主题背景
2020年8月,查尔斯·布朗宣誓就任美国空军第22任参谋长。他是美国武装部队成立245年来第一位担任指挥的非洲裔美国将军。他上任时就发布了军事战略愿景文件【加速变革,否则败北】。这份长达8页的文件强调,美国空军必须加速变革,重新评估阻碍变革的内部因素,寻求高强度大国竞争的最佳解决方案。计划重新评估自身及其在联合行动中的作用和使命,旨在为未来的威胁做好准备。
在这份战略愿景文件的指导下,美国空军正在加速出售传统项目,并将投资重点转向现代化和网络化能力。另一方面,新型武器装备研发力度加大。最具代表性的举动是,布朗在麦卡利斯防务年会上明确表示,希望将美国空军目前拥有的七种战斗机或攻击机装备型号减少到四种。战斗机和1架攻击机的「4+1」模式。令人惊讶的是,F-22「猛力」战机并未纳入「4+1」框架,地位将由NGAD战机取代。
F-22「猛禽」战斗机是世界上第一架服役的第五代战斗机。它还率先建立了「5S」标准(即隐身、超音速巡航、超视距空战、超机动性、超强度)。对情况的意识)。即使与后来服役的F-35战机相比,F-22战机在空中优势作战中仍然能够实现大面积压制。但如此超强的战机在美国空军未来的战略愿景中却没有一席之地,令人唏嘘不已。
最先进的「猛禽」F-22是美国的产品20世纪70年代末空军「先进战术战斗机」(ATF)项目。其设计初衷是通过「5S」性能,在空战中超越苏联空军的米格29和苏27战斗机以及正在研制的下一代战斗机。
美国20世纪70年代末空军的「先进战术战斗机」(ATF)项目催生了第五代战斗机。
1986年10月,洛克希德·马丁公司(以下简称洛克希德·马丁公司)的YF-22原型机和诺斯罗普·格鲁曼公司(以下简称诺斯罗普·格鲁曼公司)的YF-23原型机开始了为期50个月的演示/验证测试。最终,性能更加均衡的YF-22原型机在比赛中击败了对手。1991年8月,美国空军签署了一份合同,开始对F-22战斗机的生产进行设计改进。1997年4月9日,F-22战斗机首次正式亮相,并被赋予「猛禽」的绰号。
演示机YGF-23(上)和YF-22(下)展开了激烈的竞争,最终YF-22获得了美国空军的认可。
五个月后,它首次飞行。直到2001年8月,美国经过十几年的发展,才最终决定投入巨资批量生产该型战机。F-22战斗机的生产持续了10年,直到2011年生产线关闭为止,总共生产了195架。其中技术验证机8台,量产车型187个。
F-22战斗机是一款单座、两垂尾、双发重型战斗机,采用了当时最先进的隐身设计。关于雷达前截面积(以下简称RCS)有很多猜测。一般认为在0.01平方米到0.001平方米的级别,比麻雀的RCS面积还要小,可以穿透敌方防空圈进行隐藏。匹配。
F-22战斗机还大量使用高强度、耐高温的钛合金和复合材料。机身后部配备两台强大的F119-PW-100双转子加力涡轮风扇发动机。使用加力时,可以实现马赫数1.5的超音速巡航,开启加力后,其最高速度可以达到马赫数2.25。这一指标目前其他五代战机尚未达到。
F-22战机大量采用复合材料和隐身设计,这是五代战机的重要特点。
同时,该机也是目前量产中唯一采用二维矢量喷管的战斗机。它可以通过数字电子系统控制发动机功率,使喷口以±20°的俯仰角偏转,实现矢量推进,在极大提高战斗机超机动性的同时,也有效降低了后部RCS范围。
F119-PW-100发动机采用二元喷嘴,赋予了F-22超强的机动性。
F-22战斗机的所有武器都隐藏在内部弹舱内。标准空战武器为6枚AIM-120先进中程空空导弹和2枚AIM-9X近程格斗导弹,这两种导弹均被美军用于空战。武器库中最强大的装备。再加上AN/APG-77有源相控阵雷达,可以跟踪锁定200公里外的战斗机目标,实现「先发现敌、先发射敌、先击中敌」。
F-22战机的空战武器为6枚AIM-120中程空空导弹和2枚AIM-9X近距导弹
此外,飞机的内部弹匣还可以携带小直径导弹卫星制导炸弹等反攻击武器地面弹药对敌方纵深目标进行精确打击,具有一定的对地攻击能力。即使F-35大规模装备美国空军后,F-22仍然是空优作战中最好的战斗机,部署在阿拉斯加,承担拦截北美战略防空的重要任务。俄罗斯太空部队的吐波列车可以超音速飞行。战略轰炸机。
