YF-23和YF-22战斗机

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导读: 80年代初,美国针对来自苏联的威胁提出招标,要求未来的新一代战斗机,航程要比F-15远,能以超音速高空巡航,具有隐身能力,机动性好,易于维护,这就是所谓的ATF-美国21世纪的先进战术战斗机。ATF的研制分两步走,先研制两种原型机,进行对比试飞,然后决定谁将成为真正的先进战术战斗机。两种原型机分别定名为YF-22A和YF-23A。前者由以洛克希德、波音和通用动力公司为首的工业集团研制,后者由以诺斯罗普和麦道公司为首的工业集团设计。   诺斯罗普和麦道为了在竞争中占据上风,于1990年6月23
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80年代初,美国针对来自苏联的威胁提出招标,要求未来的新一代战斗机,航程要比F-15远,能以超音速高空巡航,具有隐身能力,机动性好,易于维护,这就是所谓的ATF-美国21世纪的先进战术战斗机。ATF的研制分两步走,先研制两种原型机,进行对比试飞,然后决定谁将成为真正的先进战术战斗机。两种原型机分别定名为YF-22AYF-23A。前者由以洛克希德、波音和通用动力公司为首的工业集团研制,后者由以诺斯罗普和麦道公司为首的工业集团设计。


诺斯罗普和麦道为了在竞争中占据上风,于1990年6月23日在爱德华兹空军基地推出了YF-23A,并于8月底进行了首次试飞。YF-23A初看有些象已退役的SR-71侦察机,但实际外形是非常复杂的。YF-23A采用了B-2飞机的隐身原理,切尖的三角翼面积很大,并装有前后缘机动襟翼。—侧机翼的前缘和另一侧机翼后缘(包括尾翼在内)相平行,尾翼平面形状与B-2一样呈锯齿状;两台F119发动机埋藏在机身后部两个贝壳状的鼓包内,进气道为S形,有效的屏蔽了发动机压气机的迎面雷达波发射,可调的槽形为喷口使红外辐射降至最低;YF-23A采用了相距很远的蝶形尾翼,它既是升降舵,又是方向舵,外倾角40度左右,蝶形垂尾有利于隐身(如同F-117隐形战斗机),而且在大迎角机动飞行时可避开机翼尾流的影响始终保持良好的操纵性;采用内藏式武器悬挂系统,机身下表面平坦,有利于隐身和减阻。驾驶舱盖采用低阻的气泡形设计,座舱位置较高,而且很靠前,因此飞行员的视野非常好。


然而YF-23过多地强调了飞机的隐身性能,而对机动性能关注不够,再加上新技术应用太多,提高了研制的费用和风险,结果在与YF-22的竞争中败下阵来。虽然YF-23停止了发展,但是它独特的设计思想和优美的外形仍然不失名机风范。


武器装备:雷达制导地先进中距空空导弹,“响尾蛇”红外制导空空导弹,20毫米航炮。




1991年与YF-23竞争获胜时的YF-22相比,F-22己经有了不小的变化。虽然F-22的工程和制造发展型(EMD)现在已开始投产并准备于1997年下半年首飞,但可以预计,F-22的生产型必将还会有较大的改进。


美国空军之所以如此耐心地、不断地对F-22进行着一点一滴地改进,其原因正如F-22系统计划的一位官员所说:“F--22并不是我们今天所需要的,而是为了对付明天的威胁所需要的飞机。因此,F-22不是为了解决今天的问题而研制的,而它要回答今天所能预料的明天会出现的所有可能的问题。”


“我们今天考虑的基点是要维持美国空军在明天的空中优势,因此F-22必须组合有最好的隐身、超音速巡航、一体化航空电子、敏捷性,以及作为制空权所需的对地的致命的打击性和支援性。”


美国空军对未来威胁的分析


1、世界目前267个国家和地区只有30个没有地对空导弹,而且拥有这种先进武器,如SA-10/12的国家也越来越多,预计将从1995年的14个增加到2000年的23个,几乎增加一倍;


