Тактический истребитель F-22 как объект радиолокационной разведки

Санкт-Петербургское  высшее военное училище радиоэлектроники

(Военный  институт) 
 
 
 
 

                                                              Кафедра №4

«Тактика противовоздушной обороны» 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

по теме: « Тактический истребитель F-22 как объект радиолокационной разведки» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:   к-т          Дюков И.М

        Проверил: п-ль каф.№4        Туриков Б.А                      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2009 г.

Введение

       Исследования  по программе создания перспективного тактического истребителя ATF (Advanced Tactical Fighter) были начаты в середине семидесятых годов. В них участвовали все семь ведущих американских авиационных фирм. 
Министерство обороны США по результатам демонстрационных летных испытаний, состоявшихся в начале девяностых годов, выбрало в качестве базового варианта для полномасштабной разработки самолет YF-22A фирмы Локхид, первый полет которого состоялся в сентября 1990 года. 
Новый самолет, получивший наименование "Лайтнинг-2", предназначается главным образом для завоевания превосходства в воздухе. Его основными особенностями являются сверхзвуковая крейсерская скорость полета на нефорсированном режиме работы двигателя, высокая маневренность, хорошие взлетно-посадочные характеристики, большой радиус действия и боевая нагрузка, сравнимая с боевой нагрузкой истребителя F-15. Немаловажной особенностью самолета является его малая заметность в радиолокационном и ИК диапазонах, достигаемая в результате широкого применения техники "стелc". 
Конструкция планера самолета в значительной мере изготовлена из композиционных материалов, таких как графито - эпоксидные, графитотермопластичные материалы и материалы типа углерод - углерод. 
Для выполнения боевых задач самолет имеет самое совершенное радиоэлектронное оборудование. Его основу составляет комплекс управления оружием с многофункциональной РЛС, имеющей дальность действия до 150 км, и с системой радиоэлектронной борьбы. На самолете также установлен центральный комплекс обработки данных и комплексная система связи, навигации и опознавания. Для непосредственного управления самолетом используется цифровая электродистанционная система управления с волоконно-оптическими линиями данных. 
Кроме одноместного самолета F-22 А разработана его двухместная учебно-тренировочная модификация F-22 В. Для ВВС США планируется построить 750 самолетов F-22. Предполагалось ежегодно, начиная с 1999 года, выпускать по 72 таких самолета, но в настоящее время это число уменьшено до 48, и такой темп будет достигнут только в 2001 году. Американские специалисты считают, что истребитель F-22А будет существенно превосходить по боевой эффективности современные самолеты аналогичного назначения: 
7 сентября 1997 г. поднялся в воздух первый из опытной серии истребителей пятого поколения Lockheed Martin/Boeing F-22A Raptor. Вспоминая этот 58-минутный полет, летчик-испытатель Пол Метц (Paul Metz) не скрывал восторга. Он сказал, что новый самолет "по скорости вращения и разгонным. характеристикам значительно превосходит F-15, в то же время он очень устойчив и обладает прекрасной управляемостью. Я пережил чудесные минуты". В начале 1998 г. разворачивается 5000-часовая программа летных испытаний F-22A, в которой примут участие 9 машин.  
Появление F-22A вызвало множество статей в авиационных изданиях во всем мире. Проанализировав эти публикации, редакция "АиВ" решила поместить в этом номере одну из наиболее типичных статей, дающую общее представление о машине. Как нетрудно заметить, многие положения этой статьи носят рекламный характер. Автор не скупится на эпитеты, называя "Рэптор" сверхскоростным, свехманевренным, малозаметным самолетом с новым уровнем технологии производства т.д и т.п. А между тем не все так просто". Редакционная статья, помещенная следом, содержит попытку анализа некоторых технических решений, положенных в основу F-22A.  
F-22 открыл новую эру в развитии истребительной авиации. Хотя жесткие бюджетные ограничения постоянно тормозили программу, а дебют первого из девяти самолетов опытной серии состоялся через семь лет после полетов двух опытных образцов YF-22, командование USAF с оптимизмом смотрит в будущее. "Рэптор" принес наибольшее увеличение крейсерской скорости полета с начала реактивной эры: он может долго лететь и маневрировать на скоростях, на которых другие современные истребители с трудом летают по прямой линии в течение короткого времени. F-22A построен с использованием всех элементов технологии "стелc", обеспечивающих снижение заметности в широком диапазоне радиочастот и инфракрасного излучения. Его электронное оборудование и система отображения информации в кабине летчика превосходят все аналогичное оборудование, прошедшее испытания где-либо.  
