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《航空知識》專欄新聞里的飛行器:活靶子 F22猛禽
送交者: 機會園丁 2009年07月21日10:07:51 於 [競技沙龍] 發送悄悄話
近幾天,資產階級的代言人們正在與無產階級的代言人進行面對面的交鋒。
資產階級的代言人意欲裝備更多的F22以便把更多的無產階級男孩子們裝進這個活靶子;無產階級的代言人就是不想讓資產階級的代言人把更多的無產階級男孩子們裝進這個活靶子F22。
那這個兩大階級的代言人正在吵吵嚷嚷的活靶子F22猛禽到底是個什麼東東呢?

請看本期 新聞里的飛行器 專欄  活靶子 F22 猛禽









簡介

  

  F-22猛禽(F-22 Raptor)是由美國洛克希德·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。也是目前專家們所指的“第四代戰鬥機”(此為西方標準,若按俄羅斯標準則為第五代)。它將成為21世紀的主戰機種。主要任務為取得和保持戰區制空權,將是F-15的後繼型號。
  F-22是美國於21世紀初期的主力重型戰鬥機,它是目前最昂貴的戰鬥機。它配備了可以不發射電磁波,用敵機雷達波探測敵機的無源相控陣雷達和探測範圍極遠的有源相控陣雷達,AIM-9X(響尾蛇)近程格鬥空對空導彈、AIM-120C(AMRAAM)中程空對空導彈、推重比接近10的渦扇引擎、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、對雷達與紅外線隱身性(隱身)等特性。據估計其作戰能力為現役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-22的的技術也同時應用到了下一代F-35上。
  


開發歷程

  F22發展史:
  本計劃原稱作先進戰術戰鬥機(Advanced Tactical Fighter,ATF)
  1971年美國戰術空軍指揮部提出的下一代戰機的研發計劃。這個計劃帶動諸多1970年代的小型研究計劃,美國空軍原先打算於1977年到1981年之間以兩組原型機進行試飛,可惜因預算不足而取消。當年美國戰機的設計重點是對地攻擊為第一優先,只要求空戰時有足夠自衛的能力。
  1979年時,美國空軍將對地攻擊和空戰性能的重要性提升到同一層次。
  1982年美國空軍面對蘇聯戰鬥機的快速發展,以及美國空軍準備使用F-15E與F-16擔任對地攻擊的任務、F-117進入試飛階段,對地攻擊的需求已經不是那麼重要。當年10月,最終定案的計劃正式在最後一次公開會議上提出。ATF的技術要求將以下五個特點集在一架飛機上,即低可偵測性(隱身性)、高度機動性和敏捷性、不需使用後燃器即可作超音速巡航(而不是只滿足於以往使用後燃器短時間超音速衝刺)、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能力。面對如此先進的設計要求,F-22必須採用一切已有的世界級航空頂尖技術。 與YF-23的競爭試飛後,YF-22被美國空軍選中繼續研發。
  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”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,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台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,該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弗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。 
  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軟件問題予以解決。這標誌着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上後,顯著改善了座艙系統的可靠性。而在此之前,由於軟件的問題,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,並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,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,這標誌着第五批“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/A-22戰鬥機。2004年12月21日,一架美軍F/A-22“猛禽”戰鬥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,國防部已經批准洛克希德·馬丁公司研製的F/A-22戰鬥機進入全速生產。F/A-22單價1.2億美元(不含研製成本·武器和維護費用)。2005年5月12日,首架作戰型F/A-22已交付給位於弗吉尼亞州蘭利空軍基地的第1戰鬥機聯隊第27戰鬥機中隊。
  2005年在美國空軍正式服役的量產型則為“F-22A”。最初計劃採購750架,經過兩次削減最後確定的採購數量是183架,現已交機50架。國空軍目前正考慮增加購買60架。F-22“猛禽”戰鬥機每架成本高達1.3億美元。
  F-22的試驗和改良十分細緻和周到,因為美國空軍認為“F-22並非今日所需,而是為了對付明天的威脅。因此,我們不是為了解決今天的問題在研製,而是要回答今天所能預料的明天會出現的所有可能的問題。我們考慮的是美國空軍明天的空中優勢。因此F-22必須組合有最好的隱身性、超音速巡航。一體化航空電子系統、敏捷性以及作為制空權所需的對空、對地致命的打擊和支援性。”
  2009年4月6日,奧巴馬政府時任國防部長蓋茨宣布,國防部將向國會建議刪減許多大型武器採購計劃,包括在製造生產的187架F-22戰機完成後,減少乃至停止生產這一昂貴戰機。
  

