Tiêm kích tàng hình F-22 Raptor đã ra đời như thế nào?

ĐTN | 20/09/2015 19:30

F-22 Raptor của Không quân Mỹ là máy bay tiêm kích thế hệ 5 đầu tiên trên thế giới đã chính thức đi vào hoạt động.

Nguồn gốc ra đời

Chương trình Máy bay tiêm kích chiến thuật tiên tiến (Advanced Tactical Fighter/ ATF)

Năm 1981, Không quân Mỹ bắt đầu hình thành các yêu cầu cho một máy bay tiêm kích chiếm ưu thế trên không mới nhằm thay thế cho F-15 Eagle và đối chọi với các đối thủ đến từ Liên Xô như Su-27 Flanker và MiG-29 Fulcrum.

Trong tháng 6 năm 1981, Không quân Mỹ khởi động chương trình Máy bay tiêm kích chiến thuật tiên tiến (Advanced Tactical Fighter/ATF). Các khái niệm được cung cấp bởi những nhà thầu quốc phòng đều có điểm chung là khả năng tàng hình, quãng đường cất/hạ cánh ngắn và tốc độ hành trình siêu âm.

Chương trình ATF được cho rằng sẽ kết hợp các công nghệ mới bao gồm hợp kim tiên tiến, vật liệu composite, hệ thống điều khiển bay bằng dây hiện đại, động cơ đẩy mạnh hơn và giảm tín hiệu phản xạ radar (hay còn gọi là tàng hình).

Một vài mẫu thiết kế cho chương trình ATF

Hình ảnh khái niệm của Lockheed dành cho chương trình ATF

Vào tháng 9/1983, hợp đồng nghiên cứu đã được trao cho 7 nhà sản xuất khung máy bay. Đến cuối năm 1984, yêu cầu cơ bản của chương trình ATF gồm 17 điểm:

- Một máy bay tiêm kích với trọng lượng cất cánh tối đa 23.000 kg.

- Bán kính hoạt động là 1.300 km.

- Khả năng cất cánh từ đường băng dài 610 m.

- Có khả năng bay hành trình siêu âm trong khoảng Mach 1,4 - 1,5.

- Tăng tốc từ Mach 0.6 - Mach 1 trong vòng 20 giây.

- Tăng tốc từ Mach 0,8 - Mach 1,8 trong vòng 50 giây ở độ cao 9,1 km.

- Chịu được lực tải 2G khi rẽ hướng (turn) ở tốc độ Mach 1,5 trên độ cao 15 km.

- Chịu được lực tải 5G khi rẽ hướng ở tốc độ Mach 1.

- Chịu được lực tải 6G khi rẽ hướng ở tốc độ Mach 1,5 trên độ cao 9,1 km.

- Chịu được lực tải 9G khi rẽ hướng ở tốc độ Mach 0,9 trong vòng 30 giây.

- Khả năng tương thích với cơ sở hạ tầng hiện có.

- Khả năng mang các loại vũ hí không đối không hiện tại và tương lai.

- Thực hiện gấp đôi số phi vụ xuất kích so với F-15 (8 phi vụ trong vòng 24 giờ), 75% các lỗi và sự cố được khắc phục trong vòng 4 giờ.

- Hệ thống điện tử hàng không module hóa và tái cấu hình được.

- Giá thành chế tạo trong khoảng 40 triệu USD/chiếc (thời giá năm 1985) và sản xuất với số lượng 750 chiếc.

- Tổng chi phí hoạt động, kể cả chi phí máy bay, phụ tùng, nhiên liệu, giờ bay và duy trì bảo dưỡng tương đương với F-15.

- Tổng chi phí cho chương trình khoảng 65 tỷ USD.

Một số mô hình của Lockheed dành cho khái niệm F-22

Một yêu cầu (Request for Proposal/RFP) cho động cơ, được gọi là "Động cơ máy bay tiêm kích tiên tiến" (Joint Advanced Fighter Engine/JAFE), được đề xuất vào tháng 5/1983. Pratt & Whitney và General Electric đã nhận hợp đồng phát triển và sản xuất động cơ nguyên mẫu vào tháng 9/1983.

Một yêu cầu (RFP) cho máy bay tiêm kích được đề xuất vào tháng 9/1985. Trong tháng 5/1986, Không quân đã thay đổi RFP để lựa chọn cuối cùng sẽ bao gồm máy bay nguyên mẫu.

Trong tháng 7/1986, đề xuất được cung cấp bởi Boeing, General Dynamics, Lockheed, Northrop, và McDonnell Douglas.

Hai nhà thầu Lockheed và Northrop đã được lựa chọn trong tháng 10/1986 để thực hiện 50 tháng giai đoạn trình diễn/xác nhận, mà đỉnh cao là chuyến bay thử nghiệm 2 nguyên mẫu biểu diễn kỹ thuật, YF-22 và YF-23.

Theo các điều khoản của thỏa thuận giữa Lockheed, General Dynamics và Boeing, các công ty đã đồng ý tham gia vào việc phát triển chung, nếu chỉ có một công ty được lựa chọn. Northrop và McDonnell Douglas sẽ có một thỏa thuận tương tự.