Базовый облик F-22 был разработан за три месяца лихорадочной работы после того, как в 1987 г. фирма "Локхид" решила, что ее предыдущая концепция истребителя, выигравшая предварительный конкурс USAF, будет технически трудно реализуема и недостаточно конкурентоспособна. Главная трудность состояла в том, чтобы найти компромисс между противоречивыми требованиями низкой заметности, сверхзвуковой крейсерской скорости и сверхманевренности. В результате многолетних поисков первый в мире истребитель пятого поколения приобрел следующий облик. Взлетная масса - около 27 т. Крыло - близкое к треугольному с умеренной (42°) стреловидностью по передней кромке. Оно сочетает низкую относительную толщину для сверхзвукового полета с достаточной площадью для удовлетворения требованиям маневренности и обладает необходимым объемом. Большие предкрылки и изменение кривизны профилей по размаху делают крыло более эффективным на низкой скорости и больших углах атаки, чем треугольные крылья, построенные раньше. Самолет имеет интегральную компоновку: 1/3 размаха приходится на фюзеляж, вмещающий отсеки вооружения и большую часть топлива. Хвостовое оперение F-22 спроектировано так, чтобы самолет мог достигать предельных углов атаки, полностью сохраняя управляемость. Для расширения диапазона возможных режимов полета применяется изменение вектора тяги, что особенно полезно на низких скоростях. Но F-22 управляем на любом режиме и без отклонения сопел двигателей. 
F-22 создан с применением технологии "стелc", основанной на преобладании плоских наклонных поверхностей с острыми кромками, и в этом смысле он является развитием F-117. Дальнейший прогресс в этой области позволил ввести в конструкцию "Рэптора" и некоторые криволинейные поверхности, а также с особой тщательностью выполнить зазоры между управляющими поверхностями, Хотя применение композиционных материалов (КМ) способствует снижению заметности самолета, конструкция F-22 содержит их меньше, чем планировалось изначально. Тем не менее, цель - снижение массы на 25% по сравнению с полностью алюминиевой конструкцией - достигнута. Титан составляет 41% массы планера.  
Сердцевиной конструкции является центральная часть фюзеляжа, построенная Lockheed Martin Tactical Aircraft Systems. Она включает отсеки для размещения вооружения и главных опор шасси, а также воздушные каналы двигателей. Остальной объем этой секции отдан под интегральный топливный бак. К центральной части крепятся консоли крыла, двигательные отсеки и хвостовые балки, построенные Boeing. Носовая часть фюзеляжа содержит кабину и электронное оборудование, созданное Lockheed Martin.  
Размерность установленных на "Рэпторе" двигателей Pratt&Whitney F119-PW-100 продиктована требованием сверхзвуковой крейсерской скорости. Хотя F119 схож по габаритам с F100 и рассчитан на приблизительно такой же (около 125 кг/с) расход воздуха, степень его двухконтурности составляет около 0,2:1, в то время, как у F100 этот параметр - 0,7:1. Таким образом, через горячий контур F119 проходит по крайней мере на 50% больше воздуха, чем у F100. Хотя официальные источники указывают, что новый двигатель находится в "классе тяги 155 кН", действительная тяга на полном форсаже может быть даже более 170 кН. Это предполагает существование промежуточного режима в 113 кН для сверхзвукового крейсерского полета. Плоские сопла F-22 могут отклонять реактивную струю на полном форсаже вверх и вниз со скоростью до 20° в секунду. Створки сопел могут занимать согласованное с другими кромками самолета положение с целью уменьшения радиолокационной заметности и формируют выхлоп таким образом, чтобы снизить его температуру.  
Основное вооружение "Рэптора" состоит из шести перспективных ракет "воздух-воздух" средней дальности AIM-120С (AMRAAM) - по три в каждом из двух центральных отсеков на пневмо-гидравлических катапультных установках. В двух боковых отсеках содержится по одной ракете ближнего боя А1М-9Х. Выход ракет из отсеков происходит автоматически, как только F-22 приближается к точке пуска, позволяя головкам самонаведения захватить цель. 20-мм пушка М61А2 фирмы General Dynamics - облегченная версия известного "Bулкана" с удлиненными армированными КМ стволами и модифицированной казенной частью - расположена у корня крыла справа. Дульный срез выведен в небольшой закрывающийся шарнирной крышкой желоб в фюзеляже.  
Еще в 1994 г. USAF поставили перед Lockheed задачу обеспечить F-22 возможность нанесения ударов по наземным целям, для чего отсеки вооружения были переоборудованы для размещения 450-кг боеприпасов GBU-32 Joint DirectAttack Munition (универсальное управляемое средство поражения) JDAM разработки McDonnel Douglas. F-22 может нести два JDAM, две AMRAAM и две А1М-9Х. Когда скрытность не требуется, F-22 может нести до 2270 кг боевой нагрузки снаружи на каждом из четырех подкрыльевых пилонов. Для перегоночных полетов на каждом из них можно размещать по 2280-литровому топливному баку и по паре AMRAAM, уменьшая тем самым потребность в количестве самолетов-заправщиков и транспортных самолетов.  
