Lockheed F/A-22

Lockheed F/A-22
Lockheed Martin F-22 Raptor
Eine F-22 des 27th Fighter Wing nahe der Langley AFB
Eine F-22 des 27th Fighter Wing nahe der Langley AFB
Typ: Luftüberlegenheitsjäger
Entwurfsland: Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Hersteller:
Erstflug: 7. September 1997
Indienststellung: 10. Oktober 2003
Produktionszeit: Seit 2002 in Serienproduktion
Stückzahl: 135 (Stand: Februar 2009)[1]

Die Lockheed Martin F-22 Raptor ist ein Luftüberlegenheitsjäger der US-Flugzeugbauer Lockheed Martin und Boeing. Sie wird ausschließlich von der United States Air Force eingesetzt und soll die F-15A-D Eagle weitestgehend ablösen.

Besondere Merkmale sind ihre Stealtheigenschaften, die hochmoderne Avionik und ihre Fähigkeit ohne Nachbrenner überschallschnell fliegen zu können („Supercruise“). Die F-22 gilt des Weiteren als das aktuell teuerste Jagdflugzeug der Welt.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte und Entwicklung

Das „Advanced-Tactical-Fighter“-Programm

Übersicht der eingereichten Entwürfe im Rahmen des ATF-Programms

Die Geschichte der F-22 begann 1976, als die US Air Force prüfte, ob sie die Tarnkappentechnik beim nächsten Luftüberlegenheitsjäger anwenden könnte. Erste Studien begannen bereits 1969 und wurden als Advanced Tactical Fighter (dt.: „fortgeschrittener taktischer Jäger“) bezeichnet. 1975 erstellte die Air Force eine grobe Planung, welche die Prototypenerprobung im Zeitraum von 1977 bis 1981 vorsah. Da jedoch Zweifel an der Stealth-Technologie aufkamen, verzögerte sich das erste große Forschungsprojekt zu dieser Technik bis 1976, als Lockheed das Have-Blue-Programm begann, aus dem auch die F-117 Nighthawk hervorging. 1981 forderte die Air Force die Flugzeughersteller auf, ihre Vorschläge einzureichen. Das geplante Kampfflugzeug sollte Boden- sowie Luftziele ungefährdet von Luftabwehrraketen auch im sowjetischen Hinterland bekämpfen können. Dieses Ziel erforderte zwingend Supercruise- und Stealth-Eigenschaften. Darüber hinaus wurde eine hochintegrierte Avionik gefordert, um den Piloten zu entlasten und so seine Effizienz im Kampf zu steigern.

Bereits 1983 beschäftigte sich die Air Force mit der Entwicklung der Triebwerke. Diese begann somit schon drei Jahre vor dem Entwurf der Flugzelle, da die Air Force in diesem Bereich bereits negative Erfahrungen beim P&W F100-Triebwerk für die F-15 gemacht hatte. Die Konzerne General Electric und Pratt & Whitney erhielten im Oktober desselben Jahres einen Auftrag über 200 Millionen US-Dollar, um ein passendes Triebwerk zu entwerfen. Pratt & Whitney entwickelte das XF119 auf Basis des PW5000, während General Electric das GE37 XF120 weiterentwickelte, welches mit einem variablen Nebenstromverhältnis (engl. „Variable Cycle Engine“) ausgestattet war.

Im Oktober 1985 forderte die Air Force die Hersteller auf, bis Dezember Angebote für ein Kampfflugzeug abzugeben, das Mitte der 1990er Jahre sowohl die F-15 Eagle als auch die F-16 Fighting Falcon ablösen konnte. Allerdings entschloss sich die Air Force im Juli 1986 zu einer grundsätzlichen Planänderung. Die Entscheidung über den Gewinner des Wettbewerbes sollte nun nicht mehr anhand von Bodenerprobungen erfolgen, sondern auf Basis von Flugdemonstrationen, welche Ende 1991 stattfinden sollten. Ein halbes Jahr später, im April 1987, erteilte man einen Entwicklungsauftrag an zwei Industriekonsortien, welche von Lockheed bzw. Northrop geführt wurden. Das Volumen belief sich auf 691 Millionen US-Dollar, der Auftrag war auf 50 Monate befristet. Die ersten Flüge mit den Prototypen sollten im Oktober 1989 stattfinden. Zu deren Bau kooperierten Lockheed mit General Dynamics und Boeing, Northrop arbeitete mit McDonnell Douglas zusammen. Die Prototypen erhielten die Bezeichnung YF-22 „Raptor“ (Lockheed) und YF-23 „Black Widow II“ (Northrop), wobei jedes Team zwei identische Maschinen bauen musste.

Die Prototypen YF-22 und YF-23

YF-22 am Boden
Ein seitlicher Blick auf die YF-23
Die YF-23 von oben

Beide Konsortien begannen umgehend mit Studien über mögliche technische Risiken des Projekts und deren Vermeidung, wobei man sich am Lastenheft der Air Force orientierte. Die beiden Triebwerkskonstrukteure erhielten Anfang 1988 den Auftrag über 342 Millionen US-Dollar, um ein flugtaugliches Triebwerk zu entwickeln. Mit den Bodentests war bei Pratt & Whitney bereits Ende 1986 begonnen worden, bei General Electric Mitte 1987. Die YF-22 von Lockheed sollte vom P&W YF119 angetrieben werden, die YF-23 vom YF120. In der Zwischenzeit erhielt Westinghouse den Zuschlag für den Bau des Bordradars und setzte sich so gegen den Mitbewerber Hughes Aircraft durch.

Trotz gleicher Vorgaben präsentierten Lockheed und Northrop zwei sehr unterschiedliche Entwürfe. Die YF-22 von Lockheed konnte noch als „konventionell“ bezeichnet werden. Das Aussehen erinnerte etwas an die F-15 und zeichnete sich durch den rautenförmigen Querschnitt des vorderen Rumpfes und der Tragflächen sowie durch ein nach außen geneigtes Seitenleitwerk aus. Die YF-23 von Northrop war um 2,10 Meter länger und machte einen erheblich futuristischeren Eindruck. Das V-Leitwerk war stark nach außen geneigt (50°), was dem Flugzeug bei seitlicher Betrachtung eine sehr niedrige Silhouette verschaffte. Die Unterbringung der Triebwerke sticht ebenfalls deutlich hervor. Während diese bei der YF-22 nur durch eine leichte Wölbung im hinteren Bereich des Flugzeuges zu erkennen sind, kann man bei der YF-23 zwei äußerst deutliche Wölbungen beobachten. Markante Unterschiede gibt es auch bei den Lufteinlässen und den Schubdüsen. So sind Erstere bei der YF-22 seitlich angebracht, bei der YF-23 hingegen unter den Tragflächen. Bei der YF-22 waren die Düsen rechteckig und ermöglichten so eine Schubvektorsteuerung, welche die Wendigkeit deutlich erhöhte, während bei der Konstruktion der YF-23 mehr Wert auf die Infrarotstrahlung-Abschirmung gelegt wurde, weshalb man die Austrittsöffnung weit nach vorne verlegt hatte, wodurch die Luft besser abgekühlt werden konnte und man die direkte Beobachtung der heißen Düsen von unten verhinderte.

Am Anfang der Demonstrationsphase lag meist das Team um Northrop vorne. So hob die YF-23 am 27. August 1990 zu ihrem ersten 20-minütigen Jungfernflug ab. Geflogen wurde sie vom Northrops Cheftestpiloten Paul Metz. Knapp einen Monat später, am 29. September, hob auch die YF-22, mit Lockheeds Chefpiloten Dave Furguson am Steuer, zu ihrem Jungfernflug ab. Beide Maschinen wurden vom GE YF120 angetrieben. Die zweite YF-22 startete am 30. Oktober und flog erstmals mit dem P&W YF119. Der Erstflug der zweiten YF-23 erfolgte vier Tage früher, nämlich am 26. Oktober. Bereits wenige Wochen später konnten beide Teams die Supercruise-Fähigkeit ihrer Maschinen demonstrieren. Am 14. November erreichte die YF-23 ohne Nachbrennereinsatz Mach 1,43, während die YF-22 zur selben Zeit mit Mach 1,58 fliegen konnte. Hinsichtlich der Flugeigenschaften legte man bei Lockheed großen Wert auf Wendigkeit. So demonstrierte man in den folgenden Monaten teils spektakuläre Manöver, welche kein anderes Flugzeug dieser Zeit durchführen konnte (z. B. 360°-Rollen bei einem Anstellwinkel von 60°). Dies war hauptsächlich auf die asymmetrisch gesteuerten 2D-Schubvektordüsen zurückzuführen. Unterdessen demonstrierte die YF-23 eine Höchstgeschwindigkeit von Mach 1,8 (mit Nachbrenner) und Anstellwinkel bis 25°. Beide Maschinen waren während der Erprobung Belastungen bis 7 g ausgesetzt. Obwohl beide Maschinen ohne Bordwaffe und Radar flogen, demonstrierte Lockheed die Funktionsfähigkeit der Startanlagen für die AIM-9 und AIM-120 Lenkwaffen, wenngleich dies nicht von der Air Force gefordert wurde. Diese verlangte allerdings noch während der Erprobungsphase Konzepte für die Konstruktions- und Fertigungsentwicklung, welche dann am 2. Januar 1991 von den beiden Teams abgegeben wurden.

