美国F-22“猛禽”战斗机

2012-09-20 00:24  字号:T | T

  基本信息

  F-22战机是美国新一代主力战机,具备躲避雷达探测和超音速巡航等多种能力,2005年投入现役。F-22战机价格昂贵,单机造价超过1.4亿美元,是世界上唯一的一种现役“第四代战斗机”。   F-22配备了可以不发射电磁波,用敌机雷达波探测敌机的机载电子战系统和探测范围极远的有源相控阵雷达,响尾蛇近程格斗空对空导弹、AIM-120C高级中程空对空导弹、推重比接近10的F-119涡扇引擎、隐身性等特性。

  引领潮流

  作为世界上第一款投入服役的第四代战斗机,F-22在航空史上具有划时代的意义,一问世就受到了全世界广泛的关注,众多航空爱好者、五角大楼和美国空军也对此寄予了厚望。美军希望它能彻底压倒前苏联/俄罗斯的苏-27、米格-29以及它们的改进型系列的战斗机,保持住美国二十一世纪初期的空中优势。

  与此同时,F-22也成为了第四代战斗机的范本,全面隐形、不开加力超音速巡航、超机动性、高可维护性,装矢量推力发动机、简易维护、短距起降、高度信息化,主要机载设备 AN/通用集成处理器、雷达告警接受机、通讯/导航/识别(CNI)系统、电子光学传感器系统(EOSS)、AN/ALR-94电子战子系统。也成了公认的第四代战斗机衡量标准。从而又成各国(包括俄罗斯、日本、西欧、印度)竞相模仿、争取超越的对象。不少人认为伴随着F-22的加入现役,标志着当今世界正开始进入“隐形空军时代”。F-22将替代麦道公司生产的F-15(超级鹰)。

  武器配置

  机翼

  在平面内为带高位梯形机翼的带尾翼的综合气动力系统,包括彼此隔开很宽和带方向舵并朝外倾斜的垂直尾翼,并且水平安定面直接靠近机翼布置。按照技术标准(小反射外形、用吸收无线电波的材料、用无线电电子对抗器材和小辐射的机载无线电电子设备装备战斗机,其设计最小有交错射面为0.005-0.01平方米左右) (机密)。在机体上广泛使用热塑性(12%)和热固性(10%)的碳纤维聚酯复合材料(KM)。在批生产的飞机上使用复合材料(KM)的比例(按重量)将达35%。两侧翼下菱形截面发动机进气道为不可调节的进气道,为敷设发动机压气机冷壁进气道呈S形通道。发动机二维喷管,有固定的侧壁和调节喷管横截面积及按俯仰±20°角偏转推力向量而设计的可动上调节板和下调节板。

  生产分工图F-22采用双垂尾双发单座布局。垂尾向外倾斜27度,恰好处于一般隐身设计的边缘。其两侧进气口装在翼前缘延伸面(边条翼)下方,与喷嘴一样,都作了抑制红外辐射的隐身性设计,主翼和水平安定面采用相同的后掠角和后缘前掠角,都是小展弦比的梯形平面形,且机翼上涂有吸收雷达波的特殊材料。水泡型座舱盖凸出于前机身上部,全部武器都隐蔽地挂在4个内部弹舱之中。

  航电

  导弹挂载图按TRW公司通用手册研制的整套综合机载无线电电子设备包括:中央数据综合处理系统;综合通讯、导航和识别系统ICNIA和包括无线电电子对抗系统的全套进行电子战的设备INEWS;具高分辨力的机载雷达AN/APG-77和光电传感器系统EOSS,两个镭射陀螺仪的超黄蜂LN-100F惯性导航系统(HHC)。机载雷达为带电子扫描的主动相位阵列雷达,它包含了1000多块模组,其中使用了超高频率范围的单一积分系统技术。为提高隐蔽性,设计有雷达站被动工作状态,它保证雷达站以主动状态工作时使信号更不容易被截获。飞行员座舱内的自动仪表设备包括4台液晶显示器和广角仪表起飞着陆系统。

