F-22未能成为舰载战斗机原因浅析（一位MM的论文）

F一22是美国洛克西德·马丁公司研制的先进战术战斗机，用于取代美国空军现役的F一15战斗机，执行空中优势任务，是美国空军2l世纪初的主力机种。F一22是世界上第一种也是目前唯一正在生产的第四代超声速战斗机，它所具备的“超声速巡航、超机动性、隐身、可维护性”(即所谓的S4概念，也有资料将“短距起降”包含在内，称为S5)成为第四代超声速战斗机事实上的划代标准。

今年8月，随着最后一架F一14重型舰载战斗机的退役，美国海军现役的舰载战斗机主要是F／A—l8E／F。F／A一18E／F是美国麦道公司在F／A—l8C／D飞机基础上发展的舰载攻击机和海上空中优势战斗机，用于替换A一6、A一7、F一14战斗机和目前仍在服役的早期生产的F／A一18战斗机。

1 历史背景
1991年美国国防部取消了隐身舰载攻击机A- 12计划，海军迫切需要替代即将退役的舰载攻击机A一6、A～7，同时在第四代舰载攻击机A／F—X(1993年被JSF所取代)服役之前，也需要一型舰载机作为向下一代舰载机过渡的机种，填补这一时期的空白。当时备选方案有F／A一18C／D改舰载机和F-22改舰载机，最后美国国会在1992年批准了麦道公司F／A一18E／F的研制方案。F／A一18E／F在这样一个过渡时期，击败了四代机F一22改舰载机方案，作为美国海军又一型成功的舰载战斗机，载人世界航空史册。

原因分析如下：

(1)美国国防预算方面原因

1986年4月，美国海军宣布加入ATF(ATF—Advanced Tactical Fi【ghter，先进战术战斗机，后来的F一22)计划，表示同意在ATF基础上研制NATF(ATF的海军型)，用于替换F一14重型舰载攻击机。与此同时美国空军也宣布，将在海军ATA(先进战术攻击机)计划基础上研制新一代重型攻击机。美国国会对两大军种的态度表示满意，因为这将有助于舒缓国防预算紧张的问题。但1990年之后，由于美国海军没有获得国防部针对舰载型ATF的进一步拨款，NATF项目于1991年宣告终止。

(2)经济可承受陛和进度方面原因

F一22飞机在设计时成功地将隐身外形设计技术、低超声速波阻技术、大迎角气动力技术和非定常前体涡控技术等融合在一起，在隐身性能和机动性能之间取得了很好地折中，具有前所未有的优良性能。结构中大量使用了钛合金和先进复合材料，并使用了扩散焊接、电子束焊接、转移树脂成型RTM)等先进生产工艺。所有这些新技术给F-22带来优异性能的同时，也带来了高额的研制费，美国空军定购F一22的数量也一再削减，从750架减少为381架，再减到277架，最后减到183架。同时高达1．2亿美元的单机价格和高额的使用维护费用，也令美国海军不得不考虑其经济可承受性。将F一22改成舰载机的周期大于将F／A一18C／D改成舰载机的周期，当时急切需要更换F一14的美国海军，在时间进度的安排上也将F一22改舰载机方案拒之门外。F-22在经济可承受性方面的不足和较长的改型周期，是导致F-22未能成为舰载机的首要原因。

(3)飞机设计性能方面原因

美国军事专家认为，F一22不适合在局部战争中使用。像F一22这样造价很高的飞机，在空战中应具有相当突出的空中优势，并对敌航空兵构成相当大的威胁，甚至在敌方领空也应起到威慑作用。F-22应该在空战最激烈的战场，第一时刻参加作战，也就是我们常说的“好钢用在刀刃上”。首先应用在敌实施大规模突击或防空系统火力非常强烈的区域，在大规模突击中，可以将该机编人战役战术航空兵编队中，主要编在突防梯队中。

