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能介绍F-22的性能特点吗?

能介绍F-22的性能特点吗?

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2008-06-16

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    F-22战斗机是美国洛克希德·马丁公司与波音公司为美国空军研制的21世纪初主力制空战斗机,主要用于替换美国空军现役的F-15战斗机,在美国空军武器装备发展中占有最优先的地位。
  2002年9月,美空军正式将F-22改名为F/A-22,确立了F/A-22将兼顾制空与对地攻击双重任务。  2005年12月,美国空军兰利空军基地的第27战斗机中队装备的F-22A率先达到初始作战能力(IOC),随后国防部表示F-22A已经达到战备状态。
  同时美国空军又恢复了F-22这一名称。在2007年进行的一系列演习中,F-22A创造了模拟空战击落144架“敌机”而自身无一伤亡的“神话”。  尽管这一数字不可全信,但仍足以佐证F-22A性能的超前程度。
   2007年初F-22已经完成交付一个完整的大队,并已开始部署到阿拉斯加和日本冲绳岛。尽管稍后F-22即退回美国基地,但该机已经成为美国干涉东亚事务的重要筹码。2007年8月,美国空军签订了总额50亿美元的多年采购合同,3年内共采购60架F-22战斗机。
    2007年底,F-22形成完全战斗力。如果预算经费没有大的改变,F-22将在几年内停产,也就是说在其他国家的第四代战斗机开始正式研制之前,F-22将已完成生产装备。 美国空军航空系统部建立了先进战术战斗机系统计划办公室(SPO)。
  SPO于1983年具体提出了ATF的概念,随后分别向七家主要的航空制造企业发出了各价值100万美元的设计方案合同,包括波音、通用动力、格鲁曼、洛克西德、麦道、诺斯罗普和洛克韦尔下属的北美飞机公司。
    在要求中,ATF应该能在未来空空、空地战场威胁环境中夺取空中优势,确保美军在全面或高技术的局部战争中夺取绝对的制空权。具体包括五个方面的要求:低可探测性、高机动性和敏捷性、超音速巡航、较大的有效载荷、具有飞越所有战区的足够航程。
  同年,通用电气和普·惠公司被选入ATF计划,为ATF研制新型发动机。  美国空军希望凭借少量的先进的F/A-22抗击大量技术相对落后的敌机,取得制空权。美国方面称其为制空(Air Dominance)战机。
   为了在技术水平上彻底超越F-15和苏联战斗机,SPO不断为ATF增加细节的明确要求。包括甚高速集成电路、主动变弯机翼、高压液压系统、不易燃液压技术、液压传动武器挂架、隐身能力、声控指挥控制、保形传感器、共享天线、一体化飞行控制与推进控制、短距起落、矢量推力、人工智能、先进复合材料、先进数据融合和座舱显示、集成电子战系统(主要包括AN/ALR-94电子战系统和AN/ALE-52箔条投放器等)、通信/导航/识别一体化、变速常频发电机、氧气发生系统以及光纤总线等等。
    1985年9月,美国空军开始发布招标。到1986年7月,七个竞争方案全部提交。经过空军评审,1986年10月31日宣布洛克希德/波音公司的YF/A-22和诺斯罗普/麦道公司的YF-23方案为优胜。
  1990年6和9月,YF-23和YF/A-22先后开始试飞。 经过半年多的对比试飞,1991年4月23日,美空军宣布洛克希德-马丁公司的YF/A-22获胜。  这就是F/A-22最早的原型机。
  91年8月,F/A-22战斗机进人工程制造和发展阶段。首架F/A-22原型机于1997年4月9日出厂,5月29日首飞,生产型计划于2004年开始装备部队。美空军原计划采购438架,现减为339架。
   为配合研制计划的进行,许多空中测试平台也应运而生。  其中最为特别的是波音757FTB“空中测试平台”。 F/A-22的材料分布图如下。在机身制造上,F/A-22有着许多独创的新技术特点。
  例如前机身的舭状边缘,世界上最大的钛合金锻件——中机身隔框,传统航空材料(铝合金与合金钢)仅占全重的20%,钛合金比例高达36%,复合材料也达到24%。  该机的整体式座舱盖尺寸达到了史无前例的3米x1米x0。
  76米的规模,重达163千克,可承受以相对速度1018千米/小时正面的一只1。8千克重飞鸟的撞击。该座舱盖采用聚碳酸脂透明件,厚度达20毫米,强度达到117~196MPa。该座舱因为强度很大,弹射座椅已经无法使用穿盖方式,改为使用火箭抛射方式。
