Lockheed YF-22

El Lockheed–Boeing–General Dynamics YF-22 es un prototipo demostrador de tecnología de caza furtivo monoplaza bimotor estadounidense diseñado para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF). El equipo de diseño, con Lockheed como contratista principal, fue finalista en la competencia Advanced Tactical Fighter (ATF) de la USAF, y se construyeron dos prototipos para la fase de demostración y validación. El equipo YF-22 ganó el concurso contra el equipo YF-23 liderado por Northrop para el desarrollo a gran escala y el diseño se desarrolló en el Lockheed Martin F-22 . ^{[ N 1 ]} El YF-22 tiene una disposición y configuración aerodinámica similar a la del F-22, pero con diferencias notables en la forma general, como la posición y el diseño de la cabina, las aletas de cola y las alas, y en la disposición estructural interna.

En la década de 1980, la USAF comenzó a buscar un reemplazo para sus aviones de combate para contrarrestar amenazas emergentes como los avanzados Su-27 y MiG-29 soviéticos . Varias compañías presentaron sus propuestas, y la competencia se redujo a Lockheed y Northrop como los dos finalistas para demostración/validación. Northrop se asoció con McDonnell Douglas para desarrollar el YF-23; Lockheed se asoció con Boeing y General Dynamics para desarrollar el YF-22, que, aunque ligeramente más lento y con una sección transversal de radar mayor , era más ágil que el YF-23. El equipo de Lockheed fue seleccionado por la Fuerza Aérea como ganador del concurso ATF en abril de 1991. La Armada de los Estados Unidos consideró adoptar una versión naval del ATF, pero estos planes fueron posteriormente cancelados debido al costo.

Tras su selección, el primer prototipo fue retirado y convertido en pieza de exhibición en el Museo de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea , mientras que el segundo continuó con las pruebas de vuelo hasta que un accidente lo relegó al papel de vehículo de prueba de antenas y posteriormente fue almacenado.

En 1981, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) comenzó a explorar conceptos y desarrollar requisitos para un Caza Táctico Avanzado (ATF) que eventualmente se convertiría en un nuevo caza de superioridad aérea para reemplazar al F-15 Eagle y al F-16 Fighting Falcon . Esto se volvió más crucial debido a las amenazas emergentes a nivel mundial, incluyendo el desarrollo y la proliferación de los aviones de combate soviéticos MiG-29 "Fulcrum" y Su-27 "Flanker" , el sistema aerotransportado de alerta y control (AWACS) A-50 "Mainstay" y sistemas de misiles tierra-aire más avanzados. El ATF aprovecharía las nuevas tecnologías en el diseño de cazas que se vislumbraban en el horizonte, incluyendo materiales compuestos , aleaciones ligeras , aviónica avanzada y sistemas de control de vuelo, sistemas de propulsión más potentes y tecnología furtiva . ^{[ 1 ]}

La USAF envió la solicitud de información (RFI) de la ATF a la industria aeroespacial en mayo de 1981 para explorar cómo podría ser el futuro avión de combate, y posteriormente estableció un Equipo de Desarrollo de Conceptos (CDT) para analizar los resultados. ^{[ 2 ]} Finalmente con el nombre en clave "Senior Sky" , la ATF en ese momento todavía estaba en medio de la definición de requisitos con misiones aire-aire y aire-tierra en consideración, y en consecuencia hubo una variedad sustancial en las respuestas de la industria. El concepto inicial de Lockheed fue un avión particularmente grande llamado CL-2016, que pesaba más de 110 000 lb (50 000 kg) al despegue y apodado "crucero de batalla" por su tamaño, que se parecía a su SR-71 / YF-12 con grandes alas delta y motores montados en góndolas espaciadas lejos del fuselaje y habría tenido una velocidad y altitud operativa igualmente altas como plataforma de misiles (o "misilero" según Lockheed). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

En 1983, el Equipo de Desarrollo de Conceptos de la ATF se convirtió en la Oficina del Programa del Sistema (SPO) en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson . Después de conversaciones con compañías aeroespaciales y el Comando Aéreo Táctico (TAC), el CDT/SPO redujo los requisitos a un caza de superioridad aérea con un rendimiento cinemático excepcional, es decir, excelente velocidad y maniobrabilidad, para reemplazar al F-15. ^{[ 5 ]} Además, la SPO comenzó a enfatizar cada vez más el sigilo para la supervivencia, sin dejar de requerir velocidad y maniobrabilidad similares a las de un caza, debido a la experiencia de la Fuerza Aérea con proyectos del " mundo negro " como el Have Blue / F-117 (" Senior Trend ") y el programa Advanced Technology Bomber (ATB) (que daría como resultado el B-2 , o " Senior Ice "). ^{[ 6 ]} Al convertirse la tecnología furtiva en un requisito fundamental, el equipo de diseño de Lockheed, liderado por Bart Osborne de su división Skunk Works en Burbank, California , abandonó su concepto inicial de "crucero de batalla" similar al SR-71 y, en su lugar, comenzó a diseñar un modelo que se asemejaba al avión de ataque furtivo F-117 de la compañía. Sin embargo, la forma facetada, resultado del uso por parte de Lockheed del mismo programa informático "Echo" que había utilizado para diseñar el F-117, le otorgó al diseño un rendimiento aerodinámico muy deficiente, inadecuado para un caza. Lockheed tuvo un desempeño deficiente durante toda la fase de exploración del concepto, ubicándose entre los últimos puestos de los contratistas competidores. ^{[ 3 ]}

