時間:2017-09-29 13:43來源:中國航空新聞網(wǎng) 作者:中國航空
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首架F-22戰(zhàn)斗機在愛德華茲空軍基地進行飛行測試。
1997年9月7日,洛馬公司研制的F-22戰(zhàn)斗機首次升空,拉開了第五代噴氣式戰(zhàn)斗機的生產(chǎn)、測試和交付使用的序幕;仡櫿麄研發(fā)歷程,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機的誕生和發(fā)展可謂歷經(jīng)時日。從最初醞釀考慮到確定概念定義、從提出設(shè)計需求到展開方案競爭、從優(yōu)化布局構(gòu)型到確定最終設(shè)計、從確?罩袃(yōu)勢到兼顧對地攻擊,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在研制階段的20多年時間里三易其名,最終正式裝備美國空軍。 優(yōu)化整體設(shè)計 根據(jù)戰(zhàn)術(shù)使用的需要,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機為了增強生存力,成功地將隱身外形設(shè)計技術(shù)、低超聲速波阻技術(shù)、大迎角氣動力技術(shù)和非定常前體渦控技術(shù)融合在一起,通過折衷后獲得了現(xiàn)役戰(zhàn)斗機無法比擬的總體性能。然而,這一過程并非易事,而是經(jīng)歷了長達近10年的研究和摸索。 1990年8月29日,當臨時命名為“超級明星”的首架YF-22原型機正式推出時,洛克希德公司將各種不同需求進行折衷的途徑一目了然,隨后兩架YF-22驗證機的試飛結(jié)果讓洛克希德聯(lián)合小組如愿以償。1991年4月23日,美國空軍宣布YF-22原型機中選,并在8月2日與洛克希德公司/通用動力公司/波音公司的聯(lián)合小組簽訂了F-22項目的工程制造和發(fā)展(EMD)合同,生產(chǎn)11架原型機和2架試驗機體。 盡管在驗證試飛中表現(xiàn)出色,但YF-22驗證機仍然存在著許多不盡人意之處。于是,洛克希德公司根據(jù)折衷研究結(jié)果和風洞試驗數(shù)據(jù),又對局部細節(jié)進一步優(yōu)化,以優(yōu)化任務(wù)性能,使重量達到最小。1992年初,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機的外部設(shè)計最終凍結(jié)。與YF-22原型機相比,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機出現(xiàn)了一些明顯變化。 F-22戰(zhàn)斗機的前機身重新修改,機頭雷達罩的形狀改變,以提供更好的雷達性能。座艙向前移動了0.18米,而進氣道向后移動了0.36米,改善了可控性和飛行員的視野。機長由19.56米減到18.92米,縮短了0.6米,主要縮短了機頭,進一步降低了重量。此外,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機還取消了YF-22原型機上完全用于飛行試驗的空速管。 翼展由13.11米增加到13.56米,展弦比由2.2提高到2.26,進一步改善亞聲速氣動性能,縮短起降滑跑距離。機翼前緣后掠角由48度減小到42度,減小了翼根厚度,以改進機動性能,同時沒有降低超聲速性能。機翼改用切尖設(shè)計,用于安裝航空電子設(shè)備的天線。前緣襟翼進一步延長到機翼內(nèi)側(cè),靠近機身的襟翼所占用的區(qū)域。 原型機設(shè)計凍結(jié)后又進行了風洞試驗,再次減小了垂直尾翼、增大了水平尾翼,將平尾由4邊形修形為5邊形,并且取消了專門的減速板,以提高隱身能力和降低超聲速阻力。尾錐相應(yīng)加長,有助于減小兩個噴管之間的氣流干擾,并改善截面面積分布,從而降低超聲速阻力。主武器艙門從原來的雙折疊設(shè)計改變?yōu)閱握郫B設(shè)計,取消了發(fā)動機艙通風的大型的外部通風口和整流罩。尾噴管的外部輪廓被彎曲,以減輕重量。 正式命名出廠 1997年4月9日,首架生產(chǎn)型F-22戰(zhàn)斗機在佐治亞州舉行的一次特殊儀式上公開露面。這架曾經(jīng)被稱為“超級明星”的第五代戰(zhàn)斗機,在炫目的燈光和熱烈的氣氛中,展示了別致的外形和特有的品質(zhì),并被正式命名為“猛禽”(Raptor)。繼F-15“鷹”、F-16“戰(zhàn)隼”之后,美國空軍希望它更加兇猛無敵。 按照EMD階段的計劃,第一架F-22戰(zhàn)斗機原本安排在1997年3月29日之前完成總裝下線,然而,該機存在剎車系統(tǒng)和起落架收放困難等一些小問題,花費了3個半月的時間才得以解決。