F-22“猛禽”隐身战斗机武器系统

lkyfly1706 · 发表于 2013-3-1 02:09:40

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F-22 战斗机是美国于80年代开始研制的第四代战斗机，1990年9月原型机首飞，最初计划采购750架，经过两次削减最后确定的采购数量是438架。1997年9月EMD型飞机首飞，预计2002年开始交付生产型飞机，2004年形成初步作战能力，2013年交付第438架飞机。

一、飞机发展概况

。

1996年1月17日波音公司开始组装飞试验用的F-22战斗机的机翼。2月～5月在模拟器上进行了飞行控制系统的试验。5月6日，普·惠公司开始组装飞行试验用的第1台F119发动机，7月9日完成了最后的组装。8月29日在洛克希德·马丁战术飞机系统部完成了第1架F-22战斗机的中央机身的组装，并进行第2架飞机中央机身的组装，开始制造第3架飞机中央机身的部件。9月6日第1架F-22的中央机身用4天的时间从沃思堡陆运到玛丽埃塔，开始前机身与中央机身的对接。9月24日普·惠公司交付第1台试飞用的F119-PW-100发动机。10月1日，诺斯罗普·格鲁曼公司(前韦斯汀豪斯公司)开始进行AN/APG-77电子扫描有源相控阵雷达的系统级的综合试验。10月8日2台试飞用的F119发动机被用汔车运到了乔治亚州玛丽埃塔的洛克希德·马丁航空系统公司。10月16日试飞用的第1架F-22的后机身从西雅图用C-5空运到玛丽埃塔，开始进行机体总装。10月27日第1架飞机的机体组装完毕。11月9日第1架飞机的机翼组件运到玛丽埃塔，开始机翼和机身的组装工作，2天后完成组装。12月F-22第1次通电。
1997年1月21日安装第1架飞机的左垂直尾翼，2月6日安装右垂直尾翼。2月17日完成F119发动机的寿命试验。3月6日把已经基本组装完毕的第1架F-22从洛克希德·马丁航空系统公司的B-1大楼中的最后组装现场移到新建的F-22的设施(能减小发动机的燥声)，进行加注燃料和发动机试车。3月31日交付了首飞使用的发动机。4月9日在洛克希德·马丁航空系统公司首次公开了F-22战斗机，并正式公布了“猛禽”(Raptor)的绰号。原计划于5月29日第1架EMD型F-22首次试飞，但由于在飞行前的地面试验发生了故障，使首飞时间推迟了3个多月。1997年9月7日在乔治亚州的道宾斯空军后备基地进行了58分钟的首次试飞。第1架F-22将于1998年春返回爱德华空军基地，并由空军进行试验。预计到2003年，9架飞机共计试飞2700架次，共飞行4800小时。2004年形成初步作战能力。采购计划如下：1999年第1批2架，2000年第2批6架，2001年第3批12架，2002年第4批20架，2003年第5批30架，2004年～2010年第6批～第12批每年48架，2011年最后1批32架。2002年开始交付生产型飞机，到2013年交付第438架。
F-22战斗机是美国于80年代开始研制的第四代战斗机，1990年9月原型机首飞，最初计划采购750架，经过两次削减最后确定的采购数量是438架。1997年9月EMD型飞机首飞，预计2002年开始交付生产型飞机，2004年形成初步作战能力，2013年交付第438架飞机。