  F-22的航空电子系统采用“宝石柱”计划取得的系统构形研究成果和许多新技术。这种可重构的系统构形,用外场可更换模件(LRM)取代了外场可更换部件(LRU)。各模件分别承担整个航电系统的一部分工作,各模件承担的工作与飞机执行任务时的飞行阶段密切相关。而且当某个模件发生故障时,可使用其他正常模件来承担这一阶段最重要的功能,从而提高了系统工作的可靠性。

  雷达

  F-22的AN/APG-77雷达是1个用于探测目标的有源相控阵系统。它通过集中式数据处理系统与其他传感器和航空电子设备一起工作。处理器控制天线发射和接收波束的图形,以及处理接收的雷达数据。APG-77雷达的技术基础是超可靠雷达(URR)计划和空军的有源相位阵列雷达试验,有良好的空对空和空对地作战能力。超可靠雷达的独特的特点是得克萨斯仪表公司的固态相控阵(SSPA)天线。每个辐射元件的独立发射和接收是这种系统设计中的创新之处,并确保提高了灵活性、小的雷达反射截面积和宽的频带。最大特点是合成了捷变光束控制,它允许一部雷达同时履行搜索、跟踪和目标瞄准任务。捷变光束控制同样使雷达搜索其它空域,而同进可能继续跟踪优先打击的目标。另外,雷达的低截获率能力使F/A-22在瞄准装备有雷达警报接收机和电子干扰设备的敌机时,而敌机还不知道其已被瞄准。

  APG-77雷达的主要特性:工作频率:8至12GHz;扫描范围:电子扫描,±方位90°;真实波束地形测绘:148公里;多普勒波束锐化:18.5公里、37公里或74公里;活动目标指示:74公里;边测距边搜索:296公里(迎头);边速度搜索边测距 296公里(迎头)。平均故障间隔时间450小时(预测值)。

  导弹

  F/A-22除执行空中优势任务外,也能使用联合直接攻击弹药等精确制导武器进行精确对地攻击。由于隐身和超音速巡航的需要,F/A-22的基本武器装备安置在机内。不过它也有用于挂副油箱和导弹的4个翼下挂点,用于在非隐身状态挂载副油箱和武器。

  F/A-22战斗机原计划装备1门新研制的先进技术机炮,但在该型机炮实用前,目前装备的是1门改进的M61A2机炮。机炮安装在飞机右进气口上方的炮舱内。射击时,炮舱的前部舱门必须向后打开,以便射击和排除废气。炮舱内除安装M61A2机炮外,还安装有洛克希德?马丁公司研制的无壳弹药线性供弹系统,并备有480发炮弹。

  F/A-22战斗机的空空武器有AIM-9“响尾蛇”短程和AIM-120“阿姆拉姆”中程导弹。每加装1枚AIM-120导弹,武器系统将增重205公斤,其中导弹重160公斤,发射装置重45公斤。由于武器挂在机身武器舱内,飞行阻力和雷达反射面积并不增大。空对地武器主要是454公斤的GBU-32联合直接攻击弹药。也可以挂载由MK84或BLU-109/B的改装的联合直接攻击弹药。为改善F/A-22的主武器舱中携带未来弹药的能力,美国空军进行了武器的优化研究。所考虑的方案包括:两枚精度在3米以内的改进型联合直接攻击弹药;两枚由洛克希德·马丁公司研制的风力修正弹药布撒器;8枚115公斤的小口径精确弹药;或者24枚激光/雷达复合制导自主式子弹药。

  2枚风偏修正弹药洒布器(Wind Corrected Munitions Dispensers,简称WCMDs)或 1枚GBU-39小直径炸弹(Small Diameter Bombs,简称SDB)或AGM-88辐射反雷达导弹。另外机翼下还有4个可承载2268千克的外部挂架。

