Das „Advanced-Tactical-Fighter“-Programm

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-Technik 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 Flugabwehrraketen 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 Flugzeugzelle, 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 geeignetes Triebwerk zu entwerfen. Pratt & Whitney entwickelte das XF119 auf Basis des PW5000, während General Electric das GE37 zum XF120 weiterentwickelte, das mit einem variablen Nebenstromverhältnis (englisch Variable Cycle Engine) ausgestattet war.

Im Oktober 1985 forderte die Air Force die Hersteller auf, bis zum 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 fallen, sondern auf Basis von Flugdemonstrationen, die Ende 1991 stattfinden sollten. Ein halbes Jahr später, im April 1987, wurde ein Entwicklungsauftrag an zwei Industriekonsortien erteilt, von denen das eine von Lockheed, das andere von Northrop geführt wurde. Das Volumen belief sich auf 691 Millionen US-Dollar und der Auftrag war auf fünfzig Monate befristet. Die ersten Flüge mit den Prototypen sollten im Oktober 1989 stattfinden. Zu deren Bau kooperierte Lockheed mit General Dynamics und Boeing, Northrop arbeitete mit McDonnell Douglas zusammen. Die Prototypen erhielten die Bezeichnung YF-22 Lightning II (Lockheed) und YF-23 Black Widow II (Northrop), wobei jedes Team zwei identische Maschinen bauen musste.

Die Prototypen YF-22 und YF-23

Beide Konsortien begannen umgehend mit Studien über mögliche technische Risiken des Projekts und deren Vermeidung, wobei sie sich am Lastenheft der Air Force orientierten. 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 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 stach ebenfalls deutlich hervor. Während diese bei der YF-22 nur durch eine leichte Wölbung im hinteren Bereich des Flugzeuges zu erkennen war, traten bei der YF-23 zwei äußerst deutliche Wölbungen hervor. Markante Unterschiede gab es auch bei den Lufteinlässen und den Schubdüsen. So waren die Lufteinlässe 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 die Schubvektorsteuerung für eine deutlich verbesserte Wendigkeit, während bei der Konstruktion der YF-23 mehr Wert auf die Infrarotstrahlung-Abschirmung gelegt wurde, weshalb die Austrittsöffnung weit nach vorne verlegt wurde. Damit konnten die Triebwerksabgase besser abgekühlt und die direkte Beobachtung der heißen Düsen von unten verhindert werden.

Am Anfang der Demonstrationsphase lag meist das Team um Northrop vorne. So hob die YF-23 am 27. August 1990 zu ihrem ersten zwanzigminütigen Jungfernflug ab. Geflogen wurde sie von Northrops Cheftestpiloten Paul Metz. Einen Monat später, am 29. September, erfolgte der Erstflug der YF-22 mit Lockheeds Chefpiloten Dave Furguson am Steuer. 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 fand vier Tage früher statt, 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 gleichen Zeit mit Mach 1,58 fliegen konnte. Hinsichtlich der Flugeigenschaften wurde bei Lockheed großer Wert auf Wendigkeit gelegt. So wurden in den folgenden Monaten spektakuläre Manöver demonstriert, die kein anderes Flugzeug dieser Zeit fliegen konnte (beispielsweise 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 einem Anstellwinkel bis zu 25°. Beide Maschinen waren während der Erprobung Belastungen bis 7g ausgesetzt. Obwohl beide Maschinen ohne Bordwaffen 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 „Lightning II“ 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

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 Flugzeugzellen 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 Flugzeugzelle und das Triebwerk diverse konzeptionelle Hürden überwunden hatten, konnte im Februar 1995 mit der Fertigung der ersten Vorserienmodelle begonnen werden.

