F-22猛禽----20年的天空统治

F-22 Raptor 20 Years of Air Dominance

首飞

本书标志着自1997年9月7日第一架F-22A猛禽首次飞行以来的20年。洛克希德.马丁公司已经把乔治亚州的马里埃塔作为F-22的生产中心,首次飞行就是从这里开始的。

第一次飞行的驾驶员是保罗.梅茨。梅茨曾担任洛克希德.马丁公司F-22的首席试飞员(CTP)。他告诉本刊记者:“我们的YF-23在先进战术战斗机竞争中失利后,诺斯罗普把我转到了B-2项目。我在那里呆了两年,当时我正在办理B-2的退队手续,接着突然接到洛克希德.马丁公司的电话,问我是否想成为F-22的首席试飞员。戴夫.弗格森(YF-22试飞员)和我自己曾说过:“无论谁在输家的队伍里,都会向另一家提交首席试飞员申请,”而我就是在我们输了之后才这么做的。从那之后,就有人提议我前往位于乔治亚州马里埃塔的洛克希德公司,帮助设计和制造第一架猛禽。”

9月7日,保罗.梅茨正在跑道上滑行,准备进行F-22的首飞。

完成了首飞后,猛禽4001正在返回马里埃塔。

梅茨和一批试飞员在子系统设计、飞行品质、仿真、航空电子设备、驾驶舱布局和人机界面等方面与工程师密切合作。他是复杂工作计划的核心,该计划将飞机从YF-22配置,通过最初的生产和演示工作,到1997年的首次飞行。梅茨说,作为一名试飞员,你所学的也是工程学。“我是一名航空航天工程师,因此我与工程师们在飞机的各个方面密切合作——空气动力学、液压、环境控制系统(ECS)、起落架、刹车等。这主要有两个原因。第一,我给出飞行员对问题的看法。第二,如果你要驾驶飞机,最好把它从里到外都了解清楚。(这种方法)让你有机会了解每个螺母和螺栓的作用。对我来说,与一些极具才华的设计工程师交流也是一种刺激。”

谈到YF-22和F-22A最终配置,除了外形上的主要区别,梅茨说:“最重要的是精致的飞行品质。我们很早就认为这种飞机确实需要改变飞行员的工作模式。我们想让猛禽的实际驾驶成为一项次要任务,首要任务是成为一名战术家----利用你掌握的信息,准确地摧毁其它飞机。这意味着我们非常重视发动机和机身的设计,以便能够容忍飞行员做任何事情,我们称之为‘无忧无虑的操纵’。这个想法是,你可以拥操纵杆和油门做任何事情,而飞机将不会受到伤害,也不会做任何不利的事情。它不会离开受控飞行状态或做任何意外的事情。这需要对飞行控制系统,尤其是发动机逻辑进行一些真正的改进。我们还设计了所有的任务系统,这样他们就能自理了。我现在就可以告诉你如何启动猛禽并使其能力全面发挥。把电池开关打开,辅助动力装置(APU)的开关调至运行状态,油门收回至空转,然后等待……这就是你所要做的。发动机将启动,APU将关闭,航空电子设备将启动,它们都将进行内置测试,以确保一切功能正常,完成测试后,你就可以滑行和起飞了。”

首飞前,保罗.梅茨朝相机竖起大拇指。

这种自主性需要机身制造商和普.惠公司发动机团队之间的大量合作。梅茨说,我不得不向普.惠公司脱帽致敬,因为他们做了一些重量级的工作。“他们制造的(F119)发动机远远超出了其它发动机的指标。例如,1995年7月,我们在沃斯堡召开了一次大型会议,会议的主题是‘如何启动发动机?’它们有各种各样的开关和旋钮,我们说,不,我们会和你订个协议。当油门处于空转到最大推力范围时,我们希望发动机启动。当发动机油门处于关闭位置时,我们不希望发动机运转。我们还说,如果我们在高空驾驶F-22,而发动机熄火,我们知道在那个高度是无法重新启动的。我们说:‘我们对你的承诺是,我们会把飞机放回空种启动包线,当飞机进入空种启动包线时,你必须让发动机正常运转。’他们意识到,在极高的高度,他们仍然可以保持燃烧室点火。虽然不足以使发动机全速运转,但足以使发动机保持温度并且不会熄火。飞行员所要做的就是把机鼻压下去,使飞机下降到正确的高度和空速,然后发动机就会自动启动。如果发动机不能自行启动,辅助动力装置将自动启动以提高发动机转速。基本上,它将经历多次启动的可能性,以便让发动机转起来。飞行员所要做的就是让发动机处于‘工作范围’。”