  战略部署

  美国暂时是F-22的唯一用户(美国把F-22列为了美国最高机密)。随后,应日本军事竞标推出简化版,但最后在政府阻挠之下,被禁止出口。美国的F-22A部署在本土阿拉斯加基地,将有8个中队。另外的一支中队也曾于2007年2月进驻日本嘉手纳空军基地,4月与日本航空自卫队战机展开联合飞行训练,5月初陆续撤离,结束为期三个月首度美国本土以外的基地驻防。

  2008年7月中至8月初,12架F-22A进驻关岛安德森空军基地,参与“Jungle Shield ”演习。2009年9月,F-22A将运抵阿联酋,第一次在海湾参加演习。预计2010年,美军将于夏威夷希肯空军基地正式部署F-22A一个中队,将代替空中国民警卫队134联队原有19架F-15。

  增两架至日基地

  北京时间2012年12日下午1点15分左右,美国空军2架F22隐形战机降落在日本山口县美海军陆战队岩国基地内。

  由于美军在日冲绳嘉手纳基地目前部署有6架F22战机,因此这2架F22降落岩国基地,可能是美军因目前局势在日紧急部署军力的动作。

  实战情况

  各界评估

  尽管大家公认F-22在当代算极为先进,而且在今后一段时间内难以超越,但是 F-22战斗机的战斗力究竟有多强,人们可以说是众说纷纭。起初,美国方面声称F-22的战斗力相当于F-15的3倍。后来经过实战评估又称其战力相当于F-15的4倍。而又有人经过演习、模拟对抗,说一架F-22在空战中干掉5或6架F-15没问题。

  2005年一家英国的相关机构称,经过他们的评估,一架F-22能对付10架苏-35。苏-35/-37是苏-27最先进的改进型,其性能已最大限度地接近了俄罗斯下一代战斗机。俄罗斯方面则声称,一架苏-35能与一架F-22相匹敌。两种观点相差甚远。

  既有人把F-22说得神乎其神、不可战胜,也有人对其战斗力到底有多强持怀疑态度。其实,影响空战的因素有很多,远不止飞机本身。现代化的战争不是简单的两个人或两件武器间的对抗,而是两个庞大的系统之间的对抗。F-22的作战性能究竟有多强没有经过实战检验人们多少有些不知。也不能仅凭简单的战斗胜负机械地评价飞机性能的好坏。

  空中拦截

  2007年11月22日:一架隶属阿拉斯加第90战机中队F-22猛禽战斗机第一次展现他们拦截两架俄罗斯Tu-95MS 熊式H型,这也是F-22战机第一次奉北美航太防卫司令部之命执行拦截任务。   F-15为它的“接班”F-22伴飞

  猛禽战机的不足

  战机高空缺氧

  F-22“猛禽”,作为世界上第一种真正装备部队的第四代战斗机,因其强大的“4S”能力——超音速巡航、超机动、高可维护性、隐身(低可探测性),而成为众多军事迷心目中的明星。但就是这种被美国空军寄予厚望的王牌战机,近年来却事故频发,发生各类故障的消息不绝于耳。美国空军又决定对F-22“猛禽”战斗机在常规训练时的飞行高度进行限制。根据美国空军航空作战司令部下达的这一最新命令,F-22的飞行高度被限制在7600米以内。导致航空作战司令部作出这一决定的原因是,F-22安装的机载制氧系统存在严重缺陷。

  原来,美国空军航空作战司令部在调查中发现,军方作战飞机装备的制氧系统可能存在着缺陷。而这很可能是导致去年11月17日F-22战机在阿拉斯加坠毁的根本原因。飞机制氧系统负责战机在高空飞行过程中产生氧气,并向飞行员面罩提供适合呼吸的混合气体。而调查显示,在F-22坠机事故中丧生的飞行员杰弗里·哈尼上尉在事发前很可能严重缺氧并因此陷入昏迷状态。我们再来看2009年的一起相似事故。2009年3月25日,美军一架F-22战机在加利福尼亚州南部的爱德华空军基地东北56公里处坠毁,试飞员当场死亡。遇难试飞员名叫大卫·库莱,曾在美国空军服役21年,飞行经验丰富。他2003年加入洛克希德·马丁公司,是洛克希德·马丁公司和美国空军飞行员组成的F-22联合试验部队的成员,事故发生时正在对F-22战机进行测试。美国空军随后就事故原因展开调查。而最后公布的调查结果与此次事故惊人地相似,就是F-22的机动性超出了飞行员的生理承受极限,使得飞行员在做大过载机动动作时昏迷而错过了最佳跳伞时机。现在看来,当时得出的大过载导致昏迷的结论和缺氧不无关系。