增加GBU-39小直径炸弹挂架后,F-22的作战任务属性变得更加灵活。
优势不再
F-22是世界上最先进、最昂贵的战斗机平台,但四个问题使其在美国空军中的地位不适应。许多管理者认为这是一种「令人尴尬」的资源。
◎生产成本依然居高不下
为了保持技术进步和空战绝对优势,美国政府对F-22战斗机发布了出口禁令。对美制重型战斗机有着强烈偏好的日本航空自卫队,却被这一禁令推迟了。连坚定的盟友日本都拿不到F-22,更不用说其他国家了。
出口禁令意味着F-22没有国外市场的支持。总生产数量较低,生产成本难以按产量摊销。一台机的价格已经超过2亿美元,远远超过了后来研制的F-35「闪电」2战斗机。2009年4月,美国国防部建议停止新订单。继2011年12月13日交付第187架生产型F-22后,F-22的生产结束。
洛克希德·马丁公司在建造了195架F-22战斗机后关闭了生产线。
◎维护极差
由于F-22战机跨越时间使用了很多技术,所以维护时间更长。在今年的麦卡利斯年度国防会议上,美国戴维·纳霍姆中将空军计划和项目副主任坦言:「这种飞机很难修理,也很难移动。」
发动机、隐身蒙皮等维护问题一直是影响F-22出勤率的严重问题。尤其是部署在海外的F-22上,隐身蒙皮脱落现象频繁发生。这些战斗机必须返回家乡进行修理。此外,座舱盖卡住、氧气瓶失灵等故障也频频发生,给飞行安全带来巨大隐患。F-22停产时间越长,零部件供应问题就越严重,进一步加剧维护和保障困难。
F-22机身蒙皮出现零碎裂纹。很难想象,这就是世界上最先进战斗机的维护状态。
◎升级潜力有限
在研发之初,F-22战斗机采用了相对紧凑的设计理念,以提高隐身能力、提高机动性、降低生产成本。长度为18.9米,比上一代F-15重型战斗机的19.45米长度短很多。此外,F-22机身腹部和侧面的大型内部弹匣设计消耗了大量的机内可用空间,难以增加更多新设备。
尤其无法改装新型电光分布式孔径系统(EODAS)和电光跟踪瞄准系统(EOTS),这使得其落后于F-35A以及中俄第五代战斗机在态势感知方面,新一代战士。由于数据链协议问题,该战斗机和F-35A在一段时间内无法共享数据。另外,与后来研制的F-35A不同,F-22的机翼挂架只能携带辅助油箱,不能携带导弹和炸弹。导致很多型号新型弹药没有机会用于美军目前主要参与的低强度局部作战。
F-35A的EOTS光电眼跟踪系统。目前,越来越多的新型战机配备了该设备,以提高对隐身目标的探测和感知能力。
目前F-22的翼桅只能携带副油箱,不能携带导弹和炸弹。
◎隐身不再
随着技术的发展,F-22战斗机引以为傲的隐身「金表」近年来屡遭破坏。米波、分米波雷达、量子雷达技术发展迅速,为F-22的探测探测提供了有力的技术支撑。我国雷达预警系统曾准确跟踪过F-22战斗机。在叙利亚,俄军还公布了苏35战斗机EOTS拍摄的F-22照片。F-22不会被发现的「神话」早已破灭。
数据赋能
事实上,长期以来限制F-22战机融入美国空军新一代作战系统的障碍就是数据链,而这个障碍现在已经被打破了。
2020年12月,F-22和F-35A战斗机与XQ-58A「女武神」无人机在亚利桑那州尤马试验场上空进行了首次编队飞行。新技术使XQ-58A无人机成为F-22和F-35A之间数据传输的空中网关,实现F-22和F-35A之间的数据共享和交互。空网连通成功,基本解决了美国的瓶颈问题空军的F-22和F-35A战机无法共享信息,必须单独作战,将两支最强作战力量充分融合,实现1+1大于2的效能。
2020年12月9日,F-22和F-35A战斗机与XQ-58A无人机在亚利桑那州尤马试验场上空进行了首次编队飞行。
现代战争已经从以平台为中心的战争转向以网络为中心的战争时代。在平台中心战时代,战斗力主要来源于物资和能源,比如坦克火炮的威力、航空炸弹的能力、舰艇导弹的射程等。不同的是,在网络中心战时代,信息决定战斗力。数据链是C4ISR系统之间的纽带,是实现各武器平台联网、取得信息优势、提高各作战单元快速反应能力、协同作战能力、作战指挥自动化的关键。
