Transcription
Надзвичайно висока швидкість, чудова маневреність, передове озброєння та фактична невидимість для ворожих радарів – здалося б, як усе це можна поєднати в одній машині? Але компанії Lockheed Martin навіть це вдалося.
Всім привіт! Ви на каналі «Авіатор», і сьогодні мова піде про перший винищувач п'ятого покоління – F-22.
[музика]
Історія F-22 починається з 1981 року, з програми ATF (Advanced Technology Fighter). Ця програма була спрямована на створення нового перспективного винищувача, який у майбутньому міг би замінити F-15 та F-16. І так, незважаючи на те, що ці літаки були прийняті на озброєння менше 10 років тому, звіти розвідки вже тоді вказували на те, що їхня ефективність буде знижена через нові загрози з боку Радянського Союзу, а саме – введення в експлуатацію літаків дальнього радіолокаційного виявлення Beriev A-50, а також розповсюдження винищувачів Су-27 та МіГ-29.
Заявки на участь у конкурсі подали сім компаній. 31 жовтня 1986 року заявників об'єднали у два консорціуми. Перший об'єднав Lockheed, Boeing та General Dynamics, а другий – McDonnell Douglas та Northrop. Вони мали побудувати по два прототипи нових винищувачів, до кожного з яких висувалися наступні вимоги: низька здатність до виявлення в радіолокаційному та інфрачервоному діапазонах; суперкруїз, тобто тривалий надзвуковий політ без використання форсажу на рівні 1,4–1,5 Маха; змінний вектор тяги для виняткової маневреності; високий ступінь автоматизації та вдосконалена кабіна, щоб пілот зосереджувався не на керуванні системами машини, а на веденні бою.
Від європейських членів НАТО також поступила вимога, щоб новий літак міг здійснювати короткі зльоти та посадки. Вона була цілком обґрунтована, враховуючи те, що європейські аеродроми постійно ризикували бути знищеними до того, як їхня авіація підніметься у небо. Але у фінальну програму ATF цей критерій не включили, здебільшого через те, що його виконання призвело б до непомірно великих витрат.
Спеціально для програми ATF США ініціювали ще одну програму – JAE (Joint Advanced Fighter Engine), яка була націлена на створення абсолютно нових двигунів для майбутніх літаків п'ятого покоління, бо навіть потужні американці на той час просто не мали двигунів, які могли б розігнати 20-тонну машину до надзвуку без використання форсажу. У межах цієї програми Pratt & Whitney створили двигун YF119, а General Electric – YF120.
У 1990 році були представлені чотири прототипи: два Northrop YF-23 та два Lockheed YF-22. Один YF-23 та YF-22 обладнувалися двигунами YF119, а ще один YF-23 та YF-22 – двигунами YF-120. YF-23 виявився доволі екзотичною машиною. Він отримав ромбовидне високомеханізоване крило, яке симетрично звужувалося під кутом 40° як на передній, так і на задній кромках. Хвостове оперення – два подібні, широко рознесені цільноповоротні кілі, нахилені під кутом 50° від вертикалі. Літак приводився в рух двома турбореактивними двигунами, кожен з яких знаходився в окремій мотогондолі для зниження радіолокаційної помітності. Повітрозабірник з'єднувався з компресором по S-подібному каналу. Від векторної тяги тут відмовилися, натомість інженери зробили акцент на системі охолодження вихідних газів. Так, після сопел тут ще йдуть такі собі жолоби, які забезпечують охолодження вихідного потоку та захищають від пуску інфрачервоних самонавідних ракет знизу. Пілоти-випробувачі відзначали хорошу поведінку літака на великих кутах атаки, але загалом YF-23 виявився статично нестабільним. Фактично, він не міг літати без використання додаткового програмного забезпечення, яке без прямого залучення пілота коригувало положення поверхонь керування. Для зменшення витрат прототип сильно уніфікували: наприклад, носову стійку шасі запозичили в F-15, а основні – в F/A-18. Більшість компонентів кабіни були перекопійовані зі штурмової версії A-10.
