เอกลักษณ์

เครื่องยนต์เอฟ119-พีดับบลิว-100 ของเอฟ-22 แร็ปเตอร์กำลังสันดาปท้ายขณะทำการทดสอบการบิน

เอฟ-22 เป็นเครื่องบินขับไล่ยุคที่ห้าซึ่งถูกจัดว่าเป็นเครื่องบินล่องหนยุคที่สี่โดยกองทัพอากาศสหรัฐฯ[21] เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนรุ่นแพรทท์แอนด์วิทนีย์เอฟ119-พีดับบลิว-100 สองเครื่องยนต์ที่มีสันดาปท้ายเป็นขุมกำลังของมัน แรงผลักสูงสุดเป็นข้อมูลลับถึงแม้ว่าแหล่งข้อมูลหลายแห่งบอกว่าประมาณ 35,000 ปอนด์ในแต่ละเครื่อง[22] ความเร็วสูงสุดโดยปราศจากอาวุธจะอยู่ที่ประมาณ 1.82 มัคอย่างที่เห็นเมื่อนายพลจอห์น พี จัมพ์เปอร์อดีตหัวหน้าในกองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้บินเครื่องเอฟ-22 จนถึงความเร็ว 1.7 มัคโดยไม่ใช้สันดาปท้ายเมื่อวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2548[23] เมื่อใช้สันดาปท้ายมันจะมีความเร็วมากกว่า 2 มัค (2,120 ก.ม./ช.ม.) ตามที่ล็อกฮีด มารตินกล่าว อย่างไรก็ตามแร็ปเตอร์สามารถทำความเร็วเกินความสามารถของมันได้อย่างง่ายดายโดยเฉพาะในระดับความสูงต่ำโดยมีสัญญาณเตือนเพื่อไม่ให้นักบินทำความเร็วมากจนเกินไป อดีตหัวหน้าผู้ทดสอบแร็ปเตอร์ของล็อกฮีด มาร์ตินชื่อพอล เมทซ์กล่าวว่าช่องที่อากาศเข้าของแร็ปเตอร์เป็นแบบนิ่ง แต่ในขณะที่แนวลาดเอียงตามหลักทฤษฎีจะให้ความเร็วมากกว่า 2.0 มัค แต่ก็ไม่มีหลักฐานที่ยืนยันสิ่งนี้ แนวลาดเอียงดังกล่าวถูกใช้เพื่อป้องกันเครื่องยนต์จากการหยุดกลางคันแต่ตัวส่วนที่รับอากาศเข้าเองก็อาจถูกออกแบบมาเพื่อสิ่งนี้เช่นกัน เมทซ์ยังกล่าวอีกว่าเอฟ-22 มีความเร็วสูงสุดมากกว่า 2.42 มัคและอัตราการไต่ระดับของมันก็เร็วกว่าเอฟ-15 อีเกิลเนื่องจากเทคโนโลยีเครื่องยนต์ที่ก้าวหน้ากว่า ถึงแม้ว่าตามหลักอัตราน้ำหนักต่อแรงผลักของเครื่องบินแล้วเอฟ-15 จะเท่ากับ 1.1:1 ในขณะที่เอฟ-22 มีอัตราอยู่ที่ 1:1[24] กองทัพอากาศสหรัฐฯ อ้างว่าเอฟ-22เอนั้นไร้เทียมทาน[1]

เอฟ-22 แร็ปเตอร์กำลังเติมเชื้อเพลิงจากเคซี-10 เอ็กซ์เทนเดอร์

ในสาธารณะไม่มีใครรู้ความเร็วสูงสุดที่แท้จริงของเอฟ-22 ความสามารถของโครงสร้างที่ทนทานต่อแรงกดดันและความร้อนจากการเสียดสี โดยเฉพาะในเครื่องบินใช้พอลิเมอร์มากมายในเอฟ-22 อย่างไรก็ตาม อย่างไรก็ตามในขณะที่เครื่องบินบางลำรวดเร็วขึ้นด้วยการห่อผิว การขนส่งภายในของอาวุธโดยพื้นฐานทำให้เครื่องบินมีการทำงานที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการบรรทุกอาวุธที่มากเกินไปของเครื่องบินแบบอื่น มันเป็นหนึ่งในเครื่องบินที่สามารถบินแบบเหนือเสียงได้โดยปราศจากการใช้สันดาปท้าย ความสามารถนี้ถูกเรียกว่า ซูเปอร์ครูซ (supercruise)

