Requisitos del programa
La exigencia del proyecto ATF fue hecha a medida, para dar la USAF un avión de combate sin precedentes que sería mejor que los Su-27 y MiG-29 que para entonces estaban entrando en servicio. Ellos querían que su nuevo caza los suficientemente furtivo al radar enemigo hasta que fuera demasiado tarde para que el adversario reaccionara.
Los requisitos del proyecto especificaban:
- Una relación de empuje específico de 1.4 pero se logro 1.5 con MTOW.
- Tecnología Furtiva.
- Fuselaje hecho de materiales compuestos y aleaciones ligeras.
- Capacidad para utilizar una pista larga 610 m (más tarde cambiado a 910 m).
- Peso máximo de despegue de 23.000 kg.
- Radio de combate de 1.300 kilometros.
- Velocidad de Mach 1.4 a 1.5 supercruise.
- Motores de mayor potencia en comparación con los F-15 los motores existentes.
El peso y el costo cada vez mayor de la ATF eliminaron ciertos requisitos durante el desarrollo. Los radares de aspecto lateral se eliminaron y el sistema dedicado de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) se degrado de varios colores a un solo color y luego se eliminó también. Sin embargo, las disposiciones de espacio y enfriamiento se conservaron para permitir la adición futura de estos componentes.
Aerodinámica-Propulsión
La flecha del borde de ataque y del estabilizador horizontal es de 42° y el borde de fuga de entre 17° y 42° más allá de los alerones, el estabilizador horizontal consta de 5 elementos y se mueve todo el conjunto, las superficies verticales de cola están inclinadas 28°, el estrechamiento alar es de 0.169, el ángulo del diedro 3.25°, la torsión en la raíz es de 0,5°, el espesor relativo es 5.92 en la raíz y 4.29 en la punta.
La cubierta de la cabina elevada sobre la línea del fuselaje mejora la visibilidad y tiene lados inclinados hacia afuera, la forma del radomo refleja todas las frecuencias de radar excepto en las que opera el APG-77. Como el cockpit es una de las principales fuentes de firma RCS el canopy se recubre con una fina película de oro que absorbe en gran medida la energía de las ondas de radar y deja paso al 85% de la luz.
El material RAM se aplica a zonas concretas y en cantidad reducida donde se exigía la existencia de superficies curvas; todas las compuertas están bordeadas por dientes de sierra.
Las tomas de aire son de forma de diamante y los conductos de aire están completamente carenados.
Careciendo de Freno aerodinámico el F-22 usas la deflexión de sus timones de dirección para tal cometido.
El motor Pratt & Whitney F119 es un reactor de ciclo variable y se comporta como un turborreactor convencional a velocidades supersónicas (empuje superior y respuesta instantánea) y como turbofan a régimen subsónico (consumo moderado).
Probablemente la velocidad de punta del F-22 sea simplemente Mach 2.0 por carecer de las toberas de admisión variables como las del F-15 porque estas aumentan la firma radárica, aunque esta velocidad la alcanza con el máximo combustible interno y todo el armamento interno.
Las toberas TVC 2D +/- 20º son controladas a través de sistemas FADEC o Sistema computarizado de control de vuelo y el control de motor digital de plena autoridad por sus siglas en ingles, de 4ª generación, de manera que actúan como si fuesen otra superficie de control integrado con los otros componentes, además tienen elementos resistentes al calor que les proporcionan durabilidad durante la deflexión incluso en postcombustión; Los controles de motor digital son de redundancia doble, a dos unidades por motor , que aseguran una confiabilidad sin igual en los sistemas de control del motor.
La TVC 2D le permite al Raptor duplicar el régimen de Alabeo del F-15 a bajas velocidades y multiplicar por cuatro su respuesta en profundidad a grandes ángulos de ataque. A 148 km/h puede volar con AoA 60º haciendo giros controlados en el eje longitudinal y con régimen de alabeo de 100º/seg.
