世界首款第五代战斗机

文摘   2024-11-15 18:32   河南  

世界首款第五代战斗机

F-22战斗机

F-22战斗机

英文:F-22 Fighter

代号:Raptor   译文:猛禽


F-22是美国单座双发高隐身性第五代战斗机,于1997年首飞,2003年服役,是世界上第一种进入服役的第五代战斗机。


由洛克希德·马丁公司和波音公司联合研制,洛克希德·马丁公司为主承包商,负责设计大部分机身、武器系统和最终的组装,波音公司提供机翼、后机身、航空电子综合系统和培训系统。

文末附:内部视角飞行表演及记录视频

服役历程

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20世纪80年代初:美国根据先进战术战斗机(ATF)计划开始研制 F-22,设计目标是对抗苏-27和米格-29等高性能第四代战斗机以及苏联先进的陆基防空导弹系统,也作为F-15的后继机型。



图:YF-22验证机


1990年:技术验证机YF-22首飞

1992年:F-119发动机开始生产测试

1994年:F-22的制造工作开始

1997年:F-22原型机首飞

2003年:首架生产型F-22交付

2004年:共有51架F-22投入使用

2006年:获得Collier Trophy奖

2012年:最后一架F-22下线

2014年:F-22首次参战,空袭“伊斯兰国”

隐身性能

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F-22能利用自己菱形机身的各个斜面,将雷达波反射到非威胁方向,降低被探测到的风险。另外,梯形机翼、双垂尾外倾、水平尾翼与机翼和垂尾等部件平滑过渡,减少了可能形成的强反射源,从整体上降低了RCS。并且采用嘉莱特进气道,进气口呈斜切式,使进气道的雷达反射信号被多次散射,避免了雷达波直接进入进气道被发动机反射回来形成强反射源。


F-22的燃油可以在机身内部循环,能够降低机身表面的温度,起到冷却机身的作用,减少红外辐射。机身表面大量使用吸波材料,吸波材料的工作原理是通过材料内部的特殊结构和化学成分,将雷达波的电磁能转化为热能等其他形式的能量。


另外,F-22的二元矢量喷口能让发动机喷出的气流与周围空气混合更加充分,降低尾喷口处的温度。同时,喷口的外形设计从侧面和后方观察时,红外辐射信号被一定程度的遮挡和减弱。

推力矢量技术

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F-22采用的二元矢量喷口设计,允许喷气方向在上下±20度左右调整,并与飞行控制系统集成。可以在低速、大迎角状态下,利用矢量推力实现快速的机头指向变化,同时系统会协调矢量喷口的偏转和飞机其他控制面的动作,使飞机能平稳、准确地完成机动动作。理论上有完成苏联维克多尔·普加乔夫在苏-27上创造的“眼镜蛇”机动的潜力。

机型布局

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F-22采用双发单座布局,机身截面呈菱形,最前端是雷达罩,雷达罩后方是座舱,机身两侧是嘉莱特进气道,从机头顶点到进气口前缘,有一条“脊”。机身中部截面呈五边形,并逐渐过渡到后机身的扁平矩形截面,侧面内倾约35°。机身大量使用碳纤维复合材料。


右侧机翼根部、进气口上方的机身内有一个M61A2火神机炮,弹壳不抛弃而是返回到弹箱中,供弹系统则安装在主武器舱后的飞机重心处。


机翼采用中等后掠角上单翼,呈梯形,前缘有边条翼,后缘配备襟翼,双垂尾位于机身尾部两侧,水平尾翼位于机身尾部上方。


两台涡扇发动机位于机身两侧的后段,喷口采用了二元矢量喷口设计。前起落架为单轮,位于机头下方;主起落架为双轮,位于机身两侧靠近机翼根部的位置。

机翼、尾翼

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F-22机翼为梯形翼,翼展13.56米,机翼面积78.04㎡,前缘后掠42°,后缘前掠17°,展弦比相对较小。机翼前缘有边条翼,从机翼前缘向前延伸与机身、进气道融为一体。后缘外侧是副翼,后缘内侧有襟副翼,它兼具襟翼和副翼的功能。


尾翼部分使用的是全动式平尾、外倾式双垂尾设计,双垂尾位于机身尾部两侧,外倾28°,水平尾翼位于机身尾部上方。机翼和尾翼大量使用石墨烯与双马来酰亚胺结合形成的碳纤维复合材料,具有比强度高、比模量高的特点,在翼根等地方,还使用了钛合金材料。

动力系统

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F-22战斗机装备了两台F119-PW-100涡扇发动机单台最大推力104千牛,加力推力156千牛,推重比大于10,涵道比较低约为0.3。


进气道采用嘉莱特结构,在高速飞行时能利用进气道斜板等装置,使进入发动机的气流保持稳定,避免出现气流紊乱的情况。发动机喷口采用了二元矢量喷口设计,能使飞机在不使用加力燃烧室的情况下,维持飞机以1.5-1.8马赫的速度持续飞行。

航电系统

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F-22的航电设备有:AN/APG-77有源相控阵雷达,这是该机的核心雷达系统,对3㎡目标探测距离200千米、5㎡目标297千米,有远程探测、多目标跟踪和精确制导能力;ALR-94无源雷达告警系统,它的多单元天线覆盖多个波段,既能探测主瓣也能探测旁瓣,可定位跟踪数百公里内目标。


AAR-56红外预警设备,提供导弹告警信息,能探测到敌方导弹的发射和飞行轨迹;LN-100F惯性导航系统,能提供精确的导航信息,具有较高的自主性和可靠性,在干扰下也能准确导航;还配备了ALE-52干扰发射器来增强电子防御;同时装备了机间数据链(IFDL),实现了F-22之间的信息共享与协同作战,且波束很窄不易被拦截。

座舱

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F-22的座舱采用单座布局,玻璃座舱设计理念,为降低雷达截面并减小对电磁波的反射,座舱采用了平滑的曲线和斜线设计。座舱盖为整体设计,由两块9.5mm厚的染色聚碳酸酯板材整体熔合制成,侧面内倾斜约35°,机头下视角为15°。


舱内没有任何传统仪表,配备了多部彩色液晶显示器,还配备了一部衍射平显。整体设计以飞行员为中心,注重飞行员的态势感知能力和操作便利性,使飞行员能够快速、准确地获取各种飞行信息。

武器装备

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F-22有三个内置弹舱,分别是机腹主弹舱和两个侧面副弹舱,其中机腹主弹舱长约4.7米,宽约2米。还能携带四个外挂架,位于机身腹部两侧以及机翼下靠近机身的位置。


在机身内部靠近右侧机翼根部、右进气口的上方内置20毫米M61A2火神机炮。其他能携带的武装其装备有:AIM-9系列响尾蛇近距空空导弹、AIM-120系列中距空空导弹;GBU-32联合直接攻击弹药(JDAM)、GBU-39小直径炸弹(SDB)等空对地炸弹等。

性能参数

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机长:18.9米

机高:5.08米

翼展:13.56米

空重:19吨

最大起飞重量:38000公斤

最大飞行速度:2.25马赫

超音速巡航速度:1.72马赫

升限:18000米

发动机:两台F119-PW-100加力涡扇发动机

单台最大推力:104千牛

单台加力推力:156千牛

单台推重比:超过10

视频1:洛克希德F-22完整纪录片
视频2:F-22内部视角飞行视频

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