Am 23. April 1991 gab die Air Force schließlich den Sieger der Ausschreibung bekannt: Die YF-22 „Raptor“ vom Team Lockheed. Der ausschlaggebende Faktor für diese Entscheidung war die weiter fortgeschrittene Entwicklung und die bessere Manövrierfähigkeit der YF-22. Nur sie konnte äußerst steile Anstellwinkel fliegen, besaß ein weit entwickeltes Cockpit und hatte Flugkörperstarts demonstriert. Den Triebwerkswettbewerb gewann Pratt & Whitney mit dem YF119.

Entwicklungsphase

Zwei F-22A im Formationsflug

Nachdem Lockheed die Ausschreibung gewonnen hatte, erhielt der Konzern exakt sieben Monate später den Auftrag, elf Prototypen, einen statischen Prüfstand und eine Zelle für Belastungstests zu bauen. Das Auftragsvolumen belief sich auf 10,91 Milliarden US-Dollar, wobei 9,55 Milliarden auf die Flugzelle und 1,36 Milliarden auf die Triebwerke entfielen. Insgesamt wurden für die Beschaffung von 800 F-22 36,7 Milliarden US-Dollar veranschlagt. Als die Flugzelle und das Triebwerk diverse konzeptionelle Hürden überwunden hatten, konnte im Februar 1995 mit der Fertigung der ersten Vorserienmodelle begonnen werden.

Die beiden ersten Produktionsmodelle der F-22 (Nummer 4001 und 4002)

Während der Entwicklungsphase wurde eine Vielzahl von kleineren Änderungen an der Flugzelle vorgenommen, wobei das grobe Aussehen der Maschine jedoch nicht wesentlich verändert wurde. So wurden das Cockpit nach vorne und die Lufteinlässe nach hinten verschoben, um die Rundumsicht zu verbessern. Des Weiteren wurde die Flügelpfeilung verringert und die Spannweite erhöht. Auch wurden die Seitenleitwerke verkleinert und die Höhenleitwerke neu entworfen. Insgesamt sind über 20 Änderungen an der Flugzelle bekannt geworden.

Die erste F-22 mit der internen Nummer 4001 wurde am 9. April 1997 der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Erstflug war für den Monat Mai vorgesehen, allerdings verzögerten technische Probleme den Flug bis zum 7. September. Die zweite Maschine (Nummer 4002) flog zum ersten Mal am 29. Juni 1998 und demonstrierte später Anstellwinkel über 60°, das Öffnen der Waffenschächte bei Mach 2 und den Abschuss von AIM-9 und AIM-120 Lenkwaffen. Da bei der Vorgängermaschine vereinzelt Probleme mit der Fly-by-Wire-Flugsteuerung auftraten, wurde die 4002 mit einem Trudelfallschirm am Heck ausgerüstet. Am 6. März 2000 startete dann die 4003, welche kurz danach zur Edwards AFB überführt wurde. Da bei den Strukturtests mit Belastungen von bis zu 9 g Schwächen bei den Flügelklappen auftraten, wurden diese bei der 4003 ausgewechselt. Die Innenstruktur dieser Maschine ist mit der späteren Serienversion vollkommen identisch. Die 4004 wurde bereits im Januar fertiggestellt und absolvierte ihren Erstflug am 15. November. Bei diesem Modell wurde zum ersten Mal das komplette Avioniksystem eingebaut, welches sich schon zu diesem Zeitpunkt als sehr leistungsfähig erwies. Der Prototyp mit der Nummer 4005 flog erstmals am 5. Januar 2001. Er erhielt die Block 3.0-Software, welche die meisten neuen und experimentellen Funktionen enthielt. Insgesamt wurden noch vier weitere Prototypen gebaut. Die Maschine mit der Nummer 2010 war die erste Serienmaschine und startete am 1. Oktober 2002 zu ihrem Jungfernflug. Bis zur ersten Auslieferung an die Air Force am 10. Oktober 2003 wurden noch neun weitere Maschinen produziert.

Zwischenzeitlich wurde die F-22 auch als „F/A-22“ bezeichnet. Diese Bezeichnung wurde im September 2002 eingeführt und sollte die Eignung der Maschine für die Bodenzielbekämpfung widerspiegeln, da der Präfix „A“ für „Attack“ (dt. [Boden-]Angriff) steht. Dieses Benennungsschema wurde schon bei der F/A-18 Hornet angewendet. Am 13. Dezember wurde diese Änderung jedoch wieder rückgängig gemacht und die Maschine erhielt wieder die Bezeichnung „F-22“.

Einführung und Beschaffung

Die erste einsatzfähige F-22 (Nr. 4018) bei ihrem Überführungsflug zur Tyndall AFB

Am 10. Oktober 2003 wurde die erste F-22 auf der Tyndall AFB offiziell in Dienst gestellt. Sie trägt die Produktionsnummer 4018. Zu diesem Zeitpunkt wurden mit den F-22 Flugzeugen schon über 4.000 Flugstunden absolviert. Die Air Force setzte die Tests fort und trieb die Integration der Bewaffnung weiter voran. Während dieser Phase kam es am 20. Dezember 2004 auf der Nellis AFB zu einem Absturz während der Startphase, bei dem sich der Pilot jedoch per Schleudersitz retten konnte.[2] Grund war eine Fehlfunktion in der Flugsteuerung, welche durch eine unsachgemäße Abschaltung der Energiesysteme nach dem letzten Flug verursacht wurde.[3] Mitte Dezember 2005 wurde die F-22 schließlich für „voll einsatzfähig“ befunden.

Ursprünglich plante die Air Force, bis zu 800 F-22 in Dienst zu stellen. Allerdings war nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion der Bedarf nach einer so großen Flotte nicht mehr gegeben. Als 1997 der erste Vorserienprototyp abhob, plante das Pentagon noch die Beschaffung von 442 Maschinen. Aufgrund von immer weiter steigenden Kosten wurde diese Zahl im Laufe der Jahre jedoch stetig nach unten korrigiert. So rechnete man 1998 damit, 438 Maschinen bis zum Jahr 2013 anzuschaffen. Als 2002 die Serienproduktion der F-22 begann, meldete die Air Force einen Bedarf von 381 Maschinen an, wobei der US-Kongress zunächst die Anschaffung von 276 Maschinen erlaubte. Der damalige US-Verteidigungsminister Donald Rumsfeld kürzte die Finanzmittel aber auf 178 Maschinen. Bis Mitte 2008 war dann die Anschaffung von 183 Maschinen genehmigt, im November wurde diese Zahl jedoch um vier weitere im Wert von 50 Mio. US$ erhöht, damit die Fertigungslinien in Betrieb bleiben, bis die neue Regierung unter Barack Obama eine eigene Entscheidung über die Fortführung der Produktion treffen kann.[4] Am 6. April 2009 kündigte US-Verteidigungsminister Robert Gates an, weitgehende Einsparungen innerhalb der Streitkräfte durchzuführen. Deshalb wolle er, trotz einer Forderung der Luftwaffe nach mindestens 40 weiteren Maschinen, die Produktion nach den bisherigen 187 bestellten F-22 einstellen lassen und die freiwerdenen Finanzmittel in die billigere F-35 Lightning II investieren.[5][6]

Kosten

Eine F-22 wird von einer KC-10 Extender betankt

Aktuell (Februar 2008) erwartet die US Air Force folgende Beschaffungen und Kosten für das F-22A Programm.[7]. Die aktuelle Finanzkrise zwingt das US-Verteidigungsministerium zu starker Kostenkontrolle, was sich auch auf das F-22 Projekt unmittelbar auswirkt. Da die F-22 in Fachkreisen als Jagdflugzeug ohne real existierenden Gegner gilt, stellt sich die Kosten/Nutzen-Frage angesichts knapper Haushaltsmittel immer mehr.[8]. Ein besonderes Dilemma dabei ist das absehbare Ende der Lebensdauer der bisherigen Modelle F-15 und F-16 auf Grund der vielen Flugstunden unter harten Einsatzbedingungen in Irak und Afghanistan.

Alle Angaben in Millionen United States Dollar.

Position Vor FY 2007 FY 2007 FY 2008 FY 2009 FY 2010 FY 2011 Gesamt
Anzahl der Beschaffungen 1 115 20 20 20 0 0 175
Basiskosten 19267,050 2719,503 3131,378 3054,197 42,306 42,006 28256,440
Vorschusszahlungen 3758,945 695,541 423,783 0 0 0 4878,269
Waffensystemkosten 23025,995 3415,044 3555,161 3054,197 42,306 42,006 33134,709
1. Tranche Ersatzteile 22,884 0 0 0 0 0 22,884
Stückkosten („Flyaway“) 161,592 136,826 137,467 146,388 0 0 154,267
Stückkosten
(komplettes Waffensystem)		 200,226 170,752 177,758 152,710 0 0 189,341

1 Enthält keine Klein- und Vorserienmaschinen

Technik

Konstruktion

Eine F-22 während der Endfertigung

Die Flugzelle der F-22 ist darauf ausgelegt, Stealth-Eigenschaften mit hoher Wendigkeit zu verbinden. Diese beiden Kriterien schließen sich aufgrund vielfältiger Fortschritte in der Stealth-Technologie nicht mehr gegenseitig aus, wie es noch bei der F-117 Nighthawk der Fall war. Demonstriert wurde dieser Fortschritt schon anhand der B-2 Spirit, welche über eine sehr gute Aerodynamik verfügt, trotz ihrer ebenfalls guten Stealth-Eigenschaften.[9] Die 2D-Schubvektorsteuerung der F-22 trägt im wesentlichen Maße zur hohen Wendigkeit der Maschine bei (Details siehe Triebwerke) und ermöglicht Anstellwinkel von über 70°.[10] Die intern untergebrachten Waffenlasten sind aus aerodynamischer Sicht ebenfalls von Vorteil (Details siehe Bewaffnung).