Но, пожалуй, самым значительным технологическим достижением, примененным на F-22, является сложная система датчиков, компьютеров и дисплеев, которые, как предполагается, позволят пилоту лучше справиться со своей работой. Пол Метц как-то сказал: "Если обратиться к истории, то нетрудно заметить, что очень мало летчиков-истребителей действовали эффективно. В войне 1939-45 гг. только один летчик из пяти сбивал хотя бы один самолет противника... С того времени мало что изменилось. Наша задача в том, чтобы увеличить число летчиков, поражающих цель, с одного из пяти до одного из двух".  
Скорость и скрытность F-22 сделают будущие воздушные бои чрезвычайно скоротечными, что выдвигает новые требования к обеспечению ситуационной уверенности летчика. С этой целью самолет оснащен новым суперкомпьютером с центральным процессором разработки GM-Hughes. Его математическое обеспечение общим объемом около 1,7 млн. строк обрабатывает данные, поступающие от РЛС APG-77 производства Northrop Grumman, системы P35ALR-94 фирмы Lockheed Sanders, а также по каналам передачи данных от других самолетов, например, AWACS. Система сводит в единое целое всю поступающую информацию, комбинируя ее со сведениями из базы данных, тем самым давая возможность летчику ориентироваться в тактической обстановке. Значение этого трудно переоценить, т.к. 90% сбитых и оставшихся в живых летчиков потом говорили, что не заметили, что поразило их. Компьютер постоянно просчитывает дальность до любой РЛС ПВО в районе полета и, если летчик F-22 производит маневрирование таким образом, что вероятность обнаружения возрастает, масштабное кольцо вокруг отметки данной РЛС на индикаторе в кабине расширяется. Собственную РЛС "Рэптора" предполагается использовать только в случае абсолютной необходимости: когда нужно атаковать или идентифицировать самолет, приблизившийся к F-22 достаточно для того, чтобы составить для него угрозу. Компьютер отслеживает положение и скорость целей, определяет их принадлежность и выдает рекомендации, как и когда использовать оружие.  
Фазированная РЛС "Рэптора" уникальна. Ее антенна состоит из почти 2000 модулей размером в палец, каждый из которых представляет собой крошечный радарный приемо-передатчик. Электронный луч может перескакивать с цели на цель гораздо быстрее, чем движется радарный диск обычной РЛС. Радар F-22 будет более надежным, поскольку он содержит единственный высоковольтный кабель, и в нем отсутствует механизм поворота антенного зеркала, который у обычного радара повреждается наиболее часто.  
Еще одной особенностью F-22 является отсутствие двухместной модификации; F-22B был отклонен в прошлом году с целью экономии денег. ВВС верят, что оборудование F-22 сделает его безопасным в полете, а каналы передачи данных совместно с электронной памятью позволят инструктору, сидя на земле за монитором, контролировать курсанта так же хорошо, как если бы он находился на заднем сидении. Имеется лишь одно "но": не будет бесплатных катаний для генералов, конгрессменов и представителей СМИ.  
Огромная тяга двигателей обеспечивает "Рэптору" замечательные разгонные характеристики. Данные, опубликованные в 1991 г., показывают, что даже на максимальном режиме F-22 превосходит по скорости F-15C на полном форсаже, когда оба самолета имеют на борту восемь ракет "воздух-воздух". Форсажные камеры нового истребителя будут задействованы в основном для маневрирования. "Мы ожидаем, что это будет одна из вещей, которая удивит ВВС," - говорит Метц. Он верит, что "форсажная камера будет в основном невостребованной". Во время типовой миссии F-22 сможет поддерживать скорость от М=1,1-1,2 до М=1,5 и более в течение всего полета над вражеской территорией. По продолжительности такого полета он в 3-6-раз превосходит любой истребитель четвертого поколения.  
Сверхзвуковая крейсерская скорость является источником многих преимуществ. Более быстрый самолет обладает инициативой в бою, он сможет маневрировать вокруг более медленного противника, чтобы нанести удар из задней полусферы или вступить в бой с большей энергией. Скорость "Рэптора" дополняется его скрытностью: ведь цель состоит не в том, чтобы стать абсолютно "невидимым" для ПВО, а чтобы уменьшить дальность обнаружения до такой, когда противник уже не сможет выполнить перехват быстролетящей цели. Уменьшенная эффективная поверхность рассеивания F-22, особенно в передней полусфере, гарантирует его летчику возможность первым увидеть противника и первым нанести удар.  