我们通常所说的军事数据链主要是指战术数据链。为实现战场环境对信息数据保密传输的要求,战术数据链采用各种先进的调制解调技术、抗干扰技术、网络通信技术和信息融合技术,按照规定的报文格式和通信协议进行传输格式。的数字信息。其本质是一个高效传输、实时分发、保密、抗干扰、格式化的数据通信网络。
美军各种战术数据链性能指标对比
美国战术数据链系统开发最早。Link-4数据链早在20世纪50年代就已发明,主要用于战斗机之间的导航和协作指令。此后又发展了Link-4A/C、Link-11等数据链路,具有一定的抗干扰性能。这些早期数据链接的数字、字母等与进展程度没有必然关系。这些数据链路最初是为不同的军种和兵种并行开发的,没有太多考虑互操作性问题。各自使用的服务和运行性能有很大不同,几乎没有互动性。
20世纪80年代,美国成功研制出跨时代的Link-16数据链(又称Link-16)。该数据链是美国所有军种和北约国家通用的数据分发系统,具有4A/4C/11链的大部分功能。可支持空降作战、防空作战、空中作战、空中侦察监视、空域控制、地面支援、反潜作战、地面作战、搜救、海上作战等任务。
此后,美国开发了Link-22数据链,完全取代Link-11数据链。由于Link-16数据链使用相同的数据元素、量化和大地坐标系,因此Link-22和Link-16数据链之间可以实现信息兼容。
22号数据链与16号数据链协同作战示意图
针对新形势下新的战术作战需求,特别是新型隐身战机的研制,美军此后研发装备一些战术数据链接。特别是2000年以后,随着F-22、F-35隐形战机的试飞和服役,电磁隐身信息传输已成为一项重要任务。为此,美军先后开发了具有隐蔽通信能力的IFDL和MADL数据链。。
前者为F-22战斗机专属,后者为F-35战斗机专属,可广泛使用多种战术链。在一系列抗干扰、防窃听措施的基础上,他们进一步增加了高频窄波束技术,进一步提高了抗窃听能力。
美军的数据链虽然发展迅速,但在F-22、F-35隐形战斗机的研制过程中却犯了错误。由于过于强调数据链的「低拦截/低检测概率」指标,为两款隐身战机开发了两种完全不同的数据链,未能相互兼容。这也让两架隐形战机完全隐形了。战斗机之间的数据共享和交互是不可能的。
洛克希德·马丁公司联合攻击战斗机专用前向战术数据链系统示意图
F-22战斗机的IFDL数据链被称为「飞行间数据链」,可以与其他战斗机点对点共享「猛禽」战机信息。它可以接收非隐形战机使用Link-16数据链发送的信息,但不能向其他战机发送信息。F-35所拥有的MADL数据链的全称是「隐形多功能高级数据链」。它也无法与没有该系统的飞机共享数据,尽管它们也可以通过Link-16数据链接收信息。
目前只有F-35具有MADL数据链。美国空军还计划将其整合到现有的B-2「幻影」隐形轰炸机和未来的B-21隐形轰炸机中,但没有办法与F-35整合。22IFDL数据链路兼容。
2013年,洛克希德·马丁公司在一项名为「密苏里计划」的实验中展示了F-22和F-35通过Link-16数据链交换信息的能力。但这只能解决非隐身模式下的数据交换,对于隐身作战帮助不大。事实上,实现IFDL和MADL数据链路的兼容是非常容易的。美军早就想到了,需要一个能在空中飞行的「网关」。但问题是谁来充当「门户」。
最好的办法当然是使用美军E-3A「望塔」预警指挥机。不过,由于这款飞机不是隐形战机,不参与前沿作战,因此将其用作数据链「网关」将严重限制隐形战机的效能。匹配。因此,美军需要一款还能隐身的飞行「门户」,并很快选择了为「忠诚僚机」计划开发的XQ-58A「女武神」无人机。
美军计划使用XQ-58A无人机解决数据链不兼容问题,以提高F-22的战斗力。
XQ-58A作战无人机是第一款基于低采购和运营成本理念开发的无人机。它是一种远程高亚音速无人机平台,采用隐身设计,配备涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。它长8.8米,翼展6.7米,最大飞行速度1050公里/小时,最大航程3941公里,最大升限13715米,有效载荷250公斤。它可以携带制导攻击武器或小直径炸弹等弹药。
