主題背景
2020年8月,卓思·布朗宣誓就任美國空軍第22任參謀長。他是美國武裝部隊成立245年來第一位擔任指揮的非洲裔美國將軍。他上任時就釋出了軍事戰略願景檔【加速變革,否則敗北】。這份長達8頁的檔強調,美國空軍必須加速變革,重新評估阻礙變革的內部因素,尋求高強度大國競爭的最佳解決方案。計劃重新評估自身及其在聯合行動中的作用和使命,旨在為未來的威脅做好準備。
在這份戰略願景檔的指導下,美國空軍正在加速出售傳統專案,並將投資重點轉向現代化和網絡化能力。另一方面,新型武器裝備研發力度加大。最具代表性的舉動是,布朗在麥卡利斯防務年會上明確表示,希望將美國空軍目前擁有的七種戰鬥機或攻擊機裝備型號減少到四種。戰鬥機和1架攻擊機的「4+1」模式。令人驚訝的是,F-22「猛力」戰機並未納入「4+1」框架,地位將由NGAD戰機取代。
F-22「猛禽」戰鬥機是世界上第一架服役的第五代戰鬥機。它還率先建立了「5S」標準(即隱身、超音速巡航、超視距空戰、超機動性、超強度)。對情況的意識)。即使與後來服役的F-35戰機相比,F-22戰機在空中優勢作戰中仍然能夠實作大面積壓制。但如此超強的戰機在美國空軍未來的戰略願景中卻沒有一席之地,令人唏噓不已。
最先進的「猛禽」F-22是美國的產品20世紀70年代末空軍「先進戰術戰鬥機」(ATF)專案。其設計初衷是透過「5S」效能,在空戰中超越蘇聯空軍的米格29和蘇27戰鬥機以及正在研制的下一代戰鬥機。
美國20世紀70年代末空軍的「先進戰術戰鬥機」(ATF)專案催生了第五代戰鬥機。
1986年10月,洛克希德·馬丁公司(以下簡稱洛克希德·馬丁公司)的YF-22原型機和諾斯羅普·格魯曼公司(以下簡稱諾斯羅普·格魯曼公司)的YF-23原型機開始了為期50個月的演示/驗證測試。最終,效能更加均衡的YF-22原型機在比賽中擊敗了對手。1991年8月,美國空軍簽署了一份合約,開始對F-22戰鬥機的生產進行設計改進。1997年4月9日,F-22戰鬥機首次正式亮相,並被賦予「猛禽」的綽號。
演示機YGF-23(上)和YF-22(下)展開了激烈的競爭,最終YF-22獲得了美國空軍的認可。
五個月後,它首次飛行。直到2001年8月,美國經過十幾年的發展,才最終決定投入巨資批次生產該型戰機。F-22戰鬥機的生產持續了10年,直到2011年生產線關閉為止,總共生產了195架。其中技術驗證機8台,量產車型187個。
F-22戰鬥機是一款單座、兩垂尾、雙發重型戰鬥機,采用了當時最先進的隱身設計。關於雷達前截面積(以下簡稱RCS)有很多猜測。一般認為在0.01平方米到0.001平方米的級別,比麻雀的RCS面積還要小,可以穿透敵方防空圈進行隱藏。匹配。
F-22戰鬥機還大量使用高強度、耐高溫的鈦合金和復合材料。機身後部配備兩台強大的F119-PW-100雙轉子加力渦輪風扇引擎。使用加力時,可以實作馬赫數1.5的超音速巡航,開啟加力後,其最高速度可以達到馬赫數2.25。這一指標目前其他五代戰機尚未達到。
F-22戰機大量采用復合材料和隱身設計,這是五代戰機的重要特點。
同時,該機也是目前量產中唯一采用二維向量噴管的戰鬥機。它可以透過數碼電子系統控制發動機功率,使噴口以±20°的俯仰角偏轉,實作向量推進,在極大提高戰鬥機超機動性的同時,也有效降低了後部RCS範圍。