2、主动雷达制导的空-空导弹,如AIM-l20的采购量也在很快增加,据估计,从1995年到2005年将增加5倍;




3、大量的旧战斗机通过改装先进的航空电子设备后将有下视/下射能力,作战能力将大大增强。以米格21为例,到2000年有500-700架将被改进,又如现在有7个国家在对F-5作这样的改进;


4、一些国家的先进战斗机还在继续进行开发,如苏-27正在发展加装推力矢量的苏-35就是典型的例子;


5、要求F-22的可生存性要比F-15大大增加。据对2008年导弹与先进战斗机能力的预计,在同样作战环境下F-15的损失率将是F-22的20倍。


此外,将来战斗机的可生存性还取决于对保障与维修的更少的依靠,特别是要求比现在战斗机要有少得多的维修性。


归纳起来,对F-22的要求将至少要满足以下几个方面:


1.每架飞机的直接维修人员将要减少一半;


2.能用不到C-14lB一半的装载能力,维持一个24架飞机中队30天以上的部署;


3.一个中队20年的作战和保障成本要比一个F-15中队少花费5亿美元;


4.必须具备超音速巡航能力,以大大减少对地攻击时的飞机暴露时间;


5、必须装有能保证自身起动和地面自检能力的辅助动力装置(可能为取信G250)。该装置故


障间隔时间将达到800小时,并保证F-22能在14000米以及接近音速时进行空中起动;


6.发动机迎面作了100%的屏蔽,以减少雷达特征信号。


关键问题己经解决


在几年的验证试飞中,F-22接连发现了几个未曾料到的问题。第一个就是隐身特征不满足设计要求。设计人员花费了几乎一年时间,近3000万美元才使问题基本得以解决,包括对飞机作了许多细节上的修改和更广泛地使用了隐身材料。F-22计划总经理认为,他们还是比较侥幸地能较早地找到了问题所在,否则所花费的时间和财力将是难以估计的。


第二个是超重问题。由于隐身性能的改进使飞机增加了63千克,对机翼的重新设计又增重了45千克(特别是使用了钛合金梁用以增加机翼的弹性容限以后)。此外,因为发动机工程人员改进了F-117的泼辣性也增加了些重量。到飞机接近关键设计评审时,其重量已超过原始设计所限定重量590千克(1300磅),总重已达14.6吨(32143磅)。重量的增加加上发动机效率的不足,使飞机的性能指标不得不略有下降。


究竟是否值得再花费大量金钱去赢得微弱的性能改进呢?空军决定放弃这种努力,而主动修改了技术规范,F-22在某些高度的持续转弯性能将略有减小,飞机的过载要求也下降了十分之一到二,但飞机的总的作战效能没有任何变化。


F-22的武器方案


为了能实施各种任务,F-22可以有很宽的加挂先进空-空/空-地导弹的能力,包括AIM-120、AIM-g(响尾蛇),450千克(1000磅)联合直接攻击弹(JDAM-I000)和一间20毫米M61A2加特林机炮(比Rl5的M61重量轻)。机炮装在右发动机下方,炮口设有为减少可观察性的小门。


F-22有四个内部武器舱:2个主舱每个宽1.2米,长4米,位于飞机下面中心线两侧,2个辅助舱每个宽51厘米,长3.4米,分别在主舱两侧,各可容纳一枚'响尾蛇"导弹。因而F-22空中作战的基本武器方案是,主舱各装2枚AIM-l20,辅助舱各装一枚"响尾蛇",另一种方案则是2枚AIM-l20,4枚"响尾蛇"。