Um eine leichte, aber trotzdem belastbare Flugzelle zu erhalten, wurde diese primär aus Titan (40 %) gefertigt, welches vor allem bei der Grundstruktur und im Triebwerksbereich zum Einsatz kommt. Die Oberfläche besteht primär aus Duroplast-Materialien (24 % der Gesamtmasse), während Aluminium vorwiegend im Cockpitbereich zum Einsatz kommt (15 % der Gesamtmasse). Die restlichen 25 % entfallen auf Stahl (6 %), welcher hauptsächlich beim Fahrwerk verwendet wird, und einige nicht näher beschriebene Materialien. Die Duroplast-Materialien können verschiedenartig aufgebaut sein, wobei unter anderem folgende Materialien zum Einsatz kommen: Kohlefaser, Bor, Aramidfaser und Glasfaser.[11]

Zur Erhöhung der Sicherheit ist ein mehrteiliges Feuerlöschsystem auf Halon-Basis vorhanden, welches Feuer durch Infrarot- und Ultraviolett-Sensoren erkennen kann[12]. Folgende Bereiche und Komponenten sind durch das System geschützt: beide Triebwerksbuchten, das APU, alle Waffen- und Fahrwerksschächte, das System zur Munitionszuführung für die Bordkanone, der Sauerstoffgenerator, die Wärmetauscher für den Treibstoff und das Lebenserhaltungssystem.[12] Alle Treibstofftanks verfügen des Weiteren über ein System, welches entzündliche Gase mit Stickstoff unschädlich macht, was die Explosionsgefahr bei Treffern durch Projektile oder Splitter von Lenkwaffensprengköpfen nahezu eliminiert.[12]

Ausgewählte Stealth-Konstruktionseigenschaften
Weitere Stealth-Konstruktionseigenschaften

Um den Radarquerschnitt (RCS) zu reduzieren, wurden vielfältige Maßnahmen ergriffen. So weist die Flugzeugoberfläche keinen einzigen Winkelreflektor auf, welche bekanntermaßen auch bei geringer Größe einen extrem hohen Radarquerschnitt erzeugen. Die unvermeidbaren planen Flächen (z. B. das Seitenleitwerk) besitzen oft denselben Winkel. Eine plane Fläche erzeugt nämlich bei exakt frontaler Anstrahlung ebenfalls eine hohen RCS-Wert, den man kaum vermeiden kann.[13] Daher war man bestrebt, so viele Flächen wie möglich mit dem gleichen Winkel zu versehen, damit der Radarquerschnitt nur in einem einzigen, äußerst kleinen Winkelbereich stark ansteigt. Gleiches gilt für die Flügelkanten, welche ebenfalls diesem Prinzip folgen. Rohrförmige Flächen wurden ebenfalls vermieden, da sich diese ebenfalls ungünstig auf die Stealth-Eigenschaften auswirken.[9] Gut zu erkennen ist dies an der Nase der Maschine, welche im Gegensatz zu den meisten Flugzeugen nicht exakt rund ist. Anstatt dieser rohrförmigen Flächen hat man Krümmungen eingesetzt, welche fortlaufend ihren Krümmungsgrad ändern und so die Radarreflexionen besser streuen.[9] Die Oberfläche weist auch keine unnötigen Spalten auf, wie es bei den meisten konventionellen Flugzeugen aufgrund der einfacheren Fertigung der Fall ist, da diese bei Radarbestrahlung ebenfalls deutliche Radarechos erzeugen.[9] Die unvermeidbaren Klappen für zum Beispiel das Fahrwerk oder die Waffenschächte wurden an den Kanten mit einem „Sägezahnmuster“ versehen, da dieses die abgestrahlte Radarenergie besser zerstreut.[9] Bei konventionellen Maschinen produzieren die Fan-Schaufeln der Triebwerke oft eines der größten Radarechos.[9] Daher liegen bei der F-22 die Triebwerke tief im Flugzeuginneren, wo sie vor Radarstrahlung vollständig geschützt sind. In den Lufteinlässen befinden sich zwar keine beweglichen Teile, welche den RCS erhöhen könnten, jedoch kann der Luftdurchfluss während des Fluges nicht geregelt werden, was die Höchstgeschwindigkeit der Maschine trotz entsprechend leistungsstarker Triebwerke begrenzt. Die Cockpithaube benötigt keine Einfassung und senkt durch ihren Aufbau ebenfalls den Radarquerschnitt (Details siehe Cockpit). Die externe Bewaffnung eines Kampfflugzeuges erzeugt ebenfalls ein sehr großes Radarecho[9], weshalb diese bei der F-22 intern untergebracht sind. Des Weiteren sind alle nötigen Antennen bevorzugt in den Flügelkanten oder sehr flach in der Oberfläche integriert, um unnötige Reflexionen durch eine unebene Oberfläche mit herausragenden Elementen zu vermeiden.[9]

F-22 Raptor.ogg
F-22 Raptor Flugdemonstration

Über die radarabsorbierenden Materialien (RAM), welche bei der Maschine zum Einsatz kommen, ist wenig bekannt. Diese wurden aber hauptsächlich dort aufgebracht, wo die verbleibenden Reflexionen am höchsten waren, so zum Beispiel an den Flügelkanten und den Lufteinläufen.[9] Die Materialien müssen regelmäßig gewartet werden, da sie mehr auf hohe Absorptionsleistungen und große Bandbreiten[14] als auf Beständigkeit ausgelegt sind. Außerdem müssen die Beschichtungen die hohen Temperaturbelastungen verkraften können, welche durch die intensive Luftreibung bei Überschallgeschwindigkeit verursacht werden. Hohe Temperaturen sind traditionell ein großes Problem für radarabsorbierende Materialien, weswegen frühe Stealth-Fluggeräte stets im Unterschallbereich operiert haben, zum Beispiel die B-2 oder die F-117.[9]

Bei der F-22 wurde allerdings nicht nur Wert auf eine geringe Radarsignatur gelegt, auch im Infrarot-Spektrum hat man, angesichts immer leistungsfähigerer Sensoren, Vorkehrungen zur Senkung der Emissionen getroffen.[9][14] Allerdings ist hierüber weit weniger bekannt, da man diese Maßnahmen äußerlich kaum erkennen kann. Allerdings sorgen die rechteckigen Triebwerksauslässe für eine Verringerung der größten IR-Signaturen, nämlich die der Düse und des Abgasstrahls (Details siehe Triebwerke). Außerdem gilt es als sicher, dass man einen speziellen Anstrich aufgebracht hat, der die abgestrahlten Emissionen in einen Frequenzbereich verlagern, der von aktuellen Sensoren kaum genutzt wird.[9] Die Maschine erhält zum optischen Schutz einen Tarnanstrich, welche die Erkennung durch das menschliche Auge verhindern oder zumindest verzögern soll.

Bewaffnung

Eine F-22 feuert eine AIM-9M ab

Da die F-22, anders als die meisten neuen Flugzeugmodelle, nicht als Mehrzweckkampfflugzeug ausgelegt ist, verfügt sie nur über eine begrenzte Anzahl an kompatiblen Waffen. Die Luft-Luft Bewaffnung setzt sich aus der AIM-9 Sidewinder und der AIM-120 AMRAAM zusammen, für die Bekämpfung von Bodenzielen stehen präzisionsgelenkte Bomben vom Typ GBU-32 JDAM und GBU-39 SDB zur Verfügung.[15] Luft-Boden-Raketen, Streubomben oder Marschflugkörper können nicht mitgeführt werden, was die Möglichkeiten der F-22 als Jagdbomber erheblich einschränkt. Allerdings bieten die Flugeigenschaften der Maschine erhebliche Vorteile für den Waffeneinsatz, da die ihre große Flughöhe (bis zu 19.811 m) kombiniert mit ihrer durchgehend hohen Marschgeschwindigkeit (Mach 1,5) sowohl den abgeschossenen Lenkwaffen als auch den abgeworfenen Bomben zusätzliche kinetische Energie verleiht.

Die Waffen selbst werden bevorzugt in den vier internen Waffenschächten der F-22 untergebracht um die Stealtheigenschaften der Maschine nicht zu verschlechtern. Allerdings bieten sich hierdurch noch weitere Vorteile gegenüber den gebräuchlichen externen Waffenstationen. So verschlechtert das Anbringen der Bewaffnung nicht die Aerodynamik der Maschine, sodass diese ihre Manövrierbarkeit, Geschwindigkeit und Reichweite beibehalten kann. Dies ist bei konventionellen Maschinen wie zum Beispiel bei der F-15 oder der Su-27 nicht der Fall, da externe Waffenlasten meist nicht auf die Aerodynamik der Trägerplattform angepasst sind (Ausnahme: Conformal Fuel Tanks), wodurch deren Flugleistung in den oben genannten Bereichen teils deutlich verschlechtert werden.

