Page 1 of 2
F/A-22 RaptorLockheed Martin F-22 Raport
Opis ogólny:
Odrzutowy, ponaddźwiękowy myśliwiec przewagi powietrznej (z czasem ma zostać przystosowany do misji uderzeniowych), wykonany według założeń technologii „Stelth” (ograniczonej wykrywalności), działający w każdych warunkach atmosferycznych. Kadłub półskorupowy, z bocznymi wlotami powietrza do silników, skrzydła o obrysie trapezowym, dwa silniki (F-119-PW-100) przystosowane do założeń „Super Criuse” (osiągania prędkości ponaddźwiękowej bez użycia dopalaczy), z zmiennym wektorem ciągu.
Geneza poswatania:
Korzenie projektu a którego wywodzi się F-22 sięgają końca lat 60., a w 1971r. General Dynamics i McDonnell Douglas dostały po 200 000 USD na studia nad technologiami związanymi z nowym samolotem, jednak ze względu na mnogość prowadzonych wtedy projektów (B-1, A-10, F-15, F-16 F-117), ten został zepchnięty na dalszy tor. W 1973r. pojawiły się pierwsze oficjalne wymagania na Advenced Tactical Fighter (ATF), jednak nowych funduszy na rozwój projektu nadal nie było, więc opracowywanie ATF nadal ograniczało się do studiów nad nową maszyną, które trwały do lat 80.. Wtedy to eksperci USAF stwierdzili, że program się przeciąga, więc trzeba postawić nowe wymagania, które rozszerzono o zadania myśliwca przewagi powietrznej (F-15 od kilku lat był już w słuzbie).W kwietniu 1980r. rozpoczęto więc projekt Program Management Directive for Combat Aircraft Technology (RQ 7026(4)/632330F), przewidujący samolot myśliwsko-udeżeniowy, w postaci jednego modelu w dwóch wersjach, lub dwóch modeli o wspólnych elementach konstrukcyjnych, zapotrzebowanie to było nadal mało szczegółowe. W związku z tym faktem firmy: Boeing, Fairchild, General Dynamics, Grumman, Lockheed, McDonnel Douglas, Northrop, Rockwell i Vought przedstawiły bardzo odmienne projekty.
Tymczasem w Pentagonie ustalono, że nowa maszyna ma zastąpić: F-15,F-16, F-111,F-14 i F/A-18, co z oczywistych względów rozbieżności przeznaczenia tych typów było nie do wykonania, jednak Amerykanie nadal nie wiedzieli jakiej maszyny naprawdę chcą. W 1982r. nastąpiła wyraźna zmiana w nastawieniu dysydentów, skierowali oni swoje wymagania wyraźnie na samolot przewagi powietrznej, głównie ze względu na to że praktycznie każda maszyna myśliwska dawała się dostosować do wersji uderzeniowej, a eksperymenty w odwrotna stronę były raczej nie udane. Pokryło się to również z wykryciem przez USA nowych myśliwców produkcji ZSRR (MiG-29, Su-27), obawy przed nowymi konstrukcjami (będące jak zwykle trochę na wyrost) były tak duże, że ATF musiał stać się przede wszystkim myśliwcem przewagi powietrznej.
