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Lockheed Martin F-22 "Raptor"

 

Informazioni

Scheda tecnica

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All'inizio degli anni Ottanta, l'USAF lanciò il programma ATF (Advanced Tactical Fighter) destinato ad individuare il nuovo caccia da superiorità aerea che nei primi anni 2000 avrebbe sostituito l'F-15. Il programma prevede anche lo sviluppo di un motore ad alta tecnologia.

Nel settembre 1983 furono siglati con la Boeing, la General Dynamics, la Grumman, la Lockheed, la McDonnell Douglas, la Northrop e la Rockwell i contratti per lo studio di definizione del concetto operativo. A fine luglio 1986 queste società presentarono i progetti di possibili prototipi e il 31 ottobre l'USAF annunciò di aver prescelto le proposte della Lockheed e della Northrop che potevano così passare alla fase successiva del programma con la realizzazione, rispettivamente con le designazioni di YF-22 e YF-23, di due prototipi volanti e un banco avionico dimostrativo. Le due società costituirono altrettanti consorzi con le altre industrie partecipanti alla prima fase di studio: la Lockheed capitanò il team composto dalla Boeing e dalla General Dynamics, la Northrop quello con la McDonnell Douglas e la Rockwell.

I due gruppi sono quindi stati impegnati nel previsto programma dimostrativo delle validità dei rispettivi progetti, durato 54 mesi, che nell'aprile 1991 ha determinato la selezione del team guidato dalla Lockheed. In tale fase i due velivoli per ciascuna squadra erano equipaggiati, durante i voli dimostrativi, con entrambi i propulsori di nuova generazione, il General Electric YF-120 e il Pratt & Whitney YF-119, anch'essi in competizione per equipaggiare il nuovo caccia. Con la scelta dell'F-22, l'USAF ha anche prescelto il motore YF-119.

Dopo la parentesi dimostrativa, l'F-22 è stato (ed è tuttora) coinvolto nella complessa fase EMD (Engineering and Manufacturing Development) che si completerà nel 2002, quando è previsto che l'USAF ne autorizzi la produzione. Tale fase - durante la quale il velivolo dimostratore subisce le necessarie modifiche atto a trasformarlo nel modello destinato alla produzione in serie - è caratterizzata da una profonda revisione del progetto stesso, al fine si analizzarne tutti gli elementi che devono rispondere alle specifiche dell'USAF, e i cui risultati devono superare le cosiddette CDR (Critical Design Review).

Originariamente il programma di sviluppo dell'F-22 prevedeva che durante l'EMD fossero prodotti 11 esemplari del velivolo, ma a causa dei continui tagli al bilancio della difesa e dell'aumento dei costi, tale numero è stato ridotto nel 1993 a nove, di cui due biposto. Anche quest'ultimo requisito è stato eliminato e quindi tutti gli esemplari, denominati F-22EMD, saranno monoposto. L'assemblaggio del primo velivolo è iniziato presso lo stabilimento della Lockheed Martin Aeronautical System in Georgia nel settembre dello scorso anno, congiuntamente alla consegna dei primi due esemplari di preserie del propulsore F-119. Il primo volo di F-22EMD dovrebbe avvenire nel maggio 1997, mentre è previsto che il contratto per la produzione iniziale "a bassa cadenza" venga assegnato nel gennaio 1999. Ricevuti i primi quattro esemplari di preproduzione a metà dell'anno 2000 e completata la fase EMD alla fine del 2002, si stima che il velivolo entri in servizio nel 2004, mentre l'ultimo esemplare dei 442 previsti (di cui 58 biposto) dovrebbe essere consegnato nel 2012. Il costo del velivolo risulta essersi stabilizzato intorno ai 71 milioni di dollari, il che si traduce in un risparmio del 3/4% a livello del budget dell'intero programma.

Con l'acquisizione della General Dynamics da parte della Lockheed Martin, attualmente il lavoro fra i principali partner del programma risulta così suddiviso: la Lockheed Martin Aeronautical System è responsabile della parte anteriore della fusoliera, dei piani di coda, di alcune componenti particolarmente importanti per le caratteristiche stealth, dell'assemblaggio finale del velivolo, dell'integrazione dei sistemi d'arma e del CIP (Common Integrated Processor); la Lockheed Martin Tactical Aircraft System, invece della sezione centrale dell'F-22, del sistema di protezione elettronica e di comunicazione/navigazione/identificazione, dei sistemi secondari e del supporto tecnico/logistico, mente la Boeing gestisce l'integrazione dei motori, del radar e del software di missione, la produzione delle ali e della sezione posteriore della fusoliera, oltre che il sistema di addestramento.