Zu sehen sind vier GBU-39 und eine AIM-120 in einem der beiden zentralen Waffenschächte

Aufgrund des geringen Platzangebotes kann allerdings nur eine begrenzte Anzahl an Waffen intern mitgeführt werden. So können die beiden seitlichen Waffenschächte nur jeweils eine AIM-9 aufnehmen. Die beiden mittleren Schächte sind flexibler und können je vier SDBs oder eine JDAM aufnehmen, wobei in beiden Fällen auch eine AIM-120 AMRAAM montiert werden kann. Anstatt der Bomben können auch jeweils zwei weitere AMRAAMs montiert werden. Die Luft-Luft Lenkwaffen werden durch starke hydraulische Starter mit hoher Kraft aus den Schächten gestoßen (bis zu 40 g[15]), wodurch man die Öffnungszeit der Klappen auf wenige Sekunden verringern konnte.[15][9] Dies ist insofern wichtig, da offene Waffenschächte den Radarquerschnitt der Maschine deutlich erhöhen. Das Startsystem ist darauf ausgelegt auch unter schwierigen Bedingungen (z. B. bei einer Rollrate von 60°/s[16]) einen sicheren Start der AIM-9 zu gewährleisten. Aktuell (Stand: Dezember 2008) verwendet die F-22 Lenkwaffen vom Typ AIM-120C und AIM-9M. Bis 2012 sollen die jeweils neuesten Varianten (AIM-120D und AIM-9X) integriert werden.[17] Die AIM-120D bietet eine deutlich höhere Reichweite und verbesserte Navigationssysteme, während die AIM-9X über höhere Störfestigkeit und gesteigerte Wendigkeit verfügt. Außerdem kann diese Lenkwaffe in der Block II-Ausführung dann auch ohne vorherige Erfassung durch den Suchkopf gestartet werden, da ihr nach dem Verlassen des Waffenschachtes über einen Datenlink ein Ziel zugewiesen werden kann. Anschließend schaltet der Suchkopf selbstständig auf das Ziel auf. [18][19][20] Diese Fähigkeit wird mit LOAL („Lock On After Launch“ dt.: aufschalten nach dem Start) abgekürzt.

Des Weiteren sind vier weitere externe Waffenstationen vorhanden. An jeder können jeweils zwei Luft-Luft-Raketen oder ein 2.771 Liter Abwurftank befestigt werden.[15] Allerdings wird durch die Verwendung von externen Lasten der Radarquerschnitt der F-22 erhöht, sowie die Aerodynamik verschlechtert. Alle externen und internen Waffenstationen sind mittels MIL-STD-1760 Datenleitungen (eine Weiterentwicklung des MIL-STD-1553 Bus) an die Avionik der F-22 angebunden.[21][15]

Als Bordwaffe dient eine 20-mm-Gatlingkanone vom Typ M61A2, welche über 480 Schuss Munition verfügt.[22][15] Die Mündung der Waffe ist während des Marschfluges durch eine kleine Klappe verschlossen, um den Radarquerschnitt der Maschine nicht zu vergrößern.[9]

Triebwerke

Ein F119-100 während eines Tests mit Nachbrenner
Ein YF119 (Prototyp) im „National Museum of the U.S. Air Force“

Die F-22 wird von zwei Pratt & Whitney Turbofantriebwerken vom Typ F119-100 angetrieben, welche unter Einsatz des Nachbrenners jeweils einen Schub von 156 kN entwickeln.[23][24] Durch die integrierte Schubvektorsteuerung konnte zum einen die Wendigkeit der Maschine signifikant erhöht werden, zum anderen verringert deren spezielle Konstruktion die Infrarot- und Radarsignatur gegenüber konventionellen Triebwerken.[9] So kühlt sich die Abgasfahne, besonders in der Kernzone, und die Düse durch ihre rechteckige Form wesentlich schneller ab als bei konventionellen, runden Düsen.[9][25] Außerdem sind diese mit diversen Materialien beschichtet, welche die Abstrahlung von IR-Energie verringern und in wenig beobachtete Frequenzbereiche verschieben.[9][14] Die Schubvektordüsen können horizontal um bis zu 20° ausgelenkt werden, wobei ein kompletter Durchgang (von +20° auf -20°) eine Sekunde dauert.[24] Das Triebwerk besitzt genug Schub, um auch ohne Einsatz des Nachbrenners Überschallgeschwindigkeit (bis Mach 1,72[26]) zu erreichen. Diese Fähigkeit wird Supercruise genannt und erhöht bei Überschallflug die Reichweite gegenüber konventionellen Triebwerken erheblich.

Das Triebwerk selbst beginnt mit einem dreistufigen Fan, gefolgt von einem sechsstufigen Verdichterteil, welcher gegenläufig zum Fan rotiert. Die Brennkammer verfügt über einige neue Technologien, welche zu einem nahezu rauchfreien Abgasstrahl führen.[14] Die einstufige Hochdruckturbine rotiert gegenläufig zur ebenfalls einstufigen Niedrigdruckturbine und ist über eine separate Antriebswelle mit dem Hochdruckverdichter verbunden. Jedes Triebwerk treibt auch einen Generator an, welcher bis zu 65 kW elektrische Leistung bereitstellen kann. Somit steht der F-22, kombiniert mit einem weiteren, unabhängigen APU mit 27 kW Leistung, eine elektrische Leistung von bis zu 157 kW zur Verfügung.[24][22][27] Das Schub-Gewicht-Verhältnis des Triebwerks beträgt 7,8:1.[28]

Um die geforderte hohe Schubkraft zu erreichen waren bei der Konstruktion zahlreiche Innovationen nötig. So wurde eine neuartige Titanlegierung, genannt „Titanium Alloy C“, entwickelt, welche gegenüber früheren Legierungen erheblich hitzebeständiger ist, weswegen sie in fast jedem Teil des Triebwerks umfassend eingesetzt wird.[23][29] Neuartig ist auch die Einführung von hohlen, shroudless (shroud = Berstschutzring im Bereich des Fans) Fan-Schaufeln, welche ebenfalls aus einer Titanlegierung gefertigt werden, wodurch man das Gewicht weiter reduzieren konnte.[30][24] Das gesamte Triebwerk und die Schubvektorsteuerung wird von einem doppelt redundanten FADEC-System kontrolliert und gesteuert.[23][27]

Bei der Konstruktion wurde auch gesteigerten Wert auf vereinfachte Wartung und erhöhte Zuverlässigkeit gelegt. So besteht das Triebwerk, verglichen mit der Pratt & Whitney F100-Serie für die F-15 und F-16, trotz erheblich höherer Leistung aus 40 % weniger Teilen und benötigt nur halb so viele Werkzeuge zur Wartung.[24][23] Der Erstflug mit einem Prototypen fand 1997 statt[24] und am 18. Oktober 2007 erreichte man die Marke von 50.000 operationellen Betriebsstunden,[31], ohne dass in der Zwischenzeit gravierende Probleme aufgetreten wären.

Nach erfolgreichen Bodentests wurde bis Ende 2008 auch die Flugtests mit synthetischem Treibstoff abgeschlossen, wobei keine Leistungseinschränkungen oder andere negative Einflüsse auf die F119-Triebwerke feststellbar waren.[32] Die Air Force plant als Standard bis 2011 für ihre gesamte Flotte eine Beimischung von bis zu 50 % des synthetischen Treibstoffs zum bisherigen JP-8 hinzuzufügen.[33]

Cockpit

Ein Modell des F-22 Cockpits

Das Cockpit der F-22 wird von vier großen Multifunktionsdisplays dominiert. Auf ihnen werden alle relevanten Daten angezeigt, analoge Anzeigen sind im Cockpit praktisch nicht mehr vorhanden. Der zentrale Bildschirm misst 20,3 cm im Quadrat, die drei anderen 15,9 cm im Quadrat.[34] Im oberen Teil der Armaturen sind zwei weitere LCD-Bildschirme angebracht (jeweils 7,6 x 10,2 cm) auf denen unter anderem die klassischen Fluginstrumente zu sehen sind.[34] Diese Bildschirme sind mit der Notfallstromversorgung verbunden.[34]. Des Weiteren zeigen diese Bildschirme die Ausgaben des „Integrated Caution, Advisory and Warning System“ (IACW) an, welches dem Piloten präzise Fehlermeldungen und Warnungen anzeigt.[34] Über den Armaturen befindet sich das Head-Up-Display, welches 11,4 cm hoch ist und ein Blickfeld von 25° bis 30° erlaubt.[34] Auf der linken Seite des Cockpit ist der Schubhebel zu finden, auf der rechten Seite der Sidestick, wobei beide dem HOTAS-Design entsprechen.

