Lockheed Martin F-22 Raptor YF-22A

Die YF-22A war das Prototyp-Luftfahrzeug, mit dem das von Lockheed geführte Team, gemeinsam mit Boeing und General Dynamics, in der Demonstrations- und Validierungsphase (Dem/Val) des Advanced-Tactical-Fighter-Programms (ATF) der US-Luftwaffe antrat. Es handelte sich nicht um einen Vorserienjäger, sondern um einen "Best-Effort"-Technologiedemonstrator, der die Tragfähigkeit des Zellenkonzepts und des Antriebskonzepts nachweisen sollte; er trug keine der Missionsavionik, die parallel über einen Avionics Ground Prototype und ein umgebautes fliegendes Labor auf Basis einer Boeing 757 entwickelt wurde.

Der Weg zum Prototyp war lang. Die USAF begann 1981 mit einer Informationsanfrage an die Industrie, das ATF-Konzept zu erkunden, und wandelte 1983 das Konzeptteam in ein System Program Office in Wright-Patterson um. Lockheeds erster Entwurf, die CL-2016, war ein riesiges, von der SR-71 inspiriertes Flugzeug mit dem Spitznamen "Battlecruiser"; sobald Stealth zur Kernanforderung wurde, bewegten sich die Skunk Works in Burbank hin zu facettierten Formen, die von der F-117 übernommen wurden, deren schlechte Aerodynamik das Unternehmen in der Konzepterkundung ans untere Ende der Rangliste brachte. 1984 gab Lockheed die Facettierung auf und setzte, gestützt auf empirische Radarmessungen auf dem Testgelände Helendale, auf gekrümmte Oberflächen. Die für Dem/Val eingereichte Konfiguration 090P zeigte bereits den pfeilförmigen Bugrumpf, S-förmige Einlaufkanäle, die die Triebwerksflächen verbargen, sowie einen internen Rotations-Raketenwerfer.

Im November 1984 legte die Statement of Operational Need einen Jäger von etwa 50.000 lb (22.700 kg) Startgewicht mit starkem Schwerpunkt auf Stealth, Manövrierfähigkeit und Überschall-Reiseflug ohne Nachbrenner fest. Die Ausschreibung erging im September 1985, und im Mai 1986 wurde auf Empfehlung der Packard-Kommission eine Anforderung für fliegende Prototypen hinzugefügt. Sieben Unternehmen boten im Juli 1986, und am 31. Oktober 1986 wurden Lockheed und Northrop als Finalisten ausgewählt, jeweils mit einem Vertrag über 691 Millionen Dollar für eine 50-monatige Dem/Val-Phase. Das Programmbüro bezeichnete Lockheeds Entwurf als YF-22 und Northrops als YF-23; Pratt & Whitney und General Electric sollten die konkurrierenden Triebwerke YF119 und YF120 entwickeln.

Die Arbeit wurde annähernd gleich aufgeteilt. Lockheed übernahm den Bugrumpf, das Cockpit und die stealth-optimierten Kantenbehandlungen, mit Endmontage in Palmdale; Boeing baute die Tragflächen und den Heckrumpf in Seattle, und General Dynamics den Mittelrumpf, die Waffenschächte, das Leitwerk und das Fahrwerk in Fort Worth. Die Partner investierten weitere 675 Millionen Dollar aus eigenen Mitteln. Der Entwurf entwickelte sich turbulent: Anfang 1987 ersetzte Konfiguration 095 den Rotationswerfer durch einen flacheren Waffenschacht, doch Mitte 1987 zeigte die Gewichtsanalyse, dass das Flugzeug 9.000 lb (4.100 kg) zu schwer war. Im Juli 1987 entschied sich das Team für einen Neuanfang und übernahm nach einer intensiven dreimonatigen Arbeit die Konfiguration 614/1114 mit schultermontierten Einläufen, diamantähnlichen Deltaflügeln aus dem Konzept von General Dynamics und vier Leitwerksflächen. Im Mai 1988 wurde Konfiguration 632/1132 als YF-22 eingefroren; bis dahin war das Zielgewicht auf 60.000 lb (27.200 kg) angehoben worden und die geforderte Triebwerksschubklasse von 30.000 lbf auf 35.000 lbf gestiegen.