Para noviembre de 1984, el SPO había reducido aún más los requisitos y publicó la Declaración de Necesidad Operacional (SON), con requisitos que exigían un caza de peso al despegue de 50,000 lb (22,700 kg) que hiciera gran énfasis en el sigilo, la maniobrabilidad y el crucero supersónico sin postquemadores, o supercrucero ; se esperaba que el radio de misión fuera de 500 millas náuticas (580 mi; 930 km) mixto subsónico/supersónico o 700–800 millas náuticas (806–921 mi; 1,300–1,480 km) subsónico. ^{[ 7 ]} En septiembre de 1985, la Fuerza Aérea envió una solicitud técnica de propuestas (RFP) a varios equipos de fabricación de aeronaves para demostración y validación (Dem/Val). Además de los exigentes requisitos técnicos de la ATF, Dem/Val también puso gran importancia en la ingeniería de sistemas , los planes de desarrollo tecnológico y la mitigación de riesgos. Las cuatro propuestas principales, posteriormente reducidas a dos para disminuir los costos del programa, continuarían con Dem/Val como finalistas; inicialmente no había requisitos para vehículos aéreos prototipo. En ese momento, la Fuerza Aérea anticipó adquirir 750 ATF a un costo unitario de vuelo (o costo unitario de producción para la entrega) de $35 millones en dólares del año fiscal (AF) 1985 (~$86.4 millones en 2024). ^{[ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]} Además, bajo la presión del Congreso para combinar esfuerzos con la Fuerza Aérea para reducir costos, la Armada de los EE. UU. se unió al programa ATF inicialmente como observadora y finalmente anunció en 1988 que usaría una variante/derivado del diseño ganador para reemplazar su F-14 Tomcat como el Caza Táctico Avanzado de la Armada (NATF); el servicio solicitó la adquisición de 546 aeronaves. ^{[ 9 ]}

Con el mal desempeño de Lockheed durante la exploración del concepto ATF con sus diseños facetados, y además perdiendo el ATB frente al diseño de superficie curva de Northrop , la compañía abandonó el facetado en 1984 y comenzó a incorporar formas y superficies curvas. Aunque sus herramientas analíticas inicialmente no podían calcular tales formas, los buenos resultados empíricos de las pruebas de alcance de radar en su campo de pruebas en Helendale, California, dieron a Lockheed confianza en diseñar una aeronave furtiva con superficies suaves y curvas, mejorando así en gran medida sus características aerodinámicas. A medida que Lockheed gradualmente fue capaz de analizar formas curvas, ^{[ N 2 ]} el diseño final presentado para Dem/Val, designado Configuración 090P, tendría una forma de fuselaje delantero en forma de punta de flecha, alas trapezoidales en flecha , cuatro superficies de cola de empenaje , conductos de entrada en forma de S que ocultaban la cara del motor y un lanzador de misiles rotatorio interno. ^{[ 3 ]} Además del cambio en el diseño de la aeronave, Lockheed también destinó mucho más talento de ingeniería y personal a su esfuerzo ATF, nombrando a Sherman Mullin como gerente del programa, y ​​sometió sus propuestas preliminares a un riguroso análisis crítico por parte de un grupo liderado por el general retirado de la Fuerza Aérea Alton D. Slay . ^{[ 10 ]} Las mejoras resultantes en la propuesta fueron sustanciales, particularmente en lo que respecta al volumen de ingeniería de sistemas . ^{[ 11 ]}

