知己知彼,F-22猛禽的工作原理

F/A-22猛禽是世界上第一架隐形空对空战斗机,设计为远程隐形,近距离空中作战时致命。它还可以精确打击地面目标,它的设计使飞行员在空中具有无与伦比的机动性。

F/A-22最初是为取代F-15而设计的。但是由于开发F/A-22的成本不断上升,以及世界形势不断变化,再加上F-15的多功能性,最终F/A-22并没有取代F-15。

F/A-22规格

  • 主要功能:战斗机,占据空中优势
  • 翼展:44英尺6英寸(13.5米)
  • 长度:62英尺1英寸(18.9米)
  • 高度:16英尺5英寸(5米)
  • 动力装置:两台普惠F119-PW-100发动机,能够超音速巡航和推力矢量控制
  • 速度:1.8马赫(超音速巡航1.5马赫)

美国最大的三个国防承包商,洛克希德马丁公司、波音公司和普惠公司联合起来开发和生产F/A-22。

隐身能力:基础知识

雷达的工作原理是从天线发出无线电波,然后收集从任何物体反射回来的电波。飞机或地面雷达站的雷达屏幕上,飞机显示为一个光点。飞机越大,屏幕上出现的光点就越大。其他物体,如鸟群,也可以出现。飞机设计者多年来一直致力于最小化飞机的雷达信号。

如果无线电波被偏转或吸收,使其不返回雷达天线,那么飞机是“看不见”的,或者可能被误认为是一群鸟或其他无威胁的物体。

飞机设计师使用不规则的锯齿边缘、杂乱的曲面和其他设计技巧来以意想不到的方式偏转雷达波。飞机被涂上厚厚的油漆,可以吸收雷达波而不是反射雷达波。

隐身能力:猛禽

F/A-22吸收了之前飞机的所有经验教训。它是如此的隐蔽,以至于当雷达探测到它时,它看起来就像蜜蜂一样大,尽管它长62英尺,翼展44.5英尺。

F/A-22的角形状类似于F-117隐形战机。许多表面形状都是半径变化的曲线。这些曲线将雷达波束分散到各个方向,而不是返回到雷达源。驾驶舱边缘、起落架门和其他开口上的锯齿状边缘也会分散雷达波。主翼和后翼的边缘完全对齐,使它们在雷达上显得更小。

F/A-22有两个大的垂直尾翼,很像F-15。在F-15这架飞机上,直立的尾翼很容易被雷达波探测到。然而,在F/A-22飞机上,垂直尾翼的角度与机身一样,可以使雷达波偏转。垂直尾翼还隐藏了内部天线,有助于保持飞机的隐形性。

F-22的外涂层也能吸收雷达波。驾驶舱的设计是为了最小化飞行员头盔的雷达轮廓。

跟踪喷气发动机的热量是识别飞机的另一种常见方法。热寻的导弹跟踪飞机引擎发出的红外线,以找到目标。阻止红外辐射可以愚弄热信号探寻者。在F/A-22中,飞机尾部的水平尾翼不仅使飞机更具机动性,而且还起到保护发动机排气热量的作用。屏蔽发动机的热量,使F/A-22的热信号或红外信号保持在最低限度。

与F-15只能在机翼下方携带导弹不同,F/A-22可以在机身内携带导弹,这使得它的隐身能力更强。

发动机:超音速巡航

喷气发动机使用加力燃烧室来达到超音速。加力燃烧室是喷气发动机末端的一个附件,它向排气管喷射燃料,燃烧排气流中剩余的氧气。加力燃烧室是一种短时间内爆发,增加动力的简单方法,但是加力燃烧室会消耗很多燃料。虽然战斗机可以使用加力燃烧室进行超音速飞行,但是这样会消耗大量的燃油导致飞行距离缩短。

F/A-22是美国第一架无需加力就能超音速巡航的战斗机。在早期的飞行试验中,它在不使用加力燃烧室的情况下,保持了1.5马赫的速度,使用加力燃烧室可以达到1.8马赫。

猛禽的两台普惠F119-PW-100发动机每台输出35000磅推力(与F-15上每台发动机的25000-29000磅推力相比强得多)。结合光滑的空气动力学设计,发动机允许猛禽以超音速巡航,燃油消耗低于任何其他飞机。这意味着猛禽可以在更长的时间内飞得更快,比其他飞机更快地到达遥远的目标。