在「忠诚僚机」概念中,一架F-35战斗机可以指挥多架无人机同时发起攻击,实现有人机与无人机的协同作战。正是能够跟随隐形战机的XQ-58A「女武神」无人机的出现,让美国空军找到了构建空中「门户」的最佳模式。在此基础上,美国空军启动了「门户」计划。其目的是充当F-22战斗机上的IFDL数据链路和F-35A战斗机上的MADL数据链路以及任何其他未来携带后者数据链路的隐形飞机之间的信息传输节点。
美国空军对XQ-58A进行飞行测试
美国空军于2019年12月首次进行地面测试,军方将该系统安装在地面试验台上,让「猛禽」和「闪电」2战斗机飞越其上空,并通过其发送和接收信息。军方继续与克雷多斯无人机系统公司合作,增强「瓦尔基里」无人机,使其能够在「忠诚僚机」计划中与有人飞机一起运行,并在一年后的2020年12月,美国空军在网络集群中独立运行。部队完成三类战机的数据传输
使用第三方传感器的信息,同时尽量少用自己的雷达传感器,降低被检测到的可能性另外,隐形飞机可以利用传感器发现目标,然后向另一架隐形战斗机提供信息,使后者能够在安全距离内与这些目标交战。这种能力也将变得更加广泛,例如EQ-4B「全球鹰」远程电子战无人机、U-2架「龙女士」高空战略侦察机等。
美国EQ-4B无人高空战场通信节点机。
不愿退出
虽然此次F-22并未被纳入美国新任空军司令的「4+1」框架,但现在说F-22战斗机离开还为时过早很快就登上历史舞台。。
根据美国最新统计数据空军,截至2021年5月,美国空军共有186架F-22战斗机(一架被击落并损失)。在应对所谓高强度的「超级大国竞争」时,它仍然是不可或缺的。在美国空军的系统化作战中,不同型号的战斗机有着明确的分工与配合。
虽然F-35机队不断扩大,但F-22战斗机未来仍将是美国空军的主要空中作战力量。
在对付一般空中对手时,态势感知能力较好的F-35A隐形战机将作为空战节点,通过战术数据链实时传输边境空中态势,引导后方的F-15和其他非隐形战斗机攻击空中目标。进行中程空空导弹打击。
而如果对方也有先进的隐形战机的话,这个系统就很难被利用了。F-35本身空战性能相对较差,在对手隐形战机面前可能会被压垮。此时,F-22的重要性将进一步凸显。美国空军发言人安·斯特凡尼克在解读查尔斯·布朗的言论时也表示:「F-22仍在进行现代化和改装,短期内没有淘汰的计划。」
事实上,布朗所谓的从2030年开始逐步淘汰F-22,实际上是一个模糊的说法。正确的理解应该是逐步淘汰早期列装部队的F-22。本世纪初这些战机损失太多,续航升级不划算。不过后期生产还有很多飞行时数,美军也不会放弃
洛马也已经近年来致力于对F-22进行进一步改进,减少维护时间,提高可靠性并降低成本,可以快速修复战斗机隐身蒙皮的损坏,以模块化的方式更换损坏的蒙皮,从而大大提高维护效率。美国空军和洛克希德·马丁公司也启动了F-22战机新一轮的升级计划,此次升级计划主要包括:一是AIM-9X短程导弹将与F-22战机一体化。F-22实际上已经使用了老式的AIM-9L空空导弹。此外,原本配置在F-22战斗机上的AIM-120B中程空空导弹也将被整合。升级使用最新的AIM-120D中程空空导弹,超越F-35A战斗机,目前主要使用AIM-120C7空空导弹
F-22装备AM-120D中程空空导弹弥补了其他国家第五代空空导弹的不足。机战中缺失的
另一个升级是F-22驾驶舱。F-22的驾驶舱在20世纪90年代看起来非常科幻,但现在已经过时了。新一轮的软硬件升级包括座舱显示控制。装备升级,还有电子战、数据链、GPS等子系统等等。
F-22座舱
在可预见的未来,虽然F-22战机将按计划逐步开始退役,但被彻底消灭。F-22战机的关键不是猛禽本身,而是第六代战机NGAD项目的研制。没有哪个美国空军参谋长会武断地说,在NGAD成熟之前,所有F-22都将退役。