USAF не исключают возможности и ближнего воздушного боя, хотя Пол Метц предпочитает не пускаться в дебаты относительно боевой ценности низкоскоростных маневров на сверхбольших углах атаки, продемонстрированных Су-37. Некоторые летчики верят, что возможность вести огонь ракетами "воздух-воздух" ближнего действия почти в любом направлении путем изменения ориентации фюзеляжа независимо от траектории полета, будет решающей в будущих воздушных боях. Другие не соглашаются, аргументируя это тем, что маневры, связанные со срывом потока, приводят к такой большой потере скорости, что они являются убийственными в групповом воздушном бою. К чему бы не привел спор о значимости сверхманевренности на низкой скорости, на этих режимах F-22 сможет хорошо за себя постоять. Углы атаки в 60° были продемонстрированы в ходе испытаний YF-22. На углах атаки 15° и выше самолет показал угловую скорость вращения по крайней мере в два раза выше, чем F-15, и преимущество это расширяется до тех пор, пока F-15 не упирается в свое ограничение в 30°, до которых он еще управляется по крену. Угловая скорость изменения тангажа F-22 в два раза превосходит этот показатель у F-16.  
Несмотря на выдающиеся способности, F-22 не сложен в техническом обслуживании. Возможно, дело в том, что в разработке каждого его агрегата приняла участие специально созданная команда, объединившая конструкторов, специалистов по производству и обслуживанию. Целью было уменьшение на 2/3 времени обслуживания самолета на час полета по сравнению с F-15. Бортовая система контроля "Рэптора" заменила наземное тестирующее оборудование, а большое число агрегатов самолета сконструировано так, что замену их можно производить в полевых условиях. В результате для обеспечения 30-дневного автономного базирования эскадрильи из 24 F-22 требуется только восемь рейсов С-141В против 18 для такого же количества F-15.  
Еще одним новым подходом, реализованным в программе F-22, стало проведение интенсивных предполетных испытаний, которые позволили обнаружить многие проблемы до, а не после первого полета. Если в программе и случались задержки, то основной причиной их были недостаточные капиталовложения. Так, бюджетные ограничения дважды заставляли перенести дату первого полета "Рэптора". Пентагону пришлось снизить и планируемый парк F-22 с 648 до 438 машин, что привело к удорожанию серийного самолета. Сегодня ожидаемая средняя цена F-22 составляет 71 млн. USD в ценах 1996 г. Она подразумевает полностью оборудованный самолет, но без запчастей и вооружения. Общая стоимость этой программы (разработка, постройка 438 самолетов, запчасти, наземное оборудование) составляет 73,5 млрд. USD. Продажа "Рэптора" на экспорт, конечно, снизила бы его стоимость. Поэтому представители Пентагона и Комитета начальников штабов рассматривают такую возможность, даже несмотря на секретность технологии "стеле". При этом учитывается, что некоторые из "стелс"-особенностей F-22 являются модульными и могут не устанавливаться на самолетах, поставляемых на экспорт. Потенциальными покупателями представляются сегодняшние пользователи F-15 - Израиль, Саудовская Аравия и Япония.  
Пока преждевременно проводить точное сравнение между F-22A и другими истребителями на мировом рынке. Однако основные параметры самолета - тяговооруженность, нагрузка на крыло, емкость топливной системы и летные данные - склоняют в пользу F-22A по сравнению с Eurofighter, Rafale и Су-37, даже если не принимать во внимание его "невидимость" и передовое оборудование. Его цена не намного отличается от 50-60 млн. USD, официально объявленных для новых европейских истребителей.  
Сегодня F-15 еще обладают высоким боевым потенциалом. Однако USAF доказывают необходимость замены их на более неуязвимое и дальнодействующее средство, поскольку Россия и Китай строят новые ЗРК и перспективные истребители, подобные Су-37. В. пользу программы F-22 говорят два главных обстоятельства. Во-первых, США и их союзники предпочитают превосходить противника уже на ранних стадиях конфликта. Во-вторых, общественность США и политические лидеры ожидают быстрого успеха и минимальных потерь, поэтому F-22, способный расправиться с любым существующим или перспективным истребителем, будет создавать это господство.  
F-22A: все не так просто 
Попробуем сами разобраться в облике истребителя пятого поколения, как его видят ВВС США. По сложившейся традиции, вся боевая реактивная авиация условно подразделяется на несколько поколений: первое включает самолеты, созданные в период с начала сороковых до пятидесятых годов; второе - до начала шестидесятых; третье - шестидесятые годы; четвертое - с начала семидесятых и до середины восьмидесятых. Чтобы с уверенностью сказать, что тот или иной образец боевой техники относится к следующему поколению, мало знать, когда он создан, необходимо проанализировать, имеются ли качественные отличия его характеристик от соответствующих показателей образцов предыдущего поколения.  
