F-22戰斗機

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F-22戰斗機(英文:F-22 fighter,編號:F-22,代號/綽號:Raptor,譯文:猛禽,通稱:洛克希德·馬丁F-22“猛禽”),是美國一型單座雙發高隱身性第五代戰斗機,是世界上第一種進入服役的第五代戰斗機 [1] 
F-22戰斗機的隱身性能、靈敏性、精確度和態勢感知能力結合,組合其空對空和空對地作戰能力,使得它成為當今世界綜合性能最佳的戰斗機 [2] 
F-22戰斗機由美國洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)和波音公司聯合研制,于21世紀初期陸續進入美國空軍服役,以取代F-15戰斗機。洛克希德·馬丁公司為主承包商,負責設計大部分機身、武器系統和F-22的最終組裝。計劃合作伙伴波音公司則提供機翼、后機身、航空電子綜合系統和培訓系統。但由于F-22的制造成本過高、俄羅斯和中國的第五代戰斗機的計劃延遲導致的缺乏清晰空對空作戰任務、猛禽的出口禁令和其它使用計劃(包括F-35和無人機)都使得F-22的生產計劃提前終止。2009年4月,美國國防部建議停止新訂單,經國會批準最終采購187架戰斗機。 《2010財年國防授權法》致使缺乏生產更多F-22的資金。2011年12月13日最后一架F-22的上線儀式在多賓斯空軍預備役基地舉行 [1] 
中文名稱
F-22戰斗機
英文名稱
F-22 fighter [3] 
前型/級
F-15戰斗機 [1] 
研制時間
1985年-2001年 [3] 
服役時間
2005年
定型時間
2001年
國    家
美國
立項時間
1971年
首飛時間
1997年
制造商
洛克希德·馬丁公司、波音公司
數    量
195架(8架試驗機和187架標準型)
單機造價
1.5億美元(2009)
主要用戶
美國空軍
衍生型
X-44FB-22F-35

F-22戰斗機發展沿革

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F-22戰斗機研制背景

20世紀70年代末期,根據美國情報部門的消息,蘇聯所研制的米格-29“支點”和蘇-27“側衛”測試工作穩步推進,這讓美國空軍感到了挑戰。于是在1981年,美國空軍高層開始下一代戰斗機的研發探討,旨在研發一款能夠取代當時作為主力的F-15“鷹”的新型戰斗機。1981年6月,美國空軍發布了對于“先進戰術戰斗機”(Advanced Tactical Fighter,縮寫ATF)的“研制招標書”(Request For Information,縮寫RFI)。該項目的研發將由防務承包商來完成。ATF計劃的硬性要求有三點:隱身(stealth),超音速巡航(supercruise)以及短距離起飛(short takeoff and landing)。

F-22戰斗機建造沿革

1983年,防務承包商們對于ATF的研制招標書RFI做出了回應:承包商們一共拿出了約7個不同的氣動方案來參加選型。在同年,關于ATF所使用發動機的RFI發出。
1985年,美國當局發布計劃的招標書。洛克希德公司和諾斯羅普·格魯曼公司被選定于1986年10月,進行50個月示范/驗證階段,參加最終飛行試驗的兩種飛機是YF-22和YF-23洛克希德通用動力公司波音公司達成一項協議,如果只有一個公司的設計被選中,余下的公司亦會加入發展先進戰術戰斗機計劃參與各個子系統的研發。
諾斯羅普公司麥道公司也有類似的協議。諾斯羅普·格魯曼和洛克維爾沒有訂立合作協議,因此被排除在計劃之外 [2] 
1991年4月,經過激烈的競爭后,使用普惠發動機的洛克希德YF-22原型機勝出 [4] 
1991年8月,洛克希德獲得了合同,得以開發和建造先進戰術戰斗機。諾斯羅普公司的設計后來被洛克希德作出修改,計劃作為轟炸機使用,但這樣的建議最后并沒有實現。生產版本的YF-22,即F-22A,于1997年4月9日,在喬治亞州瑪麗埃塔的洛克希德分部正式公布 [5] 
1997年9月7日,F-22戰斗機進行了首次試飛 [6] 
2005年12月15日,F-22A戰斗機達到了初步作戰能力 [7] 

