Lockheed Martin F-22 Raptor F-22A Block 1/2 (EMD)

Gli F-22A designati Block 1 e Block 2 sono i velivoli dello sviluppo su scala completa (Engineering and Manufacturing Development, EMD) del programma Raptor: cellule di preserie costruite per validare la configurazione definitiva, aprire l'inviluppo di volo e maturare l'avionica prima dell'avvio della produzione. Non furono mai caccia operativi; furono gli strumenti con cui la United States Air Force e il team Lockheed Martin-Boeing-Pratt & Whitney trasformarono il dimostratore YF-22 in un velivolo di servizio.

Il programma entrò formalmente nello sviluppo su scala completa, rinominato EMD, nell'agosto 1991, dopo che il team Lockheed vinse il concorso Advanced Tactical Fighter (ATF). Furono assegnati due contratti per un totale di 10,91 miliardi di dollari: 9,55 miliardi per la cellula e 1,36 miliardi per il motore F119 di Pratt & Whitney. Il contratto originale prevedeva sette F-22A monoposto e due F-22B biposto; il biposto fu cancellato nel 1996 per contenere i costi di sviluppo e i suoi ordini furono convertiti in monoposto, lasciando una flotta EMD di nove velivoli volanti più due cellule non volanti per prove statiche e di fatica.

La configurazione di serie, nota internamente come Configuration 645, si discostava in modo marcato dall'YF-22, la cui geometria era stata congelata poco dopo la riprogettazione dell'estate 1987. La freccia del bordo d'attacco alare fu ridotta da 48° a 42°, gli stabilizzatori verticali furono spostati indietro e la loro superficie ridotta del 20%, il radome fu riprogettato per migliorare le prestazioni del radar, le estremità alari furono accorciate per alloggiare le antenne e il freno aerodinamico dedicato fu eliminato. Per migliorare la visibilità del pilota l'abitacolo fu spostato in avanti di 7 pollici e le prese d'aria arretrate di 14 pollici; la lunghezza complessiva si ridusse di circa 2 piedi mentre l'apertura alare crebbe di 1,5 piedi. La struttura fu progettata per una vita utile di 8.000 ore e la nuova configurazione fu validata con oltre 17.000 ore aggiuntive di lavoro in galleria del vento e test della sezione radar a Helendale, California, e nel poligono RATSCAT della USAF. L'aumento di peso durante l'EMD, dovuto a requisiti severi di sopravvivenza balistica e a capacità aggiuntive, ridusse leggermente l'autonomia e le prestazioni di manovra previste.

La ripartizione industriale rimase pressoché invariata rispetto alla fase dimostrativa: Lockheed costruiva la fusoliera anteriore e le superfici di controllo, General Dynamics la fusoliera centrale e Boeing la fusoliera posteriore e le ali. Lockheed acquistò l'attività caccia di Fort Worth di General Dynamics nel 1993 e si fuse con Martin Marietta nel 1995 formando Lockheed Martin; l'ufficio di programma e il lavoro EMD si trasferirono da Burbank a Marietta (Georgia), dove avveniva l'assemblaggio finale, mentre Boeing produceva componenti della cellula, integrava l'avionica e sviluppava i sistemi d'addestramento a Seattle. L'avionica, con 1,7 milioni di righe di codice in Ada e una fusione dei sensori senza precedenti, divenne spesso l'elemento che dettava i tempi dell'intero programma; per collaudare precocemente il software di missione fu testata a terra nel laboratorio di integrazione avionica di Boeing e volata a bordo di un Boeing 757 modificato, il Flying Test Bed.

La fine della Guerra Fredda rimodellò il calendario. I tagli di bilancio degli anni fiscali 1993, 1994 e 1995 costrinsero a «rimodulare» il programma EMD all'inizio del 1993 e di nuovo a metà del 1994, ritardando di undici mesi il primo volo rispetto alla data originariamente prevista per metà 1996. Nel 1996 un Joint Estimating Team concluse che lo sviluppo necessitava di più tempo e fondi per ridurre il rischio prima della produzione; la conseguente ristrutturazione aggiunse 2,2 miliardi di dollari e dodici mesi al piano e fu approvata l'11 febbraio 1997. Nello stesso anno il National Defense Authorization Act per l'anno fiscale 1998 fissò un tetto di 18,688 miliardi di dollari per il costo dell'EMD. Il GAO riferì che la costruzione dei primi tre dei nove velivoli di sviluppo richiedeva molto più lavoro del previsto, e che l'Air Force intendeva avviare la produzione con molte meno ore di prove di volo di quanto originariamente programmato: se il contratto per i primi due velivoli di produzione fosse stato assegnato nel dicembre 1998, sarebbero state volate solo 183 ore di prove di volo, ossia il 4% del totale, invece delle 601 ore (14%) previste nel maggio 1997.

