F-22猛禽----20年的天空统治

F-22 Raptor 20 Years of Air Dominance

猛禽的起源

F-22是根据美国空军先进战术战斗机(ATF)项目对750新式战机的需求而诞生的,以取代麦克唐纳-道格拉斯的F-15鹰。先进战术战斗机计划是由美国空军要求对抗先进的苏联战斗机和地空导弹(SAM)而系统推动的。

美国空军下令研究先进战术战斗机的空对空和空对地两种角色,以评估单一平台是否能有效满足这两种需求。1981年11月,五角大楼在没有任何资金的情况下批准了新战斗机的研制。这项计划吸引了业界各种各样的设计方案,最终归结为空军在规模、速度和机动性方面找到了一个最佳位置。此外,考虑到F-15E攻击鹰和F-117A夜鹰的幕后发展,美国空军开始把重点放在空对空任务上。

洛克希德先进战术战斗机早期设计的总布局图。洛克希德公司在20世纪70年代初完成了美国海军“超级隐身”空对地攻击平台的首轮研究。

洛克希德公司的建议配置名为090P,拥有有一个宽的边条翼,从进气道外侧的机翼前缘一直延伸到机鼻。

到1982年底,由于美国空军将空中优势任务列为优先任务,并直接取代F-15,先进战术战斗机已成为一个拥有大量资金的真正计划。最终征求建议书(RFP)于1983年发布,美国空军进入了概念论证调查(CDI)阶段,以帮助剔除风险更大的产品,并帮助下一轮选拔赛。概念定义研究由波音公司、通用动力公司、格鲁曼公司、洛克希德公司、麦克唐纳-道格拉斯公司、诺斯罗普公司和罗克韦尔公司发起。有趣的是,F-117计划(1981年首次飞行)的保密性使得先进战术战斗机小组不知道有哪些新兴技术可以帮助他们满足空军的需求,并将隐身与高速和机动性结合起来。然而,似乎在1983年,一些相关信息开始从美国空军过滤到先进战术战斗机小组

经过一段时间的评估,洛克希德YF-22和诺斯罗普YF-23于1986年10月31日被宣布为优胜者,并要求两家公司准备演示/验证(DEM/VAL)阶段的原型。同时,普.惠与通用电气公司都签订了开发和制造新发动机的合同,分别是YF119和YF120。

这张洛克希德的图表很好地说明了F-22的设计演变。

臭鼬工厂率先完成了2架YF-22原型机的总装。

洛克希德公司的《Code One》杂志报道说:“在演示/验证阶段的计划提交前几个月,空军修改了其提案请求。这一变化显著增加了隐身在设计中的重要性。洛克希德的隐形配置源自F-117,没有因为新的要求而对其设计进行任何修改。波音公司对进气道的设计做了一些细微的修改,以满足日益增长的隐身要求。不过,该公司对其双垂尾设计能够满足隐身的要求感到满意。

“升级后的要求迫使通用动力公司的工程师们重新考虑在不同的位置安装双垂尾,包括机翼上的吊舱。机翼后缘和控制面被切割成与前缘对齐的V形,使机翼看起来像蝙蝠。最后,没有发现可以安放双垂尾的位置,提交的设计是单中心线垂尾和锯齿形后缘。新的最终配置被标记为T-333。”

第一架YF-22于1990年8月29日在帕尔姆代尔出厂下线。

洛克希德的设计

洛克希德公司、波音公司和通用动力公司于1986年7月组建了一个团队,从设计和财务角度合作解决先进战术战斗机项目的问题----两个月前,美国空军表示,他们希望制造和驾驶先进战术战斗机原型。尽管选择了演示/验证阶段,可是洛克希德的设计随后发生了巨大的变化----实际上,设计师们确实回到了绘图板上。洛克希德公司的成功设计显然与F-117相似,但随后又进行了一系列的修改,到1988年4月,最终的YF-22设计定型,首批图纸正式发布。

两架YF-22中的第一架开始在德克萨斯州的沃斯堡工厂建造。前机身的生产在伯班克的洛克希德工厂开始。机尾部分和机翼在同一时间段在西雅图的波音工厂成形。中心机身、武器舱、尾翼和起落架由通用动力公司制造。洛克希德-马丁公司最终获得了通用动力公司67%的股权。

臭鼬工厂率先组装了两架YF-22原型机,之后装上C-5A银河运输机,不同部分的原型在加利福尼亚州的帕尔姆代尔工厂组装在一起。第一架YF-22(原型机,编号PAV-1)于1990年1月13日在帕尔姆代尔开始最后装配。两支参赛队伍的设计直到首飞前不久才被披露。第一架PAV-1于1990年8月29日在臭鼬工厂向公众亮相。