Das Ergebnis war ein einsitziges Zweistrahl-Flugzeug mit einem 48° gepfeilten, diamantähnlichen Deltaflügel, drei internen Waffenschächten, geneigten Seitenleitwerken und voll beweglichen Höhenleitwerken, zweidimensionalen schubvektorierenden Düsen, einer Luftbremse zwischen den Leitwerken und einer rahmenlosen Blasenhaube. Es besaß eine gelockerte statische Stabilität mit Fly-by-Wire-Steuerung, einen Seitenstick im F-16-Stil und fünf Mehrfunktionsdisplays. Das erste Flugzeug, PAV-1 (Seriennummer 87-0700, zivile Kennung N22YF), trug General-Electric-Triebwerke YF120; das zweite, PAV-2 (87-0701, N22YX), Pratt-&-Whitney-Triebwerke YF119. Innerhalb des Projekts wurde das Flugzeug inoffiziell nach der P-38 "Lightning II" genannt, ein Name, der sich nicht durchsetzte und den die Luftwaffe schließlich 2006 der F-35 gab.

PAV-1 wurde am 29. August 1990 in Palmdale ausgerollt und flog am 29. September 1990 mit David L. Ferguson am Steuer erstmals: ein 18-minütiger Flug bis 250 Knoten und 12.500 ft (3.800 m), der auf der Edwards AFB endete. PAV-2 folgte am 30. Oktober mit Thomas A. Morgenfeld. Anders als die YF-23 feuerte die YF-22 AIM-9- und AIM-120-Raketen aus ihren Schächten und flog mit Anstellwinkeln über 60°, mit Nickraten bei niedriger Geschwindigkeit, die dank Schubvektorsteuerung mehr als doppelt so hoch waren wie bei der F-16. PAV-1 erreichte am 3. November 1990 Mach 1,58 im Überschall-Reiseflug (Supercruise), PAV-2 am 27. Dezember Mach 1,43; die Höchstgeschwindigkeit überstieg Mach 2. Die Erprobung endete am 28. Dezember 1990 nach 74 Flügen und 91,6 Stunden, weit mehr als bei der Rivalin.

Am 23. April 1991 gab Luftwaffenminister Donald Rice das Lockheed-Team als Sieger bekannt. Beide Entwürfe erfüllten die Anforderungen: Die YF-23 war stealth-fähiger und schneller, doch die YF-22 war wendiger, hatte deutlich mehr Flugstunden angesammelt und wurde als risikoärmer und besser gemanagt eingestuft; die Luftfahrtpresse spekulierte auch, sie sei besser für das Marineprogramm NATF geeignet, obwohl die Marine dieses Programm bis zum Haushaltsjahr 1992 aufgab. Der Vertrag über Engineering and Manufacturing Development, ursprünglich etwa 11 Milliarden Dollar wert, wurde im August 1991 vergeben. PAV-1 wurde als Ausstellungsstück ausgemustert; PAV-2 flog weitere 39 Einsätze und 61,6 Stunden, bis es am 25. April 1992 bei Edwards während einer Durchstart-Demonstration schwer beschädigt wurde, als eine pilotinduzierte Schwingung von der Flugsteuerungssoftware nicht verhindert wurde. Morgenfeld blieb unverletzt; das Flugzeug wurde nur oberflächlich repariert, flog nie wieder und endete als Antennentestmodell. Die Steuerungsgesetze der F-22 wurden daraufhin überarbeitet.

Die Serien-F-22A wich deutlich vom Prototyp ab, als der Entwurf von Konfiguration 632/1132 zu 645 überging: Die überdimensionierten Leitwerke wurden um 20–30 Prozent verkleinert; die Pfeilung von Tragfläche und Höhenleitwerk wurde um 6° von 48° reduziert; die Länge schrumpfte um 2 ft (0,6 m), während die Spannweite um 1,5 ft (0,5 m) zunahm; das Radom und der Rumpf wurden neu geformt, die eigene Luftbremse entfiel zugunsten gegenläufiger Klappen- und Querruderausschläge, die Haube wurde für bessere Sicht um 7 in (178 mm) nach vorne verschoben und die Einläufe um 14 in (356 mm) nach hinten verlegt. PAV-1 ist im Air Force Flight Test Center Museum in Edwards erhalten, PAV-2 wurde im Rome Laboratory, New York, gelagert.