发动机:推力矢量

在喷气式发动机的后部,喷管将热废气从发动机和加力燃烧室中排出。F/A-22的喷管是第一个矢量喷管,这让飞行员可以上下移动喷嘴20度。

从矢量喷管出来的气体有助于将飞机的机头向上或向下推。这种矢量控制使飞机的横滚率提高了50%,使其比其他战斗机更具机动性。

推力矢量控制系统内置于飞行控制系统中,因此它可以根据飞行员的指令自动工作。当飞行员转动飞机时,喷嘴沿升降舵、方向舵和副翼操纵面向所需方向移动。后三个表面是飞机的通用控制表面。

  • 升降舵控制飞机的俯仰操作
  • 方向舵控制飞机的偏航操作
  • 副翼控制飞机的横滚操作

使用矢量喷管,F/A-22具有第四种控制表面。

电子系统

现代战斗机飞行员依靠电子设备和仪器来飞行,寻找和打击敌人。传统上,这两个系统在驾驶舱内是分开的。

F/A-22系统的设计目的是为了让一名机组人员处理F-14和F-15等双座飞机的工作量。它的航空电子系统是第一个将雷达、武器管理和电子战系统集成到整个飞行系统中的系统。

这个系统的背后是两个通用的集成处理器(CIP)单元,即系统的大脑。它只有一个面包箱那么大,却处理着传感器和武器的所有信息。目前,只有75%的CIP能力被使用,随着驾驶舱内计算要求的增长,它可以轻松承担更多的责任。也可以安装第三个CIP,使整体能力提高200%。

驾驶舱

驾驶舱配有手动油门和操纵杆(HOTAS)。

F/A-22还有第一个与夜视镜(NVG)兼容的驾驶舱系统。

抬头显示(HUD)在飞行员视野前投射信息,显示目标状态、武器状态和指示武器是否锁定在目标上的提示。

飞行员在仪表板中央顶部的集成控制面板(ICP)中输入通信、自动驾驶和导航信息。

驾驶舱有六个液晶显示器。主显示器是一个8英寸乘8英寸(20.3x20.3厘米)的LCD,它提供了空中和地面战术情况的平面图,这包括威胁识别、威胁优先级和跟踪信息。两个较小的显示屏显示通信、导航、识别和飞行信息。三个二级显示器显示空中威胁、地面威胁和存储管理数据。

这样做的目的是使飞行员能够简单地处理所有显示的信息。飞行员一眼就能看出情况:敌机呈红色三角形;友机呈绿色圆圈;未知飞机呈黄色正方形;地对空导弹呈五边形。为了显示飞行员锁定了目标,红色三角形变为实心。

有了这些技术,F/A-22可以创建一个无线数据链路来共享战术信息,而不用在无线电上谈论它。飞行员可以在保持无线电静音的同时,知道一名飞行员携带多少燃料和武器。多个飞机可以连接起来以协调攻击,因为每架飞机都可以看到其他飞机识别出的目标。F/A-22还可以与机载预警和控制系统(AWACS)飞机通信。

猛禽雷达

雷达系统使F/A-22具有先看、先射、先杀的能力。这意味着它可以先看到敌机,发射导弹,在其他飞行员不知道的情况下摧毁目标。

AN/APG-77雷达是专门为F/A-22研制的。它使用一个由2000个发射器/接收器模块组成的有源电子扫描天线阵列。在敌方雷达探测到F/A-22之前,雷达向飞行员提供了有关多重威胁的详细信息。

此外,雷达还可以干扰敌方电子系统,并通过安全链路传输语音和数据信息。

防御

为了探测敌人的活动,F/A-22携带一个雷达警报接收器和一个导弹发射探测器。如果敌人用热寻的或雷达制导导弹锁定,F/A-22可以发射反制措施。它会释放耀斑来迷惑热导引头,并发射出小碎片反射材料,以分散雷达波并混淆雷达制导导弹的跟踪系统。

猛禽武器

所有这些技术都有一个目的:把F/A-22的武器送到目标。

像其他隐形飞机一样,F/A-22可以在机身内携带武器。主武器舱可以携带6枚雷达制导的AIM-120C中程空对空导弹。如果任务包括地面攻击,两枚1000磅GBU-32联合制导导弹将取代四枚AIM-120C。飞机两侧的两个小隔间内装有两枚热寻的AIM-9响尾蛇短程空对空导弹。隐藏在右进气上方的是口径20mm的M61A2多筒加农炮。它能装480发20毫米口径的弹药,以每秒100发的速度供给火炮。

当隐身不是必需的时候,F / A-22可以在机翼下携带武器和油箱。

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