Während der Entwicklungsphase wurde eine Vielzahl von kleineren Änderungen an der Flugzeugzelle 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. Weiterhin wurde die Flügelpfeilung verringert und die Flügelspannweite erhöht. Schließlich wurden die Seitenleitwerke verkleinert und die Höhenleitwerke neu entworfen. Insgesamt sind über 20 Änderungen an der Flugzeugzelle 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 Start 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 Trudelschirm am Heck ausgerüstet. Am 6. März 2000 startete dann die 4003, die kurz danach zur Edwards AFB überführt wurde. Da bei den Strukturtests mit Belastungen von bis zu 9g Schwächen bei den Flügelklappen aufgetreten waren, wurden diese bei der 4003 ausgewechselt. Die Innenstruktur dieser Maschine ist identisch zur späteren Serienversion. Die 4004 wurde bereits im Januar fertiggestellt und absolvierte ihren Erstflug am 15. November. Bei diesem Modell war zum ersten Mal das komplette Avioniksystem eingebaut, das 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 4010 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 das Präfix „A“ für „Attack“ (dt. [Boden-]Angriff) steht. Dieses Benennungsschema wurde schon bei der F/A-18 Hornet angewendet. Am 13. Dezember 2005 wurde diese Änderung jedoch wieder rückgängig gemacht, und die Maschine erhielt wieder die Bezeichnung „F-22“.

Einführung und Beschaffung

Am 10. Oktober 2003 wurde die erste F-22 ausgeliefert und zur Tyndall AFB überführt. Sie trägt die Produktionsnummer 4018. Zu diesem Zeitpunkt waren mit den F-22-Flugzeugen bereits über 4.000 Flugstunden absolviert worden. 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 mit dem Schleudersitz retten konnte (siehe Zwischenfälle). Am 15. Dezember 2005 wurde die F-22 offiziell in Dienst gestellt (Initial Operating Capability), bis sie schließlich am 12. Dezember 2007 für „voll einsatzfähig“ befunden wurde (Full Operational Capability). Dennoch lag im Jahre 2008 die Einsatzbereitschaft der F-22-Flotte als Folge verschiedener Nachbesserungen und Nachrüstungen bei nur 62 %, was Christopher Bolkcom, ein Experte des „Congressional Research Service“, als „unbefriedigend“ bezeichnete.

Nach einer DERA-Studie handelt es sich bei der F-22 um das derzeit leistungsfähigste Jagdflugzeug der Welt, allerdings werden die hohen Stückkosten der F-22 von etwa 190 Millionen US-Dollar kritisiert. Anfangs sah der US-Haushalt rund ein Drittel dieses Preises vor, im Haushaltsjahr 1999 bereits 110 Millionen Dollar. Entsprechend sank die durch das Budget beschaffbare Stückzahl. Ursprünglich hatte die Air Force geplant, bis zu 800 F-22 in Dienst zu stellen. Allerdings war nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion der Bedarf an einer so großen Flotte nicht mehr gegeben. Als 1997 der erste Vorserienprototyp abhob, plante das Pentagon noch die Beschaffung von 442 Maschinen. Aufgrund der immer weiter steigenden Kosten wurde diese Zahl im Laufe der Jahre jedoch stetig nach unten korrigiert. So wurde 1998 damit gerechnet, bis zum Jahr 2013 438 Maschinen 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-Dollar erhöht, um die Fertigungslinien in Betrieb zu halten, bis die neue Regierung unter Barack Obama eine eigene Entscheidung über die Fortführung der Produktion treffen konnte.

Am 6. April 2009 kündigte US-Verteidigungsminister Robert Gates an, weitgehende Einsparungen innerhalb der Streitkräfte vorzunehmen. Deshalb wolle er, trotz einer Forderung der Luftwaffe nach mindestens 40 bis 60 weiteren Maschinen, die Produktion nach den bisherigen 187 bestellten F-22 einstellen lassen und die freiwerdenden Finanzmittel in die F-35 Lightning II investieren. Die Ankündigung löste sowohl im US-Kongress als auch in der militärischen Führung eine massive Kontroverse aus.

Neben verschiedenen wirtschaftspolitischen Interessen argumentieren die Befürworter der F-22, dass die US-Luftwaffe auch in Zukunft die Fähigkeiten besitzen müsse, bei konventionellen Konflikten die Luftüberlegenheit herzustellen, und dass die Raptor ein zentrales Element im „Global-Strike“-Konzept darstelle. So erklärte General Norton Schwartz, Generalstabschef der US Air Force, dass mit dem Auslaufen der Produktion die F-22-Flotte zu klein sei, um dies sicherzustellen. Er verwies darauf, dass bis 2011 etwa 250 Kampfflugzeuge, primär vom Typ F-15, wegen erhöhten Materialverschleißes vorzeitig ausgemustert werden müssten. Die hohen Beschaffungskosten rechtfertigen Befürworter damit, dass aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit der F-22 auf verhältnismäßig mehr ältere Muster verzichtet werden könne und somit automatisch Einsparungen bei Betriebs- und Personalkosten entstünden.

