猛禽霸权——F-22垄断的五代机空权
F-22的真实价值越来越像战略核武器，当其只能作为一款威慑性平台存在时，占用大量装备预算的“猛禽”就必然招致实用主义者的批评。
媒体总是跟着热点走，这是由媒体行业的基本属性决定的。近年来，中日在钓鱼岛问题上的对峙无疑为两国媒体提供了最丰富，同时也最吸引眼球的素材。在东京，一本名为《SAPIO》的半月刊杂志颇受欢迎。该刊内容包罗万象，既有全球政经动态，也对手机数码或者奢侈品感兴趣；同时，既然中日关系能够挑动全民神经，《SAPIO》也会不时刊登一些有关中国军力的夸张报道。
可能是觉得总爆料中国新建了多少舰艇，试飞了哪款飞机会让读者“审美疲劳”，2014年7月号的《SAPIO》决定做一次更大胆的尝试——这期《SAPIO》的封面故事直接推演了一场钓鱼岛战争，结果自不必说——日美联军大获全胜，取胜的关键就是部署在嘉手纳基地的美军F-22战斗机“果断出手”——一架“猛禽”轻松击落20架中国战斗机。在如此一边倒的空中霸权掩护下，中国的“夺岛野心”很快遭到挫败。
稍有军事常识的人就不难看出，日本人的上述推演近乎痴人说梦。不过作为一本还算有一定影响力的纸质正规出版物，如此夸张的战争推演也反映出一种普遍看法：F-22在现有空权格局下具备无可争议的垄断性霸权，上代战斗机没有任何取胜的机会——即便“猛禽”还没有哪怕一架实战击坠记录。
2013年9月，钓鱼岛附近，中国海警局的巡逻舰正与日本海上保安厅的“波照间”号（PL61）巡逻舰对峙
F-22主要参数
当然，F-22的神话绝非是由美国空军、洛克希德-马丁公司，以及全世界媒体凭空捏造出来的。从其自服役以来的一系列军演表现、飞行表演，以及网络上流传的部分试飞视频来看，“猛禽”绝对拥有骄傲的资本。
第二代隐身战机
尽管F-22真实详尽的作战性能仍属于美国空军高度机密，不过立足于部分已公开资料，我们仍可以在合理分析的基础上勾勒出这款全球唯一现役五代机的强悍身影。
F-22通过大量平行设计使雷达波的回波波峰集中到非重要方向上
对于普通军事爱好者或者老百姓来说，F-22区别于第四代战斗机的最直观特点就是隐身。这是一款与F-117和B-2完全不同的第二代隐身战机。洛马公司在设计YF-22时秉承隐身不能破坏气动性能的基本原则。因此，虽然F-22的外形没有“夜鹰”或者“幽灵”那么科幻，却仍然达到了不逊于前辈的隐身效果。
“猛禽”通过大量的平行设计使回波波峰集中到少数几个非重要方向上，这样可把散射波峰合并到偏离头向及尾向的非重要方向上，尽管这会增加该方向的散射功率，但减少散射波峰数量确实能给隐身带来更多好处。F-22采用整个机身上部与机翼融合的设计和外倾的双垂尾；平尾前缘内侧切入主翼后缘内侧，后缘延伸到尾喷管后方，与机翼一起对后机身提供最大限度的占位遮蔽作用；该型机采用脊形前体截面，进气道上表面成曲线形，侧缘有窄边条，与独特的座舱盖形成头盔形剖面；一般认为侧向雷达威胁的主要方向在30度以内，因此F-22的机身侧面向内倾斜约35度。该机的所有控制面端头缝隙及全动平尾与尾撑之间的缝隙都开有菱形槽，避免控制面偏转后活动面端头平面及与其对应的固定部分端面产生强反射回波。
多边形整体式座舱盖，是F-22项目中最重要和复杂的工程之一。该舱盖镀有半导体金属氧化物膜，在满足较高透光率的前提下，可有效降低雷达波的可探测性，并降低红外辐射对舱内人员和设备的损害