F一22具有低可探测性、高机动性和敏捷性、超声速巡航和超声速机动能力、超视距作战能力，在作战过程中能先敌发现、先敌开火和先敌摧毁。我们经过仿真软件对F一22进行空战效能分析，在模拟超视距空战过程中，F一22可以先敌发现，并可能在第一次攻击中摧毁敌机，但如果攻击没有成功或无法将敌机编队中所有的飞机消灭，那么空战将转变成目视空战。如果F一22飞机同隐身飞机对抗，情况就可能变得复杂了，这时将不可避免地转人近距空战。在模拟近距空战过程中，空战双方可以目视看清对方，要实施最大过载机动，这时F一22的优势就不那么明显了。

舰载机担负的海上作战任务，属于局部战争，任务类型不仅局限于空战，还需要实施对海和对地攻击，强调的是可以执行多种任务类型。F一22的任务是执行空中优势，拦截和超视距空战，强调隐身和超声速巡航。因此在飞机设计过程中，考虑隐身和超声速巡航的需要，在隐身状态的F一22，其基本军械装置被安装在机体内，导致载弹量很小。

舰载机作为航母编队主要的空中力量，布置在航母防空体系的最外层，距离航母400km，所需要的作战半径700—800 km(F／A一18E／F约760km)。相对F一22的作战半径(2177 km)，舰载机所需要的作战半径小很多，但载弹量要求大于F一22的承载能力，所以这也是导致F一22不适合作为执行海上多任务类型的舰载机的一个原因。

(4)与航母机舰适配性方面原因

F-22属于重型飞机，美国海军最开始计划利用F-22发展一型新的重型舰载攻击机，用于替代F-14。F一14于1972年l0月交付美国海军使用，2006年8月全部退役。一般的飞机使用年限约为50年，F—l4总共使用年限不足34年，F—l4为何提前退出历史舞台呢?美国海军决定让F一14退役主要原因是维护费用太高。此外，就是对航母弹射器使用带来的问题。美国大型航母上的C- 13-1型蒸汽弹射器冲程达到94．6 131，可将36．3t重的舰载机以185 kn(即339 km／n)的高速弹射出去，完全能够满足F一14舰上弹射起飞要求。在作战条件下，4部弹射器能以每分钟弹射2架的速率起飞所有的舰载机，但是这是弹射器以满负荷运转。弹射器最佳的工作状态是冲程大概达到50％ 一70％ ，当弹射器的工作状态超过70％其可靠性就会下降，故障率大幅度提高。弹射一个中队的F一14，会使得舰上整个弹射器维修保障小组昼夜不停的工作维护几天。同时，由于蒸汽弹射器占用舰上空间大，质量大，操作维修复杂，弹射器连续满负荷运转，不仅会对人员带来巨大的工作量，同时对舰上蒸汽弹射器本身也是巨大的损耗。

所以，蒸汽弹射器可以弹射重型舰载机，但不适合长期满负荷弹射重型舰载机。我认为，美国海军不采用F一22改舰载机作为重型舰载机方案，也有出于这方面的考虑。弹射器占用舰上空间大，质量大，操作维修复杂，弹射器连续满负荷运转，不仅会对人员带来巨大的工作量，同时对舰上蒸汽弹射器本身也是巨大的损耗。

所以，蒸汽弹射器可以弹射重型舰载机，但不适合长期满负荷弹射重型舰载机。我认为，美国海军不采用F一22改舰载机作为重型舰载机方案，也有出于这方面的考虑。

3 结 论 作者简介
综上所述，F-22未能成为舰载机的原因可以总结如下：

首要原因是资金和进度限制，其次是其经济可承受性，最后是F一22的设计指导思想与舰载机设计思想相差甚远。

美国下一代舰载战斗／攻击机F一35C，从一开始就以经济可承受性作为设计指标之一，同时在设计中，吸收并优化了四代机的成熟先进技术。在航母有限空间，尽量减少上舰飞机种类，实现“一机多用”、“一机多型”，美国下一代舰载战斗机将只有F-35C和改进的F／A一18E／F，这样更有利于舰上的维修保障，提高舰载机机群的作战效能。

作者简介
谢文娇 (1979-)，女，工程师，主要研究方向：飞机总体设计。(中国航空工业发展研究中心，北京100012)

