自第一代至第五代战斗机,美国的空军始终拥有着世界领先的实力。
作为六代机标杆的F-22战斗机,美国空军将会使用它多久呢?
美国的先进战术战斗机计划诞生于二十世纪七十年代,旨在利用隐形能力和超音速巡航功能突破苏联的防空系统,以对华约国家的战机构成绝对的技术和战术优势,为北约空军的对地打击飞机扫清障碍。
历经多年的深厚积累,美国航空业交付了两款验证机:YF-22和YF-23。
作为当时世界上最复杂的飞行器,F-22战斗机凭借其出色的隐形技术脱颖而出。
其雷达反射截面积仅有0.0001平方米,搭配AN/APG-77雷达,只需很窄的波束和最少的能量就可以轻松实现先敌发现和目标锁定。
被动接收系统AN/ALR-94具有出色的能力,可以无源探测、跟踪、识别并精确定位敌方飞机的辐射源,即使在双方相隔二百五十海里的时候就可以开始工作。
当敌我相距100海里时,AN/APG-77雷达就开始搜索,随后发射AIM-120空对空导弹实施攻击。
在整个交战过程中,F-22战斗机通过其卓越的电子对抗能力和隐形性能占据了主导地位,展现出了强大的空战能力。
此外,F-22战斗机还具备超音速巡航和出色的机动性能等优势。
然而,最大的问题在于其高昂的价格,单机高达1.43亿美元,整个项目投入平均到每架战斗机高达35亿美元,相当于二百吨黄金。
这样的价格即使是美国也难以承担。
最初,美国空军计划用一千架F-22战斗机取代七百五十架F-15A/B/C/D/E战斗机和六十架F-117A战斗机。
然而,由于预算压力,这一数字一路下滑,从五百六十架、四百三十三架、三百二十二架、二百八十架,最终降至一百七十九架。
美国空军努力争取国会同意采购三百八十一架,但最终只获准增购四架。
总共生产了一百九十五架,其中八架为原型机,一百八十七架为量产型号。
目前已经有五架坠毁,一百八十二架仍在服役。
自2001年起,F-22战斗机开始大规模生产。
第一年生产十架,第二年生产十三架,第三年生产二十一架,第四年生产二十二架。
2005年完成的第52架只用了十二个月,而2004年完成的第29架则只花了十六个月。
三:。
由于采用了常规气动布局,F-22战斗机在隐形性能和机动性之间做出了妥协。
作为一款五代机,F-22战斗机在雷达隐身涂层方面存在一定的弊端,容易被雨水冲刷掉,显著增加了飞机的维护成本。
另外,机载制氧系统(OBOGS)存在问题,导致飞行员因供氧不足而昏迷,失去对战机的控制,造成了多次飞行事故。
由于机载制氧系统引发的飞行事故累计达到了三十六起,经历了多次全面停飞,但问题仍然未能得到解决。
因此,F-22战斗机的飞行高度被限制在七千六百米以下,且必须始终保持在有机场可以降落的范围内。
系统和结构的高度复杂性导致了极高的故障率,而美国空军的人手不足使得每架F-22战斗机需要配备十五名维修人员。
然而,目前的F-22战斗机中队只配备了所需维修人员和设备的一半,导致飞机的可用率大幅下降。
2011财年至2021财年,F-22战斗机发生了二十六起A级事故和三十六起B级事故。
平均每飞行一百小时,就会发生八起A类事故和十一起B类事故。
尽管F-22战斗机的目标战备率为80%,但这一目标始终未能实现。
2014年,F-22战斗机首次执行战斗任务时,战备率仅为70%,此后开始下滑。
2021财年的执行率仅为50.81%,相比上一年又下降了一个百分点。
弗吉尼亚州空军国民警卫队第192战斗机联队的F-22战斗机于2019年6月27日被部署到中东地区。
但在执行任务时,两架F-22战斗机在起飞后因故障紧急返回,还有一架根本没有离开过地面。
这只是日常任务执行率,若要达到更高的战备值班率,情况会更加不乐观。
50.81%的执行率意味着只有大约九十多架随时可以投入作战。
由于需要进行测试、培训和基地级维修,会有四分之一的损失。
为了应对数量不足的问题,美国空军在其每个联队中仅编配两个F-22战斗机中队,每个中队只有六架战斗机。