F-22戰斗機服役歷程

F-22因法例的限制而不能出口,美國暫時是F-22的唯一使用者。八個中隊部署在阿拉斯加,在維吉尼亞州蘭利空軍基地(Langley)也有一支F-22中隊(第27中隊)于2005年5月12日成立 [8] 

F-22戰斗機技術特點

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F-22戰斗機機型結構

F-22采用外傾雙垂尾常規氣動布局。垂尾向外傾斜27
F-22戰斗機
度,恰好處于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形設計,主翼和水平安定面采用相同的后掠角和后緣前掠角,都是小展弦比的梯形平面形,水泡型座艙蓋凸出于前機身上部,全部武器都隱蔽地掛在4個內部彈艙之中 [3] 
不同于俄羅斯蘇47的單大彈倉,F-22所使用的是2個大彈倉和2個側彈倉。大彈倉具備伸縮發射架,所能搭載的是中距空空導彈或者航空炸彈,而倆個側彈倉是專門為發射格斗導彈設計。
F-22水平面上為高梯形機翼搭配一體化尾翼的綜合氣動力外型,包括彼此隔開很寬和并朝外傾斜的帶方向舵型垂直尾翼,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、吸收無線電波材料、用無線電電子對抗器材和小輻射無線電電子設備裝備戰斗機,其設計最小雷達反射面為0.005~0.01平方米左右)。在結構上還廣泛使用熱加工塑膠(12%)和人造纖維(10%)的聚合復合材料(KM)。在量產型上使用復合材料(KM)的比例(按重量)更將達35%。兩側翼下
F-22戰斗機
所使用的發動機進氣道,是在F18E/F型上已經技術成熟的嘉萊特進氣道(CARET).相較于F-15“鷹”戰斗機上所使用的可調外壓四波系超音速進氣道,這款進氣道的優勢在于飛機進行超音速飛行時,其所產生的激波會使氣流進入進氣道后變得均勻,能提高進氣效率。在為小涵道的F-119型發動機提供足夠進氣的同時,其斜切的外型減小了作為隱形戰斗機重要指標的雷達反射面積(RCS),該進氣道為不可調節 [9] 
從壓氣機到發動機進氣口之間的通道呈S形通道。發動機具備二維向量噴嘴,有固定的側壁和調節噴管橫截面積;及可俯仰±20°角的可動上下調節板以偏轉推力方向 [10] 

F-22戰斗機動力系統

w-5000發動機的完全體就是F119
F-22所使用的發動機是在1983年ATF計劃所確定下而開始正式立項研發。參加發動機競標只有普惠公司(Pratt &Whitney Group)和通用電氣公司(General Elcetric Company)兩家。
1984年,普惠和通用電氣分別拿出各自的方案設計。普惠所給出的是采用低涵道比設計的PW-5000,并這款發動機能提供30000磅級推力(約13噸)。為了達到預計指標,普惠拿出了耐高溫達1100°的三代單晶渦輪葉片。而通用電氣拿出的則是GE-37,GE-37在設計上運用了可調涵道比設計,其涵道比能在0~0.25之間進行改變。這是為了滿足ATF計劃中所提出的低油耗和高速長航程矛盾指標的設計。通過對渦扇發動機涵道比的調節來進行油耗的調整。這款發動機有著高涵道比的巡航模式和低涵道比的渦噴發動機模式,在渦噴模式下,GE-37的推力要比W-5000要高。
在一次試驗中,GE-37的驗證機YF-120做到過不開加力來進行超音速飛行。就拿壓氣機和后渦輪一體化,同前渦輪形成一個可調區這一點,在當今沒有被任何一款戰斗機所使用。這兩款發動機的發展都很穩定,并同時在YF-22驗證機和YF-23驗證機上所使用。
1991年,XF-119和YF-22的搭配贏得了競標,但YF-120并沒有被打入冷宮,美國空軍提供了后續資金完成了它的研發并轉入技術儲備 [11] 
服役的F-22戰斗機裝備兩臺F119-PW-100低涵道比加力渦扇發動機,單臺最大推力104千牛,加力推力156千牛,推重比超過10。相對于上一代戰斗機使用的發動機,F119在零件數量少40%的情況下能多輸出22%的推力,并且采用了推力矢量技術,發動機噴口能在縱向偏轉±20度,使F-22具備了極佳的機動性和短距起降性能 [12] 