PAV-1原型机在加州帕姆代尔进行最后的总装。

诺斯罗普的YF-23首先于1990年8月27日升空。9月29日,第一架YF-22(N22YF)由戴夫.弗格森(Dave Ferguson)驾驶,从帕尔姆代尔飞往爱德华兹空军基地参与竞标。第一架YF-22(PAV-1)由两台通用电气YF120-GE-100涡轮风扇发动机提供动力。第二架飞机(PAV-2,N22YX)由两台普惠YF119-PW-100涡轮风扇发动机提供动力。后者于10月30日由汤姆.莫根菲尔德(Tom Morgenfeld)驾驶,也从帕尔姆代尔飞往爱德华兹。这两架YF-22的美国空军序列号分别是87-0700和87-0701,但只有87-0701被使用过,时间是在1991年的后期测试中。

有趣的是,人们非常强调信誉和兑现承诺的能力。这两个阵营被邀请保密地提交他们各自飞机的预期性能,并与飞行试验后的实际数据进行比较。这是一个测试,以估算他们的设计将如何执行。

戴夫.弗格森(Dave Ferguson)和YF-22。弗格森在2011年8月10日不幸去世。他于1979年加入洛克希德公司,担任试飞主管,1999年退休。

两架YF-22在三个月内进行了74次试飞。原型不需要低可见度性,但它们确实包含了一些雷达吸波材料(RAM),只是作为评估高速平台耐久性的初步考虑。试飞的目的是为了适应飞行性能,而不是为了代表生产型而设计的。1990年11月初,第一架YF-22在超音速巡航中保持了1.58马赫的速度,加速时超过了2马赫。YF-22很快就展示了它们的敏捷性,大攻角操纵性,滚转率,然后是武器----从侧面和中央弹舱发射AIM-120 AMRAAM和AIM-9响尾蛇导弹。YF-22试验计划的初始演示/验证阶段于1990年12月28日完成,两架YF-22在74个架次中累积了91.6个飞行小时。

发动机竞争

1983年9月启动了具有竞争力的发动机演示/验证计划,随后于1986至87年进行了地面测试。普-惠公司的YF119和通用电气YF120的飞行试验品于1988年初订购,所有四种飞机-发动机组合都在爱德华兹基地的飞行试验计划中展开。

面对面交锋

试飞员保罗.梅茨(Paul Metz)随后加入洛克希德公司,并于1997年首次试飞F-22A,他曾是诺斯罗普YF-23的首席试飞员。从1992年到2001年,他担任洛克希德马丁公司F-22的首席试飞员,并于1997年9月7日驾驶F-22A猛禽进行了首次飞行。

1990年9月29日,戴夫.弗格森在帕尔姆代尔完成了YF-22的首飞。

梅茨于1968年加入美国空军,在东南亚驾驶F-105G野鼬鼠。他于北越上空执行了68次任务,其中包括一系列支援轰炸北越的反地空导弹和高射炮任务,并为他赢得了两枚优异飞行十字勋章和六枚空中奖章。1976年,他从爱德华兹基地的美国空军试飞学校毕业,之后于1980年加入诺斯罗普飞机公司担任工程试飞员。他和他的团队在YF-23项目中扮演了至关重要的角色,直到今天,许多人都认为YF-23在很多方面都是一个优秀的设计。梅茨的独特地位是他曾驾驶过YF-23和F-22A两种飞机,可是他从未公开发表过两种飞机的性能对比。

诺斯罗普YF-23。1990年底,这两款战斗机在演示和验证阶段进行了正面交锋。

梅茨在解释YF-22和YF-23之间的飞行试验计划时告诉本刊记者:“空军故意将两队分开,因为我们不允许彼此交流。有趣的是,我们在同一座机库里----一边是YF-22,另一边是YF-23。我们尊重空军的这一要求,只是我作为YF-23的首席试飞员和YF-22的首席试飞员戴夫.弗格森于飞行之前聚在一起说,因为我们使用相同的发动机,所以有可能出现一些影响到两支队伍的事情。我们说,如果我们确实有一个问题,我们知道可能会影响到两个团队,我们会与各自的试飞员取得联系,告诉他们发生了什么,问题是什么,这样我们就可以在任何不好的事情发生之前进行调查。因此,我们确实达成了一份绅士协定,一份专业协议,如此一来,我们便可以就飞行安全问题进行沟通了。

1990年,戴夫.弗格森在爱德华兹基地附近的驾驶PAV-1原型机。

汤姆.摩根菲尔德(Tom Morgenfled)于1990年10月30日完成了PAV-2原型机的第一次飞行。这架YF-22由2台普.惠公司的YF119-PW-100涡轮风扇发动机提供动力。

1990年底,2架YF-22原型机被投入到严格的试飞计划种。