Das Cockpit selbst ist verhältnismäßig geräumig und ist für 99 % aller Air-Force-Piloten geeignet.[34] Die Beleuchtung erfolgt durch Elektrolumineszenzpanele, welche eine gleichmäßige, indirekte Beleuchtung des Cockpits ermöglichen.[34] Das Beleuchtungsschema passt sich automatisch der Umgebung an, um dem Piloten einen höheren Komfort zu bieten und um die Effizienz von Nachtsichtgeräten zu erhöhen.[34] Des Weiteren sind die Beleuchtungspanele sehr zuverlässig und erwärmen sich im Betrieb nur minimal.[34]

Das Cockpit einer F-22 (Vorserien- oder Testversion)

Der Pilotenhelm vom Typ HGU-86/P bietet ebenfalls ein gesteigertes Maß an Komfort. Er ist ca. 30 % leichter als aktuell verwendete Modelle und besitzt sowohl eine passive als auch aktive Nebengeräuschunterdrückung (siehe Gehörschutz).[35] Außerdem soll er den Piloten bei einem Notausstieg mit dem Schleudersitz besser vor Verletzungen schützen.[35] Die Integration des JHMCS-Helms war zwar ursprünglich geplant und in das Konzept integriert, jedoch wurde die Beschaffung und die abschließende Softwareintegration aus Kostengründen gestrichen.

Die Cockpithaube ist aus einem einzigen Stück gefertigt und wiegt ca. 163 kg. Sie ist 1,9 cm dick, besteht aus Polycarbonat und schützt den Piloten vor Blitzen und Vogelschlag bei Geschwindigkeiten von bis zu 830 km/h.[34] Das Design bietet eine exzellente Rundumsicht und benötigt keine zusätzliche Einfassung, wie bei konventionellen Kampfflugzeugen.[34] Darüber hinaus ist die Haube mit einer speziellen Beschichtung versehen, welche das Eindringen von Radarstrahlen verhindert und somit zum äußerst geringen Radarquerschnitt der F-22 beiträgt.[9][34]

Nahaufnahme der Kanzel

Das Lebenserhaltungssystem setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:[34]

Ein spezieller Anzug soll außerdem im Falle einer Notwasserung die Gefahr von Unterkühlung durch kaltes Wasser reduzieren. Der Schleudersitz basiert auf dem gebräuchlichen ACES-II-Modell von McDonnell Douglas, wobei jedoch einige Verbesserungen vorgenommen wurden, wie zum Beispiel eine größere Sauerstoffflasche, welche auf Grund der großen Flughöhe der F-22 bei einem Ausstieg nötig ist.[34]

Avionik

Die Avionik der F-22 unterscheidet sich deutlich von der anderer Kampfflugzeuge. Bei diesen setzt sich die Avionik zumeist aus mehreren spezialisierten Untersystemen zusammen, zum Beispiel eines, welches nur für die Waffensteuerung zuständig ist, während ein anderes ausschließlich die Daten der SIGINT-Geräte auswertet. Die gewonnen Daten werden anschließend auf analogen Anzeigen oder Multifunktionsdisplays dargestellt, die der Pilot nun einzeln ablesen muss um sich anschließend ein Bild der aktuellen taktischen Lage zu machen. Bei der F-22 verfolgt man hingegen den Ansatz der Informationsfusion. Hierbei werden alle gewonnen Sensordaten in ein einziges, zentrales Datenverarbeitungssystem eingespeist. Dieses System setzt anschließend alle verfügbaren Daten in einen Zusammenhang und erzeugt dann für den Piloten ein taktisches Gesamtbild der Situation. Auf diesem Bild werden nur Daten angezeigt, welche für das Handeln des Piloten von unmittelbarer Bedeutung sind, zum Beispiel die Reichweite feindlicher Flugabwehrraketen oder Kursdaten von feindlichen Maschinen. Anders als bei konventionellen Ansätzen muss der Pilot die einzelnen Systeme also nicht mehr selbst bedienen, um deren ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen, wobei er natürlich auch weiterhin manuell in alle Prozesse eingreifen kann, wenn er es für nötig hält. Des Weiteren kann der Pilot die Anzeigen auch gemäß seiner momentanen Bedürfnissen konfigurieren, um unwesentliche Informationen zwecks besserer Übersichtlichkeit auszublenden.

Ziel dieses hochgradig integrierten Systems ist primär ein verbessertes Situationsbewusstsein (engl. „situational awareness“) des Piloten, damit dieser schneller und fundierter wichtige Entscheidungen treffen kann, als es bei einem konventionellen System der Fall wäre. Des Weiteren kann mit diesem Konzept auch die Effizienz von anderen Maschinen gesteigert werden, welche im Verbund mit der F-22 fliegen. So können diese über einen Datenlink (Details siehe unten) von den hoch entwickelten Sensoren der Maschine profitieren, wie zum Beispiel dem AN/APG-77 Radar oder dem AN/ALR-94 SIGINT-Komplex. Daher wird die F-22 auch als „Mini-AWACS“ bezeichnet.[10] Alle wesentlichen Avionikteile werden auf Polyolefine-Basis flüssig gekühlt.[12] Es handelt sich um einen geschlossenen Kreislauf mit zwei Pumpen, welches die Komponenten bei einer Temperatur von ca. 20°C hält.[12] Die entstandene Wärme wird in den Treibstoff abgegeben.[12] Der erhitzte Treibstoff wird wiederum durch mehrere Wärmetauscher abgekühlt. Die benötigte Kühlluft wird aus den beiden Spalten zwischen dem Lufteinlauf und der vorderen Flugzelle abgezweigt.[12]

Common Integrated Processor

Eine CIP-Einheit während der Testphase, bestückt mit einigen Recheneinheiten

Der „Common Integrated Processor“ (CIP) ist der zentrale Teil der Avionik, da er für die oben beschriebene Informationsfusion zuständig ist. Bei einer CIP-Einheit handelt es sich um einen Komplex aus bis zu 66 einzelnen Recheneinheiten, welche über jeweils einen PowerPC- oder i960-Prozessor und über einen eigenen Arbeitsspeicher verfügen.[36][9][37] Die Recheneinheiten werden flüssig gekühlt und sind so ausgelegt, dass sie jede beliebige Aufgabe innerhalb des Datenverarbeitungssystems übernehmen können.[9]

Eine F-22 verfügt über genug Platz-, Kühlungs- und Energiekapazitäten um bis zu drei CIP-Einheiten aufzunehmen.[36] Aktuell sind zwei CIP-Einheiten verbaut, wobei diese mit 47 bzw. 44 Recheneinheiten bestückt sind, sodass die verfügbare Rechenleistung in Zukunft ohne großen Aufwand noch um ein Vielfaches gesteigert werden kann.[36] Ein CIP kann in der aktuellen Ausführung allgemein über 10 Milliarden Instruktionen pro Sekunde verarbeiten und verfügt über 300 MB RAM.[36] Da das System hauptsächlich auf digitale Signalverarbeitung ausgerichtet ist (siehe unten) fällt die reine Datenverarbeitungsleistung verhältnismäßig gering aus.

AN/APG-77

Das AN/APG-77

Bei dem APG-77 von Northrop Grumman handelt es sich um das Bordradar der F-22. Es ist eines der ersten einsatzfähigen AESA-Multifunktionsradare der Welt und befindet sich seit dem Jahr 2000 im Einsatz. Neben den üblichen Vorteilen der AESA-Technologie (Details im entsprechenden Artikel) verfügt das System über einen LPI-Betriebsmodus („Low Probability of Intercept“, dt. „geringe Entdeckungswahrscheinlichkeit“). Dieser Modus wurde integriert, um die Entdeckung der ausgesandten Radarenergie durch eine feindliche Radarwarnanlage zu verhindern oder zumindest zu verzögern. Dies soll zum Beispiel mittels extrem schneller Frequenzwechsel (über 1.000-mal pro Sekunde[38]) erreicht werden. Das Radar selbst besteht aus 1.500[39] bis 2.000[36][40][9] Transmittern, welche im Frequenzbereich von 8 bis 12 GHz (X-Band) arbeiten[41] und eine Abstrahlleistung von ca. 10 Watt aufweisen.[41] Die Reichweite gegenüber einem Ziel mit einer Radarrückstrahlfläche von einem Quadratmeter liegt zwischen 195 und 240 km.[42][40][43] Das Radar kann auch passiv als ELINT-Sensor arbeiten, wobei ein 2 GHz breites Frequenzband ausgewertet werden kann.[41] Luftziele können mithilfe eines bildgebenden Verfahrens (ähnlich dem SAR-Modus für Bodenziele) anhand eines Datenbankvergleiches auf eine Distanz von über 160 km identifiziert werden.[40][41] Das Radar kann seine Emissionen auch stark bündeln, um im X-Band arbeitende Radarsensoren und Kommunikationssysteme durch Überlastung zu zerstören oder kampfuntauglich zu machen[44][38]. Somit gehört das APG-77 auch zur Klasse der Energiewaffen. Die Zuverlässigkeit wird als sehr hoch eingeschätzt, so soll es statistisch gesehen nur alle 400 Stunden zu einem gravierenden Systemausfall kommen.[36][40]

Das APG-77 soll im Laufe der Zeit stetig weiterentwickelt werden. Das aktuellste Modell ist die APG-77(V)1 Variante, welche im März 2007 die Flugtests erfolgreich durchlaufen hatte.[45] Hierbei werden neue Transmitter und ein optimiertes Fertigungsverfahren eingesetzt.[45] Neben einigen Detailverbesserungen wird das Radar einen SAR/MTI-Betriebsmodus erhalten. Darüber hinaus soll das System als Plattform für weitere Elektronische Gegenmaßnahmen dienen können.[45]