F119-PW-100發動機采用二元噴嘴,賦予了F-22超強的機動性。
F-22戰鬥機的所有武器都隱藏在內部彈艙內。標準空戰武器為6枚AIM-120先進中程空空導彈和2枚AIM-9X近程格鬥導彈,這兩種導彈均被美軍用於空戰。武器庫中最強大的裝備。再加上AN/APG-77有源相控陣雷達,可以跟蹤釘選200公裏外的戰鬥機目標,實作「先發現敵、先發射敵、先擊中敵」。
F-22戰機的空戰武器為6枚AIM-120中程空空導彈和2枚AIM-9X近距導彈
此外,飛機的內部彈匣還可以攜帶小直徑導彈衛星制導炸彈等反攻擊武器地面彈藥對敵方縱深目標進行精確打擊,具有一定的對地攻擊能力。即使F-35大規模裝備美國空軍後,F-22仍然是空優作戰中最好的戰鬥機,部署在阿拉斯加,承擔攔截北美戰略防空的重要任務。俄羅斯太空部隊的吐波列車可以超音速飛行。戰略轟炸機。
增加GBU-39小直徑炸彈掛架後,F-22的作戰任務內容變得更加靈活。
優勢不再
F-22是世界上最先進、最昂貴的戰鬥機平台,但四個問題使其在美國空軍中的地位不適應。許多管理者認為這是一種「令人尷尬」的資源。
◎生產成本依然居高不下
為了保持技術進步和空戰絕對優勢,美國政府對F-22戰鬥機釋出了出口禁令。對美制重型戰鬥機有著強烈偏好的日本航空自衛隊,卻被這一禁令推遲了。連堅定的盟友日本都拿不到F-22,更不用說其他國家了。
出口禁令意味著F-22沒有國外市場的支持。總生產數量較低,生產成本難以按產量攤銷。一台機的價格已經超過2億美元,遠遠超過了後來研制的F-35「閃電」2戰鬥機。2009年4月,美國國防部建議停止新訂單。繼2011年12月13日交付第187架生產型F-22後,F-22的生產結束。
洛克希德·馬丁公司在建造了195架F-22戰鬥機後關閉了生產線。
◎維護極差
由於F-22戰機跨越時間使用了很多技術,所以維護時間更長。在今年的麥卡利斯年度國防會議上,美國戴維·納霍姆中將空軍計劃和專案副主任坦言:「這種飛機很難修理,也很難移動。」
發動機、隱身蒙皮等維護問題一直是影響F-22出勤率的嚴重問題。尤其是部署在海外的F-22上,隱身蒙皮脫落現象頻繁發生。這些戰鬥機必須返回家鄉進行修理。此外,座艙蓋卡住、氧氣瓶失靈等故障也頻頻發生,給飛行安全帶來巨大隱患。F-22停產時間越長,零部件供應問題就越嚴重,進一步加劇維護和保障困難。
F-22機身蒙皮出現零碎裂紋。很難想象,這就是世界上最先進戰鬥機的維護狀態。
◎升級潛力有限
在研發之初,F-22戰鬥機采用了相對緊湊的設計理念,以提高隱身能力、提高機動性、降低生產成本。長度為18.9米,比上一代F-15重型戰鬥機的19.45米長度短很多。此外,F-22機身腹部和側面的大型內部彈匣設計消耗了大量的機內可用空間,難以增加更多新器材。
尤其無法改裝新型電光分布式孔徑系統(EODAS)和電光跟蹤瞄準系統(EOTS),這使得其落後於F-35A以及中俄第五代戰鬥機在態勢感知方面,新一代戰士。由於數據鏈協定問題,該戰鬥機和F-35A在一段時間內無法共享數據。另外,與後來研制的F-35A不同,F-22的機翼掛架只能攜帶輔助油箱,不能攜帶導彈和炸彈。導致很多型號新型彈藥沒有機會用於美軍目前主要參與的低強度局部作戰。