เอฟ-22 มีความคล่องตัวสูงทั้งในความเร็วเหนือเสียงและต่ำกว่าเสียง มีมีแรงต้านที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง[25] ทำให้มันยังควบคุมได้ในความเร็วสูง แรงขับของเอฟ-22 ทำให้มันเลี้ยวได้แคบและทำมุมปะทะได้ดี[24] เอฟ-22 ยังสามารถทำมุมปะทะได้มากกว่า 60 องศาตลอดเวลาในขณะที่ยังสามารถควบคุมได้[24][26] ในเดือนมิถุนายนพ.ศ. 2549 ขณะทำการทดสอบในอะแลสกา นักบินเอฟ-22 ได้สาธิตให้เห็นว่าระดับความสูงร่อนมีประสิทธิภาพมากในการต่อสู้ ด้วยข้อได้เปรียบนี้ทำให้มันมีคะแนนในการสังหารมากกว่าเครื่องบินขับไล่ลำอื่นของสหรัฐฯ และรวมทั้งเครื่องบินยุคที่สี่อีกด้วย[27]

ระบบอิเล็กทรอนิกส์อากาศ

ระบบการบินของเอฟ-22 มีทั้งเรดาร์เตือนภัยแบบเอเอ็น/เอแอลอาร์-64[28] ระบบอินฟราเรดเอเอ็น/เอเออาร์ 56 และระบบเตือนขีปนาวุธแบบอัลตราไวโอเล็ต และเรดาร์สแกน (Active Electronically Scanned Array) แบบเอเอ็น/เอพีจี-77 ของนอร์ทธรอป กรัมแมน เอเอ็น/เอพีจี-77 มีทั้งตัวหาเป้าระยะไกลและระยะใกล้เพื่อหาสัญญาณของอากาศยานข้าศึก

เอเอ็น/เอแอลอาร์-94 เป็นระบบตัวรับในการตรวจการสัญญาณเรดาร์ในสภาพแวดล้อม มันประกอบด้วยเสาอากาศกว่า 30 เสาที่กลมกลืนไปกับปีกและส่วนลำตัวเครื่องบิน มันถูกบรรยายโดยอดีตหัวหน้าโครงการเอฟ-22 ที่ล็อกฮีด มาร์ตินชื่อทอม เบอร์บาจว่า "มันเป็นชิ้นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของเครื่องบิน" โดยที่มันมีระยะไกลกว่าเรดาร์มันจึงสามารถให้เรดาร์ที่เกินข้อจำกัดของเอฟ-22 ได้ขณะที่มันล่องหน เมื่อเป้าหมายพุ่งเข้ามาเอเอ็น/เอแอลาร์-94 จะส่งต่อสัญญาณให้กับเรดาร์เอเอ็น/เอพีจี-77 เพื่อติดตามการเคลื่อนไหวของเป้าหมาย[29]

เรดาร์เอเอ็น/เอพีจี-77 เออีเอสเอถูกออกแบบมาเพื่อปฏิบัติการครอบครองและเข้าโจมตีน่านฟ้า จุดเด่นของมันคือทำให้มองเห็นได้ยาก การสแกนด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถหาเป้าหมายได้มากมายในทุกสภาพอากาศ เอเอ็น/เอพีจี-77 จะเปลี่ยนคลื่นความถี่มากกว่า 1,000 ครั้งต่อวินาทีเพื่อป้องกันการสกัดกั้น เรดาร์นี้ยังสามารถปล่อยรังสีออกไปเพื่อทำให้เซ็นเซอร์ของข้าศึกเสียหาย นั่นทำให้เครื่องบินนี้มีความสามารถในการโจมตีด้วยอิเล็กทรอนิกส์[30][31]