为了保证本机的主动电磁辐射不会被敌方捕捉，F-22的机头雷达罩采用一种特殊材料制造，该雷达罩具有“频率选择”功能，可阻挡某些频率的雷达波透过雷达罩照射到天线，同时确保本机雷达的透波性能；雷达采用一个向上的固定安装角，使天线回波方向偏离头向的重要锥角范围。设计人员还将主要天线和传感器采用内埋或共形布置，各口盖边缘为锯齿形，锯齿边与主翼前缘或后缘平行，降低了这些强反射源的回波信号。
F-22量产型首飞
除了雷达隐身外，F-22的红外隐身措施也非常全面。为了避免在近距格斗中被红外空空导弹锁定，且考虑到俄系战机普遍安装有高性能红外探测装置，F-22采用了有利于喷流冷却的矩形喷管；垂尾、平尾与尾撑向后延伸，可遮挡尾喷管的红外辐射；在机翼蒙皮上还涂有波音公司称为“面漆”的红外抑制涂料，降低超声速巡航时蒙皮气动加热产生的红外辐射；该机还可利用机翼内部燃油对超声速巡航时的气动加热进行冷却。
综合采用上述隐身措施的F-22正向雷达反射截面积（RCS）只有约0.1平方米，侧向RCS为2平方米左右，均比苏-27、F-15低两个数量级，这意味着在其他条件相同的情况下，F-22的超视距空战效能比上代战斗机至少高出五倍。特别要强调的是，由于第五代战斗机采用了内部弹舱，作战条件下不会因外挂引起RCS增大，故此时其隐身优势将更明显。在红外隐身方面，该机在推力损失仅有2%的情况下，将尾喷管3至5微米中波波段的红外辐射强度削弱了大约90%，同时使红外辐射波瓣的宽度变窄，大幅缩小了红外制导空空导弹的可攻击区。
16机编队作战
位于华盛顿特区的美国国家电子博物馆内陈列的AN/APG-77天线阵面
F-22的AN/APG-77是一型极其强大的有源相控阵雷达，大孔径配合全向电子扫描，在高速中央处理器的支持下保证了该款雷达的超视距多目标接战能力，但这一在脉冲多普勒时代就已经实现的功能并不是AN/APG-77炫耀的资本。最牛之处在于它是全球第一款隐身智能雷达，并兼具强悍的电子战能力。
每套AN/APG-77雷达天线共安装2200个发射单元，该雷达可以对本机主动辐射的电磁波进行全自动管理，否则巨大的烧穿功率反而会让敌方在更远的距离发现自己。F-22初步考虑了传感器的孔径综合设计，使AN/APG-77除了传统雷达功能外，还可用于情报侦察、电子干扰、目标识别和通信等任务。该雷达采用固定阵面的有源相控阵技术，扫描速度极快，在空战中可以瞬间开机锁定目标后再关机，减小了被敌方截获和识别的概率。同时该雷达及F-22其他主动辐射源的波形都满足严格的低可截获要求，AN/APG-77甚至可根据目标探测需要自动控制发射功率，并能将主动辐射能量用伪噪声的形式扩散在较宽的频率范围内。
2012年加州米拉玛航展上的F-22
F-22的武器挂载方案
作战时，AN/APG-77最远可以探测到距离本机260千米的战斗机级别目标。F-22的空优任务挂载一般包括6枚AIM-120超视距空空导弹及2枚AIM-9近距格斗空空导弹，此外还有一门固定安装的20毫米M61A2“火神”航炮。AN/APG-77可以同时在视距外跟踪30个目标，并同时引导所有的6枚AIM-120拦截6个不同的目标。
由于采用了有源相控阵雷达和综合飞行数据链，F-22可以实现过去根本无法想像的16机编队作战，具体形式是16机分为4个4机菱形小编队（前后各2个），每个小编队内部的4架飞机完全共享目标信息，各小编队内有一架长机，4个小编队的长机之间交换目标信息。F-22在以这种编队进行超视距空战时将有很多战术可以选择：由于AN/APG-77雷达具备卓越的多目标探测能力，整个编队可以只有2架飞机雷达开机，其他飞机保持静默；前方2个编队依次发射AIM-120超视距空空导弹后机动脱离，由后方编队实施中段制导；前、后编队或4个编队轮番进行超视距攻击……
