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F-22猛禽战斗机系统技术介绍续集2

 兰州家长 2024-03-12 发布于甘肃

F-22A Block 10具有足够的空中优势,是美军空中防御/巡航导弹防御和深度渗透打击重要角色。随后的Block 20、30和40配置将逐步进行 扩大空对空和打击能力,并利用该飞机的对空能力,能够执行 ISR 的角色。F-22A因此成为服役中的“最广泛”多用途战斗机。

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进化的猛禽F22A

关于猛禽的公开文献中反映了该战斗机基线配置,在 1990 年代后期基本冻结以符合 国会对发展计划的成本上限。

据美国佬的公开资料报道,F-22A穿透所有可以想象的防空系统的能力,当然这可能有点吹牛B的成分,特别是打击高价值目标和地基对空防御系统方面。这与早期的F-15演变为F-15E“攻击鹰”的打击角色相似。

空中优势的三个组成部分是防御性反击(DCA),进攻性反空(OCA)和压制敌方防空(SEAD)。防御反击。为了击落前锋而隐身并不是一个有说服力的F-22卖点。DCA战斗机在友好领土上空作战,不必担心坏人地对空导弹。然而,为了扩大角色,支持者将飞机归因于击落隐形巡航导弹的“独特”DCA能力:“F-22还将携带下一代AIM-9X和AIM 120 AMRAAM的改进版本,旨在摧毁预计将在下世纪初上市的低可观测巡航导弹。

对地攻击巡航导弹通过低空飞行来避免雷达探测,将地球置于它们与敌方雷达之间。花额外的钱让他们隐身是一个奇怪的想法。即使军火工业能够为低可观测巡航导弹创造一个可行的市场,先进的空对空导弹是否能够击落它们也存在真正的疑问。

F-22A在空中优势角色中的有效载荷,包括侧托架中的一对 AIM-9X WVR AAM,以及六个 AIM-120C变体BVR导弹在主机身舱。为 “非隐形”防空角色,如轰炸机和巡航导弹 拦截,另外四个AIM-120可以在外部携带 带有一对外部油箱的挂架。塔架的额定值均为 5,000磅,可以抛弃以恢复完整的隐身性能。跟四个完整的外部油箱携带,负载几乎没有下降 系数或滚动速率性能。

2005年部初始作署的战能力配置是多角色,可以选择四个AMRAAM取而代之的是GBU-32 JDAM。这提供了类似的深度打击 F-117A 的能力,但生存能力更强。

计划设想引入GBU-39/40小直径 到20年炸弹在Block 2007飞机上,以及高分辨率 SAR 雷达模式,改进的雷达 ECCM,双向语音和数据 MIDS/Link-16 功能,改进了乘员站软件,并改进了电子对抗设备。Block 20 配置是全球打击特遣部队(GSTF)舰队的基础配置装备,并将 包括JSF通用雷达模块,专用高速雷达 处理器和 COTS 技术 CIP 处理器。

2008年进行的Block 20配置扩展了侧视雷达阵列 在飞机上提供重要的 ISR 能力以及 增强功能以提供全面的防空压制(野鼬鼠) 以及时间紧迫的目标参与能力。卫星通信终端 将添加以在以下期间提供持续的网络连接 深度打击的配置文件。

2011年后的Block 40飞机将成为全球的最终目标是提供完整的传感器网络、范围增强、 高度集成的 ISR 功能和头盔式显示器 类似于 JSF。用于JDAM和SDB的隐形商店吊舱也在开发中。以启用外部塔架上的运输。

F-22猛禽战斗机系统技术介绍续集2
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F-22已经扩展为真正的攻击战斗机的角色,随时准备携带和交付最先进的精确攻击弹药:改进的联合直接攻击弹药(JDAM),JAST-1000,小型化弹药技术,风校正弹药分配器(WCMD),低成本自主攻击系统(LOCAAS)和GBU22铺路。

并发的 随着F-22A的演变,FB-22A正在被探索为平行 美国空军的打击平台。最新报告 表明FB-22A的配置已经从纯 三角形设计,配置类似于 F-22A,具有 扩大的机翼,扩大的武器舱和向前伸展的机身 容纳第二个船员站。F119-PW-100发动机将是 增强以允许在深海剖面上进行长时间的超级巡航, 为此,在多个领域进行了具体优化。

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除了HARM之外,F-22及其隐形表亲(F-117和B-2)正在设计,改装或计划携带各种先进的防区外武器。为什么隐形飞机需要射击防区外武器?