У порівнянні з YF-23, дизайн YF-22 здавався більш буденним. Літак отримав ромбовидне дельтаподібне крило та розділене хвостове оперення: два горизонтальних стабілізатори та два кілі, нахилені назовні. Між вертикальним оперенням було встановлено повітряне гальмо. YF-22 приводився в рух двома турбореактивними двигунами, розташованими в окремих мотогондолах. Тополи двигунів зробили плоскими, з можливістю їх відхилення на 20° вгору та вниз.
Льотні випробування прототипів тривали до 28 грудня 1990 року. Під час них було здійснено 74 вильоти, а прототипи залишалися в повітрі майже 92 години. У ході випробувань обидва прототипи показали життєздатність своїх концепцій. Суперкруїз з двигунами YF120 коливався в районі 1,6 Маха, а з двигунами Pratt & Whitney – в районі 1,5 Маха. За результатами випробувань YF-23 виявився менш помітним та більш швидким, а YF-22 продемонстрував кращу маневреність.
23 квітня 1993 року F-22 було оголошено переможцем проекту. Авіаційна преса висувала гіпотезу, що YF-22 було обрано, оскільки його було б легше адаптувати до проекту ВМС США – AFT (Advanced Naval Equip Tactical Fighter), але проект AFT був скасований у 1992 році. Що стосується двигунів, то переможцем було обрано YF119 компанії Pratt & Whitney. Порівняно з YF120, він давав меншу тягу, але був більш дешевим за рахунок меншої кількості деталей та уніфікації з вже існуючими двигунами. YF119 вважався більш надійним варіантом та краще підходив для серійного виробництва.
Після оголошення переможців одразу почалася робота над підготовкою прототипу до серійного виробництва. Lockheed та її партнери дещо змінили форму крила та задніх кромок стабілізатора для покращення аеродинаміки, міцності та характеристик непомітності. Форма повітрозабірника теж була змінена. Повітряне гальмо залишилося у минулому, а кабіну пілота посунули трохи вперед.
Перший серійний F-22 прибув на авіабазу Едвардс у січні 2002 року. У 2006 році планувалося закупити 382 літаки, але у 2008 році, через економічну кризу, план скоротили до 187. Двомісний навчальний варіант літака теж розроблявся, але врешті-решт від нього відмовилися для зменшення витрат. Тому майбутні пілоти навчаються виключно на тренажерах та спеціально підготовлених F-16.
Ну а тепер перейдемо до безпосереднього розгляду серійної версії F-22. F-22 побудований за класичною аеродинамічною схемою з високо розташованим ромбовидним дельтаподібним крилом і хвостовим оперенням, що включає широко рознесені, нахилені назовні кілі з кермами напрямку і суцільноповоротні стабілізатори. Крило літака високомеханізоване: на передній кромці розміщені передкрилки, а на задній – флаперони та елерони. Так, класичних закрилків тут немає, натомість є флаперони, які під час польоту, як правило, функціонують спільно з елеронами, а під час зльотів та посадок можуть одночасно симетрично відхилятися вниз та виконувати роль закрилків.
[QR-код]
Ой, а що це таке? А це ж QR-код на мою банку, де ви можете підтримати автора фінансово. Буду радий кожному гривенику! Продовжуємо.
Лівий та правий стабілізатори в хвостовій частині літака розділені та можуть повертатися на різні кути незалежно одне від одного. Тому при відхиленні на однаковий кут вони працюють як кермо висоти та контролюють положення літака по тангажу, а при асиметричному розгортанні виконують роль елеронів. Кілі нахилені назовні та утворюють кут приблизно 15° з вертикаллю. Така конструктивна особливість дозволяє покращити маневреність на надзвукових швидкостях та зменшити радіолокаційну помітність літака. Спеціального елемента для аеродинамічного гальмування на F-22 не передбачено, тому таке гальмування здійснюється виключно за допомогою вже існуючих елементів керування. Так, при аеродинамічному гальмуванні керма напрямку симетрично відхиляються назовні, елерони – симетрично вгору, а флаперони – вниз. Такі маніпуляції суттєво збільшують лобовий опір та допомагають швидко скинути швидкість.