F-22的16机作战编队
隐身与飞行性能兼顾
除了有源相控阵雷达外，F-22在技术上另一个可以定义五代机的标签，就是其推重比达到11.7（不算尾喷口）的F119-PW-100涡扇发动机。“猛禽”是一款标准的重型战斗机，其最大起飞重量高达38吨，两台普拉特-惠特尼公司的F119发动机提供了208千牛的最大巡航推力，及312千牛的最大加力推力。F119尾喷管安装的二元俯仰轴推力矢量喷口，可在俯仰方向变化±20度，使飞机具有更好的过失速性能，同时降低了对跑道长度的要求。
2009年3月17日，在位于新墨西哥州的霍洛曼空军基地喷气发动机实验厂内，一台F119-PW-100正在进行常规性能测试
尽管隐身性能不俗，F-22的飞行性能仍然达到了很高的水平。其全机推重比高达1.26，最大飞行速度为2.25马赫，不开加力时的最大巡航速度为1.7马赫，仅靠机内燃油的截击作战半径为759千米，最大飞行高度19812米。该机的零升阻力系数为0.034（第三、四代战斗机分别约为0.032、0.041至0.044）；亚声速最大升阻比约为12（第三、四代战斗机的水平分别为8、12）；超声速最大升阻比在5到6之间；最大升力系数不低于1.8（第三、四代战斗机的水平分别为1.2、1.6，但米格-29和苏-27可达到1.7至1.8）。
风洞试验和分析显示F-22的最大可控迎角为85度（三代机一般不超过20度，四代机一般不超过40度）。在60度超大迎角下滚转时，
F119涡扇发动机测试
机头指向的改变速率可达近90度/秒；它还能在40度的大迎角下完成360度横滚。推力矢量技术使F-22在20度迎角下的滚转速率由50度/秒（非推力矢量状态）增加到100度/秒。
超视距攻防革命
超声速巡航能力无疑是“猛禽”超越上一代战斗机的最重要优势之一。其所带来的空战态势变化是革命性的，尤其是在超视距作战中，面对第四代战斗机时，拥有超声速巡航能力的五代机将从容地立于不败之地。(https://www.daowen.com)
F-22突破音障
超声速巡航大大提高了战斗机的接敌平均速度，外推拦截线，在对手进入武器射程之前就可以发起攻击。一架以1.7马赫速度巡航的F-22，与一架以0.9马赫速度巡航的F-15相比，在高度相同的情况下，前者发射的AIM-120由于初速更高，比后者发射同型导弹的射程远至少50%。再结合F-22出色的隐身能力，以及AN/APG-77雷达的远程隐蔽探测功能，可以说F-22飞行员拥有了梦寐以求的“先敌发现、先敌开火、先敌击落”优势。
相同飞行高度时，以1.7马赫速度巡航的F-22，发射AIM-120的射程，比以0.9马赫速度巡航的F-15高50%以上
在AIM-120已经进入主动导引范围，或者“猛禽”很不走运地被对方锁定的情况下，F-22飞行员这时候需要做的就是尽快脱离。由于本机一直处于1.5马赫以上的超声速飞行状态，只要不迎着敌方导弹飞，那么F-22的任何机动都会导致对方导弹攻击范围缩小——导弹发射瞬间的总能量与“猛禽”的总能量之差决定了这个范围的大小。超声速巡航结合超机动性使“猛禽”在防御机动中始终保有较高的能量，从而大大压缩了对手的开火距离和导弹有效攻击范围。