隐形技术不是灵丹妙药。它不会使飞机对所有雷达和无源传感器不可见;它只是使它们不那么明显。“隐形差距”难题是,甚至在更新、更好、更昂贵的隐形飞机上线之前,更新、更好、更便宜的反隐形探测和瞄准就在那里等待着。

隐身不是一件坏事,即使它并不完美。关键是要尽可能合理地缩小敌方武器系统的外壳。有隐身总比没有好。更多的隐身比一些更好。如果我们能够以合理的成本将威胁范围减少 25% 甚至仅减少 10%,那就是一个显着且负担得起的战术优势。

1991年,世界战略环境发生了巨大变化。 大多数媒体和政治注意力仍然集中在 低技术伊斯兰世界的恐怖战争上,更大的长期战略 问题是亚太地区正在进行的军备竞赛。F-22A继续代表单一的最佳选择,因为 RAAF的替代新型战斗机,因为它是 2015年后唯一具有战略可信度的类型 PacRim 环境。

F22战斗机是最广泛采用钛合金制造主承力结构的典型代表,比例可达41%,使用钛合金种类主要为Ti-62222和TC4,应用形式有锻件和铸件。TC4合金是宇航工业应用的最主要的老牌钛合金,大量用作轨道宇宙飞船的压力容器、后部升降舵的夹具、外部容器夹具及密封翼片等。近来,Ti-10-2-3、Ti-6-22-22.5、
Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Cr-2Mo-0.15Si等合金和AlloyC合金也在宇航工业得到了应用。AlloyC是一个新型高温钛合金,使用温度高达650℃,比英国帝国金属工业公司开发的IMI829合金使用温度高出近90℃。AlloyC的特性是抗燃烧阻力大和高温强度大,用于制造F-119发动机的排气管。

美国空军F-22“猛禽”隐身战斗机是世界首款隐身高超机动四代机(新标准五代),单座双发双外倾垂尾,两侧进气,主要执行制空、对地、对海攻击及电子战和情报收集等任务。它也是世界上第一种投入部队服役的可超声速巡航的战斗机,其创造性的超机动、隐身、高态势感知、短距离起飞降落及超声速巡航等典型特征,已经成为新一代战机的设计标准。

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1990年,经过两种机型的试验试飞验证考察之后,美国空军宣布洛克希德公司的YF-22竞标成功,进入下一阶段的发展计划。诺斯罗普公司的YF-23被淘汰,退出ATF计划。洛克希德公司的成功,诺斯罗普公司的失败,都不完全是这两型飞机的原因。洛克希德公司著名的“臭鼬工厂”在冷战时期,为美国空军提供了很多当时性能非常优异的飞机,如F-117“夜鹰”、SR-71“黑鸟”和U-2“蛟龙夫人”等高科技飞机。洛克希德公司的技术实力长期被美国空军所接受和认可,在F-117“夜鹰”项目中的管理与执行能力也让美国空军非常满意。与洛克希德公司相反,诺斯罗普公司这个老牌飞机“专家”却让美国空军有些头疼。1981年,诺斯罗普公司和波音公司组成的联合团队打败了洛克希德公司与洛克威尔公司组成的竞标团队,赢得美国空军隐身战略轰炸机项目,这个隐身战略轰炸机就是后来大名鼎鼎的B-2“幽灵”。不过诺斯罗普公司在B-2项目上不断增加预算,时间节点把控上也一拖再拖,这令美国空军非常不满。还有诺斯罗普公司的“沉默彩虹”导弹,也让美国空军很失望。再加上YF-22的飞行试验时间比YF-23更少,但却执行了更多的飞行试验科目。诸多因素叠加,美国空军选择洛克希德公司这个可以愉快合作的伙伴,也是合情合理。