AN/ALR-94

Bei dem ALR-94 handelt es sich um einen Sensorkomplex zur passiven Ortung und Verfolgung von Radaremittern, welcher von BAE Systems[46] hergestellt wird. Es besteht aus über 30 separaten Antennenmodulen[47], welche den gesamten Luftraum auf einem breiten Frequenzband in Echtzeit überwachen können.[47] Die Bandbreite für eine verzugslose Messung liegt bei über 500 MHz.[48] Die Empfänger basieren auf neuesten FPGA-Bauteilen und Analog-Digital-Wandlern und können je nach Konfiguration als „wideband channelizer“, „compressive receiver“ oder Superheterodynempfänger arbeiten.[48] Das System gilt aktuell als das leistungsfähigste seiner Art [47] und kann Emitter in Entfernungen von über 460 km mit hoher Präzision orten, verfolgen und identifizieren.[47] Darüber hinaus kann es die gewonnenen Zieldaten (Azimut und Elevation) an das AN/APG-77 übergeben, sodass dieses mittels eines extrem kurzen und fokussierten Impulses die Geschwindigkeit und die genaue Entfernung des Ziels feststellen kann, ohne dabei den Suchmodus verwenden zu müssen.[47] Somit wird die Wahrscheinlichkeit für eine Entdeckung durch ein feindliches Radarwarngerät gegenüber dem normalen LPI-Suchmodus nochmals reduziert. Sollte das Ziel der Maschine näher kommen, so kann das ALR-94 mit abnehmender Entfernung auch selbstständig immer genauere Geschwindigkeits- und Entfernungsdaten liefern, um anschließend eine AIM-120 AMRAAM mit hinreichend genauen Zieldaten zu versorgen.[47][9] Auch nach deren Abschuss kann das System der Lenkwaffe weiterhin aktualisierte Daten zur Verfügung stellen, indem es mittels des APG-77 Radars über einen Datenlink mit ihr kommuniziert.[47] Somit kann die F-22 Lenkwaffen auch ohne aktiven Radareinsatz gegen feindliche Ziele einsetzen.

Das ALR-94 wurde während der Entwicklung durch ein spezielles Testsystem, dem „Dynamic Radio Frequency Simulator“ (ADRS), intensiv getestet.[49] Es handelt sich hierbei um einen Supercomputer, der bis zu 500 Milliarden Instruktionen pro Sekunde verarbeiten kann, über 40 Gigabyte RAM verfügt und bis zu 2.000 Radarsysteme gleichzeitig simulieren kann.[49] Mittels diesem System wurde das ALR-94 fortlaufend optimiert, wobei es unter Umständen auch im F-35-Programm Verwendung findet.[49] Der gesamte Komplex wiegt 165 kg und besteht aus 156 einzelnen Antennenelementen auf MMIC-Basis.[50]

AN/AAR-56

Bei dem AAR-56 handelt es sich um ein Raketenwarngerät von Lockheed Martin, welches bisher nur auf der F-22 installiert wurde.[51][52][50] Im Gegensatz zum ALR-94 erkennt das System anfliegende Raketen nicht anhand von Radarstrahlung, sondern auf Basis der Infrarotstrahlung, welche von Lenkflugkörpern abgestrahlt wird. Diese Emissionen stammen zum einen von der Flugzelle selbst, welche sich durch Reibung mit der Luft im Überschallbereich erheblich erhitzt, zum anderen von dem Antrieb der Rakete, welcher noch erheblich größere Mengen Infrarotenergie emittiert. Durch dieses System ist somit auch eine Warnung vor Lenkwaffen möglich, welche voll passiv arbeiten, wie zum Beispiel die AIM-9 Sidewinder oder die Vympel R-73, und sich daher normalerweise nicht durch Radioemissionen „verraten“. Insgesamt sind 6 IR-Sensoren vorhanden, wobei diese durch speziell beschichtete Fenster gegen Radarstrahlung abgeschirmt sind, damit sie den Radarquerschnitt der Maschine nicht erhöhen.[53][50] Es befinden sich zwei Sensoren jeweils hinter und unter dem Cockpit, die restlichen zwei sind seitlich angebracht.[50] Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass der gesamte Luftraum ununterbrochen überwacht werden kann.[50] Das AAR-56 ist modular aufgebaut um spätere, leistungsgesteigerte Varianten besser integrieren zu können und um die Wartungsfreundlichkeit zu erhöhen.[53] Lockheed Martin entwickelt aktuell multispektrale, hochauflösende Sensoren und neue Algorithmen, welche das System mit IRST („Infrared Search & Track“) Fähigkeiten zum Verfolgen von Luftzielen befähigen würden.[53]

AN/ALE-52

Eine F-22 wirft Flares (Täuschkörper) ab

Das AN/ALE-52 ist ein System aus zwei Täuschkörperwerfern, welches von BAE Systems für die F-22 konstruiert wurden.[46][54] Aufgrund des flexiblen Aufbaus der Ausstoßeinheit können verschieden bemessene Täuschkörper verwendet werden.[55] Zum Schutz vor infrarotgelenkten Raketen können sowohl Standard-Flares vom Typ MJU-7 und MJU-10 zum Einsatz kommen, als auch die speziell für die F-22 entworfenen MJU-39/-40 Täuschkörper.[56] Zur Täuschung von radargelenkten Raketen kann Chaff vom Typ RR-170 und RR-180 ausgestoßen werden.[56] Der Täuschkörperabwurf kann sowohl manuell durch den Piloten, als auch automatisch durch das ALR-94 oder AAR-56 ausgelöst werden.

CNI

Die gesamte Kommunikation und Navigation wird über das sog. „Communications, Navigation, Identification“-System (CNI) abgewickelt. Es wiegt 118 kg, benötigt 2,8 kW elektrische Leistung und arbeitet im Frequenzebereich von 0,1 bis 5 GHz.[50] Für die Ermittlung der eigenen Position kommt ein INS-Gerät und ein GPS-Empfänger zum Einsatz. Im Bereich der Kommunikation stehen der F-22 neben den üblichen VHF/UHF-Funkgeräten auch neue, digitale Systeme zur Verfügung. Dazu gehört der sogenannte „Intra-Flight Data Link“ (IFDL).[36] Dieser Datenlink ist nur bei der F-22 zu finden und ist auf die speziellen Erfordernisse der Maschine abgestimmt. So verfügt er, wie das AN/APG-77, über LPI-Eigenschaften und über eine gerichtete, stabilisierte Signalkeule mit geringen Nebenkeulen um die Entdeckung durch feindliche SIGINT-Systeme zu verhindern.[57] Dieser Link ermöglicht mehreren F-22 untereinander verschiedenste Daten auszutauschen, wie zum Beispiel Waffenstatus, erfasste Ziele oder auch konventionelle Funksprüche.[57] Zu anderen Plattformen ist der Link jedoch nicht kompatibel.[57]

Des Weiteren verfügt die Maschine über ein Joint Tactical Information Distribution System (JTIDS), welches jedoch nur Daten empfangen, nicht aber senden kann.[57]

In Zukunft wird ein Joint Tactical Radio System integriert werden, welches die Datenkommunikation über den Link 16 in Zukunft ablösen soll.[58] Das System ist zu beinahe jedem aktuellen oder geplanten Kommunikationsstandard der U.S. Streitkräfte kompatibel. Für die F-22 ist der als TTNT („Tactical Targeting Network Technology“) bezeichnete Standard am interessantesten, denn er ermöglicht eine Kommunikation über Distanzen von 160 bis 480 km bei einer Datenübertragungsrate von bis zu 10 Mbit.[58] Somit können auch große Datenmengen, wie sie zum Beispiel durch SAR-Bilder erzeugt werden, schnell transferiert werden, was mit dem vorhandenen Link 16-System aufgrund dessen begrenzter Bandbreite um ein Vielfaches länger dauern würde.

Versionen

YF-22

Technologiedemonstrator im Rahmen des ATF-Programms (siehe Text), sowie Grundlage für die spätere Serienvariante F-22A.

F-22A

Die Basisvariante der Raptor, wobei es die einzige Version ist, welche bisher in Serie produziert wird. Die F-22A wird in mehreren Block-Varianten hergestellt:

Die erste F-22 (Nr. 4108) mit „Block-30“-Konfiguration
  • Block 10:
Intialversion
  • Block 20:
Grundlagekonfiguration für die „Global-Strike-Task-Force“ (GSTF) -Flotte. Enthält mit der F-35 gemeinsam genutzte Radarkomponenten, einen dedizierten Hochgeschwindigkeitsradarprozessor, COTS-basierte CIP-Prozessoren, die Einsatzfähigkeit für die GBU-39/40 Small Diameter Bomb, hochauflösende SAR-Radarmodi, erhöhte ECCM-Kapazitäten für das Radar, Zweiwegkommunikation mittels MIDS, eine verbesserte Software für die Stationscrew und verbesserte Elektronische Gegenmaßnahmen. Die Variante ist seit 2007 im Einsatz.
  • Block 30:
Eine Ausdehnung des Radarerfassungsbereichs im seitlichen Bereich mit Hilfe von zwei seitlich installierten Radarantennen, was dem Flugzeug umfangreiche ISR-Kapazitäten und die Befähigung zu Wild-Weasel-Operationen verleiht, sowie die Luftkampffähigkeit verbessert. Das Upgrade auf den Block 30 wird seit 2008 umgesetzt und soll bis 2011 abgeschlossen sein.
  • Block 40:
Die endgültige „Global-Strike“-Konfiguration mit minimalen Verbesserungen zu Block 30. Dabei handelt es sich um die Vollintegration der ISR-Funktionen, Reichweitensteigerungen sowie ein im Helm integriertes HUD. Dieses Upgrade ist nach 2011 zu erwarten.
  • Block 50:
Bisherigen Planungen sprechen von einer Electronic-Attack-Variante um die EF-111A Raven zu ersetzen. Des Weiteren werden Behälter entwickelt, um JDAMs und SDBs an den externen Pylonen ohne Verlust der Stealthfähigkeit zu transportieren. Ein Einsatzzeitpunkt ist noch nicht bekannt.[59]

F-22B

Hierbei handelt es sich um eine geplante Doppelsitzervariante der F-22A, welche primär für Trainingszwecke hätte eingesetzt werden sollen. Um den steigenden Entwicklungskosten entgegenzuwirken, entschied man sich 1996 auf die F-22B zu verzichten.