  根据此次美国空军航空作战司令部的评估,在1.5万米和更高的高度飞行时,如果向面罩供氧的活动停止,飞行员将会在10秒钟内丧失意识。在如此短的时间内,飞行员根本来不及将飞机降低到能够呼吸到充足氧气的高度。而此次为什么将F-22飞行高度限制在7600米?因为这个高度被认为是安全高度的上限,战机在这个高度以下发生机载制氧系统停止运转的情况,飞行员将有足够的时间将飞机高度降低至5400米——飞行员在这一高度无需佩戴氧气面罩便可自由呼吸。显然,目前在F-22供氧系统的缺陷难以短期彻底解决的情况下,先限制战机飞行高度是一个无奈的选择。   “猛禽”战机事故率高 F-22“猛禽”战机每架生产成本高达两亿美元,如果把研发成本算进去,每架甚至高达3.5亿美元。但就是这种单机造价贵过13吨黄金的飞机,从“一类事故”的发生比率来看,反而是美国空军中事故率最高的战机。

  隐形涂料脱落

  2007年,F-22前任设计师奥尔森甚至起诉洛克希德·马丁公司隐瞒隐身涂料缺陷。奥尔森在洛克希德·马丁公司的资历可谓相当深。他于1979年就开始为臭鼬工厂工作,主要负责研发用于F-117的新式隐身复合材料;20世纪80年代,奥尔森又在F-117和诺思罗普的B-2项目间来回奔忙;1995年,奥尔森最终加入了洛克希德·马丁公司材料和工艺处理小组,致力于F-22的低可探测性系统工作。 工作期间,奥尔森发现洛克希德·马丁公司隐形涂料的质量存在问题,但其上司多次明确告诉他不要在会议上与任何美国空军官员交谈。最终奥尔森于1999年因“不听话”被解雇,但他认为隐身问题并未在他离职后得到妥善处理。无情的事实果然被他言中,2008年3月,一架F-22因进气道内的一小片隐形涂料脱落,最后卷入普惠公司F119发动机,导致风扇叶片被打坏,进而造成了重大飞行安全事故。 根据美国空军公布的数据,F-22自从服役以来总飞行时间只有7万小时,但出现了6次“一类事故”。而“一类事故”是指造成的损失超过100万美元的重大事故。这一“成绩”令“猛禽”成为美国空军现役战机中飞行事故比率最高的战机。 同时,美军另一款四代战机F-35同样被报道有严重缺陷。今年年初,五角大楼的一份报告指出,F-35“闪电”II战斗机在操控、航电、加力燃烧室和头盔显示器等方面存在问题。澳大利亚智库“澳大利亚空中力量”也曾发表文章,对F-35提出质疑。