当然,坊间有传闻说YF-23性能更好,只是因为某些政治因素没有被选中,这个说法没有事实依据来佐证。在试验试飞中,YF-22的机动性强于YF-23。YF-23则更加注重高空高速性能,机身更长,但飞机设计只能容纳6枚导弹(需要将4枚AIM-120导弹的弹翼折叠处理),想要达到美国空军装备8枚导弹的目标就需要再次加长机身。

YF-23的进气道在机翼下方前缘位置,进气道和唇口都采用固定结构设计,这样不仅能降低重量,也适度减少了雷达反射截面。进气道在机身内部向上弯曲呈S形,与机身尾部的发动机相连接,发动机喷口被设计成隐藏式,这一设计降低了红外特征,但无法再使用与YF-22类似的矢量喷口设计。

两型飞机具体设计和性能参数至今仍然处于保密状态,我们无法得知详情,没有数据支撑就武断地说YF-23比YF-22性能强,选择YF-22是阴谋论等说法有些不负责。当然,后期的YF-22进入量产型号设计后,跟原型机又有了一些区别,YF-23倘若也进入量产型号的改进,谁也不知道会变成什么样。YF-23大家习惯称之为“黑寡妇Ⅱ”,“黑寡妇”是美国二战时期的重型战斗机P-61,YF-23沿用这个名称没有得到官方承认。

F-22猛禽的三种独特性能中的两种速度和敏捷性之间的联系是通过突破实现的飞机双35,000磅推力提供的技术普惠F119-PW-100发动机,最强大的战斗力——生产中的 ER 发动机。配备 F119 发动机(以及 F-135 的 F35 衍生产品联合攻击战斗机),隐身也与发动机集成在一起。而以前的隐身技术依赖于“掩埋”发动机通过先进的几何形状和涂层,今天的 F119 安装在以传统方式提供最佳性能和易用性的维护。

同时,采用先进的材料和设计使该系统难以被敌方雷达探测到。最终结果,说团队成员普惠,是一个更可靠的引擎和在空中飞行更多小时以支持任务。猛禽的“超级巡航”速度和远距离也允许飞行员在躲避的同时快速进出任务现场敌人的火力。此外,推力矢量 - 控制通过使用偏转喷嘴确定发动机排气的方向——提供前所未有的机动性。它最大限度地减少了阻力通过减少使用空气动力学飞行控制,并且完全集成到飞机的飞行控制系统中。

此功能提供两个优势。它增强了战斗机的通过消除的隐身特性-的红外特征由加力燃烧室发射。而它大大扩展了F-22的射程允许超音速巡航飞行无需使用燃料-嘶嘶作响的加力燃烧室。加力燃烧室仍然会发挥在F-22任务中的重要作用通过提供额外的推力和速度在拦截或混战中,但它们不必用于长时间巡航。“我们想要速度的好处-出加力燃烧室的惩罚,所以我们发明了超级巡航——它有效,“霍奇说。

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它提供增强的雷达、电子战和 CNI功能,加上 GPS 的添加导航。最终,所有F-22都将接收航空电子设备更新。“Block 3.1 集成的发布ED软件是一个重要的加强作战能力已经展示的功能猛禽,“鲍勃·里尔登说,洛克希德马丁公司F-22副总裁和总经理。在德利夫之前——ERY,子系统硬件和软件软件经过严格测试波音航空电子集成实验室(AIL)在西雅图。自 1999 年以来,空气已进行承载测试在波音757飞行试验台上(FTB)飞机。使用FTB可减少航空电子系统风险和限制开发成本。它使扩展评估和故障排除在完整的航空电子系统出现之前安装在 F-22 上。迄今为止,更多超过 98% 的系统匿名者在Deliv之前已经发现了盟友.