IL VELIVOLO

Un YF-22 in volo sul deserto. Gli esemplari di produzione di serie del velivolo disporranno di un'ala trapezoidale, di impennaggi e piani di coda modificati, mentre l'abitacolo risulterà avanzato e le prese d'aria arretrate (F-22 Photo team)

Secondo quanto affermato dai responsabili dell'USAF al tempo della scelta dell'F-22, le principali caratteristiche richieste a tale velivolo erano: una bassa osservabilità radar, in maniera da non essere scoperto per primo dal nemico e capacità di colpire il medesimo al primo colpo; una velocità di crociera supersonica; notevoli capacità di manovra e agilità; un adeguato carico bellico, simile a quello dell'F-15; un'autonomia sufficiente che gli consenta di penetrare e combattere in profondità sul territorio nemico; basse necessità manutentive e un'alta potenza operativa.

Poiché entrambi i team di società erano liberi di interpretare le specifiche dell'USAF, la squadra coordinata dalla Lockheed optò per un velivolo caratterizzato da una soluzione progettuale relativamente convenzionale e bilanciata. Secondo quanto dichiarato dall'allora program manager dell'F-22, Albert L. Pruden, durante lo sviluppo del velivolo si era data enfasi ad un progetto in cui caratteristiche stealth superiori a quelle degli aerei esistenti e prestazioni di volo in crociera supersonica non andavano a discapito delle caratteristiche di elevata agilità, limitata manutenzione, alta prontezza operativa e viceversa. L'F-22 è stato intanto concepito sulla base dell'assioma che un velivolo per la superiorità aerea, destinato ad operare nel XXI secolo, dovesse essere efficace nei combattimenti sia oltre l'orizzonte visuale (BVR, Beyond Visual Range) sia a distanze ridotte. L'F-22, secondo Pruden, data la sua agilità e manovrabilità è efficace alle corte distanze, così come lo è in condizioni BVR grazie soprattutto alle caratteristiche stealth.

Come indicato, dopo la scelta dell'F-22, la versione definitiva del velivolo presenta delle differenze rispetto al dimostratore. Il disegno aerodinamico della macchina risulta relativamente convenzionale. La fusoliera è disegnata in modo da fondersi con la struttura alare incrementandone così la portanza, mentre il lungo muso è costituito da due "semigusci", uniti a formare un fuso angolato e allungato, che nella versione definitiva sarà meno spigoloso. Inoltre il cockpit, che disporrà di un tettuccio costruito in un pezzo unico con forma a goccia, più armoniosa rispetto al dimostratore, sarà spostato in avanti, mentre le prese d'aria saranno arretrate per aumentare la visibilità verso il basso da parte del pilota. La struttura alare presenta una forma trapezoidale, con bordo d'attacco a 42° (anziché i 48° dell'YF-22) e bordo d'uscita a -17°, mentre lo spessore della radice alare risulta diminuito, modificato lo svergolamento e il volume interno della struttura alare rispetto al dimostratore. La riduzione della freccia, secondo i tecnici della Lockheed, è destinata a migliorare le caratteristiche di bassa osservabilità, l'agilità e la stabilità del velivolo, oltre a facilitare la produzione dell'ala. Le superfici di controllo comprendono due grandi "slat" che si estendono per quasi tutta la lunghezza del bordo d'attacco, mentre il bordo d'uscita comprende flap e alettoni.

Gli impennaggi hanno una configurazione del tutto convenzionale: i piani verticali, che dispongono di due timoni, sono inclinati verso l'esterno di 28° in accordo ai principi di bassa osservabilità e ridotti del 18% come superficie rispetto al dimostratore. La rotazione di 30° verso l'esterno dei timoni di direzione ha consentito, unitamente all'usuale utilizzo egli alettoni e dei flap, l'eliminazione dell'aerofreno dorsale presente sul dimostratore, necessario per ridurre la velocità durante le manovre d'atterraggio.