Die Kritiker argumentieren, dass die F-22 für die Erfordernisse der asymmetrischen Kriegführung überdimensioniert sei und die geringe interne Waffenlast den Einsatz als Mehrzweckkampfflugzeug verhindere (siehe Bewaffnung). Außerdem handele es sich bei der F-22 um ein Jagdflugzeug ohne real existierenden Gegner, da auf absehbare Zeit keine Maschine über eine ähnliche Leistungsfähigkeit verfüge. Deshalb stelle sich die Kosten-Nutzen-Frage angesichts knapper Haushaltsmittel immer dringlicher. So äußerte sich US-Verteidigungsminister Robert Gates im Frühjahr 2008 zur F-22:

Allerdings handelt es sich dabei nur begrenzt um ein spezifisches Problem der F-22, da Luftüberlegenheitsjäger grundsätzlich für asymmetrische Konflikte, bei denen keine feindliche Luftwaffe vorhanden ist, ungeeignet sind.

Gegen den Willen der Regierung Obama und trotz der Vetoankündigung des Präsidenten setzte das House Armed Services Committee (HASC) am 17. Juni 2009 die Beschaffung von zwölf weiteren F-22 für das Haushaltsjahr 2010 durch. Allerdings stimmte der US-Senat am 21. Juli 2009 mit 58:40 Stimmen gegen die Beschaffung von sieben der zusätzlichen zwölf Maschinen, womit zunächst noch fünf Aufträge über den Plan von Verteidigungsminister Gates hinaus bestanden. Diese wurden aber später noch vom Repräsentantenhaus aus dem Budget genommen. Letztlich unterzeichnete Barack Obama am 28. Oktober 2009 den Verteidigungshaushalt für das Jahr 2010, der auf die Anschaffung von weiteren F-22-Maschinen verzichtet. Da die F-22, trotz des Interesses von Israel, Japan und Australien, nicht vom US-Senat für den Export freigegeben ist, wurde die Produktion nach 187 Serienmaschinen am 13. Dezember 2011 eingestellt.

Aktiver Dienst

Kosten

Nachfolger

Die letzte gebaute F-22 lief am 13. Dezember 2011 mit der Tail-No. 4195 beim Hersteller Lockheed-Martin in Marietta, Georgia, vom Band. Am 2. Mai 2012 wurde sie zur Luftwaffenbasis nach Elmendorf in Alaska geflogen und dort der 525th Fighter Squadron übergeben. Am 3. November 2010 veröffentlichte die USAF eine Ausschreibung für die Suche nach Technologien für ein Next Generation Tactical Aircraft (Next Gen TACAIR), für das die IOC um 2030 angestrebt wird. Gleichzeitig wird seit Anfang 2016 auch eine Neuaufnahme der Produktion diskutiert. Sowohl die Werkzeuge zur Herstellung der Maschine als auch Videos, die den Produktionsprozess zeigen, wurden eingelagert. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Produktionsanlagen teilweise für den Bau der F-35 demontiert worden waren, und ein Wiederanlauf mit 50 Milliarden Dollar abgeschätzt wurde. Stattdessen wartet man die Ergebnisse des Next Generation Air Dominance Programms ab, das einen Jäger der 6. Generation hervorbringen soll. Dieses Programm umfasst 9 Milliarden Dollar im Zeitraum 2019–2025. Wenn der NGAD Jäger ab 2030 gebaut wird, soll die F-22 ausgemustert werden.