ข้อมูลของเรดาร์ดำเนินการโดยหน่วยประมวลผลของเรย์ธีออนที่เรียกว่าซีไอพี (Common Integrated Processor) สองตัว ซีไอพีจะทำงาน 10,500 ล้านคำสั่งต่อวินาทีและมีหน่วยความจำ 300 เมกะไบต์ ข้อมูลสามารถรวบรวมจากเรดาร์และระบบอื่นๆ บนเครื่องบิน โดยถูกกรองโดยซีไอพีและเสนอแนวทางปฏิบัติบนจอแสดงผลในห้องนักบิน มันทำให้นักบินสามารถจัดการกับสถานการณ์ที่คับขันได้ ซอฟต์แวร์ของแร็ปเตอร์ประกอบด้วยข้อมูลมากกว่า 1.7 ล้านข้อมูลซึ่งส่วนใหญ่จะมาจากเรดาร์[32] เรดาร์ถูกคาดว่าจะมีระยะที่ 125-150 ไมล์ถึงแม้ว่าการวางแผนที่จะพัฒนามันจะให้ระยะไกลขึ้นเป็น 250 ไมล์และจะได้ยาวมากกว่าหากใช้แบบสำแสงแคบ[27]

เอฟ-22 แตกต่างที่ไม่เหมือนใครมากมายจากเครื่องบินที่แบบเดียวกัน ตัวอย่างเช่น มันมีเครื่องเตือนภัยและความสามารถในการระบุภัยนั้นๆ เหมือนกับที่อาร์ซี-135 ริเวทจอยน์ทของโบอิง[27] ในขณะที่อุปกรณ์ของเอฟ-22 ไม่ได้ทรงพลังและซับซ้อนเพราะว่าการล่องหนของมัน มันสามารถเข้าใกล้สมรภูมิได้มากขึ้นเพื่อทดแทนความสามารถที่ลดลงไปของมัน[27]

เอฟ-22 สามารถใช้ระบบควบคุมและเตือนภัยทางอากาศหรือเอแวกส์ (Airborne Warning and Control System) ขนาดเล็กได้ แม้ว่าจะลดความสามารถที่เทียบกับโครงสร้างของอี-3 เซนทรีที่มีความสามารถในการระบุตัวเป้าหมาย[24] ระบบทำให้เอฟ-22 กำหนดเป้าหมายเพื่อทำงานร่วมกับเอฟ-15 และเอฟ-16 และสามารถกำหนดให้เครื่องบินทั้งสองลำโจมตีเป้าหมายเดียวกันหรือไม่ ดังนั้นจะต้องมีคนเลือกคนละเป้าหมายที่ต่างกัน[27][24] มันมักสามารถระบุเป้าหมายได้รวดเร็วกว่าเอแวกส์ในบางครั้ง[27]

ตัวเก็บข้อมูลแบบไออีอีอี-1394บีที่ถูกสร้างขึ้นมาให้กับเอฟ-22 ถูกดัดแปลงมาจากระบบไออีอีอี-1394 "ไฟร์ไวร์"[33] ซึ่งมันถูกใช้กับคอมพิวเตอร์ทั่วไป ตัวเก็บข้อมูลแบบเดียวกันถูกใช้ในเครื่องบินขับไล่เอฟ-35 ไลท์นิ่ง 2[33]

ห้องนักบิน

ห้องนักบินเอฟ-22 เป็นแบบกระจกโดยปราศจากอุปกรณ์แบบเดิมและแทนที่ด้วยอุปกรณ์ใหม่ของเครื่องบินรบแบบใหม่[34] จุดเด่นของห้องนักบินเอฟ-22 ยังมีทั้งหมวก จุดขึ้นลงที่รวดเร็ว เอชเอ็มไอ (Human-Machine Interface) ขนาดที่เหมาะสมกับร่างกายของมนุษย์ และระบบเตือนภัยชั้นยอด[35] จุดเด่นอื่นๆ คือฝาครอบขนาดใหญ่แบบชิ้นเดียวและระบบช่วยชีวิตที่ก้าวหน้า[35]

ห้องนักบินของเอฟ-22 แสดงให้เห็นอุปกรณ์และจอแสดงผล

โครงสร้าง

การออกแบบขนาดเล็กมากมายเกิดจากวายเอฟ-22เอรุ่นต้นแบบเพื่อสร้างเอฟ-22เอ ปีกที่ลู่ไปด้านหลังถูกเปลี่ยนจาก 48 องศามาเป็น 42 องศาในขณะที่พื้นที่ของปีกหางแนวตั้งถูกเพิ่มขึ้นอีก 20% เพื่อเพิ่มการมองเห็นของนักบิน ฝาครอบถูกเลื่อนไปด้านหน้าอีก 7 นิ้วและส่วนรับอากาศของเครื่องยนต์ถูกเลื่อนไปด้านหลัง 14 นิ้ว รูปร่างของปีกและปีกหางถูกพัฒนาเพื่อเพิ่มหลักอากาศพลศาสตร์ ความแข็งแกร่ง และเอกลักษณ์ในการล่องหน[36] โครงสร้างยังมีจุดเด่นตรงที่ติดอาวุธภายในสามแห่งบนส่วนท้องและด้านข้างของลำตัว[37]