I piani di coda a cinque sfaccettature e con una freccia a 42° (rispettivamente quattro e 48° sull'YF-22) sono taileron, completamente mobili e di superficie maggiore rispetto al dimostratore. Tali superfici assicurano il controllo in beccheggio e rollio. Le prese d'aria hanno un disegno convenzionale, sono bidimensionali e a geometria fissa. I condotti d'accesso, che si estendono fino all'altezza del carrello posteriore, sono sagomati per occultare la palettatura dei motori e garantire un elevato recupero di pressione e bassa distorsione del flusso d'aria. Un sistema di portelloni e di feritoie presenti sul dorso della fusoliera consentono di espellere l'aria eccedente, mentre prese ausiliarie, sistemate in posizione arretrata, permettono l'afflusso dell'aria nel comparto motori.

Il carrello è del tipo a triciclo, con l'elemento anteriore che si ritrae con movimento in avanti (anziché indietro come nel dimostratore), mentre i sistemi principali si ritraggono lateralmente ai condotti dell'aria. Anche la carreggiata risulta modificata (più ristretta) rispetto all'YF-22 e le gambe dei carrelli più basse. I motori sono collocati in posizione superiore arretrata, con ugelli bidimensionali e sistema di direzionamento del getto dissimulati tra i piani di coda. L'armamento fisso è costituito da un cannone Lockheed Martin M61A2 da 20 mm, sistemato al di sopra del condotto d'aria destro e collegato ad un magazzino da 480 colpi, mentre l'armamento missilistico e di caduta è distribuito fra quattro alloggiamenti interni, muniti di portelloni che si aprono per il lancio dei missili, sistemati uno su ciascun fianco delle prese d'aria e due ventrali affiancati, dietro il carrello anteriore.

A differenza degli YF-22, che sono stati utilizzati per la dimostrazione delle caratteristiche di volo del velivolo, gli esemplari prodotti durante la fase EMD saranno utilizzati per verificare numerose caratteristiche, sia costruttive sia operative, che spaziano dalla bassa osservabilità alle necessità manutentive, dalla prontezza operativa al grado di supporto richiesto dal velivolo. Gli F-22EMD, al contrario degli YF-22, saranno prodotti con un consistente utilizzo di materiali compositi, facendo ricorso alle più recenti tecniche produttive e d'assemblaggio sviluppate sia dalla Lockheed Martin sia dalla Boeing. La scelta dei materiali utilizzati nelle varie componenti della struttura del velivolo e i relativi processi di fabbricazione e assemblaggio sono diversi a seconda dei requisiti delle differenti parti del velivolo. La sezione posteriore, comprendente l'area dei motori e dei piani di coda, è composta per il 55% di titanio, materiale particolarmente resistente al calore. La parte centrale della fusoliera presenta un 33% di titanio, un 33% di materiali compositi e un 33% di leghe d'alluminio, mentre la sezione anteriore è costituita al 50% da leghe d'alluminio e al 50% da materiali compositi. 

YF-22 visto dal basso. Si notino l'aerodinamica pulita del velivolo e le stive per l'armamento ai lati delle prese d'aria e in posizione ventrale (F-22 Phohot team)

La struttura portante delle ali è prodotta in titanio (50%), mente materiali compositi (35%), alluminio (23%) e altri sono utilizzati per il rivestimento e per strutture secondarie sia interne sia esterne, quali i serbatoi o i piani di controllo. Alcune componenti, sia principali sia minori, sono state modificate nel corso del programma poiché non sono riuscite, in un primo momento, a soddisfare le specifiche richieste. Altre modifiche sono state rese necessarie per mantenere la bassa osservabilità. A seguito dello sviluppo dei velivoli SR-71, U-2 e in particolare del più recente F-117, la Lockheed Martin, attraverso l'ormai celebre divisione segreta Shrunk Works, ha sviluppato una notevole esperienza nel campo dei velivoli stealth, esperienza che ha potuto trasferire sull'F-22. Le caratteristiche stealth del velivolo, oltre che con il disegno, chiaramente indirizzato a disperdere nello spazio le radiazioni elettromagnetiche incidenti (freccia dei piani orizzontali, prese d'aria con condotti angolati, derive inclinate verso l'esterno, ecc.), sono state raggiunte grazie all'utilizzo di materiali, strutture e vernici radarassorbenti, e di particolari accorgimenti quali la presenza di speciali seghettature sui bordi di portelli e portelloni e di reti antiriflesso sulle prese d'aria ausiliarie e di ventilazione. L'USAF non ha mai divulgato dati sulla consistenza della sezione radar dell'F-22, ma quest'ultimo, a differenza dei velivoli convenzionali, dispone del completo mascheramento della palettatura dei motori, il cui ritorno radar risulta in genere particolarmente evidente.