La solicitud de propuestas de la ATF sufrió algunas modificaciones tras su primera publicación. La SPO aumentó drásticamente los requisitos de sigilo en todos los aspectos en diciembre de 1985 tras conversaciones con Lockheed y Northrop sobre sus experiencias con el Have Blue /F-117 y el ATB/B-2. El requisito de prototipos demostradores de tecnología de vuelo se añadió en mayo de 1986 debido a las recomendaciones de la Comisión Packard , una comisión federal creada por el presidente Ronald Reagan para estudiar las prácticas de adquisición del Departamento de Defensa . ^{[ 12 ] [ 13 ]} Siete empresas presentaron ofertas en julio de 1986. ^{[ N 3 ]} Debido a las enormes inversiones que se esperaba que las empresas realizaran por su cuenta, la SPO fomentó la colaboración. Tras la presentación de propuestas, Lockheed, Boeing y General Dynamics formaron un equipo para desarrollar el diseño que resultara seleccionado, si alguno de sus diseños propuestos. Northrop y McDonnell Douglas formaron un equipo con un acuerdo similar. ^{[ 15 ]}

El 31 de octubre  de 1986, Lockheed y Northrop, los dos líderes de la industria en aeronaves furtivas, fueron seleccionados como el primer y segundo lugar respectivamente; Sherman Mullin atribuyó el primer puesto de Lockheed al volumen de ingeniería de sistemas de su propuesta, un área que otros contratistas no habían enfatizado. Los dos equipos, Lockheed/Boeing/General Dynamics y Northrop/ McDonnell Douglas , recibieron contratos por valor de 691 millones de dólares en el año fiscal 1985 (aproximadamente 1710 millones de dólares en 2024) y llevarían a cabo una fase de demostración y validación de 50 meses, que culminaría con la prueba de vuelo de los prototipos de ambos equipos. La SPO designó el YF-22 para la aeronave de Lockheed y el YF-23 para la de Northrop; Pratt & Whitney y General Electric ya habían recibido contratos para desarrollar los sistemas de propulsión prototipo competidores con las designaciones YF119 y YF120 respectivamente. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} Debido a que el requisito de prototipos voladores fue una adición tardía debido a la presión política, los prototipos debían ser vehículos de "mejor esfuerzo" no destinados a realizar un vuelo competitivo ni a representar una aeronave de producción, sino a demostrar la viabilidad de su concepto y mitigar el riesgo. ^{[ N 4 ] [ 8 ]}

El trabajo se dividiría aproximadamente por igual entre el equipo. ^{[ N 5 ]} Debido a que la propuesta de Lockheed fue seleccionada como una de las ganadoras, la compañía asumió el liderazgo de los socios del programa. Sería responsable del fuselaje delantero, la cabina y los tratamientos de borde furtivo en Burbank, así como del ensamblaje final en Palmdale , California . Mientras tanto, las alas y el fuselaje trasero serían construidos por Boeing en Seattle , Washington , y el fuselaje central, las bahías de armas, la cola y el tren de aterrizaje serían construidos por General Dynamics en Fort Worth, Texas . ^{[ 21 ]} El equipo también invertiría $ 675 millones (~$ 1.54 mil millones en 2024) combinados en su esfuerzo ATF durante Dem/Val además de los contratos gubernamentales adjudicados. ^{[ 22 ]} Los socios aportaron su experiencia de diseño y propuestas. El diseño de Boeing era grande y largo, con una entrada de aire montada en la barbilla, alas trapezoidales, superficies de empenaje de cola en V (consideradas suficientes debido a la alta velocidad de operación que generaba suficiente presión dinámica como para no requerir superficies de control adicionales) y una bahía de armas interna con munición paletizada para una carga más rápida. El diseño de General Dynamics era más pequeño, con fuselaje y alas delta optimizadas para maniobras y supercrucero, entradas de aire montadas en los hombros, una gran cola vertical única como única superficie de empenaje y bahías de armas en el fuselaje central; la única superficie de cola vertical fue un compromiso aerodinámico que restó eficacia al sigilo integral del diseño. Sin embargo, gran parte del análisis del equipo se centró en la Configuración 090P de Lockheed, que era problemática y muy inmadura debido al mayor enfoque de Lockheed en la ingeniería de sistemas (es decir, desarrollo de especificaciones y estudios de viabilidad) en lugar de un diseño detallado. No obstante, la 090P fue el punto de partida inicial que el equipo trabajó para perfeccionar. ^{[ 23 ]}