Il primo F-22A, il velivolo EMD 91-4001, fu presentato il 9 aprile 1997 presso l'Air Force Plant 6, Dobbins Air Reserve Base, Marietta, dove ricevette ufficialmente il nome «Raptor»; la voce YF-22 su Wikipedia in inglese riporta anche il nome Spirit of America. Volò per la prima volta il 7 settembre 1997 con il pilota collaudatore capo Alfred «Paul» Metz ai comandi. Dopo quel volo rientrò in linea di montaggio per piccole modifiche strutturali necessarie a raggiungere l'inviluppo di prova previsto, completate nel novembre 1997, e il 5 febbraio 1998 fu consegnato all'Air Force Flight Test Center di Edwards, California, nella stiva di un trasporto C-5. Wikipedia in tedesco data la prima consegna Block 1 e 2 all'8 agosto 1997 e conta tre di questi velivoli (91-4001-91-4003), mentre le fonti statunitensi descrivono nove velivoli EMD (4001-4009); il modo in cui questi nove si dividono tra Block 1, 2 e 10 non è documentato in modo coerente.

Tutti e nove i velivoli EMD furono assegnati all'411th Flight Test Squadron di Edwards come parte della Combined Test Force. I primi due si occuparono dell'espansione dell'inviluppo: qualità di volo, prestazioni, propulsione e separazione dei carichi. Il terzo, il primo con struttura interna di standard di serie, testò i carichi di volo, il flutter e la separazione delle armi, mentre i velivoli successivi e il banco di prova 757 si concentrarono su avionica, qualifica ambientale e osservabilità. Le prove portarono a diverse modifiche strutturali e a interventi retroattivi sui primi lotti, tra cui il rinforzo dei piani di coda verticali per correggere il buffeting in determinate condizioni. Per il 1999 il Dipartimento della Difesa fissò nove criteri di avanzamento, tra cui la supercrociera a Mach 1,5 senza postbruciatore, il volo oltre i 60° di angolo d'attacco e misurazioni della sezione radar su modello in scala reale su palo; nel marzo di quell'anno il GAO avvertì di un previsto aumento di 667 milioni di dollari del costo dell'EMD, e a metà 1999 era stato completato solo il 5% delle prove richieste. Il Congresso rifiutò la richiesta di 1,8 miliardi di dollari per i primi sei velivoli di produzione, sebbene il 30 dicembre 1999 furono assegnati contratti per oltre 1,5 miliardi di dollari per sei veicoli di prova rappresentativi della produzione (PRTV).

Nel corso del 2000 il programma dovette soddisfare undici criteri del Defense Acquisition Board per una decisione di produzione iniziale a basso ritmo; a fine anno otto erano stati completati, tra cui la revisione critica del progetto del software Block 3.1, la revisione finale di prontezza alla produzione del velivolo e l'accoppiamento di fusoliera, ala ed empennage sul velivolo 4008. Il motore superò 2.168 dei 4.330 cicli cumulativi previsti il 31 ottobre 2000. Il 5 gennaio 2001 un Raptor volò per la prima volta con il software avionico Block 3.0 pronto al combattimento, e il 5 febbraio 2001 l'Air Force annunciò gli ultimi due requisiti: il primo volo del Raptor 4006 e l'avvio delle prove di sezione radar in volo, aprendo la strada a una decisione di produzione. L'assemblaggio del primo F-22 operativo iniziò nel marzo 2001.

Il Raptor 4001 fu ritirato dalle prove di volo nel 2000 e inviato alla base Wright-Patterson per lavori sulla sopravvivenza, tra cui prove a fuoco reale e addestramento alla riparazione dei danni da battaglia; altri velivoli EMD ritirati divennero simulatori di manutenzione. L'EMD si concluse formalmente nel dicembre 2005, quando la forza di prova aveva volato 3.496 sortite e oltre 7.600 ore di volo, essendo il programma passato alla produzione a pieno ritmo nel marzo dello stesso anno. Nel 2006 il team di sviluppo dell'F-22 ricevette il Collier Trophy.