Namensentwicklung

Die YF-22-Prototypen erhielten von Lockheed zunächst den (inoffiziellen) Beinamen Lightning II (in Erinnerung an die Lockheed P-38 Lightning aus dem Zweiten Weltkrieg), was am Ende dann erst der offizielle Beiname für dessen Nachfolger die F-35 Lightning II wurde. Kurzfristig wurde die F-22 auch als Super Star bezeichnet, da viele Lockheed-Kampfflugzeuge den Beinamen Star trugen, bevor die Air Force schließlich den Namen Rapier wählte. Dieser Beiname wurde bis zur Serienreife des Flugzeugs beibehalten. Erst bei der Übernahme in den aktiven Dienst erhielt die F-22 ihren endgültigen Beinamen Raptor.

Konstruktion

Die Flugzeugzelle 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, die trotz ihrer ebenfalls guten Stealth-Eigenschaften eine aerodynamisch sehr günstige Form hat. Die vertikale 2D-Schubvektorsteuerung der F-22 trägt im wesentlichen Maße zur hohen Wendigkeit der Maschine bei (Details siehe Triebwerke) und ermöglicht Anstellwinkel von über 70°. Die intern untergebrachten Waffenlasten sind aus aerodynamischer Sicht ebenfalls von Vorteil (Details siehe Bewaffnung).

Um eine leichte, aber trotzdem belastbare Flugzeugzelle zu erhalten, wurde diese primär aus Titan (40 %) gefertigt, das 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 %), der hauptsächlich beim Fahrwerk verwendet wird, sowie einige nicht näher beschriebene Materialien. Die Duroplast-Materialien können mit unterschiedlichen Fasern verstärkt sein, wie etwa: Kohlenstofffaser, Bor, Aramidfaser und Glasfaser.

Zur Erhöhung der Sicherheit ist ein mehrteiliges Feuerlöschsystem auf Halon-Basis vorhanden, das Feuer durch Infrarot- und Ultraviolett-Sensoren erkennen kann. 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. Alle Treibstofftanks sind durch ein System geschützt, das entzündliche Gase mit Stickstoff unschädlich macht, was die Explosionsgefahr bei Treffern durch Projektile oder Splitter von Lenkwaffensprengköpfen nahezu eliminiert.

Bewaffnung

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. 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 ihre große Flughöhe (bis zu etwa 19.800 m), kombiniert mit ihrer durchgehend hohen Marschgeschwindigkeit (Mach 1,5), sowohl den abgefeuerten Lenkwaffen als auch den abgeworfenen Bomben zusätzliche kinetische Energie verleiht.

Die Waffen selbst werden vorwiegend 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.

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 gleichzeitig 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 40g), wodurch die Öffnungszeit der Klappen auf wenige Sekunden verringert werden konnte. Dies ist insofern wichtig, da offene Waffenschächte den Radarquerschnitt der Maschine deutlich erhöhen. Das Startsystem ist darauf ausgelegt, auch unter schwierigen Bedingungen (zum Beispiel bei einer Rollrate von 60°/s) einen sicheren Start der AIM-9 zu gewährleisten. Zunächst kommen in der F-22 Lenkwaffen vom Typ AIM-120C und AIM-9M zum Einsatz. Mit der Umrüstung der F-22-Flotte auf den Block 35 sollen die jeweils neuesten Varianten (AIM-120D und AIM-9X) bis 2012 integriert werden. Die AIM-120D bietet eine deutlich höhere Reichweite und verbesserte Navigationssysteme, während die AIM-9X störfester und wendiger ist. Außerdem kann diese Lenkwaffe in der Block-II-Ausführung auch ohne vorherige Erfassung durch den Suchkopf gestartet werden, da ihr nach dem Verlassen des Waffenschachtes über einen Datenlink ein Ziel zugewiesen werden kann. Im Nahbereich schaltet der Radar-Suchkopf selbständig auf das Ziel auf. Diese Fähigkeit wird mit LOAL („Lock On After Launch“ dt.: aufschalten nach dem Start) abgekürzt. Außerdem ist es mit der AIM-9X auch möglich, im begrenzten Maße Boden- und Seeziele anzugreifen, sofern diese eine Infrarotsignatur aufweisen.

Zusätzlich sind vier weitere externe Waffenstationen vorhanden. An jeder können jeweils zwei Luft-Luft-Raketen oder ein 2.771-Liter-Abwurftank befestigt werden. 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.