Передні кромки крила, повітрозабірників та хвостового оперення паралельні між собою, причому як в горизонтальній, так і в вертикальній площині. Тому вони відбивають значну частину електромагнітного випромінювання лише в кількох напрямках, а це суттєво знижує радіолокаційну помітність літака. З подібних причин кромки усіх отворів на літаку мають зигзагоподібну конструкцію, паралельну переднім кромкам крил. Загалом планер літака на 39% складається з титанових сплавів, на 24% – з композитних матеріалів і лише на 16% – з традиційного алюмінію. Шасі має триопорну схему: на кожній опорі розміщено по одному колесу. Передній стійка поворотна, а дві задні додатково обладнуються гальмівними колодками.
F-22 має скляну кабіну з повністю цифровими пілотажними приладами. Монохромний проекційний дисплей пропонує широкий спектр можливостей та служить основним інструментом польоту. Інформація також відображається на шести кольорових рідкокристалічних дисплеях. Основним засобом керування польотом є чутливий до сили бічний контролер та пара ричагів. Військово-повітряні сили Сполучених Штатів Америки спочатку хотіли запровадити засоби керування прямим голосовим введенням, але це було визнано занадто технічно ризикованим, і від цього відмовилися.
F-22 має три внутрішні відсіки для озброєння: великий головний відсік у нижній частині фюзеляжу та два менших відсіки у бокових частинах позаду пускових отворів двигуна. Головний відсік може містити шість пускових установок LAU-142A для ракет середньої та великої дальності, а кожен бічний відсік має пускову установку LAU-141A для ракет малої дальності. Основними ракетами класу «повітря-повітря» є AIM-120 AMRAAM з радіолокаційним наведенням та AIM-9 Sidewinder з інфрачервоним наведенням. 20-міліметрова гармата M61A2 Vulcan вбудована в корінь правого крила літака, а дулова частина закривається висувними дверцятами. Незважаючи на те, що головний відсік призначений для ракет класу «повітря-повітря», він може вмістити й боєприпаси класу «повітря-земля». F-22 може нести до 2000-фунтових та до 825-фунтових JDAMів. Хоча F-22 здатний нести зброю з GPS-наведенням, таку як JDAM і SDB, він не може самостійно підсвічувати цілі для зброї з лазерним наведенням.
Також у 2024 році Lockheed Martin оприлюднили дані про новітню гіперзвукову ракету – масу зброї вагою 1300 фунтів (це приблизно 590 кг), яку також можна перевозити всередині F-22. Незважаючи на те, що Raptor зазвичай несе озброєння всередині, крила також включають точки підвісу у кількості чотирьох штук, кожна з них розрахована на 2300 кг. Кожна точка кріплення може містити пілон, який може нести знімний зовнішній паливний бак на 600 галонів або пускову установку з двома ракетами «повітря-повітря». Також на зовнішніх пілонах можна розмістити непомітні контейнери, в яких знаходяться системи пошуку та відстеження в інфрачервоному діапазоні (IRST) та системи місій.
F-22 обладнаний РЛС AN/APG-77 з активною фазованою антенною решіткою. Антена такого типу складається з приблизно 2000 приймально-випромінюючих елементів. Така РЛС здатна виявити цілі з ефективною площею розсіювання близько 1 квадратного метра з 225 км. Радар змінює частоти сигналів понад 1000 разів на секунду, тому він здатний здійснювати активний радарний пошук, при цьому винищувач обладнаний апаратурою таким чином, щоб ціль не знала, що вона опромінюється. Інформація від радара та інших датчиків обробляється двома комп'ютерами – HIS (High-speed Integrated Processor), кожен з яких здатний обробляти до 10,5 млрд команд за секунду.
Спеціально для F-22 була розроблена новітня система обміну даними між літаками. Вона дає можливість працювати одному або декільком літакам у ролі міні-AWACS та перетворює їх на такі собі командні пункти під час проведення місій. Окрім РЛС, на літаку встановлюється ще ціла купа різноманітних датчиків та систем, серед них – система радіоелектронної боротьби (РЕБ), інфрачервоні та ультрафіолетові детектори запуску ракет та системи пошуку та відстеження в інфрачервоному діапазоні (відомо як IRST).