Durante Dem/Val, el SPO realizó revisiones de requisitos del sistema (SRR) con los equipos de contratistas y utilizó los resultados de sus estudios de rendimiento y costo para desarrollar las especificaciones del sistema ATF y ajustar o eliminar los requisitos que eran factores de peso y costo significativos, pero que tenían un valor marginal. ^{[ 24 ]} Por ejemplo, el requisito de ocho misiles internos (representados por el AIM-120A de referencia ) ^{[ N 6 ]} se redujo a seis. El equipo refinó continuamente el diseño, haciendo un uso extensivo de métodos analíticos y empíricos, como pruebas en túnel de viento (18 000 horas al final de Dem/Val), pruebas de postes de modelos en rangos de radar para medir RCS y software de dinámica de fluidos computacional (CFD) y diseño asistido por computadora (CAD). A principios de 1987, el diseño había evolucionado a la Configuración 095, que reemplazó el lanzador rotatorio con una bahía de armas más plana para reducir el volumen y la resistencia aerodinámica, y las formas del fuselaje delantero y las extensiones de la raíz del borde de ataque se rediseñaron para reducir su área en planta, evitando momentos de cabeceo incontrolables. Alrededor de esta época, el diseño se había dividido en dos familias: el prefijo 500 que representa el diseño del sistema completo —o Concepto de Sistema Preferido (PSC)— que se llevaría adelante para el desarrollo a gran escala, y el prefijo 1000 que representa la misma forma externa del fuselaje pero diseñado para ser construido como vehículos aéreos prototipo instrumentados para pruebas de vuelo; la Configuración 095 se convirtió así en 595 y 1095 respectivamente. ^{[ 23 ]}

A mediados de 1987, un análisis detallado del peso de la Configuración 595/1095 reveló que tenía un sobrepeso de 9000 lb (4100 kg) incluso si aún podía cumplir nominalmente con los parámetros de maniobra. ^{[ 23 ]} Con el peso probable aumentando y sin compromisos a la vista, el equipo optó por comenzar de nuevo con un nuevo diseño en julio de 1987, con Lockheed trayendo un nuevo director de ingeniería de diseño, Richard Cantrell. ^{[ N 7 ] [ 27 ]} Se exploraron varias configuraciones diferentes y después de un esfuerzo intensivo de tres meses, el equipo eligió un nuevo diseño, la Configuración 614/1114, como punto de partida a finales de 1987 con tomas de aire montadas en los hombros y alas delta en forma de diamante similares al diseño de General Dynamics, y cuatro superficies de cola de empenaje; notablemente, las características aerodinámicas del delta en forma de diamante se acercaban al perfil trapezoidal en flecha original al tiempo que ofrecían un peso estructural mucho menor debido a la cuerda de raíz más larga. El diseño evolucionó durante el resto de 1987 y hasta mayo de 1988, cuando la Configuración 632/1132 se congeló como el YF-22. Los cambios incluyen las formas de las superficies del empenaje a forma de diamante y el recontorneado del fuselaje delantero y trasero para reducir la resistencia de onda luego de la eliminación del requisito del inversor de empuje después de otra SRR; ^{[ 28 ] [ 29 ]} las toberas de vectorización de empuje del prototipo todavía conservaban algunas disposiciones de hardware de inversión de empuje, sin embargo, resultó en que el fuselaje trasero del prototipo fuera más voluminoso de lo necesario. Finalmente, el peso de despegue deseado de 50 000 lb todavía resultó ser inalcanzable tanto para los equipos de Lockheed como de Northrop, y se ajustó a 60 000 lb (27 200 kg), lo que resultó en el empuje del motor requerido aumentando de 30 000 lbf (133 kN) a la clase de 35 000 lbf (156 kN). ^{[ 30 ]} Si bien la configuración del YF-22 se congeló en un estado inmaduro relativamente pronto después del rediseño para comenzar la construcción de los prototipos, el equipo continuó evolucionando la configuración y el diseño del PSC hasta convertirlo en el F-22 para su desarrollo a gran escala. ^{[ 23 ]}

Además del diseño avanzado del vehículo aéreo y la propulsión, la ATF requirió un sistema de aviónica integrado para la fusión de sensores con el fin de aumentar la conciencia situacional del piloto y disminuir la carga de trabajo; esto exigió un salto en la capacidad de sensores y aviónica. El desarrollo de la aviónica se caracterizó por extensas pruebas y prototipos, y contó con el apoyo de laboratorios terrestres y aéreos, siendo Boeing responsable de la integración de la aviónica. Dado que el YF-22 era un demostrador tecnológico para la estructura del avión y los motores, no contaría con la aviónica de los sistemas de misión. Boeing construiría el Prototipo Terrestre de Aviónica (AGP) y también proporcionaría un Boeing 757 modificado con los sistemas de misión como laboratorio aéreo para el desarrollo de la aviónica; esta aeronave se denominaría posteriormente Banco de Pruebas Volador. ^{[ 31 ] [ 32 ]} De manera similar, la SPO ajustaría los requisitos de aviónica como resultado de las SRR con los contratistas. El radar de barrido lateral y el sistema de búsqueda y seguimiento por infrarrojos (IRST) se eliminaron del requisito básico y se convirtieron en provisiones para una posible adición futura, y la SPO estableció en 1989 un límite de 9 millones de dólares en dólares del año fiscal 1985 (aproximadamente 22,2 millones de dólares en 2024) para aviónica por aeronave en la propuesta básica para el desarrollo a gran escala. ^{[ 23 ]}