    F-22后机身前后梁采用了热等静压钛合金铸件的电子束焊接结构。 F/A-22战斗机采用翼身融合体、双发双垂尾布局,综合优化曲面外形,截尖菱形上单翼,V形倾斜双垂尾,全动平尾,S形进气道,使飞机的隐身性能和机动性能得到了很好的折衷(见题图)。
  据介绍,F/A-22的雷达反射截面积约为0。  1平方米,生存能力比目前的常规飞机提高18倍,作战效能是F-15战斗机的3倍。 F/A-22装两台普拉特·惠特尼公司F119-PW-100加力式涡扇发动机,单台加力推力155。
  7千牛,发动机推重比达到10,飞机推重比达到1。1。发动机不开加力时,飞机能以M1。  58作超音速巡航30分钟。这一特性对于高速突防、快速通过敌防空区极为有效,并可大大提高空中发射导弹的初始速度,使空射武器没有空带限制,这在双方迎头相遇的超视距空战中尤为重要。
  同时,超音速巡航能力还有利于快速追击,利用速度优势提高截击能力、扩大导弹的攻击范围和增加攻击机会。  发动机装二元俯仰轴推力矢量喷口,可在俯仰方向变化正负20度,使飞机具有高的超音速机动性能和好的低速大迎角性能,最大迎角可达60度。
  飞机能在空中迅速变换自己的位置,使机头快速指向目标,并能在空中任一位置向敌机发起攻击。F/A-22的爬升率、盘旋角速度、滚转角速度、加速特性、盘旋半径、爬升特性、盘旋角加速度和滚转角加速度等性能都优于F-15战斗机。
    这些性能指标上的优势使F/A-22具有更强的空中格斗能力,能变被动为主动,变劣势为优势,进行各种超常规机动作战。F/A-22的短距起降能力极佳,能在500米长的跑道上起降。
   F119-PW-100在2002年9月获得美国空军颁发的初始使用批准(ISR),标志着该发动机即将投入现役使用。  在4000多小时的飞行试验中,F119-PW-100发动机没有发生过一起空中停车或发动机失速的故障,这一极高可靠性的表现是航空发动机历史上前所未有。
  普·惠公司成功进行了F119的全面的部件和整机试验,其中包括相当于美国空军6年的服役期的耐久试验。严格的试验项目证实了该发动机热端部件的全寿命期能力和其他所有部件的基地维修间隔寿命。  所有的试验结果都证实了该发动机满足维修性、性能、操作性和结构完整性的要求。
   美空军表示:F119发动在整个飞行试验评估中工作良好,满足或超过所有要求,期望F119在实际使用环境条件下仍保持优良的性能。目前,F119正在进行加速成熟计划AMP的试验,这一计划是F119部件改进计划的一部分。
    AMP将模拟F/A-22武器系统6到8年的运行时间以及其他恶劣的工作条件。例如,提高了最高涡轮前温度的工作时间,增加加力燃烧室点火器的数目和喷管矢量循环数以及加大发动机的不平衡量使之超出正常预计值。
  即使在如此恶劣的条件下,F119发动机仍具备较好的性能、可操作性、可靠性和耐久性。  迄今为止,普·惠公司已交付36台生产型F119发动机。 F/A-22配备综合航空电子系统。
  配备综合航空电子系统是第四代战斗机的主要特点之一。该系统的特点包括:通过数据总线进行信息传送,采用模块化结构实现结构的简化和资源共享,通过传感器数据融合获取更丰富、准确、质量更高的目标信息,所有作战信息通过平显和多功能显示器显示,为飞行员提供关键的飞行及作战信息,显著降低了飞行员的工作负担,通过机内自检和系统重构,使系统具有容错能力,提高了系统的可靠性和可维修性。
    高性能的综合航空电子系统使F/A-22具有良好的识别、选择、瞄准、快攻和帮助飞行员决策的能力。 F/A-22配装APG-77多功能有源相控阵火控雷达(AESA),对3平方米目标的最大探测距离为200公里,可同时跟踪攻击30个空中目标,能探测跟踪16个地面目标,并能拦截巡航导弹。
    另外,它还有很强的侦察能力,所用的电子侦家设备可以比F-4G“野鼬鼠”飞机更精确、快速地测定敌方雷达的坐标位置。美空军还将为F/A-22的APG-77增加合成孔径技术(SAR),以改善其对地武器投放精度。
  SAR将在F/A-22形成初步作战能力后,作为首个重大改进项目。  当SAR成功结合在APG-77上以后,F/A-22采用JDAM攻击时,将使误差减少约50%。由于用SAR部件替代AESA中老式的零部件,要比较便宜,所以从长远观点来看SAR能节省APG-77的费用。
  下图显示了相控阵雷达的优点,在极短的瞬间内可以进行多项工作。 AN/APG-77雷达可通过F-22飞机上的通用信息处理机(CIP)与其它的传感器和航空电子设备相联。  该处理机可对天线的收/发波束方向图进行控制并对所接收到的雷达数据进行处理。