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

Triebwerke

Die F-22 wird von zwei Pratt & Whitney-Turbofantriebwerken des Typs F119-100 angetrieben, die unter Einsatz des Nachbrenners jeweils einen Schub von 156 kN entwickeln. Durch die integrierte Schubvektorsteuerung konnte zum einen die Wendigkeit der Maschine wesentlich erhöht werden, zum anderen verringert deren spezielle Konstruktion die Infrarot- und Radarsignatur gegenüber konventionellen Triebwerken. So kühlen sich die Abgasfahne, besonders in der Kernzone, sowie die Düse durch ihre rechteckige Form wesentlich schneller ab als bei konventionellen, runden Düsen. Außerdem sind diese mit diversen Materialien beschichtet, welche die Abstrahlung von IR-Energie verringern und in wenig beobachtete Frequenzbereiche verschieben. Die Schubvektordüsen können um bis zu 20° ausgelenkt werden, wobei ein kompletter Durchgang (von +20° auf −20°) eine Sekunde dauert. Das Triebwerk bietet genug Schub, um auch ohne Einsatz des Nachbrenners Überschallgeschwindigkeit (bis Mach 1,72) 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, der gegenläufig zum Fan rotiert. Für die Brennkammer wurden einige neue Techniken eingesetzt, die zu einem nahezu rauchfreien Abgasstrahl führen. 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, der bis zu 65 kW elektrische Leistung bereitstellen kann. Somit steht der F-22, kombiniert mit einer unabhängigen APU mit 27 kW Leistung, eine elektrische Leistung von bis zu 157 kW zur Verfügung. Das Schub-Gewicht-Verhältnis des Triebwerks beträgt 7,8:1.

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

Bei der Konstruktion wurde auch gesteigerter 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. Der Erstflug mit einem Prototyp fand 1997 statt und am 18. Oktober 2007 wurde die Marke von 50.000 operationellen Betriebsstunden erreicht, ohne dass in der Zwischenzeit gravierende Probleme aufgetreten wären.

Nach erfolgreichen Bodentests wurden bis Ende 2008 auch die Flugtests mit synthetischem Treibstoff abgeschlossen, wobei keine Leistungseinschränkungen oder andere negative Einflüsse auf die F119-Triebwerke feststellbar waren. 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.

Cockpit

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. Im oberen Teil der Armaturen sind zwei weitere LCD-Bildschirme angebracht (jeweils 7,6 cm × 10,2 cm), auf denen unter anderem die klassischen Fluginstrumente zu sehen sind. Diese Bildschirme sind mit der Notfallstromversorgung verbunden. Weiterhin zeigen diese Bildschirme die Ausgaben des „Integrated Caution, Advisory and Warning System“ (ICAW) an, das dem Piloten präzise Fehlermeldungen und Warnungen anzeigt. Über den Armaturen befindet sich das 11,4 cm hohe Head-Up-Display mit einem Blickfeld von 25° bis 30°. 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. Zur Beleuchtung dienen Elektrolumineszenzpaneele, die eine gleichmäßige indirekte Beleuchtung des Cockpits ermöglichen. Das Beleuchtungsschema passt sich automatisch der Umgebung an, um dem Piloten einen höheren Komfort zu bieten und die Effizienz von Nachtsichtgeräten zu erhöhen. Des Weiteren sind die Beleuchtungspaneele sehr zuverlässig und erwärmen sich im Betrieb nur minimal.

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

Die Cockpithaube ist aus einem einzigen Stück gefertigt und wiegt etwa 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. Die Haube bietet eine exzellente Rundumsicht und benötigt keine zusätzliche Einfassung wie bei konventionellen Kampfflugzeugen. Darüber hinaus ist sie mit einer speziellen Beschichtung versehen, die das Eindringen von Radarstrahlen verhindert und somit zum äußerst geringen Radarquerschnitt der F-22 beiträgt.

Das Lebenserhaltungssystem setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:

• ein System zur Regelung des Druckanzuges und des Luftdrucks,
• ein Sauerstoffgenerator für die Sauerstoffmaske,
• ein System zum Schutz vor biologischen und chemischen Kampfstoffen,
• sowie eine Klimaanlage, die eigentlich für den RAH-66 Comanche vorgesehen war.