W tym momencie zaczęto rozważać co można w nowej maszynie poprawić, postawiono na manewrowość przy dużych prędkościach (w latach 80. i tak samoloty osiągały przeciążenia 9g, a więcej pilot by nie wytrzymał, jednak większość ostrzejszych manewrów wykonywano na prędkościach 700-1000km/h). Drugą cechą, która miała dać przewagę nowemu myśliwcowi miała być możliwość rażenia wielu celów jednocześnie. Kolejnym krokiem, a jednocześnie cechą charakterystyczną programu ATF było wymaganie dostosowania maszyny do wymagań technologii „Stelth” (utrudnionej wykrywalności), co jednak w przypadku maszyny typowo myśliwskiej było trudne. W tej sytuacji dwie firmy (Lockheed i Northrop) były od razu na uprzywilejowanej pozycji jako jedyne na rynku miały jakie takie pojęcie o dostosowywaniu nowych maszyn do technologii „Stelth”. Stwierdzono również, że by wypracować ugruntowaną przewagę powietrzną , trzeba mieć jak największą przewagę informacyjną. Po sformułowaniu dwóch ostatnich wniosków (o ograniczonej wykrywalności i przewadze informacyjnej) wstrzymano realizację programu by ponownie rozpocząć studia, ich wynikiem było opublikowanie nowych wymagań, które przedstawiono 24.08.1982r. Na tym etapie odpadły Fairchild i Vought, w tym samym czasie ogłoszono konkurs na silniki do nowej maszyny, na który zgłosiło się pięć firm: Allison, Garret, General Electric, Pratt & Whitney oraz Teledyne/CAE, prace nad silnikami ograniczały się do studiów. A więc kontrakty dostało trzy firmy silnikowe (Garret i Teledyne/CAE odpadły), które dostały łącznie 202mln USD i siedem wcześniej wspomnianych firm lotniczych, po 1mln USD. Konsorcja odpowiedziały, aż 13 bardzo rozbieżnymi projektami (od samolotu mniejszego od F-16, do maszyny bazującej YF-12A), co doprowadziło do doprecyzowania ostatecznych wymagań na ATF, które ogłoszono 18.05.1083r. i które do dziś pozostają utajnione. Wiadomo na pewno, iż wymagania opiewały na samolot w technolog „Stelth”, o promieniu działania większym od F-15, osiągającego prędkość naddźwiękową bez dopalaczy, mogący lądować na pasach o długości 610m, masa własna maszyny miała nie przekraczać 50 000 funtów (prawie 23ton), a wymagania obsługi i infrastruktury miały być podobne do F-15, prędkość maksymalna z dopalaniem miała wynosić 2,5Ma, a prędkość przelotowa miała się mieścić w granicach 1,4-1,5Ma. Początkowo zakładano zakup 750 maszyn, przy tępię rocznej produkcji 72 samolotów. Po pewnym okresie eksploatacji maszyna miała zostać przystosowana do zadań uderzeniowych.
Wstępne projekty miały zostać przedstawione do kwietnia 1983r., jednak w maju tego roku ogłoszono, że decyzja nie zostanie podjęta na podstawie konkursu projektów, tylko w fazie demonstracji dwóch prototypów. W tym okresie odpadły dwie firmy: Grumman, który przejął upadłego Fairchilda, a później sam został przejęty przez Northropa i Rockwell, który skupił się na programie B-1. W październiku do fazy demonstracyjnej przeszły Lockheed i Northrop (firmy z doświadczeniami w budowie maszyn w technologii „Stelth”), a wszystkie pięć firm postanowiło połączyć swoje wysiłki by zmniejszyć ryzyko zapaści finansowej po ewentualnej porażce w kosztownym projekcie. I tak Northrop (później Northrop Grumman) zrzeszył się z McDonnell Douglas, obecnie wykupionego przez Boeinga, który dołączył do konsorcjum pod przewodnictwem Lockheeda, później Lockheeda Martina, który wykupił później kolejnego członka tego konsorcjum General Dynamics. Samolot Northropa oznaczono YF-23, a propozycję Lockheeda YF-22, obie firmy dostały po 691mln USD na zbudowanie dwóch demonstratorów technologii, jeden z silnikiami P&W PW5000 bazujący na F-100-PW-220, a drugi z jednostkami napędowymi GE XF119, który był niemal całkowicie nową konstrukcją, obie jednostki napędowe były lżejsze niż, stosowane wcześniej silniki.