F-22戰斗機武器裝備

空對空掛載:
F-22內置彈艙
空對地掛載:
2枚GBU-32聯合直接攻擊彈藥(Joint Direct Attack Munition, 縮寫JDAM)或
2枚風偏修正彈藥灑布器(Wind Corrected Munitions Dispensers, 縮寫WCMDs)或
8枚GBU-39小直徑炸彈(Small Diameter Bombs, 縮寫SDB)
2枚AIM-120先進中程空對空導彈、2枚AIM-9響尾蛇導彈 [3] 
機炮:1門20毫米M61A2火神機炮,備彈480發 [13]  ,采用電機驅動,發射速度達到4000發/分,并配有訓練彈、穿甲彈、高爆彈等不同彈種。

F-22戰斗機航電系統

F-22A座艙
F-22按TRW公司通用手冊研制的整套綜合無線電電子設備包括:中央數據綜合處理系統;綜合通訊、導航和識別系統ICNIA和包括無線電電子對抗系統的全套電子戰設備INEWS;具高分辨力的雷達AN/APG-77和光電傳感器系統EOSS,兩個激光陀螺儀的超黃蜂LN-100F慣性導航系統(HHC)。
F-22搭載的雷達為帶電子掃描的主動相位陣列雷達,它包含了近2000塊模組,其中使用了超高頻率范圍的單一積分系統技術。為提高隱蔽性,設計有雷達站被動工作狀態,在配合上ALQ-94的情況可以不啟動主動雷達達到在400公里外預警敵機的效果,它保證雷達站以主動狀態工作時信號更不容易被截獲。飛行員座艙內的自動儀表設備包括4臺液晶顯示器和廣角儀表起飛著陸系統 [3] 
F-22的航空電子系統采用“寶石柱”計劃的系統構形研究成果和許多新技術。在這種可重構的系統構形中,用外場可更換模塊(LRM)取代了外場可更換部件(LRU)。各模塊分別承擔整個航電系統的一部份工作,各模塊承擔的工作與飛機執行任務時的飛行階段密切相關。
而且當某個模塊發生故障時,可使用其他正常模塊來承擔這一階段最重要的功能,從而提高了系統工作的可靠性 [3] 
AN/APG-77雷達
F-22的AN/APG-77雷達是1個用于探測目標的有源相控陣系統。它通過集中數據處理系統與其他傳感器和航空電子設備一起工作。處理器控制天線發射和接收波束的圖形,以及處理接收的雷達數據 [3] 
APG-77雷達的技術基礎是來自超可靠雷達(URR)計劃和空軍的有源相控陣雷達試驗。超可靠雷達的獨特的特點是德州儀器公司的固態相控陣(SSPA)天線。每個輻射元件的獨立發射和接收是這種系統設計中的創新之處,并確保提高了靈活性和小的雷達反射截面積。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。
2007年,第20批次生產的F-22戰斗機所使用的是APG-77V1改進型雷達,相較于老款的APG-77,改進型雷達使用了后期的APG-81和APG80的部分技術。在2011年所生產的F-22第30批次,配備的是APG-77V2型雷達,增加了側視AESA,提高了態勢感知和情報收集能力,并對于通信能力也進行了較大的提高 [3] 