F-22N

Bei der F-22N handelt es sich um eine nicht realisierte Marinevariante der F-22A mit hochklappbaren Tragflächen. Sie wurde im Rahmen des „Navalized Advanced Tactical Fighter“-Programm entwickelt und der US-Navy als Ersatz für die F-14 Tomcat angeboten. Diese lehnte die F-22N aber 1993 ab, da man nach dem Scheitern der A-12 Avenger II bereits Schwierigkeiten hatte, die F/A-18E/F Super Hornet durch den US-Kongress zu bringen. Zwar gab es Überlegungen die F-22N statt der Super Hornet anzuschaffen, allerdings wiesen diese als Mehrzweckkampfflugzeug ein deutlich größeres Einsatzspektrum auf. Des Weiteren wäre die F-22N nicht in der Lage gewesen, die Langstreckenlenkwaffe AIM-54 Phoenix einzusetzten.

FB-22

Eine F-22 und eine Konzeptgrafik der FB-22 im Vordergrund

Im Jahre 2002 begann Lockheed Martin mit einer Studie über eine Konversion der F-22 zu einem Jagdbomber mit mittlerer bis hoher Reichweite.[60] Dieses Konzept wurde FB-22 genannt und sollte als Zwischenlösung bis 2030 dienen, da dann ein neuentwickelter Bomber der nächsten Generation zur Verfügung stehen soll.[61] Allerdings besteht zur Zeit wenig Interesse an einem solchen Derivat, da man, mit Blick auf die Stückkosten der F-22, hohe Beschaffungskosten fürchtet und annimmt, dass ein neues Design aufwendiger sei als allgemein angenommen, wobei man alleine für die Entwicklung der Flugzelle Kosten von bis zu 1 Milliarde US-Dollar veranschlagt.[61] Deshalb wird angenommen, dass die Entwicklung der FB-22 inzwischen eingestellt wurde.

Die auffälligsten Merkmale des Entwurfs sind die großen Deltatragflächen, das fehlende Seitenleitwerk und der verlängerte Flugzeugrumpf. Hierdurch sollen die Stealtheigenschaften verbessert werden, mehr Raum für interne Waffen zur Verfügung stehen und die Reichweite signifikant erhöht werden.[61][60] Diese Maßnahmen verringern zwar die Wendigkeit, dieser wird aber aufgrund des Einsatzprofils nur wenig Bedeutung beigemessen. Des Weiteren ist ein zusätzlicher Waffensystemoffizier eingeplant, um den Piloten in der Angriffsphase zu entlasten.[61] Das maximale Startgewicht soll bei ca. 42 Tonnen liegen, die Reichweite bei über 2.580 km.[60][61] Anstatt des F119-100 Triebwerks sind zwei P&W F135 geplant, welche für die F-35 entwickelt wurden und jeweils einen Schub von bis zu 178 kN entwickeln.[60]

Die FB-22 soll als Jagdbomber erheblich mehr Luft-Boden-Waffen tragen als die F-22, wobei allerdings keine CAS-Bewaffnung vorgesehen ist. Als primäre Bewaffnung sollen bis zu 30 GBU-39 SDB zum Einsatz kommen.[61][60] Die F-22 kann lediglich acht dieser Bomben intern mitführen. Insgesamt wird eine Waffenlast von bis zu 15.000 kg angestrebt, wobei 4.500 kg extern angebracht werden können.[30]

Technische Daten

Eine F-22 Raptor nach dem Betanken durch eine Boeing KC-135
Eine F-22 mit zwei Abwurftanks
Eine F-22 mit zwei extern angebrachten AIM-120 Lenkwaffen
3-Seiten-Riss der YF-22
Eine YF-22 in einem Museum der Air Force
Kenngröße Daten der F-22A Raptor Daten der YF-22 Raptor [Anm. 1]
Typ: Luftüberlegenheitsjäger Prototyp
Länge: 18,87 m 19,55 m
Flügelspannweite: 13,56 m 13,10 m
Flügelflächen:
  • Tragfläche: 78,04 m²
  • Seitenleitwerk: 16,54 m²
  • Höhenruder: 12,63 m²
  • Sonstige Kontrollflächen: 16,93 m²
  • Tragfläche: 77,10 m²
  • Seitenleitwerk: 20,26 m²
  • Höhenruder: 12,45 m²
  • Sonstige Kontrollflächen: k. A.
Flügelstreckung: 2,35 2,20
Tragflächenbelastung:
  • Minimal: 184 kg/m² bzw. 252 kg/m²[Anm. 2]
  • Maximal: 349 kg/m² bzw. 487 kg/m²[Anm. 3]
  • Minimal: 180 kg/m²
  • Maximal: 337 kg/m²
Höhe: 5,08 m 5,39 m
Leergewicht: Je nach Quelle 19.700 kg[62][53] oder 14.365 kg[63][64][65] 14.043 kg
Maximales Startgewicht: Je nach Quelle 38.000 kg[62][53] oder 27.216 kg[63][64][65] 26.308 kg
Treibstoffkapazität:
  • Intern: Je nach Quelle 8.300 kg[62] oder 9.366 kg[11][65]
  • Extern: 7.197 kg (in 4 Abwurftanks)[11]
  • Intern: 9.979 kg
  • Extern: k. A.
g-Limits:
  • Allgemein: -3/+9 g[66][65]
  • Bei Mach 1,8: durchgehend 6 g[65]
  • Allgemein: +7,9 g
  • Bei Mach 1,8: durchgehend 6 g
Höchstgeschwindigkeit:
  • In 19.812 m Höhe: Mach 2,25[65]
  • Auf Meereshöhe: Mach 1,40[65]
  • In 9 km Höhe: Mach 2,20
  • Auf Meereshöhe: k. A.
Marschgeschwindigkeit: Bis Mach 1,82 (ohne Nachbrenner auf opt. Höhe)[65] Bis Mach 1,58 (ohne Nachbrenner auf 9 km Höhe)
Dienstgipfelhöhe: durchgehend 19.812 m[10] über 15.240 m
Einsatzradius: 1.480 km 1.285 km
Überführungsreichweite: über 2.980 km mit 2 Abwurftanks[62] k. A.
Besatzung: 1 Pilot 1 Pilot
Bewaffnung: siehe Text Nur zu Testzwecken
Triebwerk: Zwei Pratt & Whitney F119-PW-100-Turbofans Zwei Pratt & Whitney YF119-PW-100L-Turbofans [Anm. 4]
Schubleistung:
  • mit Nachbrenner: 2× 156,06 kN
  • ohne Nachbrenner: 2× 124,59 kN[67]
  • mit Nachbrenner: 2× 155,69 kN
  • ohne Nachbrenner: 2× 116,74 kN[67]
Schub-Gewicht-Verhältnis:
  • Maximal: 2,26
  • Minimal: 1,21
Stückpreis: siehe Kosten k. A.

Anmerkungen

  1. ↑ Quelle für die technischen Daten der YF-22: Jay Miller: Lockheed Martin F/A-22 Raptor. Midland Publishing, 2005, ISBN 185780158X. , S. 102
  2. ↑ a b "Minimal" bezieht sich auf das Leergewicht. Aufgrund der unklaren Gewichtsangaben bezieht sich der erste Wert auf die leichte Konfiguration (14.356 kg / 27.216 kg), der zweite auf die schwere (19.700 kg / 38.000 kg).
  3. ↑ a b "Maximal" bezieht sich auf das maximale Startgewicht. Aufgrund der unklaren Gewichtsangaben bezieht sich der erste Wert auf die leichte Konfiguration (14.356 kg / 27.216 kg), der zweite auf die schwere (19.700 kg / 38.000 kg).
  4. ↑ Eine YF-22 erhielt im Rahmen des Triebwerkswettbewerbes zwischen Pratt & Whitney und General Electric zwei F120-GE-100.

Stationierung und Organisation

Eine F-22 im vertikalen Steigflug während der „Arctic Thunder Air Show“ auf der Elmendorf AFB
Kommando Geschwader Einheit Basis
Air Education and Training Command 325th Fighter Wing 43d Fighter Squadron Tyndall Air Force Base
Air Combat Command 1st Fighter Wing 27th Fighter Squadron Langley Air Force Base
94th Fighter Squadron
49th Fighter Wing 7th Fighter Squadron Holloman Air Force Base
8th Fighter Squadron
53d Wing 422d Test and Evaluation Squadron Eglin Air Force Base
Air Force Material Command 412th Test Wing 412th Flight Test Squadron Edwards Air Force Base
Pacific Air Forces 3d Wing 90th Fighter Squadron Elmendorf Air Force Base
525th Fighter Squadron
477th Fighter Group 302d Fighter Squadron Luke Air Force Base
Air National Guard 192d Fighter Wing 149th Fighter Squadron Langley Air Force Base

Kritik

Eine F-22 Raptor erhält ein „Vogelbad“ nahe dem Ende der Startbahn auf der Tyndall AFB um Korrosion durch die salzige Seeluft zu vermeiden.