อาวุธ

เอฟ-22 ยิงขีปนาวุธเอไอเอ็ม-120 แอมแรม

แร็ปเตอร์ถูกออกแบบให้บรรทุกขีปนาวุธอากาศสู่อากาศไว้ภายในลำตัวเพื่อป้องกันการรบกวนการพรางตัวและลดแรงต้านในขณะทำความเร็วสูงและพิสัยการต่อสู้ที่ไกลขึ้น การยิงขีปนาวุธจะต้องเปิดประตูช่องที่เก็บอาวุธ ในขณะที่ขีปนาวุธจะยื่นออกมาจากโครงสร้างด้วยแขนไฮดรอลิก เครื่องบินสามารถบรรทุกระเบิดระบบนำวิถีเจแดมและระเบิดเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กหรือเอสบีดี (Small-Diameter Bomb) แบบใหม่ แร็ปเตอร์ติดตั้งปืนเอ็ม61เอ2 วัลแคนขนาด 20 ม.ม.พร้อมเครื่องดักฝุ่นในโคนปีกด้านขวา เอ็ม61เอ2 เป็นอาวุธสุดท้ายโดยมีกระสุนเพียง 480 นัดซึ่งสามารถยิงหมดได้ภายในห้าวินาทีติดต่อกัน ถึงกระนั้นเอฟ-22 สามารถใช้ปืนของมันในการต่อสู้โดยไม่ถูกตรวจจับซึ่งจะจำเป็นเมื่อขีปนาวุธได้ถูกใช้ไปหมดแล้ว[24]

ความเร็วในการร่อนที่สูงของแร็ปเตอร์มีไว้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ขีปนาวุธอากาศสู่อากาศและอากาศสู่พื้น ปัจจัยเหล่านี้อาจเป็นเหตุผลเบื้องหลังที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ ไม่ใช้ขีปนาวุธอากาศสู่อากาศพิสัยไกลอย่างเอ็มบีดีเอ เมเทโอ อย่างไรก็ตามกองทัพอากาศสหรัฐฯ วางแผนที่จะจัดซื้อเอไอเอ็ม-120ดี แอมแรมซึ่งจะทำพิสัยได้ไกลกว่าเอไอเอ็ม-120ซี แท่นยิงของแร็ปเตอร์จะเพิ่มพลังงานให้กับขีปนาวุธซึ่งจะช่วยเพิ่มพิสัย[38] ในการทดสอบแร็ปเตอร์ได้ทิ้งระเบิดเจแดมขนาด 1,000 ปอนด์จากความสูง 50,000 ฟุต ในขณะที่ทำการบินด้วยความเร็ว 1.5 มัคเข้าโจมตีเป้าหมายที่กำลังเคลื่อนที่ห่างออกไป 39 กิโลเมตร[39]

เอฟ-22 ปล่อยเจแดมจากช่องเก็บอาวุธใต้ท้องในขณะที่บินเหนือเสียง

ในขณะที่เอฟ-22 บรรทุกอาวุธเอาไว้ภายใน นั่นก็ไม่ใช่ข้อจำกัดของมัน ที่ปีกยังมีจุดติดอาวุธสี่แห่งซึ่งแต่ละแห่งจะรับน้ำหนักได้ 5,000 ปอนด์ จุดแต่ละตำแหน่งจะมีส่วนที่สามารถบรรทุกถังเชื้อเพลิงขนาด 600 แกลลอนหรือบรรทุกขีปนาวุธแบบคู่ อย่างไรก็ตามการใช้อุปกรณ์ภายนอกทำให้ลดการพรางตัวของเอฟ-22 และส่งผลอันตรายต่อความคล่องตัว ความเร็ว และพิสัยทำการ ตำแหน่งติดอาวุธสามารถสลัดออกได้ซึ่งทำให้เครื่องบินได้ความสามารถในการพรางตัวกลับมา[40] ในปัจจุบันการวิจัยถูกจัดขึ้นเพื่อพัฒนาการล่องหนและตำแหน่งติดอาวุธที่เหมาะสม