F-22还在考虑一种在主武器舱中各装3枚AIM-l2OC的紧凑型方案。AIM-I2OC型比12OA型有更短的机翼与稳定鲸片。


F-22对地任务的基本方案是在每个主舱里分别装一枚AIM-12OC和一枚JDAMl000,在辅助舱各装一枚"响尾蛇"。


为了提高"响尾蛇"的命中率,将用一个发射器发射。为减轻发射火焰折射对吊挂导弹的影响,发射时舱门打开,发射器先将导弹的红外制导头部外伸出约20厘米后发射。相反,AIM-120将直接用一个垂直弹射器将它从武器舱中弹出。


在执行非隐身任务时,F-22还有4个翼下挂点。每个各加挂2300千克(5000磅)的载荷,可以是每个加挂一个6000加仑的油箱(用于转场),和2枚导弹,也可以在左右内侧挂点各挂一个油箱,外侧各挂2枚导弹。当然如不需转场,内挂点也可改挂导弹。


战术不会有太大改变


美空认为F-22虽然有极好的隐身性能,但在战术上还仍将利用空军长期以来经充分发展的空战战术,像F-15一样,F-22可能仍将采用4机编队,并主要依靠超视距(BVR)作战方式。但有一点可以肯定,空军花费了5-7年开发了全向、下视下射雷达的功能,而隐身性能的开发将用不了多长时间。美空军认为F-22将成为明天一种具有高度威慑力的机种,例如,对于像1992年的"沙漠风暴"海湾战争,F-22可以占绝对优势地战胜伊拉克的战斗机,而如果有了F-22,这场战争可能就打不起来。


F-22基本设计特点


在设计上F-22采用了低可探测性布局和结构,蝶形机翼,全动平尾,菱形进气道,垂尾外倾,使飞机的隐身性能和机动性得到了很好的折衷。其作战推重比可达1.4(起飞时约为1.1),提高了飞机的机动性。为提高飞机的出勤率,F-22具有良好的可靠性和使用维护性,战时的再次升空时间仅为15分钟。飞机配有先进的人控系统,要求有"先敌发现、先敌开火"的能力,提高了飞机的生存性。


此外,飞机还具有短距起降能力。在不开加力的情况下,F-22能以M1.5超音速巡航并具有超音速机动的能力。为提高隐身性能,机上采用了内部弹舱和大容量的内部油箱,融合有传感器的智能蒙皮。1991年洛克希德公司进一步对生产型F-22的设计作了小的改动,翼展增大以提高亚音速巡航效率;机翼前缘后掠角减小,以改善飞机的机动性并减小雷达反射截面;机翼弯度和扭转也作了修改,以改善超音速机动性;每侧的垂尾面积减小,从而减小了阻力和重量;进气道唇口后移,增加了操纵稳定性能;机长缩短,机头钝化,减小了雷达反射截面;座舱后移,改善了驾驶员的视野。为减小雷达反射面积,F-22大量采用先进复合材料,生产型飞机的复合材料用量将达35%-40%。


尾翼由双垂尾和全动式差动平尾组成。垂尾外倾29度,平尾的前后缘分别与机翼的前后缘平行,以减小雷达反射面积。此外,垂尾和平尾都延伸到发动机尾喷管后,可遮挡尾喷管的红外辐射,以减少可探测性。


动力装置为两合普拉特·惠特尼公司研制的F119-PW-l00加力涡扇发动机,三维收敛/扩张喷管,可提高飞机的短距起落能力和机动性。"


机载设备与F-15E相比,计算机存储量提高了2倍,运算速度提高了15倍,显示传感器的输出由人工智能或飞行员辅助系统的规则控制。机上装有GEC公司的广角平视显示器和操纵杆,部通用动力公司的多功能触敏控制液晶显示器,威斯汀豪斯电气公司和得克萨斯仪表公司联合研制的电扫描相控阵雷达,洛克希德公司和通用电气公司联合研制的电子战综合系统(INEWS),综合通讯/导航/目标识别系统(CNI),通用电气公司和马丁·马丽埃塔公司的光电传感器系统(EOSS),利顿公司的LN-l00惯性导航系统。