Как известно, характеристики самолетов подразделяются на летные, тактические и технические. К ним относятся: максимальная скорость; практический потолок; дальность полета или радиус боевого применения; максимальная эксплуатационная перегрузка; скороподъемность; подлетное время до рубежа перехвата или линии боевого соприкосновения и ряд других. Кроме характеристик, для оценки технического уровня истребителя пользуются т.н. частными критериями совершенства, совокупность которых и определяет его боевую эффективность. Чаще всего это относительные величины, подобные удельной нагрузке на крыло или тяговооруженности, которые позволяют судить о совершенстве конструкции. Под последней в данном случае следует понимать не только планер самолета, но также его системы и оборудование. Такими показателями могут быть: относительные массы планера, топлива, боевой нагрузки и радиоэлектронного оборудования: относительные объемы, занимаемые топливом, оборудованием и вооружением: относительная площадь омываемой поверхности, влияющая на сопротивление на дозвуковых режимах полета; относительная площадь миделевого сечения, влияющая на волновое сопротивление и на характеристики сверхзвуковых режимов, и многие другие.  
Теперь перейдем непосредственно к объекту нашего внимания - истребителю F-22A. Некоторые из перечисленных характеристик его можно узнать из приведенной выше статьи, другие наверняка скоро появятся в прессе. Заинтересованный читатель, вооружившись калькулятором и линейкой, легко может определить значения некоторых критериев совершенства "Рэптора", а затем сравнить их с соответствующими данными Су-27 или F-15. При этом окажется, что по многим показателям этот "суперсамолет" ничем не лучше истребителей четвертого поколения. Но мы не будем задерживать на этом внимание, отчасти потому, что некоторые из известных сегодня характеристик F-22A носят откровенно рекламный характер. Наша задача в другом - критически проанализировать некоторые из тех технических решений, которые позволяют отнести его к истребителям пятого поколения, отметить их сильные и слабые стороны. Такой подход даст возможность более осознанно воспринимать поднятую вокруг этой машины рекламную шумиху.  
Прежде всего следует отметить, что F-22A вобрал в себя наиболее прогрессивные черты истребителей четвертого поколения. Во-первых, это интегральная аэродинамическая компоновка - плавное сопряжение крыла и фюзеляжа, повышающая несущие свойства и позволяющая максимально использовать внутренние объемы (F-16, Су-27, МиГ-29). Во-вторых, применение РЛС с фазированной антенной решеткой, что дает возможность обстреливать ракетами одновременно несколько целей (МиГ-31). В-третьих, увеличение дальности и продолжительности полета на внутреннем запасе топлива без дозаправки (Су-27). В-четвертых, повышение маневренных характеристик путем снижения нагрузки на крыло, роста тяговооруженности и применения электродистанционной системы управления (F-15, F-16, Су-27 и др.). В то же время ряд характеристик "Рэптора" качественно отличается от данных перечисленных только что машин. В первую очередь это сверхзвуковая крейсерская скорость полета, достигаемая на бесфорсажных режимах работы СУ, и значительно сниженная заметность для РЛС противника. Далее - высокая маневренность не только на дозвуковых, но и на сверхзвуковых скоростях. Наконец, это высокая вероятность поражения цели без входа в зону боевого соприкосновения. Совокупность этих отличий и дает основания считать F-22A самолетом пятого поколения. При его создании стремление достичь именно таких характеристик стало определяющим при разработке технических требований и задало граничные условия для принятия решений по компоновке как самолета в целом, так и его отдельных систем. Однако требования эти оказались во многом противоречащими друг другу, что вынудило американских конструкторов пойти на ряд компромиссов, некоторые из которых отрицательно сказались на боевых качествах "Рэптора".  
Стремление достичь сверхзвуковой крейсерской скорости полета неизбежно влечет за собой необходимость значительного снижения сопротивления. Одной из мер, направленных на достижение этой цели, стало размещение подвесного вооружения во внутренних отсеках F-22A. Однако это привело к увеличению суммарной площади миделевого сечения самолета по сравнению с вариантом, когда ракеты и бомбы располагаются под крылом на пилонах. Ведь при внутреннем расположении, кроме площади поперечного сечения самого оружия, требуется площадь для увязки его составляющих между собой и с элементами конструкции планера, а также для размещения необходимых приводов и механизмов, обеспечивающих боевое применение. В результате, хотя применение интегральной аэродинамической компоновки позволило снизить лобовую составляющую сопротивления, но из-за увеличения миделя волновая составляющая возросла! Поэтому размеры внутреннего отсека пришлось максимально обжать, оптимизировав его под размещение только узкой номенклатуры ракет "воздух-воздух", необходимых для решения основной задачи истребителя - завоевания превосходства в воздухе. Все остальные виды боевой нагрузки самолет может нести на внешней подвеске либо на внутренней, если их размеры не превышают размеров отсека. В любом случае размещение оружия далеко от оптимального, и в этом отношении "Рэптор" уступает всем многофункциональным истребителям четвертого поколения.  