Oltre ad una ridotta sezione radar, l'F-22 presenta accorgimenti per limitare l'osservabilità cosiddetta "termica" del velivolo, caratteristica particolarmente importante per contrastare la minaccia dei sistemi d'arma con guida all'infrarosso e per ridurre la segnatura globale del caccia nei confronti di sistemi di sorveglianza multisensore. Nello sviluppo dell'F-22 si è fatto ricorso all'utilizzo di vernici o rivestimenti ad hoc, mentre l'impronta all'infrarosso dei motori è stata ridotta attraverso l'utilizzo d'ugelli bidimensionali e orientabili e di particolari tecniche di miscelazione dei gas di scarico con aria fredda.

In aggiunta all'utilizzo della nuova generazione d'ugelli, il propulsore Pratt & Whitney F-119-PW-100 sfrutta una serie di nuove tecnologie, nell'ambito dei materiali, che hanno consentito di elevare le temperature di funzionamento che sono alla base delle prestazioni. Il propulsore è stato concepito per spingere il velivolo a velocità ampiamente supersonica (Mach 1,4-1,5) senza dover inserire la postcombustione. L'F-119 eroga una spinta intorno ai 16.000 kg, mentre il suo peso si ritiene sia vicino a quello degli attuali motori da 11.350 kg di spinta, quali l'F-100 da cui deriva, il che consente all'F-22 di godere di un elevato rapporto peso/spinta.

Spaccato del propulsore P&W F-119-PW-100. Si notino da sinistra a destra la ventola, la sezione di compressione, la camera di combustione, le due sezioni ad alta e bassa pressione della turbina e il sistema di spinta vettoriale (foto P&W)

Gli F-119 presentano una turboventola, una sezione di compressione con rotori "integrally bladed", e una turbina con sezioni ad alta e bassa pressione controrotanti a stadio singolo. Esiste la possibilità di smontare l'apparato propulsivo in due parti per facilitarne la manutenzione, mentre le LRU (Line Replacement Unit) sono montate principalmente al di sotto dell'apparato stesso, in maniera da essere raggiungibili immediatamente, senza dover smontare altri pezzi e componenti esterne. Il funzionamento del propulsore è gestito da un sistema digitale di controllo elettronico (FADEC) della terza generazione, integrato con il sistema di controllo del volo del velivolo. Gli ugelli bidimensionali sono costituiti, invece, da due flap esterni che costituiscono la sezione seguente della fusoliera, assicurando la bassa osservabilità e l'aerodinamicità del sistema, e quindi la riduzione dell'attrito e dei consumi. All'interno del blocco sono presenti invece altri due flap, in grado di dirigere il getto dei propulsori in un arco compreso fra + 20°e -20°.

L'AVIONICA E LE PRESTAZIONI DELL'F-22

Per soddisfare il requisito riguardante la capacità di non essere scoperto dal nemico per primo e di colpire al primo colpo, congiuntamente all'esigenza di ridurre il carico di lavoro del pilota e le necessità manutentive del velivolo, entrambi i team concorrenti hanno sviluppato la dotazione elettronica ed effettuato la sua integrazione facendo ricorso alle più avanzate tecnologie allora esistenti. In particolare sono state sfruttate le tecnologie dei circuiti VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) e MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), del software ADA, dei processori avanzati con moduli comuni altamente integrati collegati mediante databus che sfrutta le fibre ottiche, insieme alla tecnologia per antenne utilizzabili da diversi sistemi, oltre a display a cristalli liquidi con matrice attiva.

Il cuore di tutta l'avionica di bordo è costituito da due computer denominati CIP, sviluppati dalla Hughes, i quali svolgono attraverso il proprio software le funzioni prima svolte da altri sistemi avionici.