F-35A的EOTS光電眼跟蹤系統。目前,越來越多的新型戰機配備了該器材,以提高對隱身目標的探測和感知能力。
目前F-22的翼桅只能攜帶副油箱,不能攜帶導彈和炸彈。
◎隱身不再
隨著技術的發展,F-22戰鬥機引以為傲的隱身「金表」近年來屢遭破壞。米波、分米波雷達、量子雷達技術發展迅速,為F-22的探測探測提供了有力的技術支撐。中國雷達預警系統曾準確跟蹤過F-22戰鬥機。在敘利亞,俄軍還公布了蘇35戰鬥機EOTS拍攝的F-22照片。F-22不會被發現的「神話」早已破滅。
數據賦能
事實上,長期以來限制F-22戰機融入美國空軍新一代作戰系統的障礙就是數據鏈,而這個障礙現在已經被打破了。
2020年12月,F-22和F-35A戰鬥機與XQ-58A「女武神」無人機在亞利桑那州尤馬試驗場上空進行了首次編隊飛行。新技術使XQ-58A無人機成為F-22和F-35A之間數據傳輸的空中閘道器,實作F-22和F-35A之間的數據共享和互動。空網連通成功,基本解決了美國的瓶頸問題空軍的F-22和F-35A戰機無法共享資訊,必須單獨作戰,將兩支最強作戰力量充分融合,實作1+1大於2的效能。
2020年12月9日,F-22和F-35A戰鬥機與XQ-58A無人機在亞利桑那州尤馬試驗場上空進行了首次編隊飛行。
現代戰爭已經從以平台為中心的戰爭轉向以網絡為中心的戰爭時代。在平台中心戰時代,戰鬥力主要來源於物資和能源,比如坦克火炮的威力、航空炸彈的能力、艦艇導彈的射程等。不同的是,在網絡中心戰時代,資訊決定戰鬥力。數據鏈是C4ISR系統之間的紐帶,是實作各武器平台聯網、取得資訊優勢、提高各作戰單元快速反應能力、協同作戰能力、作戰指揮自動化的關鍵。
我們通常所說的軍事數據鏈主要是指戰術數據鏈。為實作戰場環境對資訊數據保密傳輸的要求,戰術數據鏈采用各種先進的調制解調技術、抗幹擾技術、網絡通訊技術和資訊融合技術,按照規定的報文格式和通訊協定進行傳輸格式。的數碼資訊。其本質是一個高效傳輸、實時分發、保密、抗幹擾、格式化的數據通訊網絡。
美軍各種戰術數據鏈效能指標對比
美國戰術數據鏈系統開發最早。Link-4數據鏈早在20世紀50年代就已發明,主要用於戰鬥機之間的導航和協作指令。此後又發展了Link-4A/C、Link-11等數據鏈路,具有一定的抗幹擾效能。這些早期數據連結的數碼、字母等與進展程度沒有必然關系。這些數據鏈路最初是為不同的軍種和兵種並列開發的,沒有太多考慮互操作性問題。各自使用的服務和執行效能有很大不同,幾乎沒有互動性。
20世紀80年代,美國成功研制出跨時代的Link-16數據鏈(又稱Link-16)。該數據鏈是美國所有軍種和北約國家通用的數據分發系統,具有4A/4C/11鏈的大部份功能。可支持空降作戰、防空作戰、空中作戰、空中偵察監視、空域控制、地面支援、反潛作戰、地面作戰、搜救、海上作戰等任務。
此後,美國開發了Link-22數據鏈,完全取代Link-11數據鏈。由於Link-16數據鏈使用相同的數據元素、量化和大地座標系,因此Link-22和Link-16數據鏈之間可以實作資訊相容。
22號數據鏈與16號數據鏈協同作戰示意圖