F一22是美国洛克西德·马丁公司研制的先进战术战斗机，用于取代美国空军现役的F一15战斗机，执行空中优势任务，是美国空军2l世纪初的主力机种。F一22是世界上第一种也是目前唯一正在生产的第四代超声速战斗机，它所具备的“超声速巡航、超机动性、隐身、可维护性”(即所谓的S4概念，也有资料将“短距起降”包含在内，称为S5)成为第四代超声速战斗机事实上的划代标准。

今年8月，随着最后一架F一14重型舰载战斗机的退役，美国海军现役的舰载战斗机主要是F／A—l8E／F。F／A一18E／F是美国麦道公司在F／A—l8C／D飞机基础上发展的舰载攻击机和海上空中优势战斗机，用于替换A一6、A一7、F一14战斗机和目前仍在服役的早期生产的F／A一18战斗机。

1 历史背景
1991年美国国防部取消了隐身舰载攻击机A- 12计划，海军迫切需要替代即将退役的舰载攻击机A一6、A～7，同时在第四代舰载攻击机A／F—X(1993年被JSF所取代)服役之前，也需要一型舰载机作为向下一代舰载机过渡的机种，填补这一时期的空白。当时备选方案有F／A一18C／D改舰载机和F-22改舰载机，最后美国国会在1992年批准了麦道公司F／A一18E／F的研制方案。F／A一18E／F在这样一个过渡时期，击败了四代机F一22改舰载机方案，作为美国海军又一型成功的舰载战斗机，载人世界航空史册。

原因分析如下：

(1)美国国防预算方面原因

1986年4月，美国海军宣布加入ATF(ATF—Advanced Tactical Fi【ghter，先进战术战斗机，后来的F一22)计划，表示同意在ATF基础上研制NATF(ATF的海军型)，用于替换F一14重型舰载攻击机。与此同时美国空军也宣布，将在海军ATA(先进战术攻击机)计划基础上研制新一代重型攻击机。美国国会对两大军种的态度表示满意，因为这将有助于舒缓国防预算紧张的问题。但1990年之后，由于美国海军没有获得国防部针对舰载型ATF的进一步拨款，NATF项目于1991年宣告终止。

(2)经济可承受陛和进度方面原因

F一22飞机在设计时成功地将隐身外形设计技术、低超声速波阻技术、大迎角气动力技术和非定常前体涡控技术等融合在一起，在隐身性能和机动性能之间取得了很好地折中，具有前所未有的优良性能。结构中大量使用了钛合金和先进复合材料，并使用了扩散焊接、电子束焊接、转移树脂成型RTM)等先进生产工艺。所有这些新技术给F-22带来优异性能的同时，也带来了高额的研制费，美国空军定购F一22的数量也一再削减，从750架减少为381架，再减到277架，最后减到183架。同时高达1．2亿美元的单机价格和高额的使用维护费用，也令美国海军不得不考虑其经济可承受性。将F一22改成舰载机的周期大于将F／A一18C／D改成舰载机的周期，当时急切需要更换F一14的美国海军，在时间进度的安排上也将F一22改舰载机方案拒之门外。F-22在经济可承受性方面的不足和较长的改型周期，是导致F-22未能成为舰载机的首要原因。

(3)飞机设计性能方面原因

美国军事专家认为，F一22不适合在局部战争中使用。像F一22这样造价很高的飞机，在空战中应具有相当突出的空中优势，并对敌航空兵构成相当大的威胁，甚至在敌方领空也应起到威慑作用。F-22应该在空战最激烈的战场，第一时刻参加作战，也就是我们常说的“好钢用在刀刃上”。首先应用在敌实施大规模突击或防空系统火力非常强烈的区域，在大规模突击中，可以将该机编人战役战术航空兵编队中，主要编在突防梯队中。