二、武器装备和火力配置

F-22除执行空中优势任务外，也能使用联合直接攻击弹药(JDAM)之类的武器进行精确对地攻击。由于隐身和超音速巡航的需要，在隐身状态F-22的基本军械装置被安装在机内。不过它也有原设计用于挂付油箱和导弹的4个翼下挂点，用于在非隐身状态挂载副油箱和武器。
(一)固定机炮
F-22战斗机原计划装备1门新研制的先进技术机炮(ATG——Advanced Technology Gun)，该炮的初速高达1500m/s。在ATG机炮实用前，目前装备的是1门改进的“火神”炮——M61A2，炮管加长483mm，射速从1050m/s提高到1100m/s。机炮安装在机身内的炮舱内，炮舱安排在右进气口上方。机炮射击时炮舱的前部舱门必须向后打开，以便进行射击和排除废气。炮舱内除安装有较轻炮管和炮栓的M61A2机炮外，还有洛克希德·马丁公司战术飞机系统部研制的无壳弹药的线性供弹系统和480rds炮弹。供弹系统被安装在主武器舱后飞机重心(CG)处。鉴于现用的M61A2机炮仍然使用有壳弹药，为了控制飞机重心和避免向外抛壳的危害，用过的弹壳被送回弹药架上。
(二)空对空导弹和空对地武器
除机炮外，F-22战斗机的空对空武器还有AIM-9“响尾蛇”和AIM-120先进中距空对空导弹。最初设计时，F-22的基本武器是AIM-120A先进中距空对空导弹(AMRAAM)。但是当F-22战斗机进入现役时，生产的将是改进了尾翼的AIM-120C先进中距空对空导弹。每增加1枚先进中距空对空导弹，武器系统将增重205Kg，其中导弹重160Kg，发射装置重45Kg。但并不增大飞行阻力和雷达反射面积(武器挂在机身武器舱内)。空对地武器主要是454kg口径的GBU-32 JDAM制导炸弹。也可以挂载战斗部为MK84或BLU-109/B的JDAM制导炸弹。

(三)武器舱和武器悬挂装置
1、内部武器舱
F-22战斗机前机身下部有1个主武器舱，在机身两侧各有1个辅助武器舱，连同上述的炮舱机身内部共有3个武器舱，保证所有的武器都能安装在飞机内部。
2、武器挂架和导弹发射器
由EDO公司研制的ARMAAM导弹的垂直弹射发射器将取代在F-22飞机上验证过的挂架式发射器。这种转向弹射器可以缩小武器舱从而节省重量，并且在所有的飞行条件下都能发射导弹。由于武器舱中没有多余的空间，在弹射期间不能产生摆动和扭转。在超音速条件下弹射器必须使导弹低头，以穿过附面层空气形成的“坚固的墙”。
弹射器具有230mm的行程，使用气压－液压作动装置在1s以内发射导弹。由飞机液压系统驱动的空气活塞使发射器的防扭臂机构伸出。液压阀在弹射周期之末释放导弹，而发射器缩回。即使弹器不缩回，武器舱门仍然要关闭。使用AIM-120的实物模型进行的原始试验表明，冲程的末速为8.1m/s和峰值加速度为40个g。为了进行发射器的地面操作，设有慢速循环。
洛克希德·马丁公司战术飞机系统部(LMTAS)在F-16飞机的翼尖发射轨的基础上，为F-22飞机研制了AIM-9m导弹的挂架式发射器。这种发射器能迅速地伸缩，但不能弹射导弹，而是从侧武器舱的前端射出“响尾蛇”导弹。从而增大了导弹红外导引头的视场。为了保护武器舱中的电子设备，这种导弹按向外和向下偏离几度发射离轨，并装有羽烟导流板。这种发射器也适应计划用于F-22的较新的AIM-9X导弹的要求。
3、外部挂架
外部挂架在F-22转场时使用，每个挂架能挂载2270Kg的重物。翼下挂点能在弹射挂架上挂2270L(600美加仑)付油箱。在转场状态下，在每个挂架上能与付油箱并排挂两枚AIM-120导弹，导弹的尾翼收在侧武器舱中。另一种方案是用能发射导弹的过渡梁代替付油箱，在每个挂架挂两枚AIM-120或AIM-9导弹。
使用F-15的付油箱进行了投放试验，正在研制外形相似但具有用于控制重心的内部调节活门的新的付油箱。
(三)武器配备方案
所有的F-22都将能以内挂方式携带两枚450kg的JDAM炸弹，在每个主武器舱内侧与AIM-120并排各挂1枚。这些武器将挂在固定在武器舱中的EDO公司BRU-46炸弹架上。麦克唐纳·道格拉斯公司的GBU-32联合直接攻击弹药的全球定位/惯性导航(GPS/INS)制导组件使这种武器的精度(CEP)达到13m。在任务计划或飞行期间目标位置被编入武器系统的程序中，而可以接受的预定的武器轨迹被显示给飞行员。
为了改善在F-22的主武器舱中携带末来的弹药的能力，进行了武器的优化研究。所考虑的方案包括：两枚精度(CEP)优于3m的改进型JDAM；两个洛克希德·马丁公司研制的风修正弹药布洒器，这种布洒器能装载小炸弹、地雷或传感器引爆的小型炸弹；8枚115kg的精确制导炸弹；或者24枚激光－雷达制导的自主式子弹药。典型的武器配备方案如下。
1、在隐形作战状态
(1)20mmM61A2机炮(480rds)+4枚AIM-120A先进中距空对空导弹(挂主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)；
(2)20mmM61A2机炮(480rds)+6枚AIM-120C先进中距空对空导弹(挂在主武器舱内的密集支架上)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)；
(3)20mmM61A2机炮(480rds)+2枚AIM-120C先进中距空对空导弹(挂在主武器舱内)+2颗GBU-32联合直接攻击弹药(与AIM-120并排挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)；

