F22详解

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 18:45:41
F-22研制背景

  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。为方便表述,本站将不特别将F-22的字样改为F/A-22。

该机是根据美国空军“全球到达,全球力量”的战略思想设计的,要求它能在未来空空、空地战场威胁环境中夺取空中优势,确保美军能同时打赢两场大规模局部战争。因而美空军对F-22提出五个方面的要求: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。美国空军希望凭借少量的先进的F-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(AirDominance)战机。美国空军想在2005年完成F-22战斗机的部署,但最新测试表明这一机型的座舱罩和空调系统等还存在问题。

1985年9月,美国空军开始向工业界招标。到1986年7月,共收到7个竞争方案。经过空军评审,1986年10月31日宣布洛克希德/波音公司的YF-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-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-22获胜。这就是F-22最早的原型机。91年8月,F-22战斗机进人工程制造和发展阶段。首架F-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。
   F-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-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。




                  一:F-22用F-119-PW-100发动机的性能推断

   f-119-PW-100的性能是美国空军高度保守的秘密。在Jane's及PrattWhitney公司的
公开网址上除了最大加力推力35000磅的参数外,其它一律不得而知。
    不过对于美国这样的国家来说,高度保密的东西一般说来是因为它没有什么优势可言。记得在七八十年代F-100的性能是公开大吹特吹的。F-16上的AN/APG-66,F-15上的
AN/APG-63,F-14上的AN/AWG-9,F-18上的AN/APG-65的探测,跟踪距离是见诸各杂志
的。那时美国以为它保险地拥有对苏联20年的技术差距,所以发动机,雷达上的性能介绍
都毫无保留。
    但是八十年代末前苏公开化后公开的发动机如D-30,D-90,AL-31,雷达如N001,Zhuk系列使美国意识到美俄技术差距根本没那么大。很多地方如AL-31的涡轮进口温度,耗油率指标,N001探测距离等比美国同类产品要高,就逐渐地也学会了保密。各位谁见过公开的AN/APG-68,-70,-71,-73,-77的性能数据?
    首先涵道比。根据文献(1),F-119-PW-100的涵道比是0.2。与Jane's报导的0.48大
不相同。我认为0.2比较可信。这和超音速巡航对发动机的要求一致。
    超音速巡航一般要求小涵道比发动机或者干脆涡喷发动机。小涵道比发动机非加力油耗较高,但加力油耗较低,这一点可以清楚的从PW-1120与PW-1129的比较中看出。
    这也与F-22所要求的非加力超音速巡航一致,因为如果涵道比大,在相同的总推力下
非加力推力就得减小。而这与非加力超音速巡航相抵触。所以其涵道比应该小于F-100-PW-129A的0.36。而0.2我想是个非常适合的数字。这个数字也与公布的F-119的剖视图接
近。
    2。非加力推力。
    估计在115到125千牛之间。道理比较简单。涵道比为0.36的F-100-PW-129A来说
其最大干推力尚能达到98千牛,涵道比为0.2的F-119的最大干推力就应该为110千牛,
因为两者的最大加力推力一样,同为156千牛。这是因为核心机的单位流量推力大大于外涵道的。另外文献(1)提到F-119的核心机流量是F-100-PW-100的两倍左右。这样的话最大干推力就应为120千牛左右。还有,F-22不开加力,而仅仅使用最大干推力就能飞M1.6,这一点也说明其推力应至少到115千牛量级。
    3。油耗。
    作为小涵道比发动机,最大非加力油耗应该比同等技术的涵道比0.7到1左右的涡扇机
高,而加力油耗较低。对比与F-119技术最接近的F-100-PW-129,参考PW-1120的加力油
耗,并考虑到F-119涡轮进口温度会适当提高,我们估计非加力油耗0.75-0.8Kg/小时Kg
力,而加力油耗1.8Kg/小时Kg力。这个数字0.75-0.8Kg/小时Kg比AL-31的0.67高出
15%,部分解释了为何F-22机内载油多SU-2720%,作战半径却少100公里。
   4。涡轮前温。
    由于F-119较F-100-PW-220等新近采用了单晶叶片和气膜冷却,估计应为1700-
1750K。
    5。最大流量。
    以核心机流量两倍于F-100-PW-100的核心机为基准,参考两者涵道比,最大流量为
145Kg/秒,这与156千牛的最大加力推力匹配很好,同时加深了我们对前面几组数据推测的
信心。
    6。重量。
   这是一个答案出乎人意料的问题。表面上看,F-119采用了级数很少的压气机,涡轮,
采用了合金C钛压气机静子,喷管,并且风扇,压气机采用了整体式的叶片-盘结构,减轻
了重量,所以重量应该不大。但是该机有一个我认为败笔的喷管设计,既不能两维运动,也大大增加重量,还导致推力损失。F-100-PW-129A的重量是1860公斤,F-119核心机在其基础上因为减少的压气机涡轮级数会减重40%,但加大的约25%的流量会加重25%,整体盘-叶设计减重5%,合计核心机减重约20%,也就是说若非因为喷管,整机应该减重约13%,使F-119推重比从F-100-PW-129A的8.56提高到9.8或10,正好是欧洲采用同等技术的EJ-2000的推重比。但是这个累赘的“二元”喷管设计将增加重量估计140-200Kg,使F-119的重量恢复到约1800-1860Kg,推重比降为8.6-8.7。




