F22的高性能从何而来？

下面我来回答一下题主的问题：

F22的气动布局其实一定程度上继承了从F4到F15而来的特征，本身是架构并不复杂的常规布局，常规布局在航空界使用时间最长，也是研究最为细致充分的一个布局，它的优点是天生的稳定度比较好，在飞行控制手段比较原始的时期，这种布局的飞机比较安全，第三代机引入电传飞控以后，飞机不再需要依靠静稳定度来保持飞行安全，反而主动让飞机进入不稳定区域换取更加灵活的操控响应，电传系统和主动控制不能直接增加飞机的气动性能，但是能允许飞机进入到条件更苛刻的迎角区域换取更高的性能。

F22的设计要求中，对气动布局约束最大的是超音速巡航和超级机动性，F22隐身需求飞机必须内置武器，所以它比三代机的设计条件还要恶劣，超音速阻力和飞机截面积直接相关，要实现超音速巡航，不仅要消化比普通三代机大30%的截面积，还要比三代机提高80%的超音速升阻比，因此，ATF计划之初，几乎所有的公司都认为常规布局不大可能完成这样的任务，所以设想图里鸭式布局，无尾三角翼布局成为主流。

歼20这种构型在早期被认为是气动效益最高的布局，但是风险太大，从我国的试飞测试也得到了证明。

确实，常规布局很难在ATF的设计条件下满足要求，诺思罗普选择无尾三角翼，飞机的超巡和隐身能力就异常出色，F22也考虑过无尾三角翼，无尾最大的问题是飞行控制几乎都靠襟翼，尾容量小，高机动时负担太重，于是F22取了一个巧，它设计了一个混合无尾三角翼和常规布局的玩意，平尾前端深深的切入机翼，直到襟翼根部，平飞时，平尾大半部分嵌入机翼，成为机翼的一个部分，外露部分很少，额外引起的阻力也很少，飞机整个阻力特征和无尾三角翼类似，而大机动动作的时候，平尾提供大的控制力矩，细心的朋友可以从F22的一些照片中看到，在动作幅度不大的机动中，比如上仰，F22是先动襟翼像无尾三角翼那样，然后平尾才动，这时候平尾更像一个开缝襟翼。

F22战斗机平尾切入机翼根部，小动作的时候几乎变呆鸟一样不动。飞行表演时候经常可以看到，F22平尾不太动，襟翼副翼却动的很厉害。

F22的气动布局本身既简单又不简单，首先是带边条的机翼，混合无尾和常规布局，取值必须兼有两家的条件限制，因此F22的机翼载荷必须像无尾三角翼那样比较低，F22空战时机翼载荷大约为260-280KG/m2,高于传统无尾三角翼要求的220 KG/m2，小于常规边条翼的330 KG/m。

其次，F22的机体部分是按照升力体结构设计的，船型截面的机头形成的机头涡主要作用到机体上，形成一个升力组件，边条和进气道上棱口拐角形成另一个涡，作用到机翼，形成另一个升力组件，为了保证在大迎角时飞机的俯仰规律不出现大的变化，升力斜率不出现大的变化，这两个部分的升力中心应保持一致，两者结合在攻角超过20度以上时，机头涡从弱逐渐变强，将机翼涡卷积到一起形成一个组合的大涡，而机翼涡则引导这个大涡向外移，主要流经飞机机翼面积最大的区域。这种两级阶梯升力体组合合一的设计非常巧妙，但是对重心和气动中心的限制也非常严格，取值范围非常窄。

F22涡流由机头边条涡流1和进气道边条涡流2复合而成，在大攻角飞行时候偶尔能看到。

F22那对巨大的垂尾对飞机的性能也很关键，F22的布局本身纵向稳定性放的比较宽，从0到负3，极限是接近负5，这影响方向稳定性，F22在方向上实际上是静稳定的飞机，外倾的垂尾在气动上对飞机的性能是个衰减，至少能让飞机损失12-20%的升力，因此F22把它的安装位置尽量靠前，以减小垂尾对升力造成的损耗，靠前的垂尾意外的获得了超过45度以上大迎角的自然稳定性，以及这种状态下横轴方向的舵面的有效性，从而造就了F22超高的大迎角飞行和控制能力。

F22出现以后，俄罗斯，中国都用高精度缩比模型对F22的气动进行了风洞研究和大气无动力抛投，研究其气动布局水平和特征，结合美国AIAA逐步放开的F22相关的气动研究资料，F22的气动布局水平其实并不算很高，飞机最大升力系数不到1.93，全机最大可用升力系数不到1.6，比F16这样的三代机提高大约0.2；阻力系数方面进步较大，零升力阻力系数小于0.025，超音速零升力系数小于0.03~0.035。

显然，F22的设计思路还是如同F15那样传承美国的大力出奇迹，依靠发动机的勇猛，F22超越F15可以在空战中推重比高达1.5，正常任务时，不开加力的起飞推重比都接近1，可以比幻影2000空战重量下的加力推重比了。