2、在非隐形作战状态
(1)转场
最多可在机翼下挂4个副油箱和8枚AIM-120先进中距空对空导弹；
(2)空对地攻击
20mmM61A2机炮(480rds)+2颗GBU-32联合直接攻击弹药(挂在主武器舱内)+2枚AIM-9M“响尾蛇”空对空导弹(挂在侧武器舱内)+机翼下挂载空对地武器。
1　进气口的通气板
2　导弹发射探测器5和6
3　微波着陆系统天线
4　主武器舱双折舱门－－热塑
5　武器舱门作动筒－－液压致动的驱动轴机构(Curtis Wright)
6　主武器舱铰链式扰流板－－铝合金
7　主武器舱龙骨隔板
8　AIM-120C(短尾翼)雷达制导先进中距空对空导弹(AMRAAM)－－展示的是伸出右武器舱的导弹
9　AIM-120C－－展示的是收缩在右武器舱内的导弹
10　主武器舱的辅助舱门
11　ARMAAM的垂直弹射器(VEL)－－展示了液压－气压式剪形机构的LAU-142/A(EDO)
12　VEL－－展示的是伸出状态
13　侧武器舱
14　侧武器舱门－－热塑
15　LAU-141/A液压驱动吊架式发射装置(LMTAS)－－展示的是伸出状态
16　AIM-9M“响尾蛇”热寻的导弹－－AIM-9X兼容
17　导弹喷出的羽烟导流器
18　主起落架舱
19　地面加油舱门
20　应急制动装置整流罩
21　伺服作动筒整流罩
22　弹药装载舱门
23　外侧的武器/带有BRU-47A挂钩(EDO)的转场吊架
24　前起落架舱门－－热塑
25　通信－导航－识别(CNI)系统的L－波段天线
26　曳光弹布洒器－－ACE-52
F-22战斗机是美国于80年代开始研制的第四代战斗机，1990年9月原型机首飞，最初计划采购750架，经过两次削减最后确定的采购数量是438架。1997年9月EMD型飞机首飞，预计2002年开始交付生产型飞机，2004年形成初步作战能力，2013年交付第438架飞机。