                                    二: F-22航电系统

    F-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。高性能的综合航空电子系统使F-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-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-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-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-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。
   2001年5月,诺斯罗普·格鲁曼公司提出将洛克希德·马丁公司为JSF联合攻击战斗机设计的有源电子扫瞄阵列雷达用于F-22战斗机的可行性。据诺·罗公司介绍,由于F-22的设计方案在该项目进入工程制造与发展阶段(91年8月)时即已定型。因此经过这么多年的发展,JSF联合攻击战斗机的雷达远比F-22先进得多。正是由于这种技术上的先进性,使得JSF的雷达系统售价仅相当于F-22雷达的一半,重量更轻,作战能力相当,其中空对地目标定位能力比F-22雷达还要强。成本问题也部分导致了两种机型在生产数量上的巨大差异。然而,到目前为止,JSF上的系统还没有被批准用于F-22上。这是因为系统集成和测试的成本也很高,阻碍了系统被用于其它设计。
                          三: 机载武器
    武器方面,F-22配备一门口径M61A2 20毫米机炮;可挂4枚发射后不管AIM-120C中距空空导弹和2枚AIM-9X近距导弹,还可挂HARM“哈姆”高速反辐射导弹,AGM-154联合火力圈外导弹,GBU-32联合直接攻击炸弹,JASSM三军火力圈外隐身巡航攻击导弹,WCMD风修正子母弹,GBU-22“宝石路”III型制导炸弹等。炮口和弹舱门均装有能够快速开启的舱门,轻巧敏捷的弹舱挂架还具有快速伸出并弹射弹药的功能。使得这些开口都得到了保护,提高了隐身性能。

2002年4月美空军为使F-22具有悬挂标准重量250磅(113千克)的小型炸弹(SDB)的能力,计划将原本设计在武器舱内的环控系统导管去掉。SDB目前正在由波音公司和洛克希德·马丁公司进行竞争。如计划实现,F-22战斗机可内挂多达8颗SDB,显著增强对地攻击能力。目前武器舱仅为内挂AIM-120C和JDAM设计,设计时环控系统导管穿过武器舱,不便于挂载其他武器,因此必须移走。环控系统导管的作用在于将发动机吸入的空气引到环控系统,为飞机的航空电子设备和飞行员提供冷却用气体。这项从武器舱内移走环控系统导管的工作,可能在2003财年开始进行。近期F-22武器系统有新进展。美EDO公司从洛克西德·马丁航空公司获得了一份940万美元关于其先进中程空空导弹发射器的合同,合同还包括140万美元的先进材料采购经费,经洛克西德公司批准,该先进材料将由EDO公司的船舶与飞机系统工厂生产。EDO的首席执行官称,这一合同巩固了EDO公司作为一个用于飞机上的气动发射机构的供应商的地位,这种气动发射机构将在21世纪装备部队。EDO公司的武器弹射产品是公司成长战略的一个核心产品,这种专用产品广泛用在国内和国际的飞机上,包括未来的联合攻击机。这种导弹弹射发射装置称为LAU-142/A AVEL,可使挂装在飞机内部的武器安全与飞机分离。AVEL使用了一种高可靠性、非化学能系统。当在飞行中接到发射导弹的指令时,AVEL系统充气,然后将导弹安全地推射出去,导弹非常迅速地穿过临界空气流动层。


                            四:维护性能

为第四代战斗机,F-22战斗力倍增,而可维修性大大提高。F-22将比它所替代的第三代战斗机可靠得多。与F-15相比,F-22飞机保障所需的资源明显减少,作战能力却明显提高。这样F-22是真正意义上的战斗力倍增器。从F-22设计伊始,就注重保障性设计,目的是降低F-22的使用与保障费用,由此将使F-22飞机20年服役费用只有F-15同样使用年限的一半。过去保障性设计只是在飞机设计全过程的最后阶段才给予考虑;但在F-22的飞机部件或系统图纸设计阶段,维修人员就与设计工程师及制造工程师一起,参与飞机部件或系统的设计、制造及维修工作。设计、生产、维修三方在保障性设计方面需要通力合作。生产一线使用的工具,如果对维修保障有用,也推广应用到维修一线。例如,工厂生产线上使用的座舱盖安装吊车,已经应用在部队。F-22与F-15相比,可连续出动架次是F-15的两倍,可靠性指标也是F-15的两倍,每飞行小时只需要0.5个直接维修工时,再次出动检修时间是F-15的2/3。此外,部署一个F-22中队(24架飞机)值班30天仅需8架C-141运输机,而部署一个F-15C中队则需16架C-141运输机;部署F-22中队所需的车间设备(如机轮和轮胎、弹射座椅、飞行员装备等)和飞机备件也都比F-15明显减少。

F-22机身底部离地面只有0.9m,这样,几乎所有的部件或系统都在肩膀高的高度范围之内。模块化结构的航空电子系统,采用了目前民用计算机相当流行的即插即用(P&P)技术,排除故障既方便又迅速。机内自检技术可以将故障诊断系统到外场可更换模块(LRM)即可插拔电路板卡,实际上是一个可确定故障等级的专用电子卡。故障过滤技术系统可以确定故障危险等级以确定是否在座舱向飞行员发出提示甚至告警信息。重要故障数据记录使得维修人员知道什么时间什么部件发生什么故障。F-22飞机上拥有能为飞行员供氧的机载制氧系统(OBOGS),因此不需要地面液氧设备。为保证飞行安全,在油箱油量下降时,需给油箱充惰性气体。因此,F-22拥有机载惰性气体制造系统(OBIGGS),用其输出的氮气给油箱充气。F-22还拥有1个辅助动力装置(APU),因此不需要地面电瓶车。F-22的操作尽可能简单,例如,只需要4个简单的步骤,就可以使发动机启动。总体上看,F-22再次出动准备包括给飞机补充油料、弹药,以便飞机能再次升空作战。F-22允许航炮装弹和导弹挂装同时进行,而在其他战斗机上,则必须严格按先后次序进行。F-22采用单个加油点、单个耗材状态检查点。
F-22系统具有可靠性高、保障备件少、空运保障量小等特点。它的航空电子系统采用容错技术,当某一电路板发生故障时,系统能自动进行重构。该电子系统应用液冷技术,利于延长系统寿命。此外,在研制期间,航空电子系统就经历了综合分析、研制测试和全规模测试,这些测试比传统的军用标准测试更加严格、时间更长。例如,电子设备测试的热循环次数是军标的10倍,高速震动的振动时间也是军标的10倍。F-22研制背景