Infatti, non sarà necessario che un meccanico sostituisca, in caso di malfunzionamento di un apparato radio, la relativa LRU, poiché le stesse funzioni svolte da tale apparato vengono eseguite sull'F-22 dal software del CIP, che sostituisce fisicamente le scatole nere della maggior parte dei sistemi avionici. In caso di malfunzionamento di un modulo che all'interno del CIP esegue tali operazioni, le funzioni della radio vengono svolte da un altro modulo, assicurando la ridondanza e quindi l'affidabilità del sistema. Ciascun CIP è in grado di identificare il 95% dei malfunzionamenti e di riconfigurarsi per compensare nella maggior parte dei guasti, gli eventuali inconvenienti per il pilota. Occorrono diversi guasti prima che il pilota stesso li possa notare, altrimenti non è in grado di accorgersi che il sistema si è riconfigurato.

Il sistema avionico integrato, basato sui CIP, installato a bordo dell'F-22 gestisce direttamente l'operatività dei sensori di missione attraverso l'automazione di molte funzioni che al giorno d'oggi devono essere svolte manualmente. È così possibile effettuare l'avviamento e la verifica della funzionalità dei sistemi imbarcati mediante soltanto quattro azioni del pilota invece delle 17 necessarie sui velivoli attuali. Il sistema è inoltre in grado di fondere le informazioni provenienti dai vari sensori per ottenere l'identificazione, il tracciamento, l'inseguimento e l'attacco di velivoli ostili e rappresentare la completa mappa aerea dello spazio intorno al velivolo su di un unico display nel cockpit. Poiché lo stesso sistema è in grado di gestire direttamente anche le emissioni dei sensori di bordo, le caratteristiche appena menzionate dovrebbero consentire al pilota di colpire bersagli multipli, limitando la propria esposizione ala minaccia nemica, sia aria-aria sia terra-aria.

Il pilota dell'F-22 può selezionare il livello d'emissione dei principali sensori imbarcati ed il computer decide, a seconda della situazione tattica, quando e come utilizzare i vari apparati elettronici. Grazie all'architettura e al software incorporato nel sistema integrato, tutte le informazioni ricavate dai sensori, sia attivi sia passivi, vengono elaborate e rappresentate al pilota su di un display unico, in base ad una filosofia operativa che divide lo spazio aereo intorno al velivolo in cinque zone concentriche. Infatti, il sistema di missione gestisce tutte le tracce e, a seconda della zona in cui si trovano i velivoli nemici e le loro minacce (sensori e sistemi d'arma), presenta le necessarie informazioni che variano dal semplice monitoraggio per le maggiori distanze, all'inseguimento e all'attacco con i sistemi d'arma imbarcati man mano che velivoli ostili si avvicinano. La rappresentazione integrata delle informazioni riguardanti ciascuna traccia su di un unico display, indica un enorme passo avanti rispetto ai caccia attuali, dove i piloti devono correlare manualmente e aggiornare costantemente le informazioni presentati sui vari display (schermo RWR, radar, IFF).

I principali sensori imbarcati comprendono il radar multifunzionale Northrop Grumman/Texas Instruments AN/APG-77, il sistema integrato di sorveglianza elettronica e protezione passiva Lockheed Martin/Sanders AN/ALR-94 e il sistema per le comunicazioni/navigazione/identificazione (CNI). L'AN/APG-77, di cui l'USAF ha divulgato pochissime informazioni, sarà il primo radar a scansione elettronica attiva che entrerà in servizio nel mondo. Sviluppato per operazioni sia aria-aria sia aria-superficie, l'AN/APG-77 è dotato di caratteristiche di funzionamento a "bassa osservabilità", in grado di operare su lunghe distanze, in condizioni ognitempo e contro bersagli multipli, impegnandoli in rapida successione grazie all'armamento missilistico imbarcato del tipo "lancia e dimentica". Quest'ultimo è costituito da missili a guida radar attiva Hughes AMRAAM AIM-120A, trasportarti in due esemplari per ciascuna stiva ventrale, mentre in ciascuna delle stive laterali è alloggiabile un missile AIM-9L "Sidewinder". L'introduzione in servizio della versione "C" del missile AIM-120, munita d'alette ripiegabili per ridurre lo spazio di stivaggio, consentirà all'F-22 di trasportare ben sei esemplari del missile unitamente ai due Sidewinder nelle stive laterali. In aggiunta all'armamento missilistico, i velivoli di produzione saranno predisposti per l'impiego di sistemi d'arma aria-superficie GBU-30 JDAM alloggiati internamente, oltre a quattro punti d'attacco alari per missili e per serbatoi ausiliari di carburante.