“猛禽”在超视距空战中的另一大优势同样来自速度——超声速盘旋能力。该机在1.7马赫时的稳定盘旋过载可达6.5g，相比而言，上一代的苏-27在0.9马赫速度时才能达到这一水平，这不能不说又是一项“代差”。F-22具备如此能力自然得益于高推重比发动机和推力矢量喷口，然而该机优良的超声速升阻比和配平能力设计同样功不可没。
超声速盘旋能力是保证攻防转换顺利衔接的关键一环。当AIM-120进入主动导引范围时，F-22为了避免进入对方武器有效射程，或者因为冲得太快进入风险极大的近距格斗，就需要立刻转向高速脱离。可以想象，对于F-15这类飞机而言，为了尽快转向，转弯前的速度不能太快，完成转向之后才能加速脱离。“猛禽”的超声速盘旋能力就无需顾虑这些，其可以从导弹发射前、发射后、转向脱离前、转向过程中，一直到转向完成后都保持1.7马赫的速度，从而在扩大AIM-120攻击范围的同时，也不给敌方空空导弹任何可乘之机。
相同盘旋过载时，F-22与苏-27的飞行速度对比
1.7马赫巡航的优势
在和F-15或者苏-27的空战中，如果F-22不想陷入纠缠的话，那么“鹰”和“侧卫”是无论如何也追不上“猛禽”的——尽管F-15和苏-27的最大飞行速度比“猛禽”还快，这为F-22带来了更多战术选择，并让其始终占据主动优势。第四代战斗机在初始加速突破音障阶段还不会落后太多，当“猛禽”进入超声速巡航状态后，这场速度竞赛实际上就结束了，第四代战斗机必须打开加力才能超声速飞行，这会让它们的燃油迅速耗尽。F-22首席试飞员保罗·梅斯回忆说：“我们与F-15的对抗演习总是受到追击飞机油量的限制。一句简单的Bingo就会迫使我们减速，然后把追击的F-15带到加油机那里加油，此时我们的油箱却还剩下很多油。”
除了空战外，如果需要F-22穿越对手的防空体系，超声速巡航能力还可以提高其生存力。道理很简单：穿越防空系统传感器探测范围的时间越短，留给防空系统的反应时间就越短，防空系统的攻击范围就会被急剧压缩。即便导弹已经发射，无论面对尾追还是前置拦截，“猛禽”也都比其他任何战斗机更安全，因为导弹必须追击一个高速目标，相对角速度太大使得它不得不在急转弯中消耗能量。
传统战斗机的鲁特斯基爬升曲线与F-22爬升曲线的对比
F-22的爬升性能同样惊人。传统的战斗机快速爬升时采用鲁特斯基爬升曲线。它们先以亚声速爬升到对流层顶，然后再加速到超声速爬升。“猛禽”则可以省掉上述复杂的爬升曲线，直接从跑道上拉起加速，转入超声速爬升就是了。出色的爬升性能在实战中的好处不言而喻，无论是超视距拦截还是近距格斗，“猛禽”都可以迅速抢占高度优势，为随后的攻击建立能量优势。
能打实战的“眼镜蛇”
一般来说，4S里面的超机动性，主要指过失速机动性。要具备过失速机动性，良好的大迎角飞行品质和有效的控制手段是必备前提。我们先来看看F-22在大迎角飞行状态下的表现，这或许有助于我们理解这种飞机的优势所在。
参与了F-22左端包线试飞的琼·比斯雷曾谈到：“F-22大约在20度迎角附近开始抖振，直到26度抖振幅度轻微增大，抖振强度大约和F-16大迎角抖振的最小强度差不多，从26度到40度，抖振强度基本稳定，超过40度后开始减小。”而来自F-16/MATV试飞小组的报告称：“除非在高亚声速状态，否则标准的F-16在正常迎角限制的飞行包线内不会出现大幅抖振。在超过限制后的某个位置，我们遇到了明显的抖振。在大约40度迎角附近出现中等幅度抖振，一直持续到50度，然后减弱到几乎消失。”