  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。为方便表述,本站将不特别将F-22的字样改为F/A-22。

该机是根据美国空军“全球到达,全球力量”的战略思想设计的,要求它能在未来空空、空地战场威胁环境中夺取空中优势,确保美军能同时打赢两场大规模局部战争。因而美空军对F-22提出五个方面的要求: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。美国空军希望凭借少量的先进的F-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(AirDominance)战机。美国空军想在2005年完成F-22战斗机的部署,但最新测试表明这一机型的座舱罩和空调系统等还存在问题。

1985年9月,美国空军开始向工业界招标。到1986年7月,共收到7个竞争方案。经过空军评审,1986年10月31日宣布洛克希德/波音公司的YF-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-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-22获胜。这就是F-22最早的原型机。91年8月,F-22战斗机进人工程制造和发展阶段。首架F-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。
   F-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-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。




                  一:F-22用F-119-PW-100发动机的性能推断

   f-119-PW-100的性能是美国空军高度保守的秘密。在Jane's及PrattWhitney公司的
公开网址上除了最大加力推力35000磅的参数外,其它一律不得而知。
    不过对于美国这样的国家来说,高度保密的东西一般说来是因为它没有什么优势可言。记得在七八十年代F-100的性能是公开大吹特吹的。F-16上的AN/APG-66,F-15上的
AN/APG-63,F-14上的AN/AWG-9,F-18上的AN/APG-65的探测,跟踪距离是见诸各杂志
的。那时美国以为它保险地拥有对苏联20年的技术差距,所以发动机,雷达上的性能介绍
都毫无保留。
    但是八十年代末前苏公开化后公开的发动机如D-30,D-90,AL-31,雷达如N001,Zhuk系列使美国意识到美俄技术差距根本没那么大。很多地方如AL-31的涡轮进口温度,耗油率指标,N001探测距离等比美国同类产品要高,就逐渐地也学会了保密。各位谁见过公开的AN/APG-68,-70,-71,-73,-77的性能数据?
    首先涵道比。根据文献(1),F-119-PW-100的涵道比是0.2。与Jane's报导的0.48大
不相同。我认为0.2比较可信。这和超音速巡航对发动机的要求一致。
    超音速巡航一般要求小涵道比发动机或者干脆涡喷发动机。小涵道比发动机非加力油耗较高,但加力油耗较低,这一点可以清楚的从PW-1120与PW-1129的比较中看出。
    这也与F-22所要求的非加力超音速巡航一致,因为如果涵道比大,在相同的总推力下
非加力推力就得减小。而这与非加力超音速巡航相抵触。所以其涵道比应该小于F-100-PW-129A的0.36。而0.2我想是个非常适合的数字。这个数字也与公布的F-119的剖视图接
近。
    2。非加力推力。
    估计在115到125千牛之间。道理比较简单。涵道比为0.36的F-100-PW-129A来说
其最大干推力尚能达到98千牛,涵道比为0.2的F-119的最大干推力就应该为110千牛,
因为两者的最大加力推力一样,同为156千牛。这是因为核心机的单位流量推力大大于外涵道的。另外文献(1)提到F-119的核心机流量是F-100-PW-100的两倍左右。这样的话最大干推力就应为120千牛左右。还有,F-22不开加力,而仅仅使用最大干推力就能飞M1.6,这一点也说明其推力应至少到115千牛量级。
    3。油耗。
    作为小涵道比发动机,最大非加力油耗应该比同等技术的涵道比0.7到1左右的涡扇机
高,而加力油耗较低。对比与F-119技术最接近的F-100-PW-129,参考PW-1120的加力油
耗,并考虑到F-119涡轮进口温度会适当提高,我们估计非加力油耗0.75-0.8Kg/小时Kg
力,而加力油耗1.8Kg/小时Kg力。这个数字0.75-0.8Kg/小时Kg比AL-31的0.67高出
15%,部分解释了为何F-22机内载油多SU-2720%,作战半径却少100公里。
   4。涡轮前温。
    由于F-119较F-100-PW-220等新近采用了单晶叶片和气膜冷却,估计应为1700-
1750K。
    5。最大流量。
    以核心机流量两倍于F-100-PW-100的核心机为基准,参考两者涵道比,最大流量为
145Kg/秒,这与156千牛的最大加力推力匹配很好,同时加深了我们对前面几组数据推测的
信心。
    6。重量。
   这是一个答案出乎人意料的问题。表面上看,F-119采用了级数很少的压气机,涡轮,
采用了合金C钛压气机静子,喷管,并且风扇,压气机采用了整体式的叶片-盘结构,减轻
了重量,所以重量应该不大。但是该机有一个我认为败笔的喷管设计,既不能两维运动,也大大增加重量,还导致推力损失。F-100-PW-129A的重量是1860公斤,F-119核心机在其基础上因为减少的压气机涡轮级数会减重40%,但加大的约25%的流量会加重25%,整体盘-叶设计减重5%,合计核心机减重约20%,也就是说若非因为喷管,整机应该减重约13%,使F-119推重比从F-100-PW-129A的8.56提高到9.8或10,正好是欧洲采用同等技术的EJ-2000的推重比。但是这个累赘的“二元”喷管设计将增加重量估计140-200Kg,使F-119的重量恢复到约1800-1860Kg,推重比降为8.6-8.7。