Allo scopo di ridurre l'osservabilità elettromagnetica del velivolo, grande importanza assume l'apparato per l'allarme radar facendo parte del sistema integrato per la guerra elettronica AN/ALR-94 sviluppato dalla Lockheed Martin/Sanders. Infatti l'RWR installato a bordo dell'F-22 presenta caratteristiche di ricezione, analisi, identificazione e localizzazione dell'emittente estremamente spinte, paragonabili ad apparati di sorveglianza elettronica installati a bordo di velivoli dedicati.

Se i diversi accorgimenti incorporati nella progettazione stealth del velivolo non dovessero funzionare e un sistema aria-aria o terra-aria dovesse ingaggiare l'F-22, quest'ultimo è dotato di un sistema di scoperta d'attacco missilistico MAWS (Missile Approach Warning System) completamente passivo, e di uno per la distribuzione di contromisure "spendibili". Il MAWS dispone di sei sensori all'infrarosso, che sfruttano la tecnologia delle "focal plane array", opportunamente sistemati nella struttura del velivolo, mentre i dispenser per chaff & flares di nuova generazione risultano collocati nella sezione posteriore inferiore della fusoliera. Tutto il sistema integrato per la sorveglianza elettronica e la protezione passiva del velivolo è gestita da due moduli elettronici installati nei CIP.

Il CNI, sviluppato da un consorzio di società dalla TRW, capocommessa, Rockwell Collins, GEC Marconi e ITT, comprende apparati avionici, moduli elettronici e software destinati a svolgere principalmente le funzioni d'apparato radio UHF/VHF e HF con caratteristiche antidisturbo, datalink per lo scambio d'informazioni all'interno di una formazione aerea, di navigazione con i dati ricavati dalla piattaforma inerziale laser Litton LN-100F, dal ricevitore GPS e dal sistema IFF Mk.12. Questi sistemi sfruttano la tecnologia sviluppata per l'utilizzo in comune d'antenne radio, al fine di ridurre l'osservabilità elettromagnetica del velivolo.

Tutte le informazioni provenienti dai diversi sensori e sistemi di bordo sono presentate al pilota attraverso un cockpit dominato da un HUD ad ampio angolo visivo (20° x 30°), e ben sei display multifunzionali a cristalli liquidi a matrice attiva, di varie dimensioni, forniti dal team Sanders/Kaiser Electronics. La condotta del velivolo avviene mediante il concetto HOTAS (Hands On Throttle And Stick) ossia "mani sulla manetta e sulla cloche", quest'ultima sistemata lateralmente come sull' F-16 . Tali comandi sono collegati ad un sistema "fly by wire" tricanale per il controllo dell'assetto e del volo, al fine di assicurare la ridondanza in caso di malfunzionamento. Li pilota dispone di un sedile eiettabile Weber in grado di assicurare un alto grado di protezione nel caso in cui dovesse lanciarsi a velocità superiori a 834 km/h. risulta inoltre dotato di una nuova tuta di volo, sviluppata dal team Boeing/Meta che offre una migliore protezione nei confronti delle basse temperature e degli agenti chimici, oltre ad assicurare il mantenimento della temperatura opportuna anche il situazioni ambientali estreme, grazie ad un sistema di controllo termico personalizzato, collegabile all'apparato di condizionamento interno del velivolo. Il pilota dispone inoltre di un nuovo equipaggiamento anti-g suddiviso in tre parti e comprendente un casco ed una maschera appositamente sviluppati, in grado di aumentare la durata della resistenza umana durante le manovre ad alto numero di g. L'F-22 presenta infatti una capacità di manovra, sia a basse sia ad alte velocità, senza precedenti, grazie all'elevato rapporto fra peso del velivolo e spinta dei propulsori e all'impiego degli ugelli bidimensionali. Inoltre la capacità di volare in "crociera supersonica" senza l'utilizzo della postcombustione, oltre ad una notevole disponibilità interna di carburante, consente all'F-22 un elevato raggio d'azione sia subsonico sia supersonico.

