第一架交付的F-22“猛禽”战斗机

就在距今11年前的2007年11月22日,是人类战斗机发展式中具有划时代意义的一天,就在这天里,世界上第一款第四代喷气式战斗机F-22向世人揭开了它神秘的面纱。F-22战机的横空出世,不仅宣告了二战后喷气式战机的发展从第三代正式跨入第四代。更重要的是由F-22战机所首创,包含有:隐身性能、超声速巡航、超机动性能和先进航电系统的“4S标准”,被此后诞生的所有四代机奉为圭臬,并且时至今日仍然仅有F-22一款战机能够完全达到。那么今天就让我们把目光向前追溯,探究一番F-22战机诞生的始末。

领先时代的战斗机计划

洛克希德马丁YF-22原型机

说起F-22的诞生,就不得不回到那个风云激荡的冷战岁月。时值上世纪80年代,正是东西方之间冷战的巅峰时期,随着苏联空军推出了苏-27、米格-29为代表的先进三代机,美军依靠F-15、F-16在战斗机领域中保持的优势地位不复存在。为了在战斗机领域中继续保持优势地位,美国空军在1981年提出代号ATF的先进战术战斗机方案,这便是F-22战斗机诞生的契机。

从上个世纪50年代开始,受到冷战的影响,美苏之间开展了几乎不计成本的军备竞赛,这样却从客观角度大大提升了人类整体科技水平的进步,而在这样其中,航空技术进步尤为明显。到了80年代之后,随着更为先进的复合材料、更大推力的航空发动机以及更为先进的电子计算机技术的出现,使得向ATF这样领先时代的战斗机计划拥有了实现的可能。

诺斯罗YF-23原型机飞行测试

于是在1986年7月,美国空军选择了洛克希德马丁和诺斯罗普作为ATF计划的供应商,由上述两家公司各自推出的原型机YF-22和YF-23承接为期50个月的试飞测试。其中洛克希德马丁的YF-22在动力系统上采用了二维矢量喷嘴,以增强战斗机的机动性能。而诺斯罗普公司的YF-23为了追求更好的隐身效果而选择牺牲部分机动性。最终在1991年4月23日,美国空军宣布YF-22作为ATF计划的优胜者,也就是后来的F-22“猛禽”战斗机,至于YF-23则因为过于偏激的设计理念被淘汰。

四代战机“4S标准”的制定者

F-22超机动飞行表演

F-22在诞生之后,对于世界战斗机的发展产生了深远的影响,尤其是F-22的隐身性能,使得人类的战斗机迈入隐身空战时代,这也是四代机与三代机相比最重要的特征。说起战机隐身技术,早在F-22之前就有F-117与B-2这两位前辈。但是与其相比F-22是第一款采用常规气动布局的隐身战机,在具有出色的隐身性能的同时兼顾超强的机动性能。

F-22符合隐身特性的气动外形

F-22在机身采用了大面积的隐身吸波涂料,在气动布局方面,菱形翼与平尾边条对齐,双垂尾采取倾斜设计可以更有效的反射电磁波,同时S型进气道遮挡住了发动机扇叶,避免在进气道内形成电磁波的反射区域。发动机采用二维矢量喷嘴,可以大幅度降低红外辐射。

F-22内置弹舱

除此之外,F-22实现了机载武器与航电设备的内置化,F-22主弹舱埋于机腹下方,在机翼两端还各有一个快速反应的格斗弹舱。F-22的航电系统也全部的融进机身和机翼内部,有利于隐身性能的的同时也减小的飞行阻力。为了实现更好的隐身效果,F-22将安装在验证机上的侧视雷达与专用的红外搜索和跟踪系统翼全部删除。即使如此,F-22在战场态势感知领域依然具有三代机无法比拟的优势。

F-22高度信息化集成的座舱

F-22所装备的 APG-77有源相控阵雷达,可在无视天气因素的干扰同时跟踪多个目标。APG-77雷达还可以作为电子战武器,集中发射大量电磁炮使迫使敌方传感器超载。还有ALR-94 雷达警告接收器,配备30多个天线,融入机翼和机身内部,可提供全球面红外线覆盖,及时发现来自任何方位的安全威胁,促使飞行员做出规避动作或是释放干扰弹。在记载软件领域,F-22的所有软件代码大约有170万行,其中大部分用了处理雷达系统的数据,这也使得洛马公司成为了当今世界代码行数最多的科技公司。

F-22短距离降落性能

虽然F-22拥有着先进的航电系统,但是着并没有在ATF计划最初的要求内,ATF在最初提出的三点硬性指标即:隐身、超神速巡航、短距离起降。在这其中,隐身和超声速巡航便是后来我们所熟知的那个“4S标准”的雏形,至于短距离起降,则必须要考虑到当时的时代特征,在那个随时可能爆发世界大战的冷战期间,美苏双方都制定了在战争之初优先攻击敌方机场跑道的战术目标,为此能够使用更短的跑道起降就变得至关重要。而这项指标在冷战结束后便逐渐被更先进的航电需求所取代。

F119-PW-100涡扇发动机

最后,也就是F-22即使同类的四代机相比也更胜一筹的领域——超声速巡航,F-22是当今世界四代机中已经证实的唯一一款具备在不开启加力燃烧室的情况下依然具备超声速巡航能力的战斗机。能够实现这一点,除过出色的气动外形设计之外,主要的功臣在于F119-PW-100这款推重比超过10的强劲航空发动机。F119发动机采用二维推力矢量技术,可将发动机推力在俯仰轴上引导±20°,从而使F-22具有更强的机动性,还可实现高达1.8马赫的持续超巡航速度。

F-22的意义和影响

2011年最后一架F-22下线

F-22战斗机从上世纪80年代开始研发,直至本世纪初正式服役,这段时期正式全球航空技术发展,同时也全世界范围内,空军理念的大变革时期。在全球格局中,随着冷战结束苏联解体,美国作为世界上唯一的超级大国,对于先进武器装备的必要性需求大大降低。同时伴随着美国08年经济危机的影响,美国的军费持续低走,这也使得性能先进造价高昂的F-22陷入了“英雄无用武”之地的尴尬局面,并最终导致了F-22的停产。

F-22战斗机生产线

THE END

不过即便停产,F-22对于世界战斗机的发展有着不可磨灭的意义。正是从F-22开始,隐身技术几乎成为了未来战斗机的标配性能,而此前由F-15、F-16所建立的能量机动学说则退居二线。而受到F-22的影响,俄罗斯、中国、英国、法国等国的四代机方案纷纷上马,即使是原先得三代机,也不断的推陈出新,打出三代半的旗号向着“4S标准”靠拢。从客观上看,F-22的诞生毫无疑问的拉动了全世界范围内航空科技的进步与发展,而这样得结果在笔者看来是远比单纯的战斗机纸面数据对比要更有意义。

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