                                    二: F-22航电系统

    F-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。高性能的综合航空电子系统使F-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-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-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-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-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。
   2001年5月,诺斯罗普·格鲁曼公司提出将洛克希德·马丁公司为JSF联合攻击战斗机设计的有源电子扫瞄阵列雷达用于F-22战斗机的可行性。据诺·罗公司介绍,由于F-22的设计方案在该项目进入工程制造与发展阶段(91年8月)时即已定型。因此经过这么多年的发展,JSF联合攻击战斗机的雷达远比F-22先进得多。正是由于这种技术上的先进性,使得JSF的雷达系统售价仅相当于F-22雷达的一半,重量更轻,作战能力相当,其中空对地目标定位能力比F-22雷达还要强。成本问题也部分导致了两种机型在生产数量上的巨大差异。然而,到目前为止,JSF上的系统还没有被批准用于F-22上。这是因为系统集成和测试的成本也很高,阻碍了系统被用于其它设计。
                          三: 机载武器
    武器方面,F-22配备一门口径M61A2 20毫米机炮;可挂4枚发射后不管AIM-120C中距空空导弹和2枚AIM-9X近距导弹,还可挂HARM“哈姆”高速反辐射导弹,AGM-154联合火力圈外导弹,GBU-32联合直接攻击炸弹,JASSM三军火力圈外隐身巡航攻击导弹,WCMD风修正子母弹,GBU-22“宝石路”III型制导炸弹等。炮口和弹舱门均装有能够快速开启的舱门,轻巧敏捷的弹舱挂架还具有快速伸出并弹射弹药的功能。使得这些开口都得到了保护,提高了隐身性能。

2002年4月美空军为使F-22具有悬挂标准重量250磅(113千克)的小型炸弹(SDB)的能力,计划将原本设计在武器舱内的环控系统导管去掉。SDB目前正在由波音公司和洛克希德·马丁公司进行竞争。如计划实现,F-22战斗机可内挂多达8颗SDB,显著增强对地攻击能力。目前武器舱仅为内挂AIM-120C和JDAM设计,设计时环控系统导管穿过武器舱,不便于挂载其他武器,因此必须移走。环控系统导管的作用在于将发动机吸入的空气引到环控系统,为飞机的航空电子设备和飞行员提供冷却用气体。这项从武器舱内移走环控系统导管的工作,可能在2003财年开始进行。近期F-22武器系统有新进展。美EDO公司从洛克西德·马丁航空公司获得了一份940万美元关于其先进中程空空导弹发射器的合同,合同还包括140万美元的先进材料采购经费,经洛克西德公司批准,该先进材料将由EDO公司的船舶与飞机系统工厂生产。EDO的首席执行官称,这一合同巩固了EDO公司作为一个用于飞机上的气动发射机构的供应商的地位,这种气动发射机构将在21世纪装备部队。EDO公司的武器弹射产品是公司成长战略的一个核心产品,这种专用产品广泛用在国内和国际的飞机上,包括未来的联合攻击机。这种导弹弹射发射装置称为LAU-142/A AVEL,可使挂装在飞机内部的武器安全与飞机分离。AVEL使用了一种高可靠性、非化学能系统。当在飞行中接到发射导弹的指令时,AVEL系统充气,然后将导弹安全地推射出去,导弹非常迅速地穿过临界空气流动层。


                            四:维护性能

为第四代战斗机,F-22战斗力倍增,而可维修性大大提高。F-22将比它所替代的第三代战斗机可靠得多。与F-15相比,F-22飞机保障所需的资源明显减少,作战能力却明显提高。这样F-22是真正意义上的战斗力倍增器。从F-22设计伊始,就注重保障性设计,目的是降低F-22的使用与保障费用,由此将使F-22飞机20年服役费用只有F-15同样使用年限的一半。过去保障性设计只是在飞机设计全过程的最后阶段才给予考虑;但在F-22的飞机部件或系统图纸设计阶段,维修人员就与设计工程师及制造工程师一起,参与飞机部件或系统的设计、制造及维修工作。设计、生产、维修三方在保障性设计方面需要通力合作。生产一线使用的工具,如果对维修保障有用,也推广应用到维修一线。例如,工厂生产线上使用的座舱盖安装吊车,已经应用在部队。F-22与F-15相比,可连续出动架次是F-15的两倍,可靠性指标也是F-15的两倍,每飞行小时只需要0.5个直接维修工时,再次出动检修时间是F-15的2/3。此外,部署一个F-22中队(24架飞机)值班30天仅需8架C-141运输机,而部署一个F-15C中队则需16架C-141运输机;部署F-22中队所需的车间设备(如机轮和轮胎、弹射座椅、飞行员装备等)和飞机备件也都比F-15明显减少。