  艦載後掠翼F22(設想):


技術特點

  
  生產分工圖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性設計,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,且機翼上塗有吸收雷達波的特殊材料。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。


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。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鬥機,其設計最小有交錯射面為0.005-0.01平方米左右) (機密)。在機體上廣泛使用含熱塑(12%)和熱作用(10%)的聚合複合材料(KM)。在批生產的飛機上使用複合材料(KM)的比例(按重量)將達35%。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°角偏轉推力向量而設計的可動上調節板和下調節板。


航電系統

  導彈掛載圖按TRW公司通用手冊研製的整套綜合機載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進行電子戰的設備INEWS;具高分辨力的機載雷達AN/APG-77和光電傳感器系統EOSS,兩個鐳射陀螺儀的超黃蜂LN-100F慣性導航系統(HHC)。機載雷達為帶電子掃描的主動相位陣列雷達,它包含了1000多塊模組,其中使用了超高頻率範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,它保證雷達站以主動狀態工作時使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台液晶顯示器和廣角儀表起飛着陸系統。
  F-22的航空電子系統採用“寶石柱”計劃取行的系統構形研究成果和許多新技術。這種可重構的系統構形,用外場可更換模件(LRM)取代了外場可更換部件(LRU)。各模件分別承擔整個航電系統的一部分工作,各模件承擔的工作與飛機執行任務時的飛行階段密切相關。而且當某個模件發生故障時,可使用其他正常模件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。


雷達系統

  F-22的AN/APG-77雷達是1個用於探測目標的有源相控陣系統。它通過集中式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。 APG-77雷達的技術基礎是超可靠雷達(URR)計劃和空軍的有源相位陣列雷達試驗。超可靠雷達的獨特的特點是得克薩斯儀表公司的固態相控陣(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,並確保提高了靈活性、小的雷達反射截面積和寬的頻帶。
  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;掃描範圍: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)。


機體性能

  

  德州F-22展示機 
  KC-135空中加油機與F-22
  [編輯] 一般特徵
  機組員:1名飛行員 
  全長:62 呎 1 吋(18.9 米) 
  翼展:44 呎 6 吋(13.56 米) 
  全高:16 呎 8 吋(5.08 米) 
  翼面積:840 平方呎(78.04 平方米) 
  空重:31,700 磅(14,379 公斤) 
  一般起飛重量:55,352 磅(25,107 公斤) 
  最大起飛重量:80,000 磅(36,288 公斤) 
  引擎:2 具普惠(Pratt & Whitney)公司 F119-PW-100 渦輪扇發動機,每具最大後燃出力 35,000 磅(155.7 kN) 
  飛行表現
  極速:2.25 馬赫(1,500 哩/時,2,414 公里/時) 
  巡航速度:1.82 馬赫(1,220 哩/時,1,963 公里/時) 
  飛送航程:1,600 哩(1,840 海浬,2,960 公里), 加掛2個外部燃料箱 
  最大升限:18000 米 
  翼負荷:66 磅/平方呎(322 公斤/平方米) 
  推力:310千牛(加力)195.8千牛(普通) 
  滿載內載燃料:1.09(18,000磅) 
  50%內載燃料:1.26(9,000磅) 集體
  
最大 G 限:?3.0/+9.0 G 
  起飛滑跑距離:610米
  着陸滑跑距離:914米
  作戰半徑:2177千米
  最大俯衝速度:2.5馬赫
  前後輪距:6.04米
  最大有效載重:11340千克
  最大起飛質量:27273千克
  空重:13636千克


機載武器

  機炮:1門20mm M61A2火神式六管旋轉機炮,配有480發炮彈 
  空對空構型: 
  6枚AIM-120C先進中程空對空導彈 
  2枚AIM-9X響尾蛇導彈或AIM-132 
  空對地構型: 
  2枚GBU-32聯合直接攻擊彈藥(Joint Direct Attack Munition, 簡稱JDAM)或 
  2枚風偏修正彈藥灑布器(Wind Corrected Munitions Dispensers, 簡稱WCMDs)或 
  8枚GBU-39小直徑炸彈(Small Diameter Bombs, 簡稱SDB)或
  AGM-88輻射反雷達導彈


用戶及部署

  美國暫時是F-22的唯一用戶。美國的F-22A部署在本土阿拉斯加基地,將有8個中隊。
  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,12架F-22A進駐關島安德森空軍基地,參與“Jungle Shield ”演習。
  2009年9月,F-22A將運抵阿聯酋,第一次在海灣參加演習。
  預計2010年,美軍將於夏威夷希肯空軍基地正式部署F-22A一中隊,將代替空中國民警衛隊134聯隊原有19架F-15。