針對新形勢下新的戰術作戰需求,特別是新型隱身戰機的研制,美軍此後研發裝備一些戰術數據連結。特別是2000年以後,隨著F-22、F-35隱形戰機的試飛和服役,電磁隱身資訊傳輸已成為一項重要任務。為此,美軍先後開發了具有隱蔽通訊能力的IFDL和MADL數據鏈。。
前者為F-22戰鬥機專屬,後者為F-35戰鬥機專屬,可廣泛使用多種戰術鏈。在一系列抗幹擾、防竊聽措施的基礎上,他們進一步增加了高頻窄波束技術,進一步提高了抗竊聽能力。
美軍的數據鏈雖然發展迅速,但在F-22、F-35隱形戰鬥機的研制過程中卻犯了錯誤。由於過於強調數據鏈的「低攔截/低檢測概率」指標,為兩款隱身戰機開發了兩種完全不同的數據鏈,未能相互相容。這也讓兩架隱形戰機完全隱形了。戰鬥機之間的數據共享和互動是不可能的。
洛克希德·馬丁公司聯合攻擊戰鬥機專用前向戰術數據鏈系統示意圖
F-22戰鬥機的IFDL數據鏈被稱為「飛行間數據鏈」,可以與其他戰鬥機點對點共享「猛禽」戰機資訊。它可以接收非隱形戰機使用Link-16數據鏈發送的資訊,但不能向其他戰機發送資訊。F-35所擁有的MADL數據鏈的全稱是「隱形多功能高級數據鏈」。它也無法與沒有該系統的飛機共享數據,盡管它們也可以透過Link-16數據連結收資訊。
目前只有F-35具有MADL數據鏈。美國空軍還計劃將其整合到現有的B-2「幻影」隱形轟炸機和未來的B-21隱形轟炸機中,但沒有辦法與F-35整合。22IFDL數據鏈路相容。
2013年,洛克希德·馬丁公司在一項名為「密蘇裏計劃」的實驗中展示了F-22和F-35透過Link-16數據鏈交換資訊的能力。但這只能解決非無痕模式下的數據交換,對於隱身作戰幫助不大。事實上,實作IFDL和MADL數據鏈路的相容是非常容易的。美軍早就想到了,需要一個能在空中飛行的「閘道器」。但問題是誰來充當「門戶」。
最好的辦法當然是使用美軍E-3A「望塔」預警指揮機。不過,由於這款飛機不是隱形戰機,不參與前沿作戰,因此將其用作數據鏈「閘道器」將嚴重限制隱形戰機的效能。匹配。因此,美軍需要一款還能隱身的飛行「門戶」,並很快選擇了為「忠誠僚機」計劃開發的XQ-58A「女武神」無人機。
美軍計劃使用XQ-58A無人機解決數據鏈不相容問題,以提高F-22的戰鬥力。
XQ-58A作戰無人機是第一款基於低采購和營運成本理念開發的無人機。它是一種遠端高亞音速無人機平台,采用隱身設計,配備渦輪噴射發動機或渦輪風扇引擎。它長8.8米,翼展6.7米,最大飛行速度1050公裏/小時,最大航程3941公裏,最大升限13715米,有效載荷250公斤。它可以攜帶制導攻擊武器或小直徑炸彈等彈藥。
在「忠誠僚機」概念中,一架F-35戰鬥機可以指揮多架無人機同時發起攻擊,實作有人機與無人機的協同作戰。正是能夠跟隨隱形戰機的XQ-58A「女武神」無人機的出現,讓美國空軍找到了構建空中「門戶」的最佳模式。在此基礎上,美國空軍啟動了「門戶」計劃。其目的是充當F-22戰鬥機上的IFDL數據鏈路和F-35A戰鬥機上的MADL數據鏈路以及任何其他未來攜帶後者數據鏈路的隱形飛機之間的資訊傳輸節點。
美國空軍對XQ-58A進行飛行測試
