料約1%、其它約15%。
布局
F-22採用雙垂尾雙發單座布局。垂尾向外傾斜27度,恰好處於一般隱身設計的邊緣。其兩側進氣口裝在翼前緣延伸面(邊條翼)下方,與噴嘴一樣,都作了抑制紅外輻射的隱身設計,主翼和水平安定面採用相同的後掠角和後緣前掠角,都是小展弦比的梯形平面形,水泡型座艙蓋凸出於前機身上部,全部武器都隱蔽地掛在4個內部彈艙之中。
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並朝外傾斜的垂直尾翼,並且水平安定面直接靠近機翼布置,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鬥機,其設計最小有交錯射面為0.1平方米左右)。
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。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 電子系統F119-PW-100 發動機在場內例試
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鬥機的主要特點之一,它通過數據總線進行信息傳送,採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軟體、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。
通用合成處理器由休斯公司製造,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,並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。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軟體有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年底擴充雷達功能後的版本,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。
這些軟體負責通訊、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。
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。總視場為20°×30°,由英國GEC-馬可尼航空電子公司研製。
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於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。
輔助多功能顯示器,是防禦電子系統顯示器。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迴避。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並標出其相應的高度、射擊清單、目標航跡、飛彈發射包線、武器控制標記和飛彈射出標記。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探測器的搜索範圍。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,並且控制F/A-22的箔片和曳光彈等幹擾設備。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」飛彈發射探測器,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,並且建立打擊清單。長機和僚機的飛彈飛行狀態都能在座艙顯示器上監控。根據這些能力,基於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。
APG-77雷達
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製。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幹擾設備的敵機時,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;掃描範圍:電子掃描,±方位90°;真實波束地形測繪:148公裡;都卜勒波束銳化:18.5公裡、37公裡或74公裡;活動目標指示:74公裡;邊測距邊搜索:296公裡(迎頭);邊速度搜索邊測距 296公裡(迎頭)。平均故障間隔時間450小時(預測值)。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 武器系統F-22發射飛彈
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。由於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。不過它也有用於掛副油箱和飛彈的4個翼下掛點,用於在非隱身狀態掛載副油箱和武器。
F/A-22戰鬥機原計劃裝備1門新研製的先進技術機炮,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後打開,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•馬丁公司研製的無殼彈藥線性供彈系統,並備有480發炮彈。
打開主武器艙的F/A-22戰鬥機
F/A-22戰鬥機的空空武器有AIM-9「響尾蛇」短程和AIM-120「阿姆拉姆」中程飛彈。每加裝1枚AIM-120飛彈,武器系統將增重205公斤,其中飛彈重160公斤,發射裝置重45公斤。由於武器掛在機身武器艙內,飛行阻力和雷達反射面積並不增大。空對地武器主要是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的主武器艙中攜帶未來彈藥的能力,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•馬丁公司研製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枚雷射/雷達複合制導自主式子彈藥。
F/A-22戰鬥機前部機身下有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。
武器掛架和飛彈發射器。F/A-22安裝了由EDO公司研製的LAU-142/A「阿姆拉姆」飛彈垂直彈射發射器,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,並能在所有飛行條件下發射飛彈。彈射器使用氣動液壓裝置在1秒內發射飛彈。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飛機研製了LAU-141A掛架式發射器發射AIM-9飛彈。這種發射器能迅速地伸縮,但不能彈射飛彈,而是從側武器艙的前端射出「響尾蛇」飛彈。從而增大了飛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飛彈要求。
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枚飛彈。[1]
美國F-22猛禽戰鬥機 - 作戰用途根據設計,F/A-22戰鬥機將要承擔的三類任務:一是對付蘇-30等空優戰鬥機;二是對付現代的地空飛彈,打擊時間敏感目標;三是參與巡航飛彈防禦。由於F/A-22具有超聲速巡航能力,在對巡航飛彈實施第一次攻擊不中之後,可以發起第二次攻擊。
可能隨時從駐地快速轉場至世界的各地區執行作戰任務。並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,這決定了其將採取遠程奔襲的戰術,從後方基地到戰區襲擊後返回。
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,然後用B-2A隱身轟炸機進行突防轟炸,打擊敵防空和指揮系統,摧毀其防禦體系,為隱身和非隱身作戰飛機向戰區部署,並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,為後續聯合打擊部隊開闢通道。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戰鬥機(兩個中隊)和12架B-2轟炸機組成。另外,在美國本土防禦中,美空軍將出動E-10飛機和F/A-22協同行動,實施巡航飛彈防禦。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 用戶及部署因法規的限制無法出口,美國暫時是F-22的唯一用戶。其F-22部署在本土阿拉斯加基地,將有8個中隊。另外在維吉尼亞州蘭利空軍基地(Langley)也有一支F-22中隊(第二十七中隊),於2005年5月12日成軍。
另外的一支中隊也曾於2007年2月進駐日本嘉手納空軍基地,4月與日本航空自衛隊戰機展開聯合飛行訓練,5月初陸續撤離,結束為期三個月首度美國本土以外的基地駐防。
2008年7月中至8月初,F-22A進駐關島安德森空軍基地,參與「Jungle Shield」演習。
2010年,美軍於夏威夷希肯空軍基地正式部署F-22A一中隊。
2010年5月,美國空軍駐日本衝繩嘉手納基地發言人宣布,將從隸屬於美國新墨西哥州霍羅曼空軍基地(Holloman)調派12架F-22戰鬥機到嘉手納基地,臨時部署約4個月。以因應韓國宣布天安艦遇襲沉沒事件調查結果所引起東北亞的緊張局勢。7月25日,F-22將參與美國與韓國進行的聯合軍事演習。
2012年7月24日,美國國防部發言人利特爾宣布,國防部長帕內塔已經下令,一個中隊的「猛禽」將飛往日本,部署到衝繩嘉手納空軍基地。[3]
美國F-22猛禽戰鬥機 - 產量2003年1月14日,第一批生產的F-22於交付給內華達州的內利斯空軍基地,到2004年,共51架F-22猛禽戰鬥機已全部交付使用。
2007年8月29日,洛克希德馬丁公司舉行了完成「第100架猛禽戰機」生產裡程碑的慶祝儀式,
從2008年起,F-22猛禽戰鬥機開始以每年20架的速度生產。
截止到2011年停產前,F-22猛禽戰鬥機共生產175架。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 價格F-22「猛禽」戰機每架生產成本高達兩億美元,如果把研發成本算進去,每架甚至高達3.5億美元。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 實戰2014年9月23日,美軍派出號稱世界最先進戰機的F-22「猛禽」戰鬥機,搭配KC-135空中加油機等機型,參加了空襲敘利亞境內「伊斯蘭國」目標行動。F-22猛禽戰鬥機這是歷史上第一次加入實戰。據稱,F-22每小時的飛行費用為6.8萬美元,約合人民幣41.7萬元。
美國F-22猛禽戰鬥機 - 事故2003年的9月19日,一架飛機在試飛當中摔毀,飛行員跳傘逃生。
2004年12月20日15時45分(美國西部時間),一架美軍F-22起飛時失控,墜毀於內華達州內利斯空軍基地,飛行員彈射逃生。墜毀的F-22隸屬於美國空軍第422試驗評估大隊。
2009年3月25日一架F-22在執行一項「測試飛行任務」時在加利福尼亞南部沙漠地帶墜毀。試飛員死亡。
2010年11月17日,美國空軍一架F-22戰機與地面失去聯繫,此後經查,這架F-22墜毀,搜救人員已在阿拉斯加找到飛機殘骸。 飛行員死亡。