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AESA 雷达诺斯罗普的合资团队格鲁曼公司和雷神公司提供AN/APG-77 多模有源电子扫描阵列 (AESA)雷达。该系统可以快速跟踪远程多个目标,允许-同时使用搜索和轨道模式。它还具有先进的电子对抗(ECCM)能力。AESA 线路可更换单元(LRU) 包括数千次传输和接收模块,它们是组装到“子阵列”上,这些“子阵列”是插入天线。安腾——然后NA发送射频(RF) 信号到接收器,它们是在雷达支持电子中处理电子 LRU.AN/APG-77雷达与F-22的CIP接口,F-22任务的计算核心系统,其中传感器信息-与其他信息融合并显示给飞行员。

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推力矢量喷管好处颇多,大致有如下几种:增加升力、提供反推力、巡航飞行时有效减少阻力,更重要的是,二元矢量喷管具有良好的红外与电磁隐身性能,与传统圆形喷管相比具有较长的排气截面周长,因而提供了较大的热喷气流与冷空气混参表面,使红外辐射温度大幅度下降,有利于降低红外信号和雷达信号特征,从而大大提高了飞机的隐身能力。据法国公布的一对一近距空战数值模拟结果,具有俯仰矢量喷管的战斗机对常规战斗机损失比在中空中速为1:3.6,在低空低速为1:8.1,表明其作战效能大大提高。具有矢量推力的X-31高机动验证机与F/A-18飞机进行了93次空中格斗演习,X-31胜了77次,8次不分胜负,只败了8次,足以证明推力矢量技术的作用。所以,装备俯仰方向能进行正负20度偏转的普惠F119-PW-100二元矢量发动机的F-22,空战能力非常强大。

F-22的超声速巡航能力虽然很强,得益于强大的F119-PW-100发动机,但也是个矛盾体。对于具有超声速巡航能力的战斗机来讲,其典型作战剖面的亚声速巡航段和超声速巡航段长度可能相差不多,而对于长距离出击和转场,亚声速巡航效率更为重要。因此,F-22的机翼设计面临多方面矛盾。从超声速性能出发,机翼最好是大后掠小展弦比;从跨声速机动性考虑,倾向中等后掠和中等展弦比;而起飞着陆性能则要求小后掠小展弦比机翼。F-22机翼外形是典型的折中,选用小展弦比的菱形机翼是因为这种机翼的结构效率高,可以减小机翼的重量和相对厚度,减小波阻,有利于隐身性能。

F-22的马赫数为2.2,超声速巡航马赫数为1.5左右,因此最初选用的机翼前缘后掠角为48度,超声速巡航时基本为亚声速前缘或在声速前缘附近,对减小超声速巡航阻力有利。原型机YF-22机翼前缘后掠48度,后缘前掠17度,实际上有效后掠角不大,这主要是从改善跨声速机动性和起飞着陆性能两方面考虑。

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F-22造价非常昂贵,连一向财大气粗的美国空军也有些难以承受,2009年的价格为单机1.5亿美元。

F-22装备AN/APG-77有源相控阵雷达、最新的AIM-9X近距空对空导弹、AIM-120C/D中程空对空导弹、强大的普惠F119-PW-100推力矢量发动机、先进航电与人机界面等,作战能力是F-15的数倍。两侧的加莱特进气道适合高速巡航,在飞机设计时就减少了飞机表面突出物,从而让F-22的雷达隐身性能提升到极致。银和氧化镓的吸波涂料遍布机身,不过这种涂料不论从涂料本身还是喷涂人工,价格极高,此种喷涂材料需要大量的精心修补与维护,后期的维护更是耗资巨大。另外,在开发F-22期间所建立的许多先进技术,也沿用到了中型的F-35“闪电Ⅱ”身上。洛克希德·马丁公司宣称,F-22的雷达反射截面最低为0.0001米2

,这当然有夸张的成分,但也不是凭空捏造无的放矢。“猛禽”的隐身性能、超强的机动性、态势感知能力加上其空对空和空对地作战能力,使得它成为当今世界综合性能最佳的战斗机。

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