搏擊空中的猛禽————F-22戰(zhàn)斗機
F-22戰(zhàn)斗機(英文:F-22 Fighter,編號:F-22,代號: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(fā)高隱身性第五代戰(zhàn)斗機,是世界上第一種進入服役的第五代戰(zhàn)斗機。
作為五代機的開山鼻祖,F(xiàn)-22也為之后的五代機提供了標準,即:雷達隱身、超機動、超音速巡航和超戰(zhàn)場態(tài)勢感知【也叫4S標準,但在現(xiàn)有的五代機F-35的機動性較差,蘇-57的隱身性能較差】
F-22戰(zhàn)斗機的隱身性能、機動性、精確度和態(tài)勢感知能力結(jié)合,組合其空對空和空對地作戰(zhàn)能力,使得它成為當今世界綜合性能最佳的戰(zhàn)斗機。
F-22戰(zhàn)斗機由美國洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)和波音公司聯(lián)合研制,于21世紀初期陸續(xù)進入美國空軍服役,以取代F-15戰(zhàn)斗機。洛克希德·馬丁公司為主承包商,負責(zé)設(shè)計大部分機身、武器系統(tǒng)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(tǒng)和培訓(xùn)系統(tǒng)。但由于F-22的制造成本過高、俄羅斯和中國的第五代戰(zhàn)斗機的計劃延遲導(dǎo)致的缺乏清晰空對空作戰(zhàn)任務(wù)、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(chǎn)計劃提前終止。2009年4月,美國國防部建議停止新訂單,經(jīng)國會批準最終采購187架戰(zhàn)斗機。 《2010財年國防授權(quán)法》致使缺乏生產(chǎn)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(yù)備役基地舉行。
研制背景
20世紀70年代末期,根據(jù)美國情報部門的消息,蘇聯(lián)所研制的米格-29“支點”和蘇-27“側(cè)衛(wèi)”測試工作穩(wěn)步推進,這讓美國空軍感到了挑戰(zhàn)。于是在1981年,美國空軍高層開始下一代戰(zhàn)斗機的研發(fā)探討,旨在研發(fā)一款能夠取代當時作為主力的F-15“鷹”的新型戰(zhàn)斗機。1981年6月,美國空軍發(fā)布了對于“先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)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(fā)將由防務(wù)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)以及短距起飛(short takeoff and landing)。
建造沿革
1983年,防務(wù)承包商們對于ATF的研制招標書RFI做出了回應(yīng):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(guān)于ATF所使用發(fā)動機的RFI發(fā)出。1985年,美國當局發(fā)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【后被淘汰】。洛克希德、通用動力公司和波音公司達成一項協(xié)議,如果只有一個公司的設(shè)計被選中,余下的公司亦會加入發(fā)展先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機計劃參與各個子系統(tǒng)的研發(fā)。
諾斯羅普公司和麥道公司也有類似的協(xié)議。諾斯羅普·格魯曼和洛克維爾沒有訂立合作協(xié)議,因此被排除在計劃之外???。
1991年4月,經(jīng)過激烈的競爭后,使用普惠發(fā)動機的洛克希德YF-22原型機勝出?。
1991年8月,洛克希德獲得了合同,得以開發(fā)和建造先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機。諾斯羅普公司的設(shè)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(xiàn)。生產(chǎn)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??。
1997年9月7日,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機進行了首次試飛??。
2005年12月15日,F(xiàn)-22A戰(zhàn)斗機達到了初步作戰(zhàn)能力。
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?。
2022年1月,美國空軍啟動了在F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機上集成紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)(IRST)的計劃。
機型結(jié)構(gòu)