F-22机身底部离地面只有0.9m,这样,几乎所有的部件或系统都在肩膀高的高度范围之内。模块化结构的航空电子系统,采用了目前民用计算机相当流行的即插即用(P&P)技术,排除故障既方便又迅速。机内自检技术可以将故障诊断系统到外场可更换模块(LRM)即可插拔电路板卡,实际上是一个可确定故障等级的专用电子卡。故障过滤技术系统可以确定故障危险等级以确定是否在座舱向飞行员发出提示甚至告警信息。重要故障数据记录使得维修人员知道什么时间什么部件发生什么故障。F-22飞机上拥有能为飞行员供氧的机载制氧系统(OBOGS),因此不需要地面液氧设备。为保证飞行安全,在油箱油量下降时,需给油箱充惰性气体。因此,F-22拥有机载惰性气体制造系统(OBIGGS),用其输出的氮气给油箱充气。F-22还拥有1个辅助动力装置(APU),因此不需要地面电瓶车。F-22的操作尽可能简单,例如,只需要4个简单的步骤,就可以使发动机启动。总体上看,F-22再次出动准备包括给飞机补充油料、弹药,以便飞机能再次升空作战。F-22允许航炮装弹和导弹挂装同时进行,而在其他战斗机上,则必须严格按先后次序进行。F-22采用单个加油点、单个耗材状态检查点。
F-22系统具有可靠性高、保障备件少、空运保障量小等特点。它的航空电子系统采用容错技术,当某一电路板发生故障时,系统能自动进行重构。该电子系统应用液冷技术,利于延长系统寿命。此外,在研制期间,航空电子系统就经历了综合分析、研制测试和全规模测试,这些测试比传统的军用标准测试更加严格、时间更长。例如,电子设备测试的热循环次数是军标的10倍,高速震动的振动时间也是军标的10倍。
五: 作战基地

      目前美国空军已经为F-22战斗机的首支作战联队选定基地,即著名的弗吉尼亚州兰利空军基地。首批F-22计划于2004年9月进驻该基地,2005年12月将具备初始作战能力。之前美空军根据F-22战斗机作战联队驻扎的最终环境影响的声明中有关的信息、分析以及公众的态度,做了详细的研究报告。可见环保力量的强大。最终认为驻扎兰利基地符合美国的国家环境政策法案NEPA以及政府关于NEPA中环境质量的规定。

具体工作包括:

·在基地建立三个战斗机中队,包括72架F-22战斗机和6架备用机。F-15“鹰”战斗机被替换。该工作将于2002年开始;
·在基地为训练和作战部署提供管理;
·为F-22联队提供基础工具设备和基础设施;
·完成人事变动,适应新的需要;
·在现有的空域和军事活动领域内管理F-22战斗机的训练活动,强调空对空作战和超音速飞行;
·对指定空域和警戒区域进行交通控制;
·在授权的空域进行金属箔条和干扰曳光弹的训练;
·在批准的军事训练靶场,如内华达州的内利斯综合靶场、犹他州的犹他试验和训练靶场或佛罗里达州的伊根空军基地的靶场内,完成相关训练设施的部署,以便F-22进行使用JDAM联合直接攻击弹药的对地攻击训练。
   2002年F-22的关键结构部件——钛合金铸件的生产合同由波音公司飞机和导弹分部转包给了霍梅特(HOWMET)铸造公司。霍梅特将生产F-22的机体侧面和副翼铸件、制动齿轮的全新设计的零件。随着F-22合同签发订购数量的大幅增加,为节约时间和成本,部分零件的设计被改为铸造。采用全新的现代化铸造工艺能节省大量成本,提高生产速度,这使得波音不惜推翻部分零件的原设计而改用铸件。
                      六: FB-22前途不定

五角大楼根据近期阿富汗战争的情况,认为美军需要一种更加快速而生存力强的中型攻击机。为此国防部采办人员正考虑研制F-22的中型攻击机改型,因为F-22满足上述要求,且其现有能力稍加改进即可对付地面的高速机动目标。如果确定要研制该改型,将命名为“FB-22”。FB-22将能装载近30枚250磅精确制导炸弹,虽然载弹量不是很大,但因为新型弹药命中率高,FB-22一次攻击的威力绝对不亚于以往的中重型攻击机,如A-6和FB-111等。洛克希德·马丁公司于2002年5月,向美空军简单汇报了为FB-22设计的大三角翼(下图为想像图)、长机身、增加航程等特性。该大三角翼类似该公司以往的F-16XL方案的设计,而XL型恰恰也曾强调对地攻击能力。
                              七:系列实验

  洛克希德·马丁公司已将最后一架在工程与制造发展(EMD)阶段研制的F-22交付给美空军。该机编号为4009。在接下来的9个星期内,4009号飞机将进行一系列的飞行试验,主要评估后勤保障性能。试验中将拆卸各种零部件,再重新安装,以验证各零部件和飞机整体的维修性能是否满足空军的需求。同时也将验证飞机的易修性及后勤保障设备的性能。F-22的后勤保障试验将由空军实施,但试验基地仍设在洛马公司的玛丽埃塔制造厂,这样就不必将飞机输送到位于加利福尼亚的爱德华空军基地,从而可节省50万美元。

目前F-22计划中已经推迟采用波音公司研制的JHMCS联合头盔显示系统。这主要是由于JHMCS头盔显示器采用电磁测绘座舱的方法进行定位,和F-22的整合存在一定的问题。JSF项目中也遇到了这一问题,正在寻求非电磁测绘的解决方案。F-22将等待JSF项目的进展评估JHMCS的整合进度。但JHMCS计划官员相信,该系统在F-22上的综合将比在其他飞机更容易,因为F-22有更现代化的航空电子基础结构。

5月31日,洛克希德·马丁公司在完成F-22静力试验之后,又成功地进行了F-22的疲劳试验。F-22机体要求使用寿命为20年或8000飞行小时,本次试验项目证明,F-22的机体完全满足设计要求。F-22的结构静力试验是在一架编号为3999的飞机机体上进行的,而本次疲劳试验是由一架编号为4000的F-22机体完成的。为增强试验的逼真度,试验飞机机体装备有与真正飞行飞机一样的燃油箱、进气道和加压驾驶舱。