L'alto rapporto fra peso e potenza del velivolo, il ridotto carico alare determinato da una superficie di circa il 30% superiore all'F-15C, e un'apertura alare simile a quella dell'Eagle consentono all'F-22 elevati ratei di virata istantanei e sostenuti, alti valori di SEP e consistenti margini di vantaggio in termini d'accelerazione, oltre che nei combattimenti ad alta velocità. Da notare, poi, che l'F-22 presenta caratteristiche di velocità e quota operativa, in condizioni di massima potenza senza postcombustione, superiori a quelle dell'F-15 con i postbruciatori inseriti. Le capacità di manovra sia a basse sia ad alte velocità risultano incrementate in misura sostanziale rispetto a velivoli dell'attuale generazione, grazie all'utilizzo degli ugelli bidimensionali orientabili, che collegati al sistema "fly by wire" mediante il FADEC, sono in grado di effettuare una variazione completa del etto dei propulsori (+20° -20°) in un secondo.

Durante il ciclo di sperimentazione del programma S/MTD (STOL/Manoeuvring Technology Demonstrator) si è evidenziato che la spinta vettoriale consente sostanziali miglioramenti, sia in termini di rateo di rollio sia di beccheggio, in particolare ad alti angoli d'attacco. Tali risultati sono stati evidenziati anche durante la fase dimostrativa del programma di sviluppo del caccia.

Secondo uno studio dell'USAF, la ridotta osservabilità radar del velivolo, la capacità di crociera supersonica e il sistema avionico integrato incrementeranno le capacità di sopravvivenza dell'F-22 di venti volte rispetto all'F-15. In aggiunta ad elevate caratteristiche di volo e di manovra, l'F-22 è stato sviluppato sin dall'inizio con lo scopo di migliorare il rateo di prontezza operativa e la capacità di svolgere missioni, oltre che di diminuire le necessità manutentive, il supporto ed il costo di mantenimento del velivolo. L'introduzione dei CIP consentirà di eliminare quasi completamente il supporto per la manutenzione a livello di stormo, strutturando le nuove necessità manutentive su due livelli. Si prevede che l'F-22 sarà in grado di svolgere ben 12 missioni di guerra fra un guasto di primaria importanza e l'altro. In caso di dispiegamento di uno squadrone di 24 aerei i zona d'operazioni per 30 giorni, tale rischieramento necessiterà di un numero inferiore d'aerocisterne e soltanto di 8 carichi di C-141B contro gli attuali 18, mentre il costo di mantenimento e supporto di un gruppo di F-22 per 20 anni risulterà inferiore di circa 500 milioni do dollari rispetto ad un analogo reparto di F-15.

I tecnici della Pratt & Whitney prevedono che i nuovi propulsori presenteranno una sostanziale riduzione del rateo di rimozione e ispezione presso l'officina del reparto, delle ore di manutenzione e dei costi sia di gestione sia di supporto.

Ciascun propulsore potrà essere sostituito in un tempo medio di 90' (contro i 147' dell'F-15), mediante l'uso di un apposito carrello che funge anche da trasporto, mentre il numero degli attrezzi per la manutenzione e il supporto è stato ridotto di circa la metà, ossia 195 contro 400.

Il primo F-22EMD volerà nel maggio 1997. Fino a quel momento si possono fare soltanto previsioni sulle caratteristiche definitive del velivolo.

Già da oggi, però, è possibile affermare che tale macchina costituirà un sistema d'arma senza paragoni nel campo aeronautico.

IL CUORE DELL'AVIONICA ED IL RADAR

Il modulo elettronico sviluppato dalla Boeing destinato all'alimentazione elettrica dei CIP. Le frecce indicano il percorso del liquido di raffreddamento (foto Boeing)

Il cuore dell'avionica di bordo dell'F-22 è costituito da due CIP, ai quali se ne potrà aggiungere in futuro un terzo. Ogni CIP è costituito da una scatola contenente 66 alloggi per altrettanti moduli elettronici denominati LRM (Line Replaceable Module), la cui temperatura ottimale d'esercizio viene mantenuta attraverso un liquido di raffreddamento che giunge ai moduli attraverso un complesso sistema di canali presente nella struttura del CIP. Ciascuno di questi ultimi dispone soltanto del 70% dei moduli, lasciando lo spazio per l'ulteriore aumento delle capacità del sistema. Tutti e due i CIP sono collegati ai sistemi avionici da un databus digitale che sfrutta le fibre ottiche e lavora ad una velocità 50 volte superiore all'attuale analogo sistema MIL-STD-1553B. La capacità totale d'elaborazione dei dati del sistema è impressionante: oltre 700 MIPS (Million Instructions Per Second) e 20 BOPS (Billion Operations Per Second). Il software del sistema è scritto in linguaggio ADA e nella versione definitiva richiederà ben 1.558.000 istruzioni.