F-22采用外傾雙垂尾常規(guī)氣動布局。垂尾向外傾斜27度,恰好處于一般隱身設(shè)計的邊緣。其兩側(cè)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(shè)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(nèi)部彈艙之中【在發(fā)動機側(cè)面及下面】?。
不同于俄羅斯蘇47的單大彈倉,F(xiàn)-22所使用的是2個大彈倉和2個側(cè)彈倉。大彈倉具備伸縮發(fā)射架,所能搭載的是中距空空導(dǎo)彈或者航空炸彈,而倆個側(cè)彈倉是專門為發(fā)射格斗導(dǎo)彈設(shè)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(shù)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(shè)備裝備戰(zhàn)斗機,其設(shè)計最小雷達反射面為0.005~0.01平方米左右)。在結(jié)構(gòu)上還廣泛使用熱加工塑膠(12%)和人造纖維(10%)的聚合復(fù)合材料(KM)。在量產(chǎn)型上使用復(fù)合材料(KM)的比例(按重量)更將達35%。兩側(cè)翼下

從壓氣機到發(fā)動機進氣口之間的通道呈S形通道。發(fā)動機具備二維向量噴嘴,有固定的側(cè)壁和調(diào)節(jié)噴管橫截面積;及可俯仰±20°角的可動上下調(diào)節(jié)板以偏轉(zhuǎn)推力方向。
動力系統(tǒng)

F-22所使用的發(fā)動機是在1983年ATF計劃所確定下而開始正式立項研發(fā)。參加發(fā)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(shè)計。普惠所給出的是采用低涵道比設(shè)計的PW-5000,并這款發(fā)動機能提供30000磅級推力(約13噸)。為了達到預(yù)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(shè)計上運用了可調(diào)涵道比設(shè)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(shè)計。通過對渦扇發(fā)動機涵道比的調(diào)節(jié)來進行油耗的調(diào)整。這款發(fā)動機有著高涵道比的巡航模式和低涵道比的渦噴發(fā)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(diào)區(qū)這一點,在當今沒有被任何一款戰(zhàn)斗機所使用。這兩款發(fā)動機的發(fā)展都很穩(wěn)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(xù)資金完成了它的研發(fā)并轉(zhuǎn)入技術(shù)儲備。
服役的F-22戰(zhàn)斗機裝備兩臺F119-PW-100低涵道比加力渦扇發(fā)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(zhàn)斗機使用的發(fā)動機,F(xiàn)119在零件數(shù)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(shù),發(fā)動機噴口能在縱向偏轉(zhuǎn)±20度,使F-22具備了極佳的機動性和短距起降性能。
武器裝備

空對空掛載:
6枚AIM-120先進中程空對空導(dǎo)彈
2枚AIM-9響尾蛇導(dǎo)彈
空對地掛載:
2枚GBU-32聯(lián)合直接攻擊彈藥(Joint Direct Attack Munition, 縮寫JDAM,B-2轟炸機也可以攜帶)或2枚風(fēng)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(dǎo)彈、2枚AIM-9響尾蛇導(dǎo)彈?。
機炮:1門20毫米M61A2火神機炮,備彈480發(fā),采用電機驅(qū)動,發(fā)射速度達到4000發(fā)/分,并配有訓(xùn)練彈、穿甲彈、高爆彈等不同彈種。
航電系統(tǒng)

F-22按TRW公司通用手冊研制的整套綜合無線電電子設(shè)備包括:中央數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng);綜合通訊、導(dǎo)航和識別系統(tǒng)ICNIA和包括無線電電子對抗系統(tǒng)的全套電子戰(zhàn)設(shè)備INEWS;具高分辨力的雷達AN/APG-77和光電傳感器系統(tǒng)EOSS,兩個激光陀螺儀的超黃蜂LN-100F慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(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(tǒng)技術(shù)。為提高隱蔽性,設(shè)計有雷達站被動工作狀態(tài),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(yù)警敵機的效果,它保證雷達站以主動狀態(tài)工作時信號更不容易被截獲。飛行員座艙內(nèi)的自動儀表設(shè)備包括4臺液晶顯示器和廣角儀表起飛著陸系統(tǒng)
F-22的航空電子系統(tǒng)采用“寶石柱”計劃的系統(tǒng)構(gòu)形研究成果和許多新技術(shù)。在這種可重構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)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(tǒng)的一部份工作,各模塊承擔的工作與飛機執(zhí)行任務(wù)時的飛行階段密切相關(guān)。
而且當某個模塊發(fā)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(tǒng)工作的可靠性??。