F一22具有低可探测性、高机动性和敏捷性、超声速巡航和超声速机动能力、超视距作战能力，在作战过程中能先敌发现、先敌开火和先敌摧毁。我们经过仿真软件对F一22进行空战效能分析，在模拟超视距空战过程中，F一22可以先敌发现，并可能在第一次攻击中摧毁敌机，但如果攻击没有成功或无法将敌机编队中所有的飞机消灭，那么空战将转变成目视空战。如果F一22飞机同隐身飞机对抗，情况就可能变得复杂了，这时将不可避免地转人近距空战。在模拟近距空战过程中，空战双方可以目视看清对方，要实施最大过载机动，这时F一22的优势就不那么明显了。

舰载机担负的海上作战任务，属于局部战争，任务类型不仅局限于空战，还需要实施对海和对地攻击，强调的是可以执行多种任务类型。F一22的任务是执行空中优势，拦截和超视距空战，强调隐身和超声速巡航。因此在飞机设计过程中，考虑隐身和超声速巡航的需要，在隐身状态的F一22，其基本军械装置被安装在机体内，导致载弹量很小。

舰载机作为航母编队主要的空中力量，布置在航母防空体系的最外层，距离航母400km，所需要的作战半径700—800 km(F／A一18E／F约760km)。相对F一22的作战半径(2177 km)，舰载机所需要的作战半径小很多，但载弹量要求大于F一22的承载能力，所以这也是导致F一22不适合作为执行海上多任务类型的舰载机的一个原因。

(4)与航母机舰适配性方面原因

F-22属于重型飞机，美国海军最开始计划利用F-22发展一型新的重型舰载攻击机，用于替代F-14。F一14于1972年l0月交付美国海军使用，2006年8月全部退役。一般的飞机使用年限约为50年，F—l4总共使用年限不足34年，F—l4为何提前退出历史舞台呢?美国海军决定让F一14退役主要原因是维护费用太高。此外，就是对航母弹射器使用带来的问题。美国大型航母上的C- 13-1型蒸汽弹射器冲程达到94．6 131，可将36．3t重的舰载机以185 kn(即339 km／n)的高速弹射出去，完全能够满足F一14舰上弹射起飞要求。在作战条件下，4部弹射器能以每分钟弹射2架的速率起飞所有的舰载机，但是这是弹射器以满负荷运转。弹射器最佳的工作状态是冲程大概达到50％ 一70％ ，当弹射器的工作状态超过70％其可靠性就会下降，故障率大幅度提高。弹射一个中队的F一14，会使得舰上整个弹射器维修保障小组昼夜不停的工作维护几天。同时，由于蒸汽弹射器占用舰上空间大，质量大，操作维修复杂，弹射器连续满负荷运转，不仅会对人员带来巨大的工作量，同时对舰上蒸汽弹射器本身也是巨大的损耗。

所以，蒸汽弹射器可以弹射重型舰载机，但不适合长期满负荷弹射重型舰载机。我认为，美国海军不采用F一22改舰载机作为重型舰载机方案，也有出于这方面的考虑。弹射器占用舰上空间大，质量大，操作维修复杂，弹射器连续满负荷运转，不仅会对人员带来巨大的工作量，同时对舰上蒸汽弹射器本身也是巨大的损耗。

所以，蒸汽弹射器可以弹射重型舰载机，但不适合长期满负荷弹射重型舰载机。我认为，美国海军不采用F一22改舰载机作为重型舰载机方案，也有出于这方面的考虑。

3 结 论 作者简介
综上所述，F-22未能成为舰载机的原因可以总结如下：

首要原因是资金和进度限制，其次是其经济可承受性，最后是F一22的设计指导思想与舰载机设计思想相差甚远。

美国下一代舰载战斗／攻击机F一35C，从一开始就以经济可承受性作为设计指标之一，同时在设计中，吸收并优化了四代机的成熟先进技术。在航母有限空间，尽量减少上舰飞机种类，实现“一机多用”、“一机多型”，美国下一代舰载战斗机将只有F-35C和改进的F／A一18E／F，这样更有利于舰上的维修保障，提高舰载机机群的作战效能。

作者简介
谢文娇 (1979-)，女，工程师，主要研究方向：飞机总体设计。(中国航空工业发展研究中心，北京100012)