Кроме того, применение внутренних отсеков вооружения ведет к утяжелению и усложнению конструкции самолета, т.к. приводит к необходимости применения крыла многолонжеронного типа вместо кессонного и к соответствующему увеличению числа силовых шпангоутов. Конструкция последних также отходит от оптимальной из-за необходимости передачи потока сил по криволинейному незамкнутому контуру. Ситуация усугубляется необходимостью максимального снижения площади миделевого сечения фюзеляжа. Причем, вряд ли можно надеяться на уменьшение массы шпангоутов за счет применения композиционных материалов (КМ), т.к. следует учитывать вероятность боевых повреждений и практическое отсутствие возможности ремонта таких конструкций в полевых условиях. КМ можно применять лишь там, где есть возможность быстрой замены отдельных узлов или всего агрегата в целом: в консолях крыла и элементах их механизации, в вертикальном и горизонтальном оперении, створках отсеков вооружения и шасси, крышках люков, обтекателях различного рода и в ряде других узлов.  
Другим средством достижения сверхзвуковой крейсерской скорости является увеличение тяги двигателей на бесфорсажном режиме, так как включение форсажа приводит к радикальному увеличению расхода топлива. Требованию бесфорсажного сверхзвукового полета отвечают двигатели с пониженной степенью двухконтурности. однако они обладают увеличенным удельным расходом топлива на дозвуковых режимах, на которых в основном происходит боевое маневрирование. Вот еще одно противоречие, возникающее при создании истребителя пятого поколения. 
Снижение радиолокационной заметности F-22A достигнуто путем значительного уменьшения его эффективной отражающей поверхности. Для этого максимальное количество кромок - передние и задние кромки крыла, оперения, створок отсеков вооружения и шасси, люков и т.п. - сделаны параллельными и имеют не более двух направлений отражения сигналов. Кроме того, максимально ограничено количество поверхностей, пересекающихся под углами, близкими к 90°, чтобы избежать эффекта уголкового отражателя. Однако такая геометрия самолета не может не стать причиной снижения его летных характеристик. В частности, спроектированные в соответствии с этими требованиями воздухозаборники двигателей, у которых кромки не только параллельны между собой и с передней кромкой крыла, но и не образуют прямых углов, выполнены нерегулируемыми. Причина - трудности регулирования воздухозаборника такой конфигурации, сопряженные с существенным усложнением его конструкции. В результате воздухозаборники F-22A снабжены лишь системой перепуска воздуха и оптимизированы только для сверхзвукового крейсерского режима полета, что влечет за собой увеличенные потери на других режимах. Таким образом, при маневрировании, когда происходит быстрое изменение скоростного напора, двигатели "Рэптора" работают в невыгодных условиях. Уже одно это дает основания усомниться в некоторых заявленных характеристиках.  
Стремление к снижению заметности усиливает противоречия в требованиях, предъявляемых к геометрии крыла условиями сверхзвукового крейсерского полета и маневрирования на дозвуковой скорости. Если для первых требуется крыло тонкого профиля, большой стреловидности и малого размаха, то для второго - наоборот: умеренной стреловидности, большого размаха, с применением высоконесущих профилей. На F-22A компромисс достигнут путем оснащения "сверхзвукового" крыла сильноразвитой адаптивной механизацией -отклоняемым носком, закрылками и флаперонами, повышающими его несущие свойства на дозвуке и маневрировании. При этом ради снижения заметности вся механизация имеет постоянную по размаху хорду, сохраняя тем самым параллельность кромок даже в отклоненном положении, однако профиль крыла в этом случае, особенно в концевых сечениях, изменяется далеко не оптимальным образом. Поэтому, даже несмотря на применение специальной крутки, крыло "Рэптора" не может обладать такими же высокими несущими свойствами, как, например, крыло Су-27.  
Лучшие истребители четвертого поколения отличаются неустойчивой аэродинамической компоновкой (когда аэродинамический фокус самолета расположен впереди его центра тяжести), что повышает их маневренные качества на дозвуковых скоростях. Но в момент преодоления звукового барьера фокус самолета интенсивно смещается назад, уменьшая тем самым запас неустойчивости. Чтобы обеспечить необходимую для истребителя пятого поколения маневренность на сверхзвуке, надо еще более повысить степень его продольной статической неустойчивости на дозвуковых скоростях. Решение этой проблемы возможно при использовании отклонения вектора тяги двигателей F-22A для балансировки и изменения его пространственного положения. Все это может на порядок усложнить систему управления самолетом и двигателями. Да и само маневрирование на сверхзвуке с большими перегрузками требует повышенной прочности самолета, а значит, ведет к его дальнейшему утяжелению.  