三、航空电子系统和火力控制

F-22的航空电子系统采用“宝石柱”计划取得的系统构形研究成果和许多新技术。这种可重构的系统构形，用外场可更换模件(LRM)取代了外场可更换部件(LRU)。各模件分别承担整个航空电子系统的一部分工作，各模件承担的工作与飞机执行任务时的飞行阶段密切相关。而且当某个模件发生故障时，可使用其他正常模件来承担这一阶段最重要的功能，从而提高了系统工作的可靠性。F-22A战斗航空电子系统的费用约占全机费用的25%，首批原型机只装备最基本的、多半是现有的航空电子设备。
图3.1　F-22战斗机航空电子系统构形示意图
(一)概况
研制单位　桑德斯/通用电气公司
硬件组成
1、座舱显示和控制装置
2、计算分系统
3、AN/APG-77主动相控阵多功能火力控制雷达
4、通讯-导航-识别分系统
5、电子战分系统。
(二) 座舱显示控制装置
1、平视显示器(HUD)，显示战术信息和飞行仪表信息。战术信息显示武器和目标状态、射击标记、武器包线和探测器标记。总视场20°×30°，由英国GEC-马可尼航空电子公司研制。
2、综合控制板(ICP)，装在平视显示器的驾驶员显示装置的组合玻璃下方，其上的键盘和行显示器，用于输入数据和系统控制。
3、上前方显示器，是通讯/导航/识别系统(CNI)的显示器。上部显示系统状态、综合提示/注意/告警(ICAW)信息。
4、上前方显示器，是备用飞行仪表，显示关键的飞行信息：姿态、空速、高度、航向和燃油。两个上前方显示器的功用可以互换。
5　辅助多功能显示器，是防御电子系统显示器。显示空中和地面威胁的平面视图及其探测器的作用距离，使驾驶员能对威胁作出反应和回避。
6　辅助多功能显示器，是攻击显示器。显示空中威胁的平面视图并标出其相应的高度、射击清单、目标航迹、导弹发射包线、武器控制标记和导弹射出标记。
7　辅助多功能显示器，是外挂物管理系统显示器。显示有关发动机、武器和投放外挂物的信息。
8　主多功能显示器，是战术信息显示器。显示战术态势的平面图，包括窜航迹、地面上的阵地和F-22探测器的搜索范围。目标符号的形状和颜色表示威胁的属性、目标航迹特性和射击的优先次序。
图3.2　F-22A战斗机座舱中的显示和控制装置
(三)计算分系统
F-22战斗机的计算分系统是以2台通用综合处理机(CIP--Common Intergrated Processor)的综合化系统。计算机硬件全部使用的是152mm×152mm的下文正方形SEME(Stand ard Electronics Mode-size E)扦件板。SEME之间用光纤互连。
两台任务计算机CIP由66个SEMS组成，处理速度为450MIPS，是F-15E任务计算机处理能力的18倍。目前F-22A计算机的处理能力和存储能力都只使用了70%，还有30%的作余量。
(四)作战飞行程序(OFP)
使用语言　Ada
规模　有4种板本：
1、板本0是首次试飞阶段使用的板本。只有基本功能，有27.2万行源语言代码；
2、板本1是EMD型4号机试飞时使用的板本，有86.6万行源语言代码；
3、板本2将是1999年底扩充雷达功能后的板本，有102.4万行源语言代码；
4、板本3将是首批批产型使用的板本，有155.6万行源语言代码。
功能划分　OFP按功能划分成10部分，各部分占的比例如下：
1、通讯-导航-识别(CNI)处理功能，占26.6%，包括32个计算机软件配置项；
2、雷达处理功能，占12.4%，包括4个计算机软件配置项；
3、电子战(EW)处理功能，14.4%，包括10个计算机软件配置项；
4、任务(MSW)处理功能，占13.5%，包括9个计算机软件配置项；
5、惯性基准(IRS)处理功能，占1.8%，包括1个计算机软件配置项；
6、外挂物管理(SMS)处理功能，占2.1%，包括2个计算机软件配置项；
7、控制和显示(C&D)处理功能，分CIP和非CIP两部分，前者占6%，后者占3.4%，两部分共包括8个计算机软件配置项；
8、核心(Core)处理功能，占8.4%，包括22个计算机软件配置项；
9、飞行器管理(VMS)功能，占4.4%，包括3个计算机软件配置项；
10、通用/分系统(U&S)功能，占7.1%，包括16个计算机软件配置项。
在初步设计评审时使用137.4万行源语言代码，在关键设计评审时使用137.7万行源语言代码。
(五)AN/APG-77雷达
设备类型　有源相控阵火力控制雷达
研制单位　诺斯罗普·格鲁曼公司电子传感器和系统部(原韦斯汀豪斯公司)