En cuanto a los materiales de construcción la proporción en peso es 39% de titanio, 24% de compuestos, 16% de aluminio y 1% de termoplástico. El titanio se utiliza por su alta relación resistencia / peso en áreas de tensión crítica, incluidos algunos de los mamparos, y también por sus cualidades resistentes al calor en las secciones calientes de la aeronave.
Los materiales compuestos de fibra de carbono se han utilizado para el marco del fuselaje, las puertas, los largueros intermedios en las alas y para los paneles de piel de construcción en sándwich de panal.
Sistemas de Integración e Interfaces.
La nueva cabina del F-22 redefine el estándar de los aviones de combate hasta entonces. Fue diseñado para permitir que el piloto actúe como un táctico, en vez de ser un simple operador de sensores. Los pilotos del F-22 harán lo que los humanos ejecutan sin problemas, pensar. El piloto utilizará totalmente la potencia de la computo del F-22.
La presentación global de la información aérea combinada se proporciona a través de seis pantallas de cristal líquido multifunción Sanders/Kaiser; mediante unos botones indicadores el piloto puede controlar el formato de las mismas. Los diales y medidores analógicos / de espera tradicionales están ausentes. El F-22 tuvo la primera cabina de cristal moderna en un avión de combate táctico.
Los sistemas de radar, ESM, IFF, INS, armas, comunicaciones y subsistemas de aviónica están controlados de forma integrada por dos ordenadores denominados CIP o procesador integrado común, fusionando la información de manera coherente y presentando únicamente los datos más relevantes en los display del piloto, habiendo espacio para el crecimiento con un CIP adicional, conectados todos por fibra óptica.
La presentación global de la información aérea combinada se proporciona a través de seis pantallas de cristal líquido multifunción Sanders/Kaiser; mediante unos botones indicadores el piloto puede controlar el formato de las mismas. Los diales y medidores analógicos / de espera tradicionales están ausentes. El F-22 tuvo la primera cabina de cristal moderna en un avión de combate táctico.
Los sistemas de radar, ESM, IFF, INS, armas, comunicaciones y subsistemas de aviónica están controlados de forma integrada por dos ordenadores denominados CIP o procesador integrado común, fusionando la información de manera coherente y presentando únicamente los datos más relevantes en los display del piloto, habiendo espacio para el crecimiento con un CIP adicional, conectados todos por fibra óptica.
EL CIP o cerebro del sistema de aviónica fusionada, se compone de computadoras integrales trabajando en red, reuniendo los datos del radar, EW, IFF, comunicaciones, INS, armas, subsistemas, en las pantallas multifuncionales. En lugar de que cada componente tenga su procesador, el CIP soporta todas las señales y procesamiento de todos los datos.
Cada módulo está limitado por diseño a solo el 75 por ciento de su capacidad, por lo que el F-22 tiene una capacidad de crecimiento del treinta por ciento sin cambio en el equipo existente. Hay espacio, potencia y disposiciones de refrigeración en el avión ahora para un tercer CIP, por lo que el requisito de una capacidad de crecimiento de la aviónica del 200 por ciento en el F-22 se puede cumplir fácilmente.
Los CIP también contienen un software de misión que utiliza datos de planificación de misiones adaptables para la gestión del emisor del sensor y la fusión de sensores múltiples; información específica de la misión entregada al sistema a través del equipo de transferencia de datos Fairchild que también contiene almacenamiento masivo para los datos predeterminados y el programa de vuelo operacional de la aeronave. La capacidad de procesamiento de propósito general del CIP tiene una calificación de más de 700 millones de instrucciones por segundo (Mips) con un crecimiento de 2,000 Mips; capacidad de procesamiento de señal de más de 20 mil millones de operaciones por segundo (Bops) con capacidad de expansión de 50 Bops. Los CIP contienen más de 300 Mbytes de memoria con un potencial de crecimiento de 650 Mbytes.
Cada módulo está limitado por diseño a solo el 75 por ciento de su capacidad, por lo que el F-22 tiene una capacidad de crecimiento del treinta por ciento sin cambio en el equipo existente. Hay espacio, potencia y disposiciones de refrigeración en el avión ahora para un tercer CIP, por lo que el requisito de una capacidad de crecimiento de la aviónica del 200 por ciento en el F-22 se puede cumplir fácilmente.