 

Характеристики  самолета F-22: 

Размах крыла   13,56 м, (13.11 YF-22)  
Длина самолета  18,92 м, (19,56 YF-22)  
Высота самолета  5,00 м, (5.36 YF-22) 
Площадь крыла 78.04 кв.м  

Масса

БРЭО    858 кг  
пустого   19660 кг 
нормальная взлетная 30206 кг (100% топлива),

боевая    25776 кг (52% топлива)

максимальная  37606 кг

нагрузка:

нормальная  1116 кг (6+2УР)

максимальная 10370 кг

топливо  9367 кг

 
 
Тип двигателя    2 х ТРДДФ Pratt & Whitney F119-PW-100 
Статическая форсированная тяга 13900 кгс(первые серии), 15810 кгс

Тяговооруженность нормальная 1,17

Нагрузка на крыло   349 кг/кв.м  
 
Максимальная скорость  2100 км/ч (2М) 
Крейсерская скорость  1800 км/ч (1.72М)

 
Дальность:

без ПТБ, нормальный взл.вес 1900 км

без ПТБ, 100% топлива  внутри 2500 км

100% внутри + 2 ПТБ  3330 км

100% внутри + 4 ПТБ  5700 км 

Дальность крейсерского сверхзвука 1300 км (1.5М)  
Боевой радиус действия     760 - 1100 км  
Практический потолок     19200 м 
Максимальная эксп. Перегрузка    9.5 
Потребная длина ВПП     915 м 
Обслуживание      8,7 чел на час полёта

Скорость крена      100 град/сек.

Расчётный ресурс самолёта     8000 ч

Рабочее давление гидросистемы    560 кг/ кв.см 

БРЛС

Дальность действия РЛС  90 - 185 км

масса     553,7 кг

потребляемая  мощность  16533 Вт

объем     0,565 куб.м

расход охлаждающего воздуха 4,38 кг/мин.

расход охлаждающей  жидкости 33,9 л/мин. 

диаметр АФАР   0,813 м

масса     219,1 кг

объем     0,275 куб.м

рассеиваемая  мощность  8278 Вт

расход охлаждающей  жидкость 11,3 л/мин 

Нагрузка:

Встроенная 20-мм пушка М61А2 Vulcan c 480 патронами.  

3 внутренних  отсека вооружения:  
В режиме воздух-воздух: 
в главном отсеке (под фюзеляжем): 6 УР воздух-воздух AIM-120C AMRAAM.(157 кг) и в боковых: по 1 УР воздух-воздух AIM-9 Sidewinder (87 кг) 

6*157+2*87 = 1116 кг./ 2460 фунта. 

В режиме воздух-земля: 
в главном отсеке (под фюзеляжем): 6 УР воздух-воздух AIM-120C AMRAAM и 2 управляемые 450-кг бомбы GBU-32 JDAM

в боковых: по 1 УР воздух-воздух AIM-9 Sidewinder 

6*157+2*87+2*450 = 2016 кг / 4444,5 фунта 

В роли самолета завоевания превосходства в  воздухе: 
в главном отсеке (под фюзеляжем): 6 УР воздух-воздух AIM-120C AMRAAM. и в боковых: по 1 УР воздух-воздух AIM-9 Sidewinder На 4 внешних узлах  
4 AIM-120C AMRAAM и 2 2271 л ПТБ 

6*157+2*87+4*157+2*2000 кг = 5744 кг / 12663 фунта.

 
В роли дальнего истребителя:  
в главном отсеке (под фюзеляжем): 6 УР воздух-воздух AIM-120C AMRAAM. и в боковых: по 1 УР воздух-воздух AIM-9 Sidewinder На 4 внешних узлах 8 AIM-120C AMRAAM и 4 2271 л ПТБ 

6*157+2*87+8*157+4*2000 кг = 10372 кг / 22866 фунта. 

Топливная система (gallon values from Technical Order 00-105E-9)

 
F-1A: 380.8 gal (2551.4 lbs; 1157.3kg) 
F-1B: 323.6 gal (1558.4 lbs; 706.9kg) 
F-2: 710.8 gal (4762.4 lbs; 2160.2kg) 
A-1: 380.8 gal (2551.4 lbs; 1157.3kg) x2 
A-2: 375.3 gal (2514.5 lbs; 1140.6kg) x2 
A-3: 77.3 gal (517.9 lbs; 234.9kg) x2 
 
Общее = 3082 gal (20,649.4 lbs; 9366.5 kg)

ПТБ 4 х 592.0 gal (4 х 1799.09 кг)

При нормальном весе остаются заполненными следующие баки:

Два крыльевых  A-2R|L – 1140.6 кг х 2,

Фюзеляжные: A-3R/L - 234.9 кг х 2 и F-2 – 2160.2 кг   

Итого: 2281.2 + 469,8 + 2160,2 = 4911.2 кг (52.4%) 

Процентный  состав материалов в  конструкции планера:

алюминиевые сплавы  16 % ( у прототипа - 32 % ),

титановые сплавы   39 % ( 27 % ),

композиты     24 % (21 % ). 