Formalmente designado como YF-22A, el primer prototipo de aeronave fue presentado el 29 de agosto de 1990 en Palmdale. ^{[ 21 ] [ 33 ]} La aeronave recibió el nombre no oficial de "Lightning II" en honor al caza de la Segunda Guerra Mundial de Lockheed , el P-38 Lightning , nombre que persistió hasta mediados de la década de 1990, cuando la Fuerza Aérea de los Estados Unidos nombró oficialmente al F-22 de producción "Raptor". ^{[ 34 ]} El Lockheed Martin F-35 ^{[ N 1 ]} recibió posteriormente el nombre de "Lightning II" de la Fuerza Aérea en 2006. ^{[ 35 ]}

Debido a que el NATF, que iba a reemplazar al F-14 Tomcat para la Armada de los EE. UU., requería una velocidad de aterrizaje menor que el ATF para la recuperación en portaaviones, pero aún así alcanzaba velocidades de clase Mach 2, el grupo de diseño del NATF del equipo de Lockheed pasó por varias configuraciones para llegar a un diseño adecuado que lograra características aceptables para las operaciones en portaaviones. Boeing había abogado por un diseño de ala fija, mientras que General Dynamics favorecía las alas de flecha variable . Después de una competencia interna y extensas pruebas en el túnel de viento, el equipo optó por incorporar alas de flecha variable en agosto de 1989. El diseño conservó las toberas de vectorización de empuje y las cuatro superficies de cola. ^{[ 36 ]} La aeronave resultante habría sido más pesada, más compleja y más cara que su contraparte ATF de la Fuerza Aérea. ^{[ 37 ]} El equipo de Lockheed presentaría su diseño del NATF junto con su propuesta de desarrollo a escala real del F-22 en diciembre de 1990, aunque la Armada se retiraría del programa poco después debido al costo. ^{[ 36 ]}

El YF-22 fue un prototipo de vehículo aéreo destinado a demostrar la viabilidad del diseño de la estructura y propulsión del ATF, que en última instancia estaba destinado a cumplir con los requisitos de la Fuerza Aérea de los EE. UU. en cuanto a supervivencia, supercrucero, sigilo y facilidad de mantenimiento. ^{[ 38 ]} La estructura del avión tiene grandes alas delta en forma de diamante con borde de ataque inclinado hacia atrás 48°, tomas de aire montadas en los hombros, tres bahías internas de armas y cuatro superficies de empenaje: colas verticales inclinadas con timones y todas las colas horizontales móviles (o estabilizadores). Todos los bordes principales estaban alineados en un conjunto común de ángulos para lograr sigilo al asegurar que la mayoría de las ondas de radar se desvían del emisor hacia sectores angulares específicos. Tenía un tren de aterrizaje triciclo, un receptáculo de reabastecimiento aéreo centrado en su columna vertebral y un freno aerodinámico entre las colas verticales. ^{[ 39 ]} La cabina tenía una cúpula de burbuja completamente sin marco . En comparación con su homólogo de Northrop/McDonnell Douglas, el YF-22 tiene un diseño más convencional: sus alas tienen superficies de control más grandes , como el borde de ataque de envergadura completa. ^{[ 40 ]} Mientras que el YF-23 tenía dos superficies de cola, el YF-22 tenía cuatro, lo que hacía que este último fuera más maniobrable que su homólogo. ^{[ 41 ]}

El YF-22 estaba propulsado por dos motores, con el General Electric YF120 montado en el primer avión y el Pratt & Whitney YF119 en el segundo . ^{[ 1 ] [ 42 ]} Las tomas de aire del motor de geometría fija en forma de caret estaban separadas del fuselaje delantero para separar y evitar la capa límite y generar ondas de choque oblicuas con la esquina superior interna para una compresión supersónica eficiente; los conductos de entrada serpentinos protegen completamente las caras del motor de cualquier vista exterior. Las toberas de vectorización de empuje bidimensionales reducen la firma infrarroja al aplanar la columna de escape y facilitar su mezcla con el aire ambiente. ^{[ 43 ] [ 44 ]} Las aristas se extienden desde la nariz a lo largo de los lados del fuselaje delantero donde finalmente se encuentran con el borde superior de las tomas de aire; estas luego se transforman en extensiones afiladas de la raíz del borde de ataque de las alas más hacia atrás. Estas producen vórtices que mejoran las características de alto ángulo de ataque . Para reducir la resistencia supersónica en supercrucero, se aplicó la regla del área a la forma del fuselaje y la mayor parte del volumen del mismo se encuentra delante del borde de salida del ala, aunque el rediseño de la configuración tardía significó que la forma del prototipo era inmadura y aerodinámicamente no del todo refinada. ^{[ 28 ]}