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(tǒng)。它通過集中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與其他傳感器和航空電子設(shè)備一起工作。處理器控制天線發(fā)射和接收波束的圖形,以及處理接收的雷達數(shù)據(jù)?[1]??。
APG-77雷達的技術(shù)基礎(chǔ)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(tài)相控陣(SSPA)天線。每個輻射元件的獨立發(fā)射和接收是這種系統(tǒng)設(shè)計中的創(chuàng)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(shè)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(chǎn)的F-22戰(zhàn)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(shù)。在2011年所生產(chǎn)的F-22第30批次,配備的是APG-77V2型雷達,增加了側(cè)視AESA,提高了態(tài)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。
服役動態(tài)
2006年:美軍“北方邊境”演習(xí)中,美軍第27中隊的F-22【提到過】對抗由F-15“鷹”戰(zhàn)斗機和F-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機所組成的四代機群,在敵方單位有預(yù)警機加持的情況下,打出了144:0的交換比,此次奠定了五代機的霸主地位。
2007年11月22日:一架F-22攔截兩架俄羅斯Tu-95MS“熊”H型轟炸機,這也是F-22戰(zhàn)斗機第一次奉北美空防司令部之命執(zhí)行攔檢任務(wù)。

2010年,美軍在夏威夷??峡哲娀卣讲渴餏-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?。
2007年4月與日本航空自衛(wèi)隊戰(zhàn)斗機展開聯(lián)合飛行訓(xùn)練,2007年5月初陸續(xù)撤離,此為F-22首次在美國國土以外的軍事基地駐守?。
2008年7月中至8月初,F(xiàn)-22A進駐關(guān)島安德森空軍基地,參與“(Jungle Shield)”的演習(xí)。2010年5月,美國空軍駐日本沖繩嘉手納基地發(fā)言人宣布,將從美國新墨西哥州霍羅曼空軍基地(Holloman)調(diào)派12架F-22戰(zhàn)斗機到嘉手納基地,臨時部署約四月??。此行是因應(yīng)韓國宣布天安號事件的調(diào)查結(jié)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(lián)合軍事演習(xí)。
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(diào)派15架F-22戰(zhàn)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(wù),展現(xiàn)確保整個太平洋地區(qū)穩(wěn)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(lián)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(zhàn)斗機,于3月31日降落在韓國西北部的美軍烏山基地。為應(yīng)對朝鮮半島局勢,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機的加入無疑是美軍為保衛(wèi)韓國的強勢回應(yīng)
2014年9月22日,美國和巴林、約旦、沙特、卡塔爾和阿聯(lián)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(nèi)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(zhàn)型號中,最受外界關(guān)注的是F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機。這是自2005年正式服役以來,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機首次參加實戰(zhàn)。
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。
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(nèi)華達州內(nèi)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
2009年3月25日一架F-22在執(zhí)行一項“測試飛行任務(wù)”時在加利福尼亞南部沙漠地帶墜毀,飛行員死亡。

