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F-22“猛禽”,开辟新世纪的空战

2018-10-30 16:38 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国

  作者:李小白

  策划:毕孝斌

  监制:光明网科普事业部

   编者按:航空迷翘首以盼的2018珠海航展将于11月正式启幕。即日起至航展期间,军事科技前沿将在线上为广大航空迷盘点当前国内外各主流机型——深度剖析其历史、发展与变革。

  美国是当今世界唯一的超级大国,拥有全球最强的军事力量。在各领域的武器装备上,美国始终走在世界前列,并保持领先世界三十年的发展水平。由于苏-27、米格-29等第三代战斗机(俄标第四代)的威胁,美国决定展开对下一代制空战斗机的研制,即美国空军的先进战术战斗机(ATF)计划,取代现有的F-15、F-16等三代机,从而继续保持空战装备的绝对优势。

  美军F-22“猛禽”隐身战斗机

  除了苏联,美国还察觉到了英国、法国、以色列等国家的快速发展,同时,印度、中国也极具发展潜能,在下一代战斗机研制上,美军不得不全面考虑来自各方面的潜在威胁,并使用更新的科技,引领未来的现代化战争。相比F-15、F-16等已有型号战机,新一代战斗机装备更强劲的发动机、更先进的航空材料以及更先进的航电设备,并具有隐身功能。经过长时间的论证,美国空军最终宣布来自洛克希德•马丁公司的YF-22胜出,而与其竞争的YF-23则因为设计激进、技术不够成熟被淘汰。

  YF-23看似更为科幻,但在实用性上远不如F-22

  YF-22即后来的F-22“猛禽”隐身战斗机,美国曾经将其划分为第四代战斗机,后来追随俄罗斯标准改为第五代战斗机。与F-15战机相同,F-22战机的出现同样对世界下一代战斗机的发展产生了深远影响,并具有称为“4S”的设计指标。即超隐身性能、超音速巡航、超机动性能与超级战场态势感知能力,其他军事强国的下一代战机研发工作,几乎都将“4S”标准作为风向标。

  隐身性能是新一代战斗机具备的最基本性能,人类已经开始步入隐身空战时代

  F-22战机采用常规布局,长度为18.92米,高度5.08米,空重19.7吨,最大起飞重量为38吨。机翼为菱形翼,兼具隐身性能与高速性能,前缘后掠42度,翼展宽度达13.56米,翼展面积为78.04平方米。设有全展长的前缘襟翼,机翼后缘为独立设计的襟翼、副翼。双垂尾向外倾斜,平尾采用全动设计。不同于F-117一边倒向隐身性能的取舍设计,F-22隐身战斗机则兼具优秀的隐身性能与机动性,是当今世界隐身性能最好、机动性能最强的战斗机。菱形翼与平尾遵循边条对齐的设计原则,双倾斜垂尾则可将电磁波反射至其他方向。进气道为S型进气道,遮挡发动机扇叶,避免在进气道内形成电磁波的反射空腔。发动机采用二元矢量尾喷,飞机机尾能够平缓收缩,可以大幅度减小尾部飞行阻力,也可以降低红外辐射。

  F-22机尾收缩平缓,可大大降低飞行阻力

  不仅如此,F-22战机采用了弹药内置的挂载方案,机腹拥有两具主弹舱,飞机两侧各有一具格斗弹弹舱,保证飞机隐身性能,并减小了飞行阻力。在长距离飞行时可使用副油箱,空中抛弃副油箱后会立即回归隐身状态。总体而言,F-22战机的气动设计十分复杂且先进,克服了一些性能取舍上出现的相互矛盾的设计问题。美国人依靠完善的技术储备与先进的科研体系,进行了大量的计算与试验,最终赋予了F-22跨代的隐身性能与卓越的机动性能。

  挂载一对副油箱的F-22战机

  除了气动布局与吸波材料带来的隐身,F-22战机同样需要解决航电设备的隐身问题。F-22战机的天线、感应器等设备融入机身、机翼等部位,并限制雷达波束,降低被探测的风险。尽管如此,F-22战机的态势感知能力依然具有跨代优势。F-22配备种类齐全的雷达和传感器,AN/APG-77有源相控阵雷达能够在复杂恶劣的气象条件下对空、对海、对地进行精确探测,可同时跟踪并引导打击多个目标。同时,F-22也配有AN/AAR-56导弹发射探测器与AN/ALR-94雷达警告接收器,用以自卫,提升战场存活能力。

  为了降低飞机RCS,F-22采用了镀金座舱

  F-22战机的座舱是信息化高度集成的玻璃化座舱,飞行数据直接呈现在液晶显示器,可显示导航、报警等信息。操作杆置于右侧,左侧为油门杆。飞行员可以十分便捷地操作飞机,依靠直观、集成的飞行信息执行任务。

  超音速巡航是指在发动机不开加力的状态下进行超音速飞行,F119-PW-100有着超过10的推重比,可以使F-22依靠超音速巡航快速到达战场。两台发动机采用小间距间隔布置,二元矢量喷管可以在±20度偏转,减小F-22的转弯半径,并对平尾进行配平、减阻,提升机动性与敏捷性。

  使用二元矢量喷口的F119发动机

  由于F-22战机更偏向于空中优势,其武器系统主要是空对空武器。一门20mm口径六管机炮,两具主弹舱各搭载三枚AIM-120先进中距空空导弹,两具侧弹舱各搭载一枚AIM-9“响尾蛇”格斗弹。对地武器方面,F-22战机可以使用联合直接攻击弹药(JDAM)或GBU-39小直径炸弹。

  F-22战机的侧弹舱

  作为世界上第一款专注制空作战的隐身战斗机,F-22战机使美军继续保持着绝对领先的空中优势。F-22战机于上世纪80年代开始研制,在21世纪初服役、形成战斗力。F-22的服役标志着人类开始进入隐身空战时代,原有的作战理念似乎一夜之间走向落伍。是受F-22战机的影响,俄罗斯、中国、英国、韩国等国家开始了下一代隐身战斗机的研制工作,尽管如此,F-22战机仍是当今世界最为先进的战斗机。

  俄罗斯的下一代战斗机苏-57,直到2010年才完成首飞,但仍落后于F-22

[责任编辑:毕孝斌]

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