歷史任務

  2007年11月22日:一架隸屬阿拉斯加第90戰機中隊F-22猛禽戰鬥機第一次展現他們攔截兩架俄羅斯Tu-95MS 熊式H型,這也是F-22戰機第一次奉北美航太防衛司令部之命執行攔截任務。


機體維護

  
  F-22機背凝結雲F-22的戰鬥損耗率在十年後僅為F-15的1/20(在與俄制Su-37的虛擬戰鬥中,F-22和SU-37的損耗率為1比10),維護人員將減半,一個中隊20年中的維持成本將比F-15少5億美元。F-22可進行“超視距作戰”,美國空軍對此充滿信心,現正準備將F-22裝備部隊。


電影情節

  在動作電影《變形金剛》中,霸天虎陣營紅蜘蛛就是以F-22的形態在地球戰鬥,並於最後離開地球。並且有多架美國的
  F22執行任務和紅蜘蛛廝殺的場景 
  在2008年電影《鋼鐵俠》中,也曾出現過兩架F-22追擊主角的劇情。 
  在《綠巨人浩克》中,F-22戰機曾被迫搭載浩克飛上六萬呎高空,但浩克無法承受高空稀薄空氣而摔下。
  在《異形大戰鐵血戰士2》中,美國軍方出動F-22一架,向異形與鐵血戰士所在的小鎮中心投擲下一枚戰術核彈,完全摧毀了小鎮。


重大事故

  一架美軍最先進的戰鬥機F-22“猛禽”隱形戰機二十五日在南加州荒漠地區墜毀。報道說,一架正在執行測試飛行的

F-22

F-22戰機今天在加州愛德華空軍基地以北六英里的地方墜毀,一名飛行員犧牲。
  愛德華空軍基地位於洛杉磯市以北約一百公里處。事故原因可能是多方面的,據內部知情人氏透露,很可能是飛行員操作不當或機載設備故障引起的。事故原因正在軍方調查之中。 F-22,世界上第一種也是目前唯一一種投產的第四代超音速戰鬥機,它所具備的“超音速巡航、超機動性、隱身、可維護性”(即所謂的 S4 概念,也有資料將“短距起落”包含在內,稱為 S5)成為第四代超音速戰鬥機事實上的劃代標準。 對於 F-22,著述已多,但涉及到飛機特點以及試飛情況的卻少見。所幸《CODE ONE》對 F-22 試飛員進行了採訪。本文即試圖從訪談中獲取信息,從 F-22 最突出的飛行包線兩端的飛行性能角度探析該機在作戰中所具有的優勢,特別是和同樣以超機動性聞名於世的蘇-37 相比,二者優劣長短如何。


美軍戰機多種方案更新換代

  

美國空軍、海軍以及海軍陸戰隊使用的戰鬥機在進行更新換代,取代舊戰機的是F/A-18E/F, F-22和 F-35聯合戰鬥機。按照計劃,美軍將在今後25年採購2500架新戰機,但是戰機的購買和更新速度恐怕會趕不上舊戰機到期退役的速度了。
  15日,美國國會預算局公布了一份對空軍的研究。研究將空軍目前的規模、戰鬥力同國防部現代化計劃和另外幾個造價不同、目標也相異的計划進行了對比。
  美國國會預算局的分析包括國防部計劃與後備計劃在戰機數量、戰機種類和技術複雜性以及可攜帶的對地、對空導彈數量上的對比。
  美國國會預算局的研究發現:按照國防部的採購計劃,戰鬥機採購數量可能難以達到預計目標。但是,其戰鬥力能夠維持在現有水平或有所發展,因為最新的技術將被整合進新一代戰鬥機。不過,其中一些技術進步可能會被潛在對手的科技發展所抵消。
  後備計劃選擇購買次先進但是不那麼昂貴的戰機,避免採購數量不足,節省國防支出,或同時達到上述兩個目的。後備計劃選擇的戰鬥機沒有達到新式戰機如F-35的戰鬥力,但足以與現在相當或更強。
  國會預算局還發現,如果將空軍結構進行調整,把一部分戰鬥機替代為飛行半徑更長、載彈量更大的強擊機,花費同現在差不多。但是,混編後的部隊戰場持久性和靈活性更強,不足是,對空能力有所下降。 

周老虎,謹以此文預付我在未來兩年可能發生的任何賭債
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