РЛС URR предназначена для установки на самолете ATF и обеспечивает работу в следующих режимах: 

1. При действиях  по воздушным целям 

Режимы  поиска;

-поиск по  скорости;

-поиск с измерением  дальности: на встречных курсах, все ракурсный в верхней полусфере,  в полном секторе обзора;

- режим воздушного  боя;

- пассивный прием.

Режимы  сопровождения:

- сопровождение на проходе;

- сопровождение  одиночной цели;

- предупреждение  о приближении ракет и сопровождение  ракет;

- сопровождение  заданной цели.

Режимы  опознавания цели:

— определение  госпринадлежности цели по ее радиолокационным признакам;

- распознавание целей в групповом строю;

- опознавание  на большой дальности. 

2. При действиях  по наземным целям

Режимы  получения изображения  земной поверхности :

- получение изображения  с помощью обычного луча;

- получение изображения  с помощью доплеровского сужения  луча;

- обнаружение  метеообразований;

- режим маяка.

Режимы  когерентного обзора земной поверхности:

- синтезирование  апертуры;

- селекция движущихся  наземных целей.

- выделение тактических  целей. 

Навигационные режимы:

- следование  рельефу местности;

- облет препятствий;

- измерение скорости;

- определение  местоположения самолета. 

       В состав РЛС входят три основных подсистемы: активная ФАР (АФАР), приемное устройство со стабилизированным гетеродином  и процессор обработки сигналов.

       Выбор (АФАР) для РЛС самолета ATF объясняется тем, что она обладает рядом преимуществ по сравнению с антенными решетками с механическим сканированием. Например, обычная антенна с механическим сканированием не совместима с технологией «Стелс», так как представляет собой плоскую отражающую поверхность, формирующую при сканировании сильный отраженный сигнал в направлении на облучающую РЛС противника. АФАР является неподвижной системой, ее плоскость может быть наклонена на некоторый угол относительно наиболее вероятных направлений облучения самолета другими РЛС, что исключает возникновение мощных отражающих сигналов в этих направлениях.

       В РЛС с АФАР переключение луча с  одного направления на другое в пределах всей зоны обзора осуществляется в  течение нескольких секунд. Поэтому  в таких РЛС изменение режимов работы происходит почти мгновенно. Например, возможен быстрый переход от сопровождения цели, находящейся на каком-либо угловом направлении, к режиму обнаружения с поиском по скорости на другом угловом направлении. Эти режимы реализуются последовательно, но настолько быстро, что создается эффект одновременной работы РЛС в нескольких режимах. В технических условиях на РЛС самолета ATF было предусмотрено чередование следующих режимов работы:

       сопровождение на проходе, поиск с определением дальности, поиск по скорости, следование рельефу местности и облета препятствий, картографирование.

       Еще одним преимуществом АФАР является возможность реализации режимов, характеризующихся  малой вероятностью перехвата сигнала  РЛС средствами разведки и предупреждения, установленными на цели. Существует ряд методов для обеспечения этого. Основной из них предусматривает излучение сигналов ограниченной мощности. После обнаружения цели мощность облучения уменьшается до минимума, необходимого для ее сопровождения, и продолжает снижаться по мере сближения с ней. Возможно также изменение сигналов в пространстве, по времени и частоте, что затрудняет обнаружение противником источника конкретных сигналов на фоне всех других. Необходимо отметить, что исследования в области методологии обеспечения низкой вероятности перехвата сигналов АФАР засекречены.

       Другим  преимуществом РЛС с АФАР состоит  в том, что может работать как  две или более антенны и  использоваться для противодействия  системам радиоэлектронной борьбы (РЭБ) противника. Например, если помехи создаются дистанционными передатчиками, то часть приемопередающих модулей антенной решетки может быть выделена для генерации сигналов обнуления на той же длине волны, но со сдвигом фазы для исключения помехового строба.

       Основными недостатками АФАР является ее высокая стоимость и некоторые другие факторы (разделение на субапертуры, скорость обработки данных при большом количестве модулей АФАР и др.), влияющие на характеристики РЛС с АФАР.

       При цене одного модуля 500 долл. стоимость  АФАР составит 1 млн. долл. при наличии в составе АФАР 2000 модулей. Для самолета стоимостью 35 млн. долл. такая сумма считается высокой, несмотря на уменьшение расходов на эксплуатацию и техническое обслуживание.

       По  программе SSPP АФАР для РЛС самолета ATF разрабатывает фирма Texas Instruments (США), которая в апреле 1983 г. получила контракт на создание антенной решетки типа SSPA (Solid State Phased Array - твердотельная ФАР). Изготовление АФАР было завершено в июле 1987 г. а в мае 1988 г. она была поставлена фирме Westinghouse (США) для комплексирования с остальным оборудованием.

       Активная  ФАР состоит из 198О приемопередающих модулей. В состав каждого модуля входят фазовращатель, усилитель мощности для передачи сигналов и малошумный предусилитель для их приема. Выходная мощность модуля 2 Вт.