La aeronave tenía estabilidad estática relajada y se controlaba mediante fly-by-wire , integrado en el sistema de gestión del vehículo (VMS). La cabina tenía una disposición de acelerador y palanca lateral similar a la del F-16 y simulaba la configuración de un caza operativo con una pantalla de visualización frontal (HUD), dos pantallas multifunción (MFD) principales de 15 cm × 15 cm (6 pulg × 6 pulg) y tres MFD secundarias de 10 cm × 15 cm (4 pulg × 6 pulg). Algunas de las MFD podían sustituirse por paneles de instrumentos según fuera necesario para eventos específicos de pruebas de vuelo. La aviónica del prototipo incorporaba un sistema de gestión de armamento (SMS) controlado por software para probar el lanzamiento de misiles desde las bahías de armas internas y su integración en el VMS; las bahías de armas también estaban instrumentadas para medir vibraciones y acústica. ^{[ 45 ] [ 46 ]}

El diseño del equipo de Lockheed para el Caza Táctico Avanzado de la Armada (NATF), a veces denominado "NATF-22" o "F-22N" (el diseño nunca fue designado formalmente), habría diferido de la versión de la Fuerza Aérea en muchos aspectos. Debido a que el NATF necesitaba velocidades de aterrizaje más bajas que el F-22 para operaciones en portaaviones, pero aún así alcanzar velocidades de clase Mach 2, el diseño habría incorporado alas de geometría variable ; además, la Armada puso mayor énfasis en el tiempo de permanencia en el aire para la defensa aérea de la flota que en el supercrucero, por lo que las alas de geometría variable también mejoraron la autonomía. ^{[ 36 ] [ 37 ]} La forma del fuselaje era similar a la versión de la Fuerza Aérea, mientras que el tren de aterrizaje y el gancho de detención se habrían reforzado para aterrizajes en portaaviones; todos estos cambios habrían dado como resultado una aeronave más pesada, más compleja y más cara. Conservaba cuatro superficies de empenaje y toberas de vectorización de empuje, y la aviónica inicialmente habría sido en gran medida común con el F-22, aunque también se habían planeado sensores y aviónica de misión adicionales para misiones marítimas como el ataque a superficie. El diseño habría tenido una disposición de bahía de armas similar pero con un transporte de armas ampliado, incluyendo el AIM-152 AAAM , el AGM-88 HARM y el AGM-84 Harpoon . ^{[ 47 ] [ 48 ]}

Si bien el equipo de Lockheed presentó el diseño NATF-22 con su propuesta de desarrollo a gran escala del F-22 en diciembre de 1990, la Armada comenzó a retirarse del programa NATF entre finales de 1990 y principios de 1991, y lo abandonó por completo para el año fiscal 1992 debido al aumento de los costos. Por lo tanto, el diseño nunca progresó más allá de la fase de demostración/validación hasta el desarrollo a gran escala, o desarrollo de ingeniería y fabricación (EMD). Lockheed y Boeing aprovecharon aspectos del diseño, como las alas de flecha variable y la forma del fuselaje, para varios conceptos del programa Advanced-Attack (AX) de la Armada, que más tarde se convirtió en el programa Advanced Attack/Fighter (A/FX) con capacidad de caza adicional, sucesor del cancelado A-12 Avenger II ; sin embargo, el A/FX también se canceló como resultado de la revisión Bottom-Up de 1993 debido a la presión presupuestaria posterior a la Guerra Fría. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

The first YF-22 (PAV-1, serial number 87-0700, N22YF), with the GE YF120 engine,^[51][52] first flew on 29 September 1990, taking off from Palmdale piloted by test pilot David L. Ferguson.^[21][53] During the 18-minute flight, PAV-1 reached a maximum speed of 250 knots (460 km/h; 290 mph) and a height of 12,500 feet (3,800 m), before landing at Edwards AFB.^[52] Following the flight, Ferguson said that the remainder of the YF-22 test program would be concentrated on "the manoeuvrability of the aeroplane, both supersonic and subsonic".^[52] The second YF-22A (PAV-2, s/n 87-0701, N22YX) with the P&W YF119 made its maiden flight on 30 October at the hands of chief test pilot Thomas A. Morgenfeld.^[21]