I CIP gestiscono direttamente tutti i sensori imbarcati, fra cui il radar APG-77. Quest'ultimo si differenzia rispetto alle precedenti generazioni per l'antenna, che risulta composta da oltre 2000 moduli ricevitori/trasmettitori individuali (detti "phase shifters" o scanditori di fase), sistemati su di una superficie piatta, che diviene un'antenna a scansione di fase. Il principale vantaggio offerto da tale soluzione consiste nel poter variare l'ampiezza e la direzione del fascio radar in tempo reale, migliorando in maniera significativa la funzionalità del sistema e la resistenza alle contromisure elettroniche avversarie. Inoltre sfruttando la caratteristica denominata "degradazione morbida", anche se uno dei diversi moduli è soggetto ad avaria, il radar può continuare ad operare, pur risultando meno efficiente. Ciò a differenza dei radar della precedente generazione, ove l'avaria di una qualsiasi delle componenti più importanti impedisce all'apparato di funzionare. Tali caratteristiche, oltre alla riduzione delle componenti in movimento del sistema rispetto ad un radar convenzionale, dovrebbero assicurare un tempo di funzionamento fra una manutenzione e l'altra superiore alle 400 ore.

IL COCKPIT E L'INTEGRAZIONE DELL'AVIONICA

Banco di prova del cockpit dell'F-22 situato presso la Lockheed Martin in Georgia (foto Lockheed Martin)

A bordo dell'F-22 le informazioni ricavate dai vari sensori e dai vari sottosistemi avionici vengono presentate al pilota attraverso ben sei display multifunzionali di varie dimensioni. Questi ultimi comprendono un display primario (20,3 cm di lato) destinato a rappresentare la situazione aerea e terrestre attorno al velivolo. Vi sono poi tre display secondari (16 cm di lato) posizionati a destra, a sinistra e sotto a quello principale, destinati a visualizzare dati di missione a seconda della situazione tattica. Infine esistono due display di ridotte dimensioni (7,5x10 cm) situati ai fianchi del sistema per l'immissione manuale dei dati di navigazione, comunicazione e identificazione, posti al di sotto dell'HUD. Questi ultimi vengono utilizzati per la presentazione d'informazioni riguardanti il livello del carburante, l'assetto del velivolo e il sistema integrato CNI.

Le diverse schematiche sui vari display sono frutto di un'intensa attività svolta sui dimostratori tecnologici del cockpit da parte d'ingegneri e di piloti dell'USAF, che si sono avvicendati al simulatore per verificare la rispondenza del sistema alle proprie necessità. La Boeing, responsabile dell'integrazione dell'avionica, ha costituito un'apposita struttura denominata Avionics Integration Laboratory, dove i vari sottosistemi avionici del velivolo vengono attualmente provati separatamente, mentre in un prossimo futuro verranno integrati con la strumentazione del cockpit. La versione definitiva del software dovrebbe essere pronta nel febbraio 1998 e, dopo opportune verifiche a terra, verrà installata con tutta l'avionica a bordo di un velivolo da trasporto Boeing 757. Quest'ultimo, destinato a verificare in volo l'integrazione e l'efficacia dei sensori, risulterà munito di radar APG-77 nel muso, mentre al di sopra della parte anteriore della fusoliera verrà installata un versione ridotta delle ali del caccia, fornita di tutti i rimanenti sensori imbarcati. Nella cabina principale troveranno posto apparecchiature e consolle per 25 tecnici e ingegneri. Il volo del primo F-22EMD, munito di tutta la suite avionica, è previsto verso la metà del 1999.

(Francesco Fatutta e Luca Peruzzi, da Rivista Aeronautica n1/1997)

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