更为糟糕的是,美国空军还有三十二架最早期的F-22战斗机因成本高昂而不再具备升级价值。
升级将耗资三十五亿美元,耗时十年。
因此,美国空军在2023年6月向美国国会提交了2024财年的预算报告,建议退役这些飞机。
至于「迈克尔"飓风对F-22战斗机造成的影响,目前尚不清楚是否有飞机被损毁或需要维修。
2012年,佛罗里达州廷达尔空军基地的美国空军第325联队的一架F-22「猛禽」战斗机在起飞时推力不足,返回跑道时,机腹受损,修复工作耗时三年,花费三千五百万美元。
复合材料使用比例较高的战机在维修时面临的成本和难度不言而喻。
如果国会批准,F-22战斗机的数量至少需要减少到一百五十架。
考虑到连续防空巡逻至少需要十六架战斗机,目前的F-22战斗机数量无论如何都无法满足大规模作战行动的需求。
此外,F-22战斗机还面临着航电系统逐渐过时的困境。
其通信系统尚未解决与其他机型使用数据链进行兼容的问题。
飞行员只能使用效率低下的高频/甚高频语音通讯向友机提供态势感知。
雷达系统需要尽快进行升级。
航电系统的软件是使用Ada83语言开发的,修改将涉及高昂的开发费用和高昂的维护升级费用。
计算机的i960MX芯片的计算能力仅为1050MIPS,而光纤数据总线的传输速度仅为400MB/s。
在民用光缆传输速度已达到10Gb/s且芯片运算速度提升数千倍的时代,F-22战斗机显得极为落后。
根据美国空军装备研发的常规进度,2010年11月3日,美国空军装备司令部对外发布了相关文件,寻求业界为其2030年形成初始作战能力的「下一代战术飞机系统」提供概念方案。
该文件指出,新型作战飞机应具备全高度、全天候、全方位的空战能力,全频段的隐身能力、卓越的战场状况感知能力以及信息融合能力,高机动性,以及超视距/视距全向攻击武器。
此外,新型作战飞机还需装备高度集成的计算机网络。
在突防能力、杀伤威力和生存能力方面,六代机必须相对于五代机取得明显的代际优势。
同年11月5日,美国国防部航空系统中心发表了关于第六代战斗机的征求书,表示第六代战斗机将仅替代F-22战斗机。
由此,美国的第六代战斗机研发工作正式启动。
波音公司的「鬼怪工厂」和洛克希德·马丁公司的「臭鼬工厂」相继展示了他们对第六代战机的概念设计方案。
这些方案的特点是在所有可用电磁波频段内实现隐形,同时具备高空超音速飞行和中低空亚、跨、超音速飞行的能力。
其作战半径可达到上万千米,超声速巡航时的作战半径超过1600干米。
飞行高度更是提升到了3万米以上的亚轨道空间。
高能微波或激光炮等武器也被包含在其中。
显而易见,这样超前的技术开发费用相当惊人。
初步设想的价格就高达三亿美元,而F-22战斗机的初始设想价格为五千万美元,F-35战斗机的初始设想价格为三千万美元。
因此,成品机的价格可以想象会十分昂贵。
考虑到美国的财政状况,该项目极有可能会失败。
为了避免第六代战斗机失败,美国空军开始探索重新启动F-22生产线的可能性。
洛克希德·马丁公司向美国空军推荐了一种F-22与F-35「混血」改进方案。
尽管F-35战斗机最初被定位为多用途战机,但其最大速度仅为1.6马赫,不具备超音速巡航能力。
在空战机动性方面,它相较于四代机仍存在一定差距。
虽然它不能承担夺取制空权的主要任务,但通过利用21世纪日益进步的先进航空电子技术,其在态势感知和通信能力方面有着显著的优势。
F-22战斗机以其超音速巡航、超机动性和高隐身性著称。
如果「猛禽」的机体能够配备「闪电」的大脑,那么在未来十年中,中国歼二十所带来的挑战将变得轻而易举。
此外,相比开发第六代战斗机,该项目的风险要低得多。
与全新的设计相比,沿用原有设计可以更快地完成,但F-22战斗机的生产线已经拆毁,重新启动生产将是一个复杂且漫长而浩大的工程。
F-22战斗机的设计始于20世纪90年代,历经30年,机身制造技术、隐身技术、数据融合、传感器系统、计算机技术和航空电子技术都已取得巨大进步。