  高新装备的发展要重视高性能与高可靠性的统一

  从武器装备自身发展的基本规律来看,高性能和高可靠性之间始终存在一定的矛盾。一开始,美国空军对F-22的定位就过高,要“全面掌控21世纪的天空”,要“在未来20年没有对手”。因此,对F-22提出的指标过高、性能过全,显然这种“高、大、全”的设计理念和性能要求导致其必然存在潜在的重大技术风险。为了打造一个全能的“空战神话”,洛克希德·马丁公司把超过1000份转包合同发包给40个州的公司。这个庞大的摊子使它很难对众多公司的生产和进度进行严格的监管,因而不可避免地存在监管漏洞,这也导致研发费用不断“膨胀”,许多国会议员甚至只是在为他们的转包商辩护,而不是从F-22的性能来考虑问题。同时,片面追求高性能带来的另一个弊病就是没有通盘考虑后续的使用和保障费用,直接导致“用不起”。美国国防部的测试报告显示,F-22每飞行一小时就要接受30个小时的保养,使每小时飞行费用达到4.4万美元,而其前身F-15的每小时飞行平均费用是约3万美元。甚至F-22价值数百万美元的透明座舱盖也出了问题,2006年曾使一名飞行员被困数小时。根据使用情况看,其寿命只有18个月,每超过18个月的飞行时间,座舱的隐身性能就会失去。18个月就要更换一次座舱盖可谓代价高昂。而美军从F-22身上得到的教训到了F-35身上,就又走向了另一个极端。为了削减成本,F-35实际上在隐形能力、灵活性和高速性方面都打了不少折扣。按照美国空军未来的作战模式,F-22突破敌方防线后,大批F-35应随之跟进。但如果没有F-22的“破门”和保护,F-35基本没有在空战中独立作战的能力。以上事实告诉我们,F-22和F-35并不是四代机的成功样板,相反倒可能是反面教材。我们如果在第四代战斗机的性能指标、气动布局和结构设计上盲目跟随美国的脚步前进,其结果可能是东施效颦,投入很大,收获的可能只是性能难以与对手抗衡却又失去自身特点的装备。我们应该以特点取胜,利用性能上的“亮点”求得整体战斗力的突破和跃升。

  猛禽战机的坠毁

  内华达州坠毁

  2004年12月20日15时45分(美国西部时间),一架美军F-22起飞时失控,坠毁于内华达州内利斯空军基地,飞行员弹射逃生。坠毁的F-22隶属于美国空军第422试验评估大队。

  《华盛顿邮报》等美国媒体22日报道,首架生产型F/A-22“猛禽”隐形战斗机21日在内华达州坠毁后,美国空军已宣布在全国范围内暂停试飞该型战机,以等待事故调查结果。事故发生在内华达州南部的内利斯空军基地附近。美国东部时间21日下午6点45分,一架隶属于美国空军第422试验评估大队的F/A-22“猛禽”战斗机在起飞过程中失控坠毁,飞行员弹射跳伞逃生。

  南加州坠毁

  中新社洛杉矶2010年3月25日电,据外电报道,一架美军最先进的战斗机F-22“猛禽”隐形战机二十五日在南加州荒漠地区坠毁。报道说,一架正在执行测试飞行的 F-22战机今天在加州爱德华空军基地以北六英里的地方坠毁,一名飞行员牺牲。

  爱德华空军基地位于洛杉矶市以北约一百公里处。事故原因可能是多方面的,据内部知情人氏透露,很可能是飞行员操作不当或机载设备故障引起的。事故原因正在军方调查之中。 F-22,世界上第一种也是目前唯一一种投产的第四代超音速战斗机,它所具备的“超音速巡航、超机动性、隐身、可维护性”(即所谓的 S4 概念,也有资料将“短距起落”包含在内,称为 S5)成为第四代超音速战斗机事实上的划代标准。 对于 F-22,着述已多,但涉及到飞机特点以及试飞情况的却少见。所幸《CODE ONE》对 F-22 试飞员进行了采访。本文即试图从访谈中获取信息,从 F-22 最突出的飞行包线两端的飞行性能角度探析该机在作战中所具有的优势,特别是和同样以超机动性闻名于世的苏-37 相比,二者优劣长短如何。