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(xùn)練之后,于當?shù)貢r間晚上19時40分與地面控制中心失去聯(lián)系,搜救結(jié)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(diào)查顯示意外可能起因于戰(zhàn)斗機上配置的氧氣產(chǎn)生系統(tǒng)(On-Board Oxygen Generating System,OBOGS)有設(shè)計瑕疵,在高空飛行時會造成供氧不足而導(dǎo)致飛行員昏迷。
空軍作戰(zhàn)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(shù)165架的F-22機隊無限期停止作戰(zhàn)飛行任務(wù),并將訓(xùn)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(guān)改善為止。之所以將訓(xùn)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(fā)生??。
2012年7月,美國空軍宣布,F(xiàn)-22的供氧問題根源來自于增壓服及相關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)問題,并已經(jīng)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(jīng)解決了F-22的根源問題。
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(xùn)練飛行任務(wù)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(dǎo)致高速公路封閉兩小時余
2020年5月15日,美國空軍在一份聲明中表示,一架美國F-22隱形戰(zhàn)斗機當天在佛羅里達的一次“例行訓(xùn)練飛行”中墜毀?[21]??。7月10日,F(xiàn)-22駕駛員Gunderson少校在阿拉斯加Elmendorf-Richardson聯(lián)合基地進行表演時,飛越阿拉斯加山脈。
2021年8月12日美國“動力”網(wǎng)站“戰(zhàn)區(qū)”專欄報道稱,美國空軍第199戰(zhàn)斗機中隊的一架F-22戰(zhàn)斗機于8月11日在飛行途中發(fā)生緊急情況,隨后返回了與丹尼爾·健·井上國際機場毗鄰的珍珠港-??仿?lián)合基地,以攔阻著陸的方式實施緊急迫降。?
據(jù)美國佛羅里達州當?shù)孛襟w《每日新聞》2022年3月22日報道,當?shù)貢r間3月22日,美國空軍埃格林空軍基地的一架F-22隱身戰(zhàn)斗機在降落時發(fā)生意外,飛行員狀況良好,已被救治
2022年3月,美國軍方計劃報廢33架F-22戰(zhàn)斗機,以騰出資金用于新的戰(zhàn)機設(shè)計工作。五角大樓預(yù)計將把退役的戰(zhàn)機送往亞利桑那州的戴維斯-蒙森空軍基地。如果此舉獲得美國國會的支持,美國F-22戰(zhàn)機機隊規(guī)模將從186架縮減至153架。
總體評價
F-22無論在航空電子設(shè)備、機動性能、武器配置面整體領(lǐng)先于世界其他各種先進戰(zhàn)斗機,而超音速巡航能力和隱身性能則是多數(shù)戰(zhàn)斗機尚未能實現(xiàn)的能力,在指標統(tǒng)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(zhàn)斗機在機動性能上可以勉強和F-22一拼,歐洲臺風(fēng)戰(zhàn)斗機和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機在更換相控陣雷達后在電子設(shè)備上可以勉強達到F-22的水準(尚未實現(xiàn)),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?qū)⑻K-27等裝備傳統(tǒng)脈沖多普勒雷達的四代戰(zhàn)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(zhàn)斗機的大半全部作戰(zhàn)能力??。但是如果遭遇裝備有源相控陣雷達(AESA)的四代半戰(zhàn)斗機【如蘇-35】,搭配上有大型預(yù)警機作為核心的高效空中預(yù)警指揮體系,即使是F-22也要斟酌一番。
隨著時代的發(fā)展,F(xiàn)-22的航電等子系統(tǒng)也會得到相應(yīng)的升級。但是,F(xiàn)-22的氣動外形已經(jīng)定死了,加上美國空軍并沒有升級F-119發(fā)動機的計劃,近年來電子設(shè)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(xiàn)-22的作戰(zhàn)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(xiàn)-22從伊拉克起飛到達敘利亞執(zhí)行任務(wù),然后超音速巡航返回阿聯(lián)酋,總航程已經(jīng)達到了約3000公里左右。因此,對于F-22的實際作戰(zhàn)能力,洛馬可能存在一定的隱瞞。
F-22整合了大量先進技術(shù),這一度導(dǎo)致了它的價格居高不下。而它之前所未被發(fā)現(xiàn)的問題也被披露出來,包括曾經(jīng)一度導(dǎo)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(shù)量,不斷發(fā)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”??。
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(chǎn)型下線,至此F-22的生產(chǎn)線也關(guān)閉了,美國軍隊中所服役的F-22數(shù)量被定格在了187架。