F-22戰斗機性能數據

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參考數據
乘員1人
長度18.90米 [14] 
翼展13.56米
高度5.08米
機翼面積78.04平方米
空重19700千克
最大起飛重量38000千克
動力系統2×普惠F119-PW-100渦扇發動機 [15] 
推力
最大推力:2×104千牛
加力推力:2×156千牛
參考性能
最大飛行速度2.25馬赫(1500英里/小時,2410千米/小時)
實用升限19812米 [1] 
航程1600海里(2963千米)
作戰半徑410海里(759千米) [17] 
爬升率不明
翼載荷375千克/平方米
推重比0.84
限制過載-3.0/﹢9.0g
武器系統
主要武器4個外掛點,2個內置彈艙(載彈量2270千克),空對空掛載為6枚AIM-120+2枚AIM-9導彈 [18] 
輔助武器1門20毫米 M61A2“火神”機炮,備彈480發

F-22戰斗機服役動態

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2007年11月22日:F-22猛禽戰斗機第一次亮相,這架F-22隸 屬阿拉斯加第90戰斗機中隊,攔截兩架俄羅斯Tu-95MS“熊”H型轟炸機,這也是F-22戰斗機第一次奉北美空防司令部之命執行攔檢任務 [19] 
2010年,美軍在夏威夷希肯空軍基地正式部署F-22A一中隊。另外的一支中隊也曾于2007年2月駐守日本嘉手納空軍基地,為期三個月 [20] 
2007年4月與日本航空自衛隊戰斗機展開聯合飛行訓練,2007年5月初陸續撤離,此為F22首次在美國國土以外的軍事基地駐守 [21] 
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)”的演習。2010年5月,美國空軍駐日本沖繩嘉手納基地發言人宣布,將從美國新墨西哥州霍羅曼空軍基地(Holloman)調派12 架F-22戰斗機到嘉手納基地,臨時部署約四月。此行是因應韓國宣布天安號事件的調查結果之后的東北亞緊張局勢。F-22參與了美國與韓國進行的聯合軍事演習 [22] 
2011年1月7日,美國空軍宣布,將從隸屬于美國阿拉斯加州基地調派15架F-22戰斗機到日本沖繩縣的美軍嘉手納基地臨時部署四個月,并表示此次臨時部署是為了突出美國對于重要伙伴日本的防務,展現確保整個太平洋地區穩定與安全的決心。
2013年4月1日,為參加美韓兩國在韓國開展的“禿鷲”野外機動聯合軍演,原本部署在駐日美空軍嘉手納基地2架F-22隱形戰斗機,于3月31日降落在韓國西北部的美軍烏山基地。為應對朝鮮半島局勢,F-22戰斗機的加入無疑是美軍為保衛韓國的強勢回應 [23] 
2014年9月22日,美國和巴林約旦沙特卡塔爾阿聯酋5個阿 拉伯國家22日晚間首次空中打擊極端組織“伊斯蘭國”在敘利亞境內的多個目標。此外,美軍還單獨空襲了另一極端組織“呼羅珊集團”在敘利亞西部的目標。在所有參戰型號中,最受外界關注的是F-22“猛禽”戰斗機。這是自2005年正式服役以來,F-22戰斗機首次參加實戰。
2014年9月底,美國媒體再次公布了美國空軍F-22赴敘利亞轟炸“伊斯蘭國”極端武裝目標的照片 [24] 
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,墜毀于內華達州內利斯空軍基地,飛行員彈射逃生。墜毀的F-22隸屬于美國空軍第422試驗評估大隊 [25] 
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,飛行員死亡 [26] 
2010年11月17日,一架駐守于阿拉斯加艾門朵夫空軍基地(Elmendorf AFB)、隸屬美國空軍第525飛行中隊的F-22在進行例行的飛行訓練之后,于當地時間晚上19時40分與地面控制中心失去聯系,搜救結果顯示飛行員杰佛瑞·漢尼上尉(Capt. Jeffrey Haney)在墜毀前并沒有順利彈射逃生。事后的事故調查顯示意外可能起因于戰斗機上配置的氧氣產生系統(On-Board Oxygen Generating System,OBOGS)有設計瑕疵,在高空飛行時會造成供氧不足而導致飛行
F-22戰斗機飛行照
員昏迷。
空軍作戰司令部的威廉·佛瑞瑟上將(Gen. William Fraser)于2011年5月3日下令旗下為數165架的F-22機隊無限期停止作戰飛行任務,并將訓練飛行限制在25,000英尺的高度以下,直到厘清肇事原因并完成相關改善為止。之所以將訓練飛行高度限制在25,000英尺,是因為飛行員在此高度下如果感覺到呼吸困難,還會有足夠的時間緊急將飛行高度降低至氧氣充足的18,000英尺,避免意外發生 [27] 
2012年7月,美國空軍宣布,F-22的供氧問題根源來自于增壓服及相關系統出現問題,并已經更換其閥門和過濾器。但仍有許多美軍的飛行員和工程師并不相信美軍已經解決了F-22的根源問題 [28] 
2012年11月15日下午3時30分,一架駐地佛羅里達州巴拿馬市(Panama City, Fla.)郊外廷德爾空軍基地(Tyndall AFB)的F-22,在完成訓練飛行任務回程時墜毀于98號公路附近,飛行員成功彈射逃生,但意外造成的濃煙導致高速公路封閉兩小時余 [29] 