W konstrukcjach dużą część struktury zaczęły stanowić kompozyty (23% YF-22, 30% YF-23), co pozwalało na wzmocnienie konstrukcji, przy zmniejszeniu masy, co pozwalało na wykonywanie manewrów na dużej prędkości. Zastosowanie dwóch silników o ciągu ponad 100kN, przy masie bojowej, dawało stosunek masy do mocy o wartości 1 bez dopalania i 1,5 z dopalaniem, co dawało nieprawdopodobną jak na tamte czasy dynamikę maszyny. W YF-23 zastosowano skomplikowane technologie, skupiono się na zastosowaniu technologii „Stelth”, zrezygnowano z zmiennego wektora ciągu na korzyść ekranowania dysz wylotowych (co zmniejszało YF-23 jako źródło ciepła dla czujników na podczerwień). YF-22 był bardziej konwencjonalny, jego kształt przypominał stosowane do tej pory myśliwce (oczywiści z uwzględnieniem zmniejszenia echa radarowego), ta konstrukcja wyróżniała się supermanewrowością.
Pierwszy prototyp wystartował 27.08.1990r. był nim pierwszy model YF-23, pilotowany przez Paula Metza. Pierwsza maszyna Northropa miała silniki P&W YF-119-PW-100. Prototyp YF-22 oblatano 29.09.1990r., była to maszyna z silnikami GE YF-120-GE-100, a pierwszym pilotem tej maszyny został Tom Morgenfeld. W związku z wadą oprogramowania podczas pierwszych prób zespół Lockheeda został zmuszony do testów z wypuszczonym podwoziem, później poprawiono oprogramowanie. Pierwszego tankowania w powietrzu (w ramach prób) dokonano 26.10.1990r. na YF-23. Pod koniec października gotowe były już dwa pozostałe prototypy, YF-23z silnikami GE i YF-22 z jednostką napędową P&W. Od końca grudnia 1990r. trwały analizy otrzymanych wyników (po zakończeniu wstępnych prób), a maszyny zostały chwilowo uziemione. 23.04.1991r. zapadła zaskakująca decyzja zwycięzcą konkursu ogłoszono YF-22 (z silnikami P&W), zaskoczenie polegało na tym, że YF-23 był niemal w każdej kategorii lepszy, miał większą prędkość maksymalną, przelotową i wznoszenia, posiadał większy zasięg i cechował się większą zdolnością przetrwania na polu bitwy (lepsze własności "Stelth"). Jednak po upadku ZSRR, nowym obszarem perspektywicznego zastosowania stały się konflikty regionalne, w których często należy nawiązać kontakt wzrokowy z przeciwnikiem i tu znowu znaczenia nabierała zwrotność, w której YF-22 górował nad YF-23, dzięki zmiennemu wektorowi ciągu. Kolejnym czynnikiem który przyczynił się do wyboru YF-22 był jego niższa cena (i tak wyższa od F-16 o 3x) względem YF-23, jak komentowano w USAF: "Siły Powietrzne wybrały bardzo dobry samolot, na który otrzymały pieniądze, przedkładając go nad najlepszy samolot, na który nie dostały by funduszy", patrząc na burzę, w Kongresie, jaka powstała przy zakupie F/A-22 nie mylili się bardzo.