存放于爱德华兹空军基地的F-16/MATV，它在F-16D Block 30的基础上换装了轴对称矢量喷管（AVEN），该喷管可轴向偏转17度
两相对比，我们可以看到，与典型第四代战斗机相比，F-22的抖振幅度明显减小，这得益于良好的气动设计，对于大迎角条件下的武器使用（特别是航炮）非常有利。此外，报告中还有一句潜台词：飞机在大迎角下飞行稳定，不会出现机翼突然失速然后失控的局面。
要完成过失速机动，良好的俯仰控制能力必不可少。需要特别指出的是，这里的俯仰控制能力并不仅仅指飞机的俯仰率大小，还包括俯仰轴上机头精确指向能力和稳定机头指向的能力。对此，琼·比斯雷说：“电传飞控系统结合推力矢量控制，赋予F-22游刃有余的俯仰控制能力。当我们在大迎角下改变机头指向时，俯仰控制一直反应良好。我们在35000英尺急剧拉起，此时俯仰率超过每秒40度。如果在低空，这些‘眼镜蛇’类的机动会更加惊人。”
从这段话我们可以看到，F-22具有较大的俯仰率，如果考虑到这个俯仰率是在超过1万米高度获得的，这个表现就相当不错了——在经典的“眼镜蛇”机动中，苏-27最大俯仰率可以达到每秒60至70度，虽然由于高度不同不具备可比性，不过后者完全依靠气动作用实现如此大的俯仰率，苏霍伊的气动设计功底可见一斑。但请注意，F-22此时的俯仰率主要得益于推力矢量控制，因此可以持续提供飞行员可控的高俯仰率，这意味着在过失速机动过程中飞行员可以精确控制机头指向，这显然极具实战价值。
不同飞行高度时，F-22与苏-27的俯仰率对比
苏-27只能在过失速机动初期达到较高的俯仰率，动作后期实际上是靠前期产生的巨大惯性将前机身“甩”上去的，整个动作基本上不受控，除非目标正好进入苏-27雷达的视野且相对速度不高，苏-27的“眼镜蛇”才有实战价值，这显然不太可能，只要目标仍然具有一定的机动能量，在通过雷达告警发现自己被锁定后，就可以迅速摆脱此时速度极慢且根本不受控的苏-27。但如果换成“猛禽”就不一样了，F-22做过失速机动的同时仍保持很高的能量，且整个机动可控，因此可以及时调整机头指向以追踪试图摆脱的敌机，让目标无法逃脱“猛禽”机载雷达和导弹的锁定范围。
作为包线扩展试飞的一部分，F-22还进行了负迎角试飞，试飞中最大负迎角达到40度。由此看来，对于F-22飞行员而言，其几乎拥有无限的安全飞行范围，在飞行包线内，“猛禽”可以从容地将性能发挥到极致，而无需担心飞机因为过于极端的机动动作进入失控的螺旋。
推力矢量缺憾
任何设计师都无法设计出一款十全十美的飞机，完美总是相对的。从整合设计的角度分析，一款飞机总是试图突出设计者所想要的性能，而对一些并不重要或技术上难以实现的性能要求，只能弱化或者放弃。
F-22的二元俯仰轴推力矢量喷口特写，可见每个喷口各有上下两个气流调节板
位于俄亥俄州代顿市的美国空军博物馆内陈列的F-22二元俯仰轴推力矢量喷口
尽管在战斗机技术领域美国人遥遥领先，但从F-22身上我们依然看到了些许缺憾，这就是推力矢量技术。其实，要使发动机的喷流发生偏转并不难，难的是如何精确有效地控制喷流方向，并确保工作的绝对可靠性，在矢量喷口领域，技术的复杂度是超乎想象的。俄国人对此已经探索了超过20年，由于从一开始他们就选择了转向喷口方案，因此其一直在推力矢量技术上处于领先地位。