6月,F-22飞行时数超过2000小时,并成功完成了后勤试验与评估(LT&E)关键阶段,比原计划提前了几天。明年美国空军开始进行专门的初始作战试验与评估(DIO & E),F-22逐步接近装备现役部队,前景非常看好。目前的初始作战试验和评估(IOT&E)主计划将在年底提交给国防部,空军表示在F-22初始作战试验和评估之前,不预备对F-22进行空对面攻击能力的试验。之后才对F-22进行必要的改型,再进行空对面攻击试验。8月底,F-22首次以超音速飞行状态发射了弹舱内的AIM-120导弹。

2002年9月F/A-22出现刹车过热影响地面加油的问题。目前F/A-22的刹车系统不能满足作战要求。这套系统的刹车温度经常达到750华氏度,这么高的温度下禁止进行飞机加油。这是因为刹车的温度高,而且靠近油箱的排气口,在这种情况下进行加油时容易引起火灾或发生爆炸。造成这一问题的主要原因是因为F/A-22的空气阻力小,又没有反推力装置,而且还要求飞机在很短的距离内停下来,这就只能依靠刹车系统吸收飞机的能量,从而导致温度的上升。

F/A-22首架批量型号首飞

编号为11的首架F/A-22产品型验证机(PRTV)于2002年9月16日完成了首次试飞。编号从10~17的8架PRTV将于2003年交付给美国空军进行飞行测试和战术发展,确保F/A-22满足美国空军的作战需求。洛·马公司最近改变了它的F/A-22制造过程,在最后完工投入使用之前进行首飞,因此,大部分的飞机机身颜色是黄色的。这种黄色的涂层是飞机的内层油漆,它是一层初始的涂层,用于保护飞机的机体,防止自然环境的腐蚀,同时也是为隐身涂层和最后完工投入使用作准备。

2002年11月,洛克希德·马丁公司已开始投资1360万美元的项目,在其航空工厂建造独特的燃油试验和飞行操纵建筑设施。该设施将用于进行大量F/A-22的高效交付使用。公司计划每月交付3架以上的飞机,新的建筑才能支持这一目标。两幢新建筑物的第一幢建筑系8500平方英尺的F/A-22燃油试验厂房,正在建设之中。它将包括一个燃油试验机库和控制室,以及机械设备支持区。在其外面,一个小型固定供油系统将为试验厂房提供JP-8(喷气发动机8号燃油)喷射燃油。该厂房将用来试验“猛禽”的燃油系统,为飞行试验作准备。在燃油试验期间,先检查飞机燃油系统是否泄漏,然后反复进行冲洗直至清洁为止。最后在新的厂房内对燃油系统进行任何必要的修理。该厂房将被定为防爆护围级。该建筑物应于今年底完工并投入运行。第二座建筑物为30000平方英尺的F/A-22飞行操纵厂房,它包括两个机库、控制室以及库房和机械设备的面积。该厂房用于试飞准备,以及子系统功能试验和发动机运转。机库在设计上能承受发动机高速运转,包括试验单个加力燃烧室性能。该厂房正在选址,以便飞机能在动力推动下滑进和滑出每一个机库。该厂房目前正在设计,计划在2002年底动工建设。

11月,F/A-22已完成初始飞行试验,结束了培训第一批飞行员的任务。这些飞行员即将负责F/A-22的初始作战试验和评估。试验中,F/A-22实现了以2倍音速飞行;飞行高度达50000英尺(15240米)以上,并完成了高过载机动飞行,如9g转弯。在10000英尺(3048米)以上高度进行了亚音速飞行。

2003年,美国总审计署(GAO)多次向美国防部(DOD)发出警告,要求其重新考虑F/A-22的开发风险,停止增加F/A-22生产率的决定。GAO称,F/A-22开发项目未达到2002财年关键性能、进度和费用指标,而试飞计划延误导致了费用超支约8.76亿美元。为制止此项增长,DOD已对该项目进行了调整、减少了27架飞机的生产。如果项目再发生延误,该数字可能要再次更改。该项目还要处理各种使试验机性能受限的技术问题,如垂直尾翼抖动、飞机局部过热、水平尾翼材料变弱、航电软件不稳定。据GAO称,空军官员不能预计这些问题何时才能解决。这些技术问题及试飞飞机交付的延迟使整个计划进程拖后。基于F/A-22现有的试飞数据和飞行试验计划,GAO相信使用测试阶段的开始日期很可能要比计划的2003年8月推迟几个月。GAO建议在使用测试结束后、对各种需要的修改有较更多的了解后,再考虑作出将飞机的年生产量超过16架的决定。提供足够的细节扩充到2002年的风险评估和取证中,以验证得出的结论。对于GAO的报告,国防部对大部分内容如对F/A-22项目现阶段情况、进度和费用等方面表示同意,但不同意GAO提出的建议。

2003年4月,美国空军部长詹姆斯·罗奇称,F/A-22的隐身性能使它在开战的第一天在整个战区飞行作战,而目前只有B-2和F-117隐身飞机具有这种能力。另外,F/A-22在机身内装载武器也能减少阻力,从而减少空中加油。为了尽量减少间接损害,F/A-22装备250磅小口径炸弹,适于攻击城市目标。F/A-22的超声速巡航性能在拦截敌方亚音速飞航导弹时,给美军飞行员至少两次射击机会。