การพรางตัว

เพื่อเข้าสู่การพรางตัวหรือล่องหนนั้น เอฟ-22 จะต้องบรรทุกอาวุธเอาไว้ภายใน ในภาพเป็นตอนที่ช่องเก็บอาวุธถูกเปิดออก

ถึงแม้ว่าเครื่องบินรบมากมายของตะวันตกในปัจจุบันจะถูกตรวจจับได้ยากบนจอเรดาร์ด้วยการใช้วัสดุที่ดูดซับการสะท้อนของเรดาร์ เอฟ-22 ถูกออกแบบมาให้ตรวจจับได้ยากยิ่งขึ้นไปอีกด้วยระบบมากมายที่ป้องกันทั้งภาพ อินฟราเรด เสียง และคลื่นความถี่วิทยุ

การล่องหนของเอฟ-22 นั้นมาจากการผสมผสานของปัจจัยที่รวมทั้งรูปทรง การใช้วัสดุดูดซับเรดาร์ และใส่ใจในรายละเอียดกระทั่งบานพับและหมวกของนักบินที่อาจสะท้อนเรดาร์ได้[41] อย่างไรก็ตามการใช้โครงสร้างก็เป็นเพียงหนึ่งในห้าปัจจัยที่ผู้ออกแบบตั้งใจที่จะสร้างการอำพรางให้กับเอฟ-22 เอฟ-22 ยังถูกออกแบบให้ปลอมการส่งอินฟราเรดของมันเมื่อทำให้ขีปนาวุธติดตามความร้อนทั้งแบบอากาศสู่อากาศและพื้นสู่อากาศตรวจจับมันได้ยาก ผู้ออกแบบยังทำให้มันถูกมองเห็นได้ยากด้วยตาเปล่าและควบคุมการกระจายของวิทยุและเสียง[41] แร็ปเตอร์มีที่เก็บอาวุธที่ด้านใต้ท้องเพื่อซ่อนความร้อนจากขีปนาวุธพื้นสู่อากาศ[42]

เอฟ-22 ดูเหมือนจะใช้วัสดุดูดซับเรดาร์น้อยกว่าเอฟ-117 วัสดุเหล่านี้ทำให้เกิดปัญหาเนื่องจากมันอ่อนไหวต่อสภาพอากาศ[43] มันไม่เหมือนกับบี-2 ซึ่งต้องการโรงเก็บที่รักษาอย่างดี เอฟ-22 นั้นสามารถซ่อมแซมหรือเก็บไว้ในโรงเก็บทั่วไปได้[43] นอกจากนั้นเอฟ-22 ยังมีระบบเตือนภัยซึ่งจะแสดงความเสียหายซึ่งอาจลดการพรางตัวของเครื่องบิน[43] เรดาร์จริงๆ ของเอฟ-22 นั้นยังคงเป็นความลับ ในช่วงต้นปีพ.ศ. 2552 ล็อกฮีด มาร์ตินได้ปล่อยข้อมูลของเอฟ-22 ที่อธิบายถึงเรดาร์และการสะท้อน[44] อย่างไรก็ตามจุดเด่นในการอำพรางของเอฟ-22 ก็ต้องการการเตรียมพร้อมมากกว่าเครื่องบินรบทั่วไปของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ถึง 80%[45][46]

ระบบไฟภายนอก

เครื่องบินมีไฟครบถ้วนและไฟเตือนไม่ให้ชนกันบนปีกซึ่งเข้ากับการพรางตัวได้โดยมีผู้ผลิตคือบริษัทกู้ดริช ไฟที่ใช้พลังงานต่ำจะอยู่ที่ตำแหน่งสำคัญของเครื่องบินสำหรับการทำภารกิจตอนกลางคืน (อยู่บนทั้งสองด้านบนส่วนคางของลำตัว บนปลายบนของปีกซ้ายและปีกขวา และบนด้านนอกของปีกท้ายแนวตั้งทั้งสอง)[35]