普.惠F119发动机正在试车台上进行测试。

猛禽的大部分都是软件驱动的。它有几种类型的计算机:飞行控制、任务、航空电子设备、雷达、弹舱管理,加上洛克希德马丁公司增加了一个飞机管理系统控制器,它负责液压、燃料和氧气,并协调所有这些子系统。梅茨说:“它使我们能够把所有的这些杂活都干掉,并使之自动化。”

所有这些工作都是在首飞前完成的。原定日期是1997年5月,燃料泄漏和硬件相关的异常情况导致被拖延到9月7日。

“首飞的准备工作于9个月前开始,” 梅茨说,“尽管是单座机,但这不是单人操作。我们拥有一个由大约30名工程师组成的任务控制室!该小组对每一部分进行了难以置信的详细介绍,运行了所有可能的紧急程序,对每一个可能出现的问题进行了处理,对于完成第一次任务信息十足。

猛禽4001从乔治亚州的马里埃塔起飞。保罗.梅茨报告了出色的操纵性能,并对飞机令人印象深刻的表现进行了评价。

梅茨回忆起第一次飞行,从多宾斯空军基地起飞,直接进入繁忙的亚特兰大空中交通系统,道马里埃塔转一圈回来:“我们从爱德华兹基地那里弄来了一架F-15,再加上一架F-16作为我们的追逐机。F-16在起飞后加入了我,我们立刻看到了猛禽的威力。发动机的军用推力远大于常规战斗机。我们开始爬升到15000英尺,我放下起落架,那架F-16位于我的左侧。他开始从我身边掉下去,不得不打开加力跟上。从那时起,我开始欣赏F-22的原始动力。一旦爬到到了预定高度,我们就开始进行一些小的演习,我收回了起落架,但我的速度只达到了250节。这架飞机很像模拟器。大约一个小时后,最可怕的事情发生了----在玛丽埃塔着陆。外面有几千人看着,我不想搞砸。”

着陆按计划进行,梅茨形容猛禽“飞得很愉快”,他已经在空中飞行了58分钟。9月14日完成了第二次35分钟的飞行,之后这架飞机进行了轻微的结构修改,接着被放置在结构测试夹具中进行负载地面测试和应力传感器校准。

一架C-5运输机将猛禽4001运抵爱德华兹基地。

在中国湖武器试验场测试期间,猛禽4005从欧文斯湖上空飞过。

飞行测试平台

1997年11月,一架波音757A飞行测试平台(N757A)的机鼻上安装了一台AN/APG-77雷达。从最初的迭代到Block 3批次,这一循环过程种更新了一系列航空电子系统架构。1998年底,在前机身上方安装了一个具有代表性的机翼部分,并于1999年开始测试共形天线。隶属于波音公司的飞行测试平台(FTB)于2008年6月恢复飞行状态,特别是为了测试F-22增加了电子攻击能力的3.1升级版。飞行测试平台通常在爱德华兹空军基地和内利斯空军基地与F-22猛禽一起飞行,以便在F-22任务软件发布给开发飞行测试人员(主要是爱德华兹空军基地)之前尽早了解F-22任务软件。

2017年,与最新的3.2B版本(软件)计划相关的757重新回到爱德华兹。波音敏捷综合实验室(Boeing Agile Integration Laboratory)的F-22首席测试主管雷切尔.基茨曼(Rachel Kitzmann)表示,我们的F-22任务设备与757飞行控制系统完全隔离,因此我们可以使用没有经过正式设备操作飞行许可程序(EOFC)的原始软件进行飞行。这使得我们在发布给爱德华兹基地411FTS中队之前,能够尽早了解开发软件和问题解决的方案。”

猛禽4001在被运往爱德华兹之前,从马里埃塔飞了两个架次,1998年5月17日,它将再次从那里起飞。

基茨曼补充说,飞行测试平台能够在飞行过程中实时更改软件,这使得测试团队可以在早期开发测试中测试多种配置。所有的任务设备都被安置在一架757上,这意味着波音测试工程师、F-22试飞员和其他F-22客户代表都可以在飞机上实时见证飞行测试的结果。此外,757每个架次可以持续大约7个小时,这远远超过一个典型的F-22飞行测试任务。

2017年5月对爱德华兹空军基地的访问是飞行测试平台从华盛顿州波音工场起飞的最后一次飞行,此机自1999年以来一直驻扎在那里。离开爱德华兹后,这架飞行测试平台将前往密苏里州圣路易斯的新家。

装有一台AN/APG-77雷达的波音757飞行试验台(FTB)和它的测试小组在爱德华兹基地合影。