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, die auf Grund der großen Flughöhe der F-22 bei einem Ausstieg nötig ist.

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, das nur für die Waffensteuerung zuständig ist, während ein anderes ausschließlich die Daten der SIGINT-Geräte auswertet. Die gewonnenen Daten werden anschließend auf analogen Anzeigen oder Multifunktionsdisplays dargestellt, die der Pilot nun einzeln ablesen muss, um sich anschließend ein Bild der gegenwärtigen taktischen Lage zu machen. Bei der F-22 wird hingegen der Ansatz der Informationsfusion verfolgt. Hierbei werden alle gewonnenen 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, die für das Handeln des Piloten von unmittelbarer Bedeutung sind, zum Beispiel die Reichweite feindlicher Flugabwehrraketen oder die Kursdaten feindlicher 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. Schließlich kann der Pilot die Anzeigen auch gemäß seinen momentanen Bedürfnissen konfigurieren, um unwesentliche Informationen zwecks besserer Übersichtlichkeit auszublenden.

Ziel dieses hochgradig integrierten Systems ist hauptsächlich 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, die 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.

Bei der F-22 kommt erstmals der neue MIL-STD-1394-Datenbus zur Vernetzung der Bordsysteme zum Einsatz. Er basiert auf der kommerziellen FireWire-Architektur und ermöglicht Datenraten von bis zu 400 MBit/s, was gegenüber dem Vorgänger MIL-STD-1553 (1 MBit/s) eine massive Verbesserung darstellt. Auch reduziert das neue Bussystem das Gewicht der Verkabelung deutlich. Wegen der hohen Abwärme der auf engem Raum untergebrachten Elektronik werden alle wesentlichen Avionikteile auf Polyolefine-Basis flüssig gekühlt. Es handelt sich um einen geschlossenen Kreislauf mit zwei Pumpen, der die Komponenten bei einer Temperatur von etwa 20 °C hält. Die entstandene Wärme wird in den Treibstoff abgegeben. Der erhitzte Treibstoff wird wiederum durch mehrere Wärmetauscher abgekühlt. Die benötigte Kühlluft wird aus den beiden Spalten zwischen dem Lufteinlauf und der vorderen Flugzeugzelle abgezweigt.

YF-22

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

F-22A

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

• Block 1 & 2:

Vorserienvarianten

• Block 10:

Initialversion

• Block 20:

Grundkonfiguration für die „Global-Strike-Task-Force“-(GSTF)-Flotte. Enthält mit der F-35 gemeinsam genutzte Radarkomponenten, einen dezidierten Hochgeschwindigkeitsradarprozessor, COTS-basierte CIP-Prozessoren, die Einsatzfähigkeit für die GBU-39/40-Small Diameter Bomb, hochauflösende SAR-Radarmodi, erhöhte EloSM-Kapazitäten für das Radar, Zweiwegkommunikation mittels MIDS, eine verbesserte Software für die Stationsbesatzung und verbesserte elektronische Gegenmaßnahmen. Die Variante ist seit 2007 im Einsatz.

• Block 30:

Eine Ausdehnung des seitlichen Radarerfassungsbereichs durch zwei seitlich installierte Radarantennen, was dem Flugzeug umfangreiche ISR-Kapazitäten und die Befähigung zu SEAD-Operationen verleiht sowie die Luftkampffähigkeit verbessert. Die „Block-30“-Version wird seit Ende 2006 ausgeliefert und ist seit 2008 im Einsatz.

• Block 35:

Software-Aktualisierung der Block-30-Variante von der Version 3.0 auf 3.2. Die Softwareversion 3.2 ermöglicht die vollständige Integration der Lenkwaffen AIM-9X und AIM-120D und verbessert die Einsatzmöglichkeiten der Small Diameter Bombs. Die erste „Block-35“-Maschine (S/N 08-4154) wurde am 6. August 2009 ausgeliefert.