简单地重新复制原有设计已经不合时宜,重启生产必然会涉及技术更新、图纸和设计调整,以及21世纪的新一代航空技术的融入。
尽管这样做几乎可以被视为一架新型准飞机,但它实际上是在重新研制一架新飞机,整个过程将耗时4到6年。
波音公司在华盛顿州西雅图的工厂负责生产F-22战斗机的机翼和后机身,通用动力在德克萨斯州的沃斯堡负责制造中段机身,而洛克希德·玛丽埃塔工厂则负责生产前机身并完成总装。
总装生产线的面积达到了32.5万平方米,呈「U」形延伸,分为前机身生产线和总装生产线两条主线。
在生产线上分布着几十个工作站,共有500名工作人员。
飞机的各个部件通过移动轨道系统进行传递。
前机身和总装生产线两侧均设有错层式工作站,这样可以在阶梯的上下同时进行加工。
工人利用激光测距仪对不同加工位置进行测量,误差标准严格控制在25.4微米。
组装一架F-22战斗机始于8200工作站,首先将座舱和起落架舱从滑轨上滑下并旋转90度,组装成前机身,然后进行蒙皮、舱门的钻孔工作。
在7000工作站,将进行安装进气道框架、外蒙皮、座舱基础结构、弹射座椅滑轨和框架、空调管道及其他主要部件的工作。
环氧树脂涂料涂抹完成后,进入6000工作站,将安装座舱中央支架、航电设备安装支架和其他支撑结构,并铺设电缆、光纤、管道、开关、框架和舱壁。
经过检查确认无缺陷后,将其送至一个旋转设备,用于清理安装过程中留下的杂物,然后再由桥式起重机转移到总装线上。
沃斯堡和玛丽埃塔生产的后机身以及中机身在西雅图完成喷涂后,将由平板卡车运往总装生产线。
桥式起重机将它们送入5000工作站的「溜冰鞋」设备,以完成机身中部与后部的对接。
使用激光向计算机提供对接数据,对接时,计算机将控制机身下方的八个马达,确保对接误差控制在25.4微米以内。
对接完成后,各种结构上将钻750个孔,前机身和中机身各需钻1000个孔。
所有钻孔完成后,将进行打磨、清洗,并用密封胶粘合,然后安装紧固件。
接下来,在机身的中部钻出六个精度为3~4.6毫米的机翼安装孔。
之后,将进行垂直尾翼、水平尾翼、进气道组件、起落架和其他控制面等部件的连接钻孔,以及机身蒙皮钻孔。
钻孔时必须格外小心,以避免切断光纤和电缆。
接下来进行燃料箱的焊接和压力测试,以及环控系统运行测试等,然后清理机身并去除外来杂物。
最后,桥式起重机将把机身吊起,涂上黄色、绿色和棕褐色的底漆。
然后,安装一个可移动的单层工作台,用于安装机翼、襟翼、副翼和尾翼、起落架、液压系统。
接着,安装进气道、天线和武器舱门,发动机和雷达,最后安装座舱盖和雷达整流罩。
之后,逐一测试所有航电系统,即可准备试飞。
这些生产线在F-22战斗机停止生产后被拆除,打包运往加州陆军仓库保存,随着时间的推移逐渐老化和损坏。
重新启动生产线需要进行大量的维修工作,许多特殊生产设备和特殊工艺需要重新制造,生产线本身也需要重新设置和优化。
此外,许多F-22机载航电设备的生产线早已在三十年前就完成了定型,如今早已不存在。
若要恢复生产能力,必须向制造商申请资金支持。
另外,当年生产F-22战斗机的熟练工人大多已经退休,需要重新招聘员工,并对其进行相关技术培训。
仅恢复生产线就需要花费十九亿美元,若生产数量未达到二百架,每架飞机的单价至少需要两亿七千六百万美元。
在F-35战斗机被认为不足以应对军事挑战,而第六代战斗机尚未面世的情况下,重新启动F-22战斗机的生产是一个切实可行的计划。
结语。
然而,一旦重新启动生产,美国空军将不得不减少对第六代战斗机的投入。
投入减少将导致采购数量不足,采购数量的减少又将导致价格高到无法承受,从而陷入典型的采购「死亡螺旋」。
简而言之,未来三十年间,美国空军将不得不依靠冷战时期设计的F-22战斗机,来对抗中国的歼二十,甚至是歼三十、歼四十。
体验一下风水轮流转的感觉吧,面对歼八大战F-22战斗机的无奈。