F-22 обладнується двома двигунами Pratt & Whitney F119. Це авіаційний високотемпературний турбореактивний двоконтурний двигун з форсажною камерою та керованим у вертикальній площині вектором тяги. Шлях повітря в цьому двигуні починається з триступінчастого компресора низького тиску, за ним розташовується шестиступінчастий компресор високого тиску. Частина повітря після вентилятора обходить компресор та потрапляє одразу в тепло. Ступінь двоконтурності складає 0,3. Після компресора високого тиску знаходиться камера згоряння. У ній паливо з форсунок змішується з тиснутим повітрям та згорає. Сама камера згоряння має теплоізоляційне покриття з кобальту, яке обмежує окиснення, викликане високими температурами, та подовжує термін служби двигуна. Після камери згоряння розширене повітря обертає в протилежних напрямках турбіну високого та низького тиску. Вони приводять в рух відповідні компресори. Турбіна високого тиску також була обладнана активним охолодженням, що дозволило збільшити температуру газу перед турбіною до надзвичайно високого рівня – близько 2000°.
Ступені компресора низького тиску не виготовляються та не збираються по одній лопаті, як це робиться зазвичай. Натомість весь диск одразу формується з єдиного монокристалічного блоку з титанового сплаву за допомогою дуже складного тривимірного процесу різання. Звичайно, це сильно покращує міцність та витривалість конструкції, але унеможливлює заміну однієї чи кількох лопатей. Натомість, у разі навіть мінімального пошкодження навіть однієї лопаті, вам доведеться міняти одразу цілий ступінь.
Сопло F119 рухоме та може відхилятися на 20° вздовж поздовжньої осі двигуна. Цей пристрій векторизованої тяги дозволяє покращити маневреність літака в польоті, а також зменшити довжину розбігу. Сопло має прямокутну форму, а не круглу, як зазвичай буває. Ця форма дозволяє прискорити охолодження вихлопних газів, відповідно зменшуючи інфрачервону помітність літака.
Pratt & Whitney F119 є одним із найефективніших двигунів у світі на надзвукових швидкостях. Його тяга у 116 кН у безфорсажному режимі практично вдвічі більша, ніж у звичайних двигунів, і залишається вищою навіть коли в останніх використовується форсажний режим. З активною форсажною камерою F119 розвиває тягу у близько 156 кН. Для порівняння: тяга F100 становить 65 кН у безфорсажному режимі та 106 кН з активним форсажем. Також F119 має приблизно на 40% менше деталей, ніж звичайні двигуни, що значно зменшує витрати на технічне обслуговування.
Хоча зовні F-22 здається брутальним та агресивним, всередині він ще та «дівчинка». Кожен F-22 потребує тритижневого комплексного плану технічного обслуговування кожні 300 годин нальоту. Його стелс-покриття було розроблене таким чином, щоб бути міцнішим і стійкішим до атмосферних впливів, ніж у попередніх стелс-літаків, але перші покриття не витримали дощу та вологи, коли F-22 був відправлений на Гуам у 2009 році. У перші роки служби пілоти F-22 відчували симптоми, такі як втрата свідомості та помутніння розуму, у результаті проблем з кисневою системою. Ще одним недоліком літака є відсутність радарів бокового огляду, які дозволяють наводити випущену ракету після відхилення від її курсу більше ніж на 90°. Без таких радарів F-22 вимушений зберігати курс на зближення з супротивником для наведення ракети.
І незважаючи на всі ці недоліки, навіть після 20 років після введення в експлуатацію F-22 досі залишається еталонним представником п'ятого покоління.
Ну а на цьому в мене все. Дякую, що додивилися це відео до кінця. Не пошкодуйте вподобайки та підписки, а також заходьте до мого Telegram-каналу, там щоденно виходять пости на авіаційну тематику. Усі посилання будуть в описі до цього відео та в закріпленому коментарі. Всіх обняв! Нехай щастить!