• Block 40:

Endgültige „Global-Strike“-Konfiguration auf Basis des Software-Block 3.3. Dabei handelt es sich um die Vollintegration der ISR-Funktionen sowie Reichweitensteigerungen. Ein im Helm integriertes HUD im Rahmen des JHMCS-Programms wurde gestrichen. Stattdessen wird der Einbau des für die F-35 entwickelte „Helmet Mounted Display System“ geprüft. Nach den Abstürzen vom 25. März 2009 und 16. November 2010 steht der Einbau des Auto-GCAS-Systems ebenfalls zur Debatte (siehe Zwischenfälle).

Nach den beiden YF-22-Prototypen wurden insgesamt 195 F-22A-Maschinen produziert (8 Vorserien- bzw. Versuchsmodelle, sowie 187 Serienmaschinen), wobei sich anhand der Seriennummern jedes Flugzeug einem Fiskal- bzw. Beschaffungsjahr zuordnen lässt. Folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Stückzahl der einzelnen Versionen:

1. ↑ Die Block-1- und Block-2-Prototypen wurden auch als EMD bezeichnet.
2. ↑ Die ersten fünf Block-10-Maschinen (S/N 91-4004 bis 91-4008) wurden als PRTV bezeichnet und waren die Vorserien- und Versuchsmodelle der F-22 bezeichnet. Die sechste Block-10-Maschine (S/N 91-4009) trug zunächst die Bezeichnung PRTV II, wobei es sich um die F-22 im Serienstandard handelte.

F-22B

Hierbei handelt es sich um eine geplante Doppelsitzervariante der F-22A, die hauptsächlich zu Trainingszwecken eingesetzt werden sollte. Um den steigenden Entwicklungskosten entgegenzuwirken, fiel 1996 die Entscheidung für den Verzicht auf die F-22B.

F-22N

Bei der F-22N handelt es sich um eine nicht realisierte Marinevariante der F-22A. Es wurden zwei Konzepte vorgeschlagen: Der einfachere Vorschlag war nur geringfügig abgeändert von der F-22A. Fahrwerk und Fanghaken wären für den Einsatz auf Flugzeugträgern verstärkt und das Bugfahrwerk mit zwei Rädern und Katapultvorrichtung versehen worden. Die generelle Auslegung der F-22N hätte der der F-22A entsprochen. Der umfangreicher überarbeitete Vorschlag war eine F-22N mit schwenkbaren 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 die Maschine nicht zum Einsatz der Langstreckenwaffe AIM-54 Phoenix in der Lage war. Auch bestanden nach dem Scheitern der A-12 Avenger II bereits Schwierigkeiten, 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 hatten diese als Mehrzweckkampfflugzeug ein deutlich breiteres Einsatzspektrum.

FB-22

Im Jahr 2002 begann Lockheed Martin mit einer Studie über eine Umwandlung der F-22 zu einem Jagdbomber mit mittlerer bis hoher Reichweite. 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. Allerdings besteht bisher wenig Interesse an einem solchen Derivat, da mit Blick auf die Stückkosten der F-22 hohe Beschaffungskosten befürchtet werden und ein neues Design für aufwendiger als allgemein angenommen gehalten wird; alleine für die Entwicklung der Flugzeugzelle werden Kosten von bis zu 1 Milliarde US-Dollar veranschlagt. 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 deutlich erhöht werden. Diese Maßnahmen verringern zwar die Wendigkeit, dieser wird aber aufgrund des Einsatzprofils nur wenig Bedeutung beigemessen. Weiterhin ist ein zusätzlicher Waffensystemoffizier eingeplant, um den Piloten in der Angriffsphase zu entlasten. Das maximale Startgewicht soll bei etwa 42 Tonnen liegen, die Reichweite bei über 2.580 km. Anstatt des F119-100-Triebwerks sind zwei P&W F135 geplant, die für die F-35 entwickelt wurden und jeweils einen Schub von bis zu 178 kN entwickeln.

Die FB-22 soll als Jagdbomber erheblich mehr Luft-Boden-Waffen tragen können als die F-22, wobei allerdings keine CAS-Bewaffnung vorgesehen ist. Als primäre Bewaffnung sollen bis zu 30 GBU-39 SDB zum Einsatz kommen. 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.