8月下旬,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機獲準進行首飛前的地面測試。 01號“猛禽”在首飛之前還必須完成地面試驗,包括低速、中速和高速滑行試驗,這一系列滑行試驗用于評價分別在15.4米/秒、30.8米/秒和56.6米/秒的速度下,飛機前起落架機輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和著陸攔阻裝置的工作情況。 根據(jù)安排,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機的首飛地點選擇在喬治亞州瑪麗埃塔的多賓斯航空后備基地(ARB),駕駛F-22戰(zhàn)斗機首飛的是洛馬公司首席試飛員保羅·麥茨。在加入洛馬公司之前,麥茨曾經(jīng)是諾格公司的首席試飛員,負責駕駛YF-23A原型機進行各項試飛。1992年10月,麥茨被任命為洛馬公司的F-22戰(zhàn)斗機的首席試飛員。在執(zhí)行“猛禽”首飛任務(wù)前,麥茨已經(jīng)駕駛過72種不同型號的飛機,擁有33年的飛行經(jīng)驗,累計飛行時間超過6000小時。 首飛的主要任務(wù)是檢查F-22戰(zhàn)斗機及其F119發(fā)動機的操縱品質(zhì)、評價操縱系統(tǒng)的靈敏性和準確性。按照預(yù)先制訂的首飛計劃,麥茨將駕駛F-22戰(zhàn)斗機沿著一個三角形航線飛行兩圈,首先從多賓斯基地向北飛,然后向西南方向朝阿拉巴馬州飛行,最后回到多賓斯基地附近。 首飛期間,洛馬公司試飛員喬恩·比斯利和美國空軍飛行員史蒂夫·瑞恩中校分別駕駛一架F-16戰(zhàn)斗機伴隨飛行。隨著試飛計劃的推進,比斯利成為F-22戰(zhàn)斗機的首席試飛員,瑞恩成為美國空軍第一位駕駛F-22戰(zhàn)斗機的飛行員。 經(jīng)過長時間的等待,第一架生產(chǎn)型F-22戰(zhàn)斗機終于迎來了首次升空的時刻。 實現(xiàn)首次飛行 1997年9月7日,星期日。上午10時多,兩架F-16戰(zhàn)斗機首先起飛,作了一個360度低速轉(zhuǎn)彎后對準跑道。10時18分,麥茨松開剎車,左手把兩個油門桿輕輕推到軍用功率的位置,F(xiàn)119發(fā)動機開始加速,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機開始在跑道上滑行。當速度達到72米/秒時,麥茨用右手向后拉動側(cè)桿控制器,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機抬起前輪,然后飛離地面。在向北爬升過程中,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機的起落架仍保持放下狀態(tài)。 首飛中,“猛禽”的爬升速度令試飛員印象深刻。F-22戰(zhàn)斗機即使沒有收起落架,但兩架伴飛的F-16戰(zhàn)斗機也很難追上“猛禽”。按首飛計劃,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在軍用功率下以25度的迎角爬升,但麥茨卻不得不多次將機頭抬到更高的角度,以保持F-22戰(zhàn)斗機的等速飛行。在發(fā)動機功率保持恒定的情況下,相對的爬升角度隨著為此等速飛行的要求而變化。不到3分鐘,“猛禽”就達到4600米的高度。在這個高度上,麥茨通過一系列功率變化來檢查F119發(fā)動機的工作。首飛過程中,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在沒有使用發(fā)動機加力燃燒室的情況下,最大迎角達到了14度。 在試飛的中間階段,麥茨收起了起落架,把“猛禽”的飛行高度增加到6096米,這也是首飛的最大高度。在F-22戰(zhàn)斗機降低高度前,麥茨在6096米的高度上又檢查了發(fā)動機的油門變換,并評估了飛機的低速巡航性能。下降過程中,麥茨和比斯利的F-16戰(zhàn)斗機編隊飛行,以此檢驗F-22戰(zhàn)斗機在對駕駛技能要求相對苛刻的任務(wù)中的操縱品質(zhì)。 按照預(yù)定的飛行剖面,F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在3048米高度上放下起落架,進行了兩次模擬著陸通場,隨后,麥茨進入多賓斯航空后備基地的第五道著陸。隨著“猛禽”的主起落架觸地,麥茨保持F-22戰(zhàn)斗機的機頭抬起,借助空氣動力制動,將飛機的滑行速度降低到大約50米/秒,隨后讓前輪觸地,同時剎車。由于是第一次降落,麥茨非常謹慎地控制F-22戰(zhàn)斗機,直到接近跑道的盡頭才讓“猛禽”完全停住。 |