  这种有源电扫阵列由2000个低功率X波段收/发组件构成。每一辐射单元的发射机和接收机是分置的,这种类型的天线可为支持F-22飞机的空中优势提供必需的灵活性、低雷达截面和宽带宽。较低的寿命周期成本可对增加的复杂性、重量和采购成本进行补偿。
    APG-77采用了砷化镓(GaAs)技术,一个70mm×3mm的收/发组件可产生10W的射频功率。APG-77本身没有数据处理机。F-22上的两台CIP把雷达同F-22飞机上的其它传感器和电子战系统综合在一起。
  雷达同飞机武器系统的有效接口就是直接通过这两个CIP来实现的。   APG-77具有先进的抗电子干扰能力,预计装机后,F-22将在强杂波和多目标威胁的环境下具有全天候、全向、全高度空/空和空/地作战能力。
  据2000年期刊透露,APG-77除去具有聚束式合成孔径方式获得高分辨率外,还采用逆合成孔径技术获得超高分辨率(UHR)。  由于其分辨率为约0。3米,一个30米长的目标就会有100个像素来确定目标的大小和形状。
  这种目标的形状识别能力加上回波频谱特征的计算机比对,使该雷达具有一定的“非合作目标识别(NCTR)”能力。 工作方式  空/空:空/空搜索与跟踪,空战机动(ACM,近程空战格斗),边测距边搜索(RWS),搜索高度显           示,边速度搜索边测距(VSR),边跟踪边扫描,单目标跟踪(STT),袭击群目标分辨,改           善上视搜索(远距搜索),战情提示,通过凹口跟踪技术。
            空/地:增强实波束地形测绘,扩展地形测绘,多普勒波束锐化(选用地图“冻结”),信标,地           面动目标跟踪,地面动目标显示(GMTI)。
          空/海:海面目标检测(选用地图“冻结”,中/低海情),固定目标跟踪,地面动目标显示           (GMTI),地面动目标跟踪(GMTT)。   作用距离  160n mile(用VSR方式对上视/下视迎头目标)        160n mile(用RWS方式对迎头或尾追目标)        80n mile(用增强实波束地图测绘方式对导航地形图和地面目标探测)        40n mile(使用GMTI方式对陆地和海面目标)        10n mile(用ACM方式自动锁定被探测到的第1个目标)        31n mile(用STT方式自动锁定第1个目标) 扫描范围  格斗状态:30°×20°(正常),10°×60°(垂直扫描) 跟踪能力  同时跟踪10个目标 波束锐化  8:1(DBS1),64:1(DBS2) ISAR    像素的目标尺寸为0。
    3m,30m长目标有100个像素 天线型式  有源相控阵列 天线直径  约1m T/R组件   2000个 组件功率  10W/组件 MTBF    整机 400h        天线 2000h 冷却方式  液冷 技术诸元 乘员:1人 动力装置:F119-PW-100加力式涡扇发动机,加力推力:2x155。
    7千牛 全长:18。92m 翼展:13。56m 全高:5。05m 空重:4365千克 最大起飞重量:27273千克 最大巡航速度:M1。6(1958。4km/h) 最大速度:M2。
  5(3060km/h) 作战半径:2177千米 最大转场航程:4840千米 升限 15240m 最大载弹量:11340千克 最大载油量:6804千克 限制过载:+9g 武器搭载方案:1门20毫米M61A2航炮(备弹480发)。
    2枚AIM-9X近距空空导弹+6枚AIM-120C/D先进中距空空导弹,或2枚AIM-9X+2枚AIM-120C/D+2枚454千克级JDAM联合直接攻击弹药,或2枚AIM-9X+2枚AIM-120C/D+8枚SDB小直径炸弹(内置弹舱)。
    BLU-109侵彻弹,AGM-154联合防区外发射武器(JSOW),AGM-158联合防区外隐身空地导弹(JASSM),风修正武器投放器,AGM-88“哈姆”反辐射导弹,GBU-22激光制导炸弹,低成本自主攻击系统及子母弹投放器(机翼4个外挂点) 特种设备:AN/APG-77A电子扫描阵列相控阵雷达,AN/ASQ-220通信/导航/敌我识别系统,超高频/甚高频无线电台,GPS,塔康,联合战术侦察分发系统,AN/ALR-94电子战系统,AN/ALE-52箔条投放器。
  

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