Po ogłoszeniu wyników podjęto dalsze próby samolotu, dążące do uzyskania maksymalnych parametrów pilotażowych, stopniowo zwiększano obciążenie i prowadzono wstępne testy awioniki (pełna awionika nie była jeszcze gotowa). 25.04.1992r. doszło do niespodziewanej awarii maszyny, która wpadła w wahania podłużne, jednak awaryjne lądowanie skończyło się jedynie niewielkimi uszkodzeniami. Program prób był już jednak praktycznie ukończony więc YF-22 po remoncie nie wzbił się już w powietrze, służył do prób naziemnych. 02.08.1991r. zwycięski koncern uzyskał zamówienie na budowę dziewięciu samolotów przedseryjnych wersji jednomiejscowej (A) i dwa dwumiejscowej (B). Dwa lata później (jak już wcześniej było wspominane) Lockheed (firma znana z wykonywania oryginalnych projektów jak (U-2, SR-71,F-117, a wreszcie F-22) wykupił jednego z członków konsorcjum Gerneral Dynamicsa oraz firmę Martin Marrietta, tworząc konsorcjum Lockheed Martin, które produkuje większość amerykańskich myśliwców (F-16, wcześniej konstrukcja GD, F-22, F-35). Na początku 1993r.zamówienie zmniejszono do siedmiu F-22A i dwóch F-22B, jak i rozciągnięto w czasie dotacje na program co spowodowało opóźnienie wejścia do produkcji nowej maszyny. W 1998r. podjęto decyzje o rezygnacji z wersji dwumiejscowej F-22, w związku z czym maszyny, które w założeniu miały być wersjami B, wykończono jako samoloty jednomiejscowe. W F-22 zastosowano nowy zaawansowany system awioniczny, co pozwoliło na zmieszenie masy całego kompleksu, a jednocześnie na możliwość koordynowania ataków naziemnych przez te systemu, które są już w maszynie. W związku z tą modyfikacją na początku 1993r. podjęto decyzje, że nie będzie budowana oddzielna wersja myśliwsko-bombowa (jak w przypadku F-15 Eagle i Strike Eagle), tylko wszystkie funkcje zostaną umieszczone w jednej wersji produkcyjnej.
Charakterystyka F-22 A:
Maszyna została zbudowana w układzie średniopłata, z usterzeniem poziomym i podwójnym usterzeniem pionowym, około 25% masy stanowią kompozyty, około 16% duraluminium, 39% stopy tytanu i 6% stal (pozostałe 15% przypada na inne mniej istotne dla struktury materiały).Skrzydła trapezowe, o dodatnim skosie krawędzi natarcia i ujemnym krawędzi spływu i cienkim profilu. Profil ma u nasady grubość względną 5,92%, a przy końcówce 4,29%. Kąt zaklinowania płata wynosi +0,5 stopnia u nasady i -3,2 stopnia na końcówce. Krawędź spływu powoli schodzi w dół, mając wznios -3,25 stopnia, podczas gdy wznios w środku cięciwy profilu skrzydła wynosi 0. Skos krawędzi natarcia w skrzydle F-22 wynosi 42 stopnie, krawędź spływu na skos wynoszący -17 stopni. Skrzydła posiadają lotki i klapolotki na krawędzi spływu oraz klapy przednie na całej rozpiętości, wychylające się w przedziale od 3 stopni do -35 stopni. Klapolotki zajmują część wewnętrzną krawędzi spływu, a lotki środkową, klapy wychylają się w zakresie od -20 stopni do -40 stopni. Wewnątrz skrzydeł znajduje się zbiornik paliwa.
Kadłub można podzielić na trzy części, przednią do wlotów powietrza, środkową, i tylną mieszczącą silniki. Kadłub to konstrukcja półskorupowa, tytanowo (część wręg i dolna przedłużnica) duraluminiowo( pozostałe wręgi i podłużnice oraz mała część pokrycia) kompozytowa (reszta pokrycia, wloty powietrza, osłona radaru). W przedniej części kadłuba znajduje się radar, przedni blok awioniki oraz przednie podwozie. Środkowa część kadłuba mieści wloty powietrza, tunele wlotowe do silników, pod tunelami znajdują się luki uzbrojenia, a nad lukami zbiorniki paliwa, tylna część pozostaje na wyłączność dla silników. Podwozie trójkołowe w tylnym podwoziem głównym, chowane hydraulicznie, w całości do kadłuba, przednie kółko chowane do przodu. Na każdej goleni po jednym kolanie, przednie kółko na półwidelcu, kierowane, koła główne na półosiach prowadzonych z trzona amortyzatora, z hamulcami tarczowymi. Producentem podwozia jest Menasco, opony integralne (bezdętkowe), wykonywane prze Michelin lub Goodyear. Kółko przednie ma wymiary 23,5x7,5-10, a koła główne 37x11.5-18.