YF-23是由美国诺斯罗普公司和麦道公司为首的工业集团设计的,是美国ATF(先进技术战斗机)计划的第一架原型机。


80年代初,美国针对来自苏联的威胁提出招标,要求未来的新一代战斗机,航程要比F-15远,能以超音速高空巡航,具有隐身能力,机动性好,易于维护,这就是所谓的ATF-美国21世纪的先进战术战斗机。ATF的研制分两步走,先研制两种原型机,进行对比试飞,然后决定谁将成为真正的先进战术战斗机。两种原型机分别定名为YF-22A和YF-23A。前者由以洛克希德、波音和通用动力公司为首的工业集团研制,后者由以诺斯罗普和麦道公司为首的工业集团设计。


诺斯罗普和麦道为了在竞争中占据上风,于1990年6月23日在爱德华兹空军基地推出了YF-23A,并于8月底进行了首次试飞。YF-23A初看有些象已退役的SR-71侦察机,但实际外形是非常复杂的。YF-23A采用了B-2飞机的隐身原理,切尖的三角翼面积很大,并装有前后缘机动襟翼。—侧机翼的前缘和另一侧机翼后缘(包括尾翼在内)相平行,尾翼平面形状与B-2一样呈锯齿状;两台F119发动机埋藏在机身后部两个贝壳状的鼓包内,进气道为S形,有效的屏蔽了发动机压气机的迎面雷达波发射,可调的槽形为喷口使红外辐射降至最低;YF-23A采用了相距很远的蝶形尾翼,它既是升降舵,又是方向舵,外倾角40度左右,蝶形垂尾有利于隐身(如同F-117隐形战斗机),而且在大迎角机动飞行时可避开机翼尾流的影响始终保持良好的操纵性;采用内藏式武器悬挂系统,机身下表面平坦,有利于隐身和减阻。驾驶舱盖采用低阻的气泡形设计,座舱位置较高,而且很靠前,因此飞行员的视野非常好。


然而YF-23过多地强调了飞机的隐身性能,而对机动性能关注不够,再加上新技术应用太多,提高了研制的费用和风险,结果在与YF-22的竞争中败下阵来。虽然YF-23停止了发展,但是它独特的设计思想和优美的外形仍然不失名机风范。


武器装备:雷达制导地先进中距空空导弹,“响尾蛇”红外制导空空导弹,20毫米航炮。


尺寸数据:机长20.5米,翼展13.29米,机高4.3米。





美国YF-22战斗机(YF-22 ATF Fighter)


YF—22A机头呈棱锥状,两个进气口截面为平行四边形,进气道呈S形,发动机隐蔽设置以利于隐身。并用向后伸出的尾撑和平尾遮蔽尾喷流,使飞机有较好的红外隐身效果。YF—22A采用了锯齿状外形和结构设计,使雷达波集中到几个窄波内。其机翼前缘,进气口上部前缘,垂直前缘,水平安定面前缘和尾喷口调节板前缘都相互平行,从而保证雷达主波束方向的一致。此外,该机结构采用了40%的非金属热固性和热塑性复合材料,大大减小了雷达发现的可能性。YF—22A采用气泡式座舱,座舱盖上涂有金属膜,飞行员的视界非常好。该机采用了内置式武器舱。其主弹舱位于机身的腹部,内部设有旋转式武器挂架,可根据作战需要挂载先进的中距空对空导弹,近距格斗导弹或空对地导弹等。在试飞中,YF—22A表现出良好的隐身性能、超音速巡航性能和机动特性,基本上达到了ATF的设计指标要求。


美国90年代研制的新机重,1990年由洛克希德公司生产。最大时速2615千米,最大升限20000米,作战半径650~700千米,最大起飞重量22000千克。该机具有良好的加速能力和机动性能,其加速能力约为美现役主力战斗机F-15的3倍,最大冲刺时速可达3148千米,起飞滑跑距离仅有610米。机上装有1门6管20毫米炮,中、近距离空对空导弹,并有先进的火控雷达及显示系统。

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