During the flight test program, unlike with the YF-23, weapon firings and high (60°) angle of attack (AoA, or high-alpha) flights were carried out on the YF-22.^[54] Although not a program requirement, the aircraft fired AIM-9 Sidewinder and AIM-120 AMRAAM missiles from internal weapon bays.^[54][55] Flight testing also demonstrated that the YF-22 with its thrust vectoring nozzles achieved pitch rates more than double that of the F-16 at low-speed maneuvering as well as having excellent high angle-of-attack characteristics, with trimmed alpha of over 60° flown. The first prototype, PAV-1 with the General Electric engines, achieved Mach 1.58 in supercruise on 3 November 1990, while PAV-2 with the Pratt & Whitney engines reached a maximum supercruise speed of Mach 1.43 on 27 December 1990; maximum speed was in excess of Mach 2.0.^[56][57] Flight testing continued until 28 December 1990, by which time 74 flights were completed and 91.6 airborne hours were accumulated.^[18][58] Following flight testing, the contractor teams submitted proposals for ATF full-scale development, with the Lockheed team's PSC F-22 design being significantly refined and evolving to Configuration 638 for its submission.^[59]

El 23 de abril de 1991, el Secretario de la Fuerza Aérea, Donald Rice, anunció al equipo de Lockheed como ganador de la competencia ATF. El equipo de Lockheed fue calificado más alto en aspectos técnicos, se consideró de menor riesgo (el YF-22 voló considerablemente más horas y salidas que su contraparte) y se consideró que tenía una gestión de programa más efectiva. ^{[ 60 ] [ 61 ]} Ambos diseños cumplieron o superaron todos los requisitos de rendimiento; el YF-23 era más furtivo y rápido, pero el YF-22 era más ágil. ^{[ 62 ]} Se especuló en la prensa aeronáutica que el diseño de Lockheed también se consideraba más adaptable al NATF de la Armada, pero la Armada abandonó el NATF para el año fiscal 1992. ^{[ 54 ] [ 63 ]} En lugar de ser retirado, como en el caso del PAV-1, el PAV-2 voló posteriormente salidas después de la competencia, acumulando otras 61,6 horas de vuelo durante 39 vuelos. ^{[ 54 ]} El 25 de abril de 1992, la aeronave sufrió graves daños durante un intento de aterrizaje frustrado como resultado de oscilaciones inducidas por el piloto . Fue reparada, pero nunca volvió a volar y, en su lugar, sirvió como vehículo de prueba estática a partir de entonces. ^{[ 64 ] [ 65 ]} En 1991, se preveía la adquisición de 650 F-22 de producción. ^{[ 66 ]}

Como el equipo de Lockheed ganó la competencia de la ATF, se le adjudicó el contrato de desarrollo a gran escala, o Desarrollo de Ingeniería y Fabricación (EMD), en agosto de 1991, por un valor inicial de aproximadamente $11 mil millones (~$22.5 mil millones en 2024), lo que finalmente le permitiría proceder con la producción de aeronaves operativas. El diseño EMD/producción se perfeccionaría aún más y evolucionaría en la Configuración 645. ^{[ 23 ] [ 67 ]} El EMD inicialmente contemplaba siete F-22A monoplaza y dos F-22B biplaza, aunque este último fue finalmente cancelado para ahorrar en costos de desarrollo y los pedidos se convirtieron a monoplazas. El 9 de abril de 1997, el primero de ellos, Spirit of America , fue presentado. Durante la ceremonia, el F-22 fue oficialmente nombrado "Raptor". Debido a la financiación limitada, el programa fue repetidamente "reprogramado" (o reprogramado y extendido) y el primer vuelo, que había sido programado para mediados de 1996, tuvo lugar el 7 de septiembre de 1997. ^{[ 64 ]} Las pruebas de vuelo del F-22 continuaron hasta 2005, y el 15 de diciembre de 2005 la USAF anunció que el Raptor había alcanzado su capacidad operativa inicial (IOC); con el colapso de la Unión Soviética y el Departamento de Defensa centrado en la contrainsurgencia en ese momento, la producción del F-22 solo alcanzó 195 aeronaves —187 de ellas modelos operativos— y terminó en 2011. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

En muchos aspectos, los YF-22 eran diferentes de los F-22 EMD/de producción a medida que el diseño progresaba desde la relativamente inmadura Configuración 632/1132 hasta la Configuración final 645. A diferencia del F-117 Nighthawk , que inicialmente era difícil de controlar debido a los pequeños estabilizadores verticales , Lockheed sobreestimó el área de la aleta del YF-22. Por lo tanto, la compañía redujo el tamaño de las de los F-22 en un 20-30 por ciento. Lockheed y sus socios rediseñaron la forma de los bordes de salida del ala y del estabilizador para mejorar la aerodinámica, la resistencia y las características de sigilo; el ángulo de flecha del ala y del estabilizador se redujo en 6° desde 48°. La longitud total se redujo en 2 pies (0,6 m), mientras que la envergadura aumentó en 1,5 pies (0,5 m). Las formas del radomo y del fuselaje se modificaron para mejorar el rendimiento del radar y la aerodinámica. El freno aerodinámico dedicado se suprimió en favor de superficies de control de paso variable, desviando los flaps y alerones en direcciones opuestas para aumentar la resistencia, utilizando las leyes de control de vuelo. Se refinaron la disposición de los sistemas y el diseño estructural. Finalmente, para mejorar la visibilidad del piloto, la cabina se movió hacia adelante 7 pulgadas (178 mm) y las tomas de aire del motor se movieron hacia atrás 14 pulgadas (356 mm). ^{[ 9 ] [ 70 ] [ 23 ]}