2003年5月,雷声公司从F/A-22的总承包商洛克希德·马丁公司处获得了总值5510万美元合同,为F/A-22项目提供通用综合处理器(CIP)。这种处理器包括线性可替换模块和多芯片模块。通用综合处理器是航空电子系统的大脑,它具有全综合、灵活和可扩展的结构可执行通信、导航、识别、电子战和传感器融合等功能。该项合同将巩固雷声公司作为F/A-22项目航空电子主要供应商的地位,并确保公司可以参加未来的结构更改或升级工作。同时,F/A-22未来重要的对地攻击武器:洛克希德·马丁的小直径炸弹(SDB)试验顺利,去年12月和今年1、2月的首批试飞,进行了以F-15E为搭载平台的4次遥测弹(IMV)飞行安全和飞行前合格载飞试验,以及一次战斗部火箭车试验,及在F-15E、F/A-22、 B-52、 F-16、 A-10和 F-117上的适应性试飞。该小直径炸弹重量为113千克,比现有制导炸弹都小得多,这样可增加载机的载弹量并减少附带损失。2002年5月SDB成功加装了一种双向数据链,并已成功地完成了一次试验。加装该双向数据链的卫星制导武器的精度提高一倍,达到与激光制导炸弹相近的水平,同时可提供对活动目标实施攻击所需的飞行中瞄准能力。

2003年7月,洛克希德·马丁公司在防务采办委员会(DAB)开始对F/A-22 "猛禽"项目进行评估之前,将困扰多时的F/A-22软件问题最终予以解决。这标志着F/A-22项目又取得一次显著的进展。改进版本的软件于今年2月份安装在F/A-22上后非常显著的改善了座舱系统的可靠性。而在此之前,由于软件的问题,座舱系统每运行两小时就要关闭一次,现在则可以连续运行21小时以上。在F/A-22项目的专门初始作战试验和评价(DIOT&E)飞行阶段,对其软件可靠性的基本需求是连续运行20小时。

2003年8月,美国空军开始研究F/A-22发射45千克重无人机的可能性。该无人机能够在战场上巡航半天以上,携带的武器足以重创装甲车辆。这项计划名曰"空中统治者"(Air Dominator),波音公司的“幻影”工作组已获得该项目的飞机机体技术演示阶段合同,制造一架低速、长航时原型机。据波音公司“幻影”工作组先进战术导弹系统主管卡尔·阿维拉说,成熟的验证机定于2005年首飞。飞行方案包括首先确定若干飞行弹药至少在长达12小时内能扫过战场的杀伤范围或影响区域。同一时间,美国空军同EDO公司签订了一项价值260万美元的补充合同,由该公司的舰载和机载系统部生产F/A-22用的BRU-46和BRU-47炸弹架,从而使总合同经费达到670万美元。该补充合同到2004年8月为止。这两种炸弹架是已经装备F-15E战斗机的制式炸弹架,而且BRU-46是将装备F-16战斗机的BRU-57“灵巧炸弹架”的主要部件。EDO公司已经生产了超过6700件的BRU-46和BRU-47炸弹架,加上这个补充合同,总产量将超过7800件。
   2003年9月,第一架实用型的F/A-22已交付美国空军位于Tyndall空军基地的F/A-22学校。至此,中国歼击机与美国战斗机的装备水平差距缩短为一代之差。

2003年10月,美国防采办局(DAB)已为第4批次和第5批次F/A-22的生产合同制订出出厂准则。其准则包括必须完成武器试验、飞行包线许可试验、技术规范、专用保障设备。9月19日),一架F/A-22试验飞机在例行试飞时差点坠毁,不过空军再三强调,它正在积极调查此次事故,据空军初步调查称,事故是因驾驶员没按原定程序进行飞行机动而致,并非飞机本身出现问题。空军同时称,空军仍将一如既往地支持F/A-22项目的发展。本来,F/A-22航电软件稳定性问题解决后,空军和洛克希德·马丁公司都松了一口气。国防部也已批准了空军的20架第三批次F/A-22的采购合同,除此之外,空军另外又付给洛·马公司1.176亿美元,要求洛·马额外再多提供一架F/A-22。国防部原计划本月将开始进行F/A-22的专门初始作战试验和评价(DIOT&E)。不过,目前还没看到开始的迹象,空军仍在深入调查上月的事故原因。

同月,AIM-120C-7型主动雷达空空导弹在发展阶段(DP)的三次试射中直接命中目标,显示出优异的性能,美国军方决定在未来生产阶段将生产数量定为1200~1300枚,用于装备包括F/A-22在内的多种战斗机。这个新改进型AIM-120C-7是从1998年10月开始,按照预筹产品改进计划(P3I)进行改进的第三阶段产品,合同经费为2.77亿美元。今年共进行了三次发展阶段试射:第一次试射是8月19日在埃格林空军基地靶场,由F-16战斗机发射,击中了采用电子攻击技术的全尺寸目标,第二次试射是9月6日在白沙导弹靶场,由F-16战斗机发射,击中了采用复杂电子攻击技术的小尺寸真实作战目标。第三次试射是最近在木古角海军海上靶场进行的,由VX-31试飞中队的F/A-18D战斗机发射,击中了采用电子干扰技术的QF-4靶机。今年12月和明年1月,还将进行两次发展阶段试射,将采用F-15E战斗机发射导弹。计划在2004年4月开始进行美国空/海军联合使用试验(OT),并将延续到2005年3月,在该试验阶段将试验该导弹的9条发射包线,随后作出全面投产决定。到2005年12月,F/A-22战斗机将装备AIM-120C-7导弹,获得该导弹的初始作战能力。
应该对F22的软件加以详细介绍,非常先进而且很有特点!