设计特点
F-22战斗机的AN/APG-77雷达是1个用于探测目标的有源相控阵系统。它通过集中式数据处理系统与其他传感器和航空电子设备一起工作。处理器控制天线发射和接收波束的图形，以及处理接收的雷达数据。APG-77雷达的技术基础是超可靠雷达(URR)计划和空军的有源雷达验计划超可靠雷达的独特的特点是得克萨斯仪表公司的固态相控阵(SSPA)天线。固定的有源阵列包括2000个低功率X波段发射和接收模块。波束采用电子扫描或操纵，而没有机械运动。每个辐射元件的独立地发射和接收是这种系统设计中的创新之处，并确保提高了灵活性、小的雷达反射截面积和宽的频带。比较低的全寿命期费用可以补偿这种系统在复杂性、重量和采购费方面的增大。URR计划于1989年7月完成。
这种阵列中的相移迅速，而且在旁瓣有较低的辐射能，消除了通常念仲钟名义馈源喇叭/反射器天线的泄漏能量。这就减小了雷达被发现的概率和减少了地面杂波。得克萨斯仪表公司把发射元件和接收元件综合在1个70mm×3mm的模块中。
天线装置　直径约，包括2000个低功率、X波段接收-发射模块，每个模块功率为10W。
主要特性
工作频率8～12GHz
扫描范围电子扫描，±方位90°
　机动空战　30°×20°
　重直扫描　10°×60°
探测距离
　真实波束地形测绘　148km(80nm)
　多普勒波束锐化18.5km(10nm)、37km(20nm)或74km(40nm)
　活动目标指示　74km(40nm)
　边测距边搜索　296km(160nm)(迎头)
　边速度搜索边测距　296km(160nm)(迎头)
平均故障间隔时间2000h(预测值)。

工作状态
1、先进的空对空状态
(1)边测距边搜索(RWS)。这种状态的特点是虚警率低，迎头和尾后的探测距离为296km(160nm)。
(2)显示高度的搜索(SAD)。这种状态的特点是可以显示出驾驶员选择的所搜索目标的高度数据，以加强对情况的了解。在多功能显示器上显示目标的距离、方位和历程。
(3)边速度搜索边测距(VSR)。这种状态的探测距离最大，在上视和下视两种情况下对迎头接近的目标达296km(160nm)。
(4)边跟踪边扫描(TWS)。能同时跟踪10个目标，被跟踪的目标在中断探测后被显示13钟。
(5)单目标跟踪(STT)。使用驾驶杆和油门把手，可以从任何1种空对空状态进入这种状态。这种状态提供了可靠的精确跟踪、显示的目标参数和交战几何关系。STT分状态提供跟踪数据，以便支持近距和超视距空对空导弹的发射。也能提供近距射击状态的机炮瞄准具的射击包线。
(6)快速群目标分辨(RCR)。这种状态使用高峰值功率(中等脉冲重复频率分析目标回波信号)。雷达能分析不同速度和读数的目标，以分辨出1个、2个、3个、4个或4个以上的目标。这种技术可用于TWS、SAM和STT状态。
(7)改进的上视搜索(远距搜索LRS)状态。这种状态提高了在低-中杂波环境下RWS状态中的全方位目标探测能力。使用中等重复频率和先进的处理技术能。
(8)了解形势状态(SAM)。这种状态给驾驶员提供了交替搜索和跟踪的能力。SAM对单目标或2个目标提供了高质量的跟踪，同时在驾驶员所选的扫描范围内单独搜索其他目标。跟踪精度好使这种状态适用于精确地空对空导弹和超视距作战(BVR)?的精确指示。SAM状态的另一个特点是，当主要目标的进入到5.6km(3nm)以内时、或当目标进入波束方向(beam aspect)、或当作战条件要求所有的雷达资源用于跟踪单目标时，使雷达自动地进入单目标跟踪状态。
(9)跟踪保持(TRTN)状态。这种状态的特点是自动地编排单目标跟踪和了解形势状态的跟踪阶段。当由于目标机动使目标回波进入到主波束杂波的多普勒滤波器中和目标回波的幅值相对于杂波幅值足够大时，这种状态能够主动进行跟踪。如果雷达在较长时间内不能从杂波中分辨出目标，则这种状态将使雷达自动地按原跟踪状态跟踪4秒钟，直到目标从杂波中浮现出来。

lkyfly1705 · 发表于 2013-5-11 20:35:46

F22 超视距打击很棒，但要进行缠斗的话。。欧洲其它先进的4代机也并不逊色

lkyfly0952 · 发表于 2013-7-5 14:04:21

不错，介绍的很全面

lkyfly1062 · 发表于 2013-7-15 22:38:34

希望J20成功超过F22![89]

lkyfly0968 · 发表于 2013-7-15 22:55:46

膜拜神贴，后面的请保持队形~

跳出三界外_不在 · 发表于 2013-12-4 20:14:43

尼玛美国鬼子的神机

lkyfly1562 · 发表于 2014-5-28 14:17:07

我只想说一句很好很强大！

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