F-22戰斗機總體評價

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F-22無論在航空電子設備、機動性能、武器配置面整體領先于世界其他各種先進戰斗機,而超音速巡航能力和隱身性能則是多數戰斗機尚未能實現的能力,在指標統計上甚至根本無法量化對比。同樣裝備矢量噴嘴的蘇-37等俄制戰斗機在機動性能上可以勉強和F-22一拼,歐洲臺風戰斗機陣風戰斗機在更換相控陣雷達后在電子設備上可以勉強達到F-22的水準(尚未實現),但這些飛機在其他性能方面則都要有所欠缺。尤其是F-22先進的隱身能力,它的雷達反射面積僅僅只有0.01平方米,同一只普通的飛鳥無異。這足夠將蘇-27等裝備傳統脈沖多普勒雷達的四代戰斗機的雷達探測距離降低到10~20千米的夸張程度,完全能夠抵銷四代機和四代半戰斗機的大半全部作戰能力 [30]  。但是如果遭遇裝備有源相控陣雷達(AESA)的四代半戰斗機,搭配上有大型預警機作為核心的高效空中預警指揮體系,即使是F-22也要斟酌一番。
隨著時代的發展,F-22的航電等子系統也會得到相應的升級。但是,F-22的氣動外形已經定死了,加上美國空軍并沒有升級F-119發動機的計劃,近年來電子設備和航電的升級卻增加了機體的死重。但是,越來越多的跡象披露,F-22的作戰半徑并沒有洛馬所公布的745公里,就拿2016年空襲敘利亞來說,F-22從伊拉克起飛到達敘利亞執行任務,然后超音速巡航返回阿聯酋,總航程已經達到了約3000公里左右。因此,對于F-22的實際作戰能力,洛馬可能存在一定的隱瞞。
F-22整合了大量先進技術,這一度導致了它的價格居高不下。而它之前所未被發現的問題也被披露出來,包括曾經一度導致F-22機群停飛的高原缺氧問題。而接近2億美元的單機報價令美國人自己也望而卻步。2007年里,美國空軍為了爭取增加F-22的訂購數量,不斷發起宣傳攻勢,甚至利用F-15事故造成全體F-15罷飛的“空防危機” [30] 
但F-22采購量稀少的情況依舊沒有得到有效的解決。終于,在2011年12月13日,最后一架F-22量產型下線,至此F-22的生產線也關閉了,美國軍隊中所服役的F-22數量被定格在了187架。
盡管F-22價格高昂,還是有些國家不滿足于“低檔”的F-35,希望采購F-22獲得局部地區的絕對空中優勢,日本就是典型。但美國決策部門并沒有考慮增加出口以降低F-22成本,由此提高空軍裝備數量,仍拒絕對外出售F-22 [30] 
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航空航天 武器裝備