Nach einer DERA-Studie handelt es sich zwar bei der F-22 um das derzeit leistungsfähigste Jagdflugzeug der Welt,[68] allerdings werden die hohen Stückkosten der F-22 von ca. 190 Millionen US-Dollar kritisiert. Anfangs sah der US-Haushalt rund einen Drittel dieses Preises vor, im Haushaltsjahr 1999 bereits 110 Millionen Dollar. Entsprechend sinkt die durch das Budget beschaffbare Stückzahl. Am 6. April 2009 wurde bekannt, dass die Produktion nach 187 Maschinen aus finanziellen Gründen auslaufen soll (siehe Text). Allerdings werden sowohl im US-Kongress, als auch in der militärischen Führung Stimmen laut, dass die Produktion der F-22 fortgesetzt werden müsse.[69][70] So erklärte General Norton Schwartz, Generalstabschef der US Air Force, dass mit dem Auslaufen der Produktion die F-22 Flotte zu klein sei, um die Luftüberlegenheit der USA auch zukünftig sicherzustellen. Er verwies darauf, dass bis 2011 ca. 250 Kampfflugzeuge, primär vom Typ F-15, aufgrund erhöhten Materialverschleißes vorzeitig ausgemustert werden müssen.[71] Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Anschaffungskosten und Fortführung der Produktionline, wäre die Maschine zu exportieren. So zeigten vor allen Dingen Israel massives Interesse an der Anschaffung der F-22,[72] aber auch Japan und Australien. Allerdings scheiterten bisher alle Exportversuche am Veto des US-Senats.

Als nachteilig wird teilweise auch die geringe interne Waffenlast der F-22 angesehen, welche den Einsatz als Mehrzweckkampfflugzeug verhindert (siehe Text).

Von anderer Seite wird kritisiert, dass die F-22 für die Erfordernisse der asymmetrischen Kriegführung überdimensioniert sei. So äußerte sich US-Verteidigungsminister Robert Gates im Frühjahr 2008 zur F-22: "The reality is we are fighting two wars, in Iraq and Afghanistan, and the F-22 has not performed a single mission in either theater." (dt. "Die Realität ist, das wir in zwei Kriegen kämpfen, Irak und Afghanistan, und die F-22 hat bisher auf keinem der Schauplätze auch nur eine Mission absolviert.").[73] Allerdings handelt es sich dabei nur begrenzt um ein spezifisches Problem der F-22, da Luftüberlegenheitsjäger grundsätzlich für asymmetrische Konflikte, bei welchen keine feindliche Luftwaffe vorhanden ist, ungeeignet sind.

Technische Probleme

2006 wurde erstmals bekannt, dass die F-22 unter erhöhten Korrosionserscheinungen und strukturellen Schwächen leidet, welche den Flugbetrieb allerdings nie direkt gefährdeten.[74][75] Als Ursache gelten ein Fertigungsfehler im Werk bei Lockheed Martin sowie die Lieferung minderwertiger Teile des Boeing-Zulieferers Alcoa.[76] Primär betroffen sind die ersten 80 Serienmaschinen, welche nachträglich modifiziert werden mussten. Die entsprechenden Maßnahmen werden auch in den nächsten Jahren ca. 8 Milliarden US-Dollar an Finanzmitteln benötigen. Als Folge der Nachbesserungen fiel im Jahre 2008 die Einsatzbereitschaft der F-22 Flotte auf 62 %, was Christopher Bolkcom, ein Experte des „Congressional Research Service“, als „unbefriedigend“ bezeichnete.[77]

Zwischenfälle

Im April 1992 stürzte der erste YF-22 Prototyp aufgrund eines Software-Fehlers im Landeanflug auf „Edwards“ ab. Testpilot Tom Morgenfeld überlebte den Absturz. Ebenfalls glimpflich lief der Absturz der F/A-22 im Dezember 2004 auf der Nellis AFB ab (siehe Text). Am 25. März 2009 stürzte während eines Testfluges eine Maschine des US-Luftwaffenstützpunktes „Edwards“ in der Mojave-Wüste im Osten Kaliforniens ab. Lockheeds Testpilot, David Cooley, kam bei dem Absturz ums Leben.[78][79]

Vergleichbare Typen

Im engeren Sinne gibt es momentan kein Militärflugzeug, welches man gegenüber der F-22 als „vergleichbar“ einstufen könnte, da aktuell keine andere Maschine ein derart leistungsfähiges Radar, umfassende Stealtheigenschaften, hochintegrierte Avionik, Supercruise und hohe Wendigkeit miteinander verbindet. In der folgenden Liste sind Maschinen angegeben, welche zumindest in einem dieser Aspekte grob mit der F-22 vergleichbar sind, Bomber ausgenommen.

Eine F-22 während einer Übung im April 2005 über Kalifornien
F-22 vor der Küste Virginias

Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten:

EU EU:

Russland Russland:

Einige sich derzeit in der Entwicklung befindende Projekte weisen verschiedenen Konstruktionsmerkmale auf, welche stark an die F-22 erinnern. Allerdings ist die grundsätzliche Realisierung dieser Projekte unklar, sowie eine Leistungseinordnung derzeit noch nicht möglich.

Japan Japan:

 SudkoreaSüdkorea Südkorea:

Russland Russland:

Mediale Rezeption

Eine F-22 während den Dreharbeiten für die TV-Serie Monk

Als eines der modernsten Kampfflugzeuge seiner Bauart zog der Raptor verstärkt mediales Interesse auf sich, so erschien dieses Flugzeug in Fernsehserien (z. B. Monk), und hatte seinen bislang größten Auftritt im Film Transformers, wo er nicht nur in Kampfszenen zu sehen war, sondern auch die irdische Tarnform des Decepticons Starscream darstellte. Aufgrund der Kooperation des US-Militärs stellte Transformers zugleich auch den ersten Film dar, in dem echte, nicht per Computeranimation erschaffene F-22-Flugzeuge zu sehen waren.

Im Spiel Tom Clancy’s H.A.W.X ist die F-22 ein durch Mission 17 freischaltbares Modell. Sie ist gemeinsam mit der Suchoi Su-47 das manövrierfähigste Flugzeug im Spiel.

Verweise

Literatur

  • Doug Richardson: Stealth - Unsichtbare Flugzeuge. Stocker-Schmid AG, Dietkion-Zürich 2002, ISBN 3-7276-7096-7. 
  • Steve Pace: F-22 Raptor: America's Next Lethal War Machine. McGraw Hill, 2002, ISBN 0-0713-4271-0. 
  • Bill Sweetman: F-22 Raptor (Enthusiast Color). Motorbooks International, 1998, ISBN 0-7603-0484-X. 
  • David C. Aronstein, Michael J. Hirschberg, Albert C. Piccirillo: Advanced Tactical Fighter to F-22 Raptor: Origins of the 21st Century Air Dominance Fighter. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1998, ISBN 1-5634-7282-1. 

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Reuters - Pentagon says F-22 fate to hang for while longer, 23. Februar 2009
  2. ↑ CNN.com - Nevada crash grounds F-22 fighters22. Dezember 2004
  3. ↑ GlobalSecurity.org - F-22 Raptor Flight Test
  4. ↑ Janes Defense Weekly, 26. November 2008, S. 12
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  79. ↑ Flightglobal - UPDATED: Lockheed test pilot killed in USAF F-22 Raptor crash, Zugriff am 29. März 2009
Liste der Flugzeugtypen des Herstellers Lockheed Martin
Zivile Baureihen Vega – 9 Orion – 10 Electra – 12 Electra Junior – 14 Super Electra – L-1049 – L-188 Electra – L-1329 JetStar – L-1011 TriStar
Militärische Baureihen A-12 – A-28/A-29 – B-34 – C-5 – C-130 – C-141 – F-16 – F-22 – F-35 – F-94 – F-104 – F-117 – P-2 – P-3 – P-38 – P-80 – PV – S-3 – SR-71 – T-33 – U-2 – X-35 – XFV-1 – XV-4
Liste der Flugzeugtypen des Herstellers Boeing

Zivile Baureihen
40 | 80 | 200 | 221 | 247 | 307 | 314 | 377 | 707 | 717 | 727 | 737 | 747 | 757 | 767 | 777 | 787 | Business Jet (BBJ)

Militärische Baureihen
B-17 | B-29 | B-47 | B-50 | B-52 | C-17 | C-97 | C-98 | F-15 | F/A-18 | F-22 | E-3 | E-4 | E-6 | E-8 | E-10 | C-135 | KC-135 | KC-767 | P-8 | RC-135

Versuchsflugzeuge und Abgebrochene Projekte
7J7 | 2707 | Sonic Cruiser | XB-15 | XB-59 | XPBB-1 | X-32 | X-37 | X-40 | X-43 | X-45 | X-46 | X-48 | X-50 | X-51 | X-53 | YAL-1 | YC-14

 


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