美國空軍於2019年12月首次進行地面測試,軍方將該系統安裝在地面試驗台上,讓「猛禽」和「閃電」2戰鬥機飛越其上空,並透過其發送和接收資訊。軍方繼續與克雷多斯無人機系統公司合作,增強「瓦爾基裏」無人機,使其能夠在「忠誠僚機」計劃中與有人飛機一起執行,並在一年後的2020年12月,美國空軍在網絡集群中獨立執行。部隊完成三類戰機的數據傳輸
使用第三方傳感器的資訊,同時盡量少用自己的雷達傳感器,降低被檢測到的可能性另外,隱形飛機可以利用傳感器發現目標,然後向另一架隱形戰鬥機提供資訊,使後者能夠在安全距離內與這些目標交戰。這種能力也將變得更加廣泛,例如EQ-4B「全球鷹」遠端電子戰無人機、U-2架「龍女士」高空戰略偵察機等。
美國EQ-4B無人高空戰場通訊節點機。
不願結束
雖然此次F-22並未被納入美國新任空軍司令的「4+1」框架,但現在說F-22戰鬥機離開還為時過早很快就登上歷史舞台。。
根據美國最新統計數據空軍,截至2021年5月,美國空軍共有186架F-22戰鬥機(一架被擊落並損失)。在應對所謂高強度的「超級大國競爭」時,它仍然是不可或缺的。在美國空軍的系統化作戰中,不同型號的戰鬥機有著明確的分工與配合。
雖然F-35機隊不斷擴大,但F-22戰鬥機未來仍將是美國空軍的主要空中作戰力量。
在對付一般空中對手時,態勢感知能力較好的F-35A隱形戰機將作為空戰節點,透過戰術數據鏈即時傳輸邊境空中態勢,引導後方的F-15和其他非隱形戰鬥機攻擊空中目標。進行中程空空導彈打擊。
而如果對方也有先進的隱形戰機的話,這個系統就很難被利用了。F-35本身空戰效能相對較差,在對手隱形戰機面前可能會被壓垮。此時,F-22的重要性將進一步凸顯。美國空軍發言人安·斯特凡尼克在解讀卓思·布朗的言論時也表示:「F-22仍在進行現代化和改裝,短期內沒有淘汰的計劃。」
事實上,布朗所謂的從2030年開始逐步淘汰F-22,實際上是一個模糊的說法。正確的理解應該是逐步淘汰早期列裝部隊的F-22。本世紀初這些戰機損失太多,續航升級不劃算。不過後期生產還有很多飛行時數,美軍也不會放棄
洛馬也已經近年來致力於對F-22進行進一步改進,減少維護時間,提高可靠性並降低成本,可以快速修復戰鬥機隱身蒙皮的損壞,以模組化的方式更換損壞的蒙皮,從而大大提高維護效率。美國空軍和洛克希德·馬丁公司也啟動了F-22戰機新一輪的升級計劃,此次升級計劃主要包括:一是AIM-9X短程導彈將與F-22戰機一體化。F-22實際上已經使用了老式的AIM-9L空空導彈。此外,原本配置在F-22戰鬥機上的AIM-120B中程空空導彈也將被整合。升級使用最新的AIM-120D中程空空導彈,超越F-35A戰鬥機,目前主要使用AIM-120C7空空導彈
F-22裝備AM-120D中程空空導彈彌補了其他國家第五代空空導彈的不足。機戰中缺失的
另一個升級是F-22駕駛艙。F-22的駕駛艙在20世紀90年代看起來非常科幻,但現在已經過時了。新一輪的軟硬件升級包括座艙顯示控制。裝備升級,還有電子戰、數據鏈、GPS等子系統等等。
F-22座艙
在可預見的未來,雖然F-22戰機將按計劃逐步開始退役,但被徹底消滅。F-22戰機的關鍵不是猛禽本身,而是第六代戰機NGAD專案的研制。沒有哪個美國空軍參謀長會武斷地說,在NGAD成熟之前,所有F-22都將退役。