  阿拉斯加坠毁

  2010年11月17日,一架驻守于阿拉斯加艾门朵夫空军机地(Elmendorf AFB)、隶属美国空军第525飞行中队的F-22在进行例行的飞行训练之后,于当地时间晚上19时40分与地面控制中心失去联系,搜救结果显示飞行员杰佛瑞·汉尼上尉(Capt. Jeffrey Haney)在坠毁前并没有顺利弹射逃生。事后的事故调查显示意外可能起因于战机上配置的机上氧气产生系统(On-Board Oxygen Generating System,OBOGS)有设计瑕疵,在高空飞行时会造成供氧不足而导致飞行员昏迷。空军作战司令部的威廉·佛瑞瑟上将(Gen. William Fraser)于2011年5月3日下令旗下为数165架的F-22机队无限期停止作战飞行任务,并将训练飞行限制在25,000尺的高度以下,直到厘清肇事原因并完成相关改善为止。之所以将训练飞行高度限制在25,000尺,是因为飞行员在此高度下如果感觉到呼吸困难,还会有足够的时间紧急将飞行高度降低至氧气充足的18,000尺,避免意外发生。

  停飞事件

  美国空军2011年5月5日宣布,F-22型“猛禽”式战机暂时停飞,以便调查供氧系统问题。

  空军说,停飞令5月3日下达,解除时间另行通知,停飞将影响例行训练和其他任务。

  空军正在检查F-22所有系统,但重点放在供氧系统。

  2012年5月15日五角大楼发言人透露,国防部长帕内塔已经下令美国空军对F22战斗机实行全面限制飞行。

  2011年12月13日,洛克西德-马丁公司生产的最后一架F-22A猛禽战斗机下线滑出装配厂房。该机尾翼编号为09-4195,将于2012年春季交付驻埃尔门多夫空军基地的第3战斗机联队。美国空军共有187架这种战机。

  2012年7月25日美国军方宣布取消对F-22型“猛禽”式战斗机的全面限制飞行令,欲在日本冲绳岛部署。

  据估计其作战能力为两种战机之一。

  拿F22作为参照, YF22在1990年试飞,21世纪初F22服役并形成初始作战能力.

  1990年美国已经搞了两种切实的隐身作战飞机,F117和B2.在战斗机研发上已经搞了4种三代机,F14,15,16,18,轻中重齐全,完全独立研发。

  航电上已经有B2上的PESA雷达服役,军舰的预警的各种相控阵雷达也多了去了,战斗机用的样机也有了。

  发动机方面F119的样机也有了,其核心机早在80年代就出来了, YF119在1990年就装在YF22上飞出超音速巡航和超机动了, 按照PW公司的说法F119对他们而言也是一种很保守的技术选择。  验证机方面X29,X31等已经对超机动等各种技术进行广泛的预研。

  降机事件

  北京时间2012年9月12日下午1点15分左右,美国空军2架F22隐形战机降落在日本山口县美海军陆战队岩国基地内。据报道,2架F22机身均写有“AK”字样,隶属于美空军阿拉斯加基地。   富士电视台对此报道称,2架F22A型隐身战机12日降落岩国基地属于“紧急迫降”。2架战机在“迫降”后迅速被救护车辆引导至机库方向。

  电影拍摄

  在动作电影《变形金刚》中,霸天虎阵营红蜘蛛就是以F-22的形态在地球战斗,并于最后离开地球。影片中曾出现多架美军F-22在执行任务的过程中与红蜘蛛厮杀的场景。

  在动作电影《变形金刚2》中,霸天虎阵营红蜘蛛仍然以F-22的形态在地球战斗,参与了在埃及的大决战。在此期间,有4架军方的F-22被堕落金刚抛出的石块击毁。

  在动作电影 《变形金刚3》中,以F-22形态的红蜘蛛再度现身,出场镜头较多,并最后被主人公山姆的特殊武器杀死。

  在2008年电影《钢铁侠》中,也曾出现过两架F-22追击主角的剧情。

  在《钢铁侠2》中Rohns穿上钢铁侠战甲降落时停机坪上也停着几架F-22。

  在《绿巨人浩克》中,F-22战机曾被迫搭载浩克飞上六万尺高空,但浩克无法承受高空稀薄空气而摔下。

  在《天际浩劫》中,无人战机的打击失败后,最后军方派出战斗机与外星人战斗,遭到惨败。F-22被全部摧毁。这也是本片其中一大败笔。(F-22从未被虐的这么惨过,影迷肯定无法接受。)

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