Nguyên mẫu YF-22 đầu tiên (c/n-87-0700) của Lockheed/Boeing/General Dynamics

Nguyên mẫu YF-23 đầu tiên (c/n-87-0800) tên là “Spider” sau này đổi tên thành “Black Widow II” có màu xám than (chiếc ở phía xa) và nguyên mẫu thứ 2 (c/n-87-0801) tên là “Gray Ghost” có 2 tông màu xám nhạt (chiếc ở phía gần). YF-23 do Northorp Grumman/ McDonnell Douglas phát triển

Do trọng lượng tăng thêm từ động đẩy vector và các hệ thống liên quan trên F-15S/MTD, Không quân Mỹ thay đổi các yêu cầu cất cánh ở chiều dài đường băng đến 910 m trong chương trình ATF vào cuối năm 1987, 2 nguyên mẫu sẽ trình diễn với 2 loại động cơ, General Electric YF120 và Pratt & Whitney YF119.

Ống xả vector đổi hướng của động cơ General Electric YF120

Ống xả vector đổi hướng của động cơ Pratt & Whitney YF119

Nguyên mẫu YF-23 thứ nhất thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 27/8/1990, mẫu thử YF-22 cất cánh sau đó hơn 1 tháng, vào ngày 29/9/1990. Các chuyến bay thử nghiệm bắt đầu và sau đó thêm các nguyên mẫu thứ hai cho mỗi đối thủ cạnh tranh vào cuối tháng 10/1990.

Chiếc YF-23 đầu tiên với động cơ Pratt & Whitney bay hành trình siêu âm ở tốc độ Mach 1,43 vào ngày 18/9/1990, chiếc YF-23 thứ hai với động cơ General Electric bay hành trình siêu âm đạt tốc độ Mach 1,6 vào ngày 29/11/1990.

Nguyên mẫu YF-22 với động cơ General Electric bay hành trình siêu âm đạt tốc độ Mach 1,58. Những chuyến bay thử nghiệm tiếp tục cho đến tháng 12/1990. Sau đó, các nhà thầu nộp đề xuất cho việc sản xuất.

YF-22 và YF-23 trong một chuyến bay thử nghiệm

Sau khi xem xét kết quả thử nghiệm bay và các đề xuất, vào ngày ngày 23/4/1991, Không quân Mỹ công bố Lockheed YF-22 với động cơ Pratt & Whitney YF119 là người chiến thắng trong cuộc đấu thầu. YF-23 có tính tàng hình cao và bay nhanh hơn, nhưng YF-22 lại cơ động hơn.

Hải quân Mỹ đã bắt đầu xem xét một phiên bản của ATF gọi là "Máy bay tiêm kích chiến thuật tiên tiến của Hải quân" (Naval Advanced Tactical Fighter/NATF) trong năm 1986, nhưng họ đã hủy bỏ chương trình NATF vào năm 1992.

Mô hình phiên bản YF-22 của Lockheed dành cho Hải quân trong chương trình NATF, với đôi cánh cụp - cánh xòe giống như F-14 Tomcat

Lockheed được trao hợp đồng để phát triển và chế tạo máy bay cho chương trình ATF vào tháng 8/1991. YF-22 được sửa đổi để sản xuất phiên bản F-22 Raptor. Northrop YF-23 sau đó đã được xem xét để hoán cải thành một máy bay ném bom, nhưng lời đề nghị đã không trở thành hiện thực.

Nguyên mẫu YF-22

Nguyên mẫu YF-22 đầu tiên (c/n 87-0700, N22YF), với động cơ GE YF120 lăn bánh khỏi nhà máy vào ngày 29/8/1990 và cất cánh vào ngày 29/9/1990. Máy bay khởi hành từ Palmdale và được điều khiển bởi phi công David L. Ferguson.

Trong chuyến bay dài 18 phút, 87-0700 đạt tốc độ tối đa 460 km/h ở trần cao 3.800 m, trước khi hạ cánh tại sân bay Edwards. Sau chuyến bay, Ferguson nói rằng phần còn lại của chương trình thử nghiệm YF-22 sẽ được tập trung vào "... những khả năng cơ động của máy bay, cả siêu âm và hạ âm".

Nguyên mẫu YF-22 thứ 2 (c/n 87-0701, N22YX) với động cơ Pratt & Whitney YF119 thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 30/110 do phi công Tom Morgenfeld điều khiển.

Nguyên mẫu YF-22 đầu tiên (c/n 87-0700, N22YF), với động cơ GE YF120

Trong quá trình bay thử nghiệm, không giống như YF-23, khai hỏa vũ khí và góc tấn cao (60°) đã được tiến hành trên YF-22. Mặc dù không phải là một yêu cầu, YF-22 đã bắn tên lửa AIM-9 Sidewinder và AIM-120 AMRAAM từ khoang vũ khí bên trong.

Các cuộc thử nghiệm cũng chứng minh rằng YF-22 với động cơ đẩy vector đạt được tốc độ góc chúc ngóc (pitch rate) cao gấp đôi F-16 khi ở tốc độ thấp.

Nguyên mẫu YF-22 thứ 2 (c/n 87-0701, N22YX) với động cơ Pratt & Whitney YF119

Nguyên mẫu đầu tiên, c/n-87-0700, đạt Mach 1,58 khi bay ở chế độ hành trình siêu âm, trong khi nguyên mẫu thứ 2, c/n-87-0701 bay hành trình siêu âm đạt tốc độ Mach 1,43 và vận tốc tối đa là Mach 2,2.

Các cuộc thử nghiệm bay tiếp tục cho đến ngày 28/12/1990, tại thời điểm đó có 74 chuyến bay đã được hoàn thành với 91,6 giờ bay.

(Còn tiếp)

F-22 đấu với T-50 - Ai thắng?