Los CIP también contienen un software de misión que utiliza datos de planificación de misiones adaptables para la gestión del emisor del sensor y la fusión de sensores múltiples; información específica de la misión entregada al sistema a través del equipo de transferencia de datos Fairchild que también contiene almacenamiento masivo para los datos predeterminados y el programa de vuelo operacional de la aeronave. La capacidad de procesamiento de propósito general del CIP tiene una calificación de más de 700 millones de instrucciones por segundo (Mips) con un crecimiento de 2,000 Mips; capacidad de procesamiento de señal de más de 20 mil millones de operaciones por segundo (Bops) con capacidad de expansión de 50 Bops. Los CIP contienen más de 300 Mbytes de memoria con un potencial de crecimiento de 650 Mbytes.
Habitabilidad
Los componentes separados del sistema de soporte vital cumplen con los requisitos de protección del piloto establecidos por la Fuerza Aérea en las áreas de vuelo a mayor altitud, aceleración, calor, inmersión en agua fría, ambientes químicos y biológicos, fuego, ruido y alta velocidad. / eyección a gran altitud. Las pruebas del sistema de escape han demostrado que el sistema de soporte de vida protegerá a los pilotos cuando estén expuestos a vientos de hasta 600 nudos. Los sistemas actuales de soporte vital están diseñados para proporcionar protección solo hasta 450 nudos. Las partes montadas en la cabeza del sistema de soporte vital son aproximadamente un 30 por ciento más livianas que los sistemas existentes, lo que mejora la movilidad y el tiempo de resistencia para los pilotos
Posee un asiento de eyección que es una versión del ACES II (Asiento de Eyección de Concepto Avanzado) comúnmente utilizado en los aviones de la Fuerza Aérea de los EE. UU., con un control de eyección montado en el centro.
El piloto se sienta en el Cockpit compatible con NVG, y dispone de un ángulo de visión a proa de 15°, también está dotado de un equipo de generación de oxigeno abordo OBOGS Normalair-Garret, una unidad de potencia auxiliar APU Allied Signal, y un sistema de distribución eléctrico Smiths de 270 Voltios de Corriente Continua.
Los mandos de vuelo son del tipo HOTAS (como un F-16) con 60 funciones disponible además de dos aceleradores que son los controles de vuelo principales de la aeronave. Ubicada en la consola derecha, la vara construida por GEC también sirve como un reposabrazos ajustable y abatible. El palo es sensible a la fuerza y tiene un tiro de aproximadamente un cuarto de pulgada. Los aceleradores están ubicados en la consola izquierda.
El piloto se sienta en el Cockpit compatible con NVG, y dispone de un ángulo de visión a proa de 15°, también está dotado de un equipo de generación de oxigeno abordo OBOGS Normalair-Garret, una unidad de potencia auxiliar APU Allied Signal, y un sistema de distribución eléctrico Smiths de 270 Voltios de Corriente Continua.
Los mandos de vuelo son del tipo HOTAS (como un F-16) con 60 funciones disponible además de dos aceleradores que son los controles de vuelo principales de la aeronave. Ubicada en la consola derecha, la vara construida por GEC también sirve como un reposabrazos ajustable y abatible. El palo es sensible a la fuerza y tiene un tiro de aproximadamente un cuarto de pulgada. Los aceleradores están ubicados en la consola izquierda.
Es un equipo mucho más complejo de lo que parece ser. La transparencia del dosel del F-22 (fabricada por Sierracin) es la pieza más grande de material de policarbonato monolítico que se halla diseñado y construido al día de hoy. No tiene un arco de dosel y ofrece una óptica superior piloto (calidad de zona 1) en todo (no solo en el área cercana al HUD) y ofrece las funciones de furtividsad necesarias. El dosel es resistente a agentes químicos / biológicos y ambientales, y se ha probado con éxito para resistir el impacto de un pájaro de cuatro libras a 350 nudos. También protege al piloto de los rayos.
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