美国人则从当年的X-29开始就选择了喷流舵面技术，这种技术的控制虽然相对简单，却无法做到全向控制。F-22为了实现隐身要求，从设计之初就确立了俯仰方向的推力转向，在横侧推力方面则只能用喷流舵面来控制，这样做尽管技术上比较容易，但与飞控系统的交联就相对复杂，为了减小风险他们只能简化控制模式，其横侧推力矢量作用十分有限，因此大大限制了F-22的水平超机动性。例如，采用全向矢量喷口的米格-29OVT可以做零速度下的无半径和小半径水平机动，在复合机动中任意发挥随心所欲，而F-22只能在俯仰机动中做到“随控操纵”，却无法实现小速度或零速度下的无半径水平机动。
必须指出的是，无半径水平机动并非花拳绣腿，与垂直方向的“眼镜蛇”类似，其可以在近距水平格斗中迅速实现机头指向。
威慑型战斗机？
美国空军在2004年的初始运行测试和评估后认定，F-22在未来空战中将拥有压倒性优势，胜负率要比F-15、F-16或F/A-18高出至少30倍。然而，令人遗憾的是，“猛禽”却在其最初性能需求中明确提到的两个领域表现不佳——航程与可维护性，这已经从某种程度上影响了该款战斗机的发展前途。在规划ATF项目时，F-22的主要任务是从英国基地起飞，超声速飞行至中欧上空争夺制空权，该任务明显要求具备较大的作战半径。可目前的F-22A在仅靠机内燃油的情况下只有700多千米作战半径，与上代的F-15C差得太远。此问题必然会导致两个后果：一是需要更多空中加油机支援，可这些加油机既无法隐身也缺乏自卫能力；二是只能有限突入敌方纵深领空，导致飞行员无法充分发挥F-22的超声速巡航能力。
F-22的4S标准中，网络中心战能力也可以换作高可维护性，这也是最初设计该机时的硬指标之一。现在的情况却与最初设想大相径庭——该战机的维护十分复杂，美国空军承认：“F-22的隐身蒙皮是造成维护困难的主要原因，还有其他意料之外的缺陷。”更令人难以接受的是，F-22服役后的实际操作经验证明，在与隐身无关的传统维护方面，F-22也需要比前代战斗机更高的费用与工时。
此外，作为最后一代冷战型战斗机，F-22也很难适用于美军经常参与的非对称性局部战争。在低威胁环境下，F-22尽管已经改名F/A-22，其对地攻击能力仍然无法与A-10、F-15E或F/A-18等上代机型相比。换句话说，F-22的真实价值越来越像战略核武器，当其只能作为一款威慑性作战平台存在时，占用大量装备预算的“猛禽”必然会招致实用主义者的严厉批评。从这一点来看，第187架F-22也许真的就成为“猛禽”的终点，而替代它的很可能是一款不再需要人驾驶的第六代战斗机。
军情链接
FB-22轰炸机方案
FB-22是洛克希德-马丁公司提出的F-22轰炸机化改型方案。其在原有F-22基础上采用了更大的三角后掠翼设计。每个机翼上的外挂武器舱都可以携带2270千克弹药以及一个巡航导弹吊架。FB-22加长了前机身，机舱内采用双座设计。动力系统为两台F119改进型发动机，推力增加约10%。机翼武器舱和导弹架的设计最大程度保留了“猛禽”的隐身性能。此外，该机在机身中心位置的主武器舱还增加了两扇凸起的舱门，从而可以挂载2枚大尺寸的908千克炸弹。该机85%的软件系统和零件设备与F-22通用。增大机内载油量后，FB-22的作战半径可达2897千米，是F-22的近4倍。总载弹量也增加至16.3吨。
FB-22想象图
FB-22本来预计于2015年加入美空军服役，弥补美国空军在F-117退役后的隐身战术轰炸机空缺。然而，设计方案公布之时，正好赶上F-22“猛禽”的产量被严重削减。既然连F-22的未来都无法保证，空军就更没有多余的资金来采购FB-22了，在此情况下，FB-22甚至还没来得及正式立项就下马了。