El 25 de abril de 1992, el segundo YF-22 se estrelló en la pista mientras realizaba una demostración de aterrizaje frustrado en la Base de la Fuerza Aérea Edwards. El piloto de pruebas, Tom Morgenfeld, no se eyectó, pero salió ileso. Se determinó que la causa del accidente fue un error en el software de control de vuelo que no impidió una oscilación inducida por el piloto (PIO) durante un vuelo de demostración a baja altitud. La aeronave fue reparada superficialmente, pero nunca volvió a volar y posteriormente se utilizó como modelo de prueba de antenas. A raíz de este percance, las leyes de control de vuelo del F-22 , los algoritmos que rigen cómo las entradas de control se traducen en movimientos y reacciones de la aeronave, se modificaron para tener mejor en cuenta los efectos no lineales de la saturación de velocidad/posición de las superficies de control y los mecanismos de activación de la PIO. ^{[ 71 ]}

• YF-22A PAV-1, S/N 87-0700 , número de registro N22YF – en exhibición en el Museo del Centro de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea , Base de la Fuerza Aérea Edwards , California (anteriormente fue prestado al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos cerca de Dayton, Ohio ) ^{[ 72 ]}
• YF-22A PAV-2, S/N 87-0701 , número de registro N22YX – almacenado en el Laboratorio de Roma , Roma, Nueva York . ^{[ 73 ]}

Datos de Miller, ^{[ 74 ]} Pace, ^{[ 75 ]} Baker, ^{[ 76 ]} Sweetman, ^{[ 77 ]} y Aronstein & Hirschberg ^{[ 78 ]} (nota: algunas especificaciones son estimadas)

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 64 pies 2 pulgadas (19,56 m)
• Envergadura: 43 pies 0 pulgadas (13,1 m)
• Altura: 5,41 m (17 pies 8,9 pulgadas)
• Superficie del ala: 840 pies cuadrados (78,04 ^m² )
• Peso en vacío: 31.000 lb (14.061 kg) peso del contratista (sin motores)
• Peso bruto: 62.000 lb (28.123 kg) al despegue
• Planta motriz: 2 turbofanes con postcombustión Pratt & Whitney YF119 -PW-100L o General Electric YF120 -GE-100L , 23.500 lbf (105 kN) de empuje cada uno (YF120) en seco, 30.000 o 35.000 lbf (130 o 160 kN) con postcombustión

Actuación

• Velocidad máxima: Mach 2,2, 1452 mph (1262 nudos; 2337 km/h) a gran altitud.
• Supercrucero: Mach 1,58, 1.043 mph (906 nudos; 1.679 km/h) a gran altitud (solo potencia militar)
• Alcance: 2000 millas náuticas (2300 millas, 3700 km)
• Alcance de combate: 700–800 millas náuticas (810–920 millas, 1300–1500 km)
• Techo de servicio: 65 000 pies (19 800 m)
• Límites de g: +7,9 g (máximo probado)
• Carga alar: 73,8 lb/pie² (360 kg/m² ⁾ (61,9 lb/pie² en peso de combate)
• Empuje/peso : 1,13 (1,35 con peso de combate)

Disposiciones de armamento realizadas para:

• 1 cañón M61 Vulcan de 20 mm (0,79 pulgadas)
• 4 misiles aire-aire de alcance medio AIM-120 AMRAAM
• 2 misiles aire-aire de corto alcance AIM-9 Sidewinder

• Caza táctico avanzado  : programa de cazas furtivos de superioridad aérea de la Fuerza Aérea de EE. UU.

Desarrollo relacionado

• Lockheed Martin F-22 Raptor  : caza furtivo estadounidense de superioridad aérea
• Lockheed Martin FB-22  : avión bombardero propuesto para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, derivado del F-22 Raptor.
• Lockheed Martin X-44 MANTA  – Diseño conceptual de aeronave por Lockheed Martin

Aeronaves de función, configuración y época comparables

• Northrop YF-23  : prototipo de aeronave demostradora para el programa de cazas tácticos avanzados de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

Listas relacionadas

• Lista de aviones Lockheed

• Sitio web oficial del equipo F-22
• Página del F-22 en el sitio web de la NASA Langley.