电子设备:按TRW公司通用手册研制的整套综合机载无线电电子设备包括:中央数据综合处理系统;综合通讯、导航和识别系统ICNIA和包括无线电电子对抗系统的全套进行电子战的设备INEWS;具高分辨力的机载雷达AN/APG-77和光电传感器系统EOSS,两个激光陀螺仪的超黄蜂LN-100F惯性导航系统(HHC)。机载雷达为带电子扫描的主动定相天线阵,它包含了1000多块模块,其中使用了超高频率范围的单一积分系统技术。为提高隐蔽性,设计有雷达站被动工作状态,它保证雷达站以主动状态工作时使信号更不容易被截获。飞行员座舱内的自动仪表设备包括4台液晶显示器和广角仪表起飞着陆系统

  它的航空电子系统采用容错技术,当某一电路板发生故障时,系统能自动进行重构。该电子系统应用液冷技术,利于延长系统寿命。此外,在研制期间,航空电子系统就经历了综合分析、研制测试和全规模测试,这些测试比传统的军用标准测试更加严格、时间更长。例如,电子设备测试的热循环次数是军标的10倍,高速震动的振动时间也是军标的10倍。
                            综合维修信息系统(IMIS)
  F-22综合维修信息系统综合了维修技术规程、维修工作表和飞机履历等要素,从而为维修人员提供了单一的、综合的维修信息资源。该系统由以下3个部件组成:便携式维修助理(PMA)、野战中队维修保障方舱(MSC)、基地车间保障所需的维修工作站(MWS)。
  1.便携式维修助理
  便携式维修助理(PMA)是一种维修人员可带到外场工作的加固型笔记本电脑,是维修人员与飞机及其系统的主要维修接口。PMA能显示交互式电子化技术手册(IETM),能预定维修所需的部件,还能以标准格式记录维修活动。
  IMIS设备上显示的交互式电子化技术手册能告诉维修人员怎样检查、怎样诊断故障、怎样更换部件。用户则依据维修活动中所遇到的具体问题进行选择。电子化技术手册中所使用的图像,取自于飞机设计三维图像数据库,转换成二维图像后写入PMA,使用起来既方便又清楚。今后,维修人员不是与各种维修规程和技术使用说明书打交道,而是与光盘打交道。
  维修人员将PMA与位于机轮舱和座舱内的飞机数据检测口相连,然后利用PMA激励某一系统执行自检,以验证该系统是否存在故障。如果维修规程要求打开武器舱门,则维修人员不需进入座舱可直接利用PMA打开。PMA也可随时更新最新的维修规程数据。在维修工作任务完成之前,维修人员可以利用PMA滚动查阅整个维修工作内容、要求、方法与步骤,进而复查所完成的维修操作。
  PMA内的相关图像根据维修人员的需要可以放大或缩小以便看清整个系统。通过PMA还可以将需求信息发送到维修控制中心,以便维修人员在飞行线上更换相关部件。PMA还有记录功能,并将记录信息发送到维修控制中心。通过PMA还可以向控制中心发送失效、部件用法、所用耗材及数据等。
  PMA还可以插入飞机上的另一个数据装载端口,用于将作战飞行计划(OFP)软件安装到飞机上。
  2.维修保障方舱和维修工作站
  维修保障方舱(MSC)和维修工作站(MWS)是基于计算机的成套设备,是综合维修信息系统的中心。MSC和MWS都使用基本商用部件,但MSC要安装在坚固的方舱内,以便作战部署使用。这些方舱能在外场环境条件下起保护MSC计算机硬件的作用。MWS则是在主要军事基地使用。MSC的基本功能如下。
  (1)分析诊断数据:飞机飞行过程中所发生故障代码存储在数据传输卡(DTC)中。当飞机返航着陆后,维修人员就可以拔下座舱内的数据传输卡,将数据传输卡的数据传到MSC计算机,由MSC进行故障分析,查明故障原因,输出故障修理与预防措施。
  (2)维修任务准备:通过MSC可制定维修任务计划,确认维修任务所需的维修资源(部件等),审定维修任务的操作规程,然后将操作规程装入PMA,维修人员就携带PMA到外场实施相应的维修任务。
  (3)收集维修数据:某架飞机发生了什么故障,故障修理时间多久,使用了什么部件,所有这些数据都被MSC收集,然后生成维修总结报告。F-22综合维修信息系统的基本作用就是收集数据,并且尽可能地使用这些数据。
  (4)支援维修计划和分析:所收集的数据还用于制定维修计划,例如飞机检查计划、飞机定期维修计划
21世纪的航空电子综合技术仍将向着更加综合化、信息化、标准化和智能化的方向发展,并且航空电子系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将出现突破性的飞跃。可以预见,21世纪前十年,航空电子综合化水平将得到不断地提高,航空电子综合技术将得到不断地完善。
   20世纪90年代末期,F-22飞机的工程设计人员受到航空电子元器件过时问题的困扰。这个问题将随着军机市场的萎缩以及新机研制和生产时间延长变得更加严峻,而且,此问题对现役飞机也构成威胁。目前,世界上许多发达国家都在开展此项研究工作以寻找解决此问题的有效方法。
    在航空电子综合技术的发展过程中,美国一直处于领先地位,并有相当的技术储备。纵观美国以及有关发达国家航空电子技术的发展,其主要特点是:(1)预研先行,尊重科研客观规律;(2)系统综合,注重提高实战能力;(3)技术前瞻,保持世界领先地位;(4)市场运作,强化完善竞争法则;(5)研制风险,关系企业生死存亡;(6)效费优先,军民两用或三军通用;(7)提高效能,改进人机界面关系。其可归纳为五性和两化,即阶段性、系统性、前瞻性、竞争性、风险性以及通用化和智能化。
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有什么了不起,以后我们会有更好的,绝对有信心的说
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