Lockheed Martin F-22 Raptor YF-22A

O YF-22A foi o veículo aéreo protótipo com que a equipa liderada pela Lockheed, em parceria com a Boeing e a General Dynamics, competiu na fase de demonstração e validação (Dem/Val) do programa Advanced Tactical Fighter (ATF) da Força Aérea dos Estados Unidos. Não era um caça de pré-produção, mas sim um demonstrador tecnológico de "melhor esforço" destinado a provar a viabilidade do conceito de célula e propulsão; não transportava nenhuma aviónica de missão, que foi desenvolvida em paralelo através de um Avionics Ground Prototype e de um laboratório voador Boeing 757 modificado.

O caminho até ao protótipo foi longo. A USAF começou a explorar o conceito ATF em 1981 com um pedido de informação à indústria e, em 1983, transformou a equipa conceptual num System Program Office em Wright-Patterson. A primeira proposta da Lockheed, o CL-2016, era uma enorme aeronave inspirada no SR-71 apelidada de "battlecruiser"; assim que a furtividade se tornou um requisito central, a Skunk Works em Burbank derivou para formas facetadas herdadas do F-117, cuja fraca aerodinâmica deixou a empresa perto do fundo da classificação de exploração de conceitos. Em 1984 a Lockheed abandonou o facetamento e, apoiada em medições de radar empíricas no seu campo de Helendale, comprometeu-se com superfícies curvas. A Configuração 090P, apresentada para o Dem/Val, já mostrava a fuselagem dianteira em ponta de flecha, condutas de admissão em S que escondiam as faces dos motores e um lançador rotativo interno de mísseis.

Em novembro de 1984 a Statement of Operational Need definiu um caça com cerca de 50.000 lb (22.700 kg) de peso de descolagem, com forte ênfase na furtividade, manobrabilidade e cruzeiro supersónico sem pós-combustão. O pedido de propostas saiu em setembro de 1985 e, em maio de 1986, por recomendação da Comissão Packard, foi acrescentado um requisito de protótipos voadores. Sete empresas concorreram em julho de 1986 e, a 31 de outubro de 1986, a Lockheed e a Northrop foram selecionadas como finalistas, cada uma com um contrato de 691 milhões de dólares para uma fase Dem/Val de 50 meses. O gabinete do programa designou o projeto da Lockheed como YF-22 e o da Northrop como YF-23; a Pratt & Whitney e a General Electric desenvolveriam os motores concorrentes YF119 e YF120.

O trabalho foi dividido de forma aproximadamente igual. A Lockheed ficou com a fuselagem dianteira, o cockpit e os tratamentos furtivos das bordas, com a montagem final em Palmdale; a Boeing construiu as asas e a fuselagem traseira em Seattle, e a General Dynamics a fuselagem central, os compartimentos de armas, a cauda e o trem de aterragem em Fort Worth. Os parceiros investiram mais 675 milhões de dólares de fundos próprios. O projeto evoluiu de forma turbulenta: no início de 1987 a Configuração 095 substituiu o lançador rotativo por um compartimento de armas mais plano, mas em meados de 1987 a análise de peso mostrou a aeronave 9.000 lb (4.100 kg) acima do previsto. Em julho de 1987 a equipa optou por recomeçar e, após um esforço intensivo de três meses, adotou a Configuração 614/1114, com admissões montadas nos ombros, asas delta em forma de losango derivadas do conceito da General Dynamics e quatro superfícies de cauda. Em maio de 1988 a Configuração 632/1132 foi congelada como YF-22; nessa altura o peso-alvo tinha sido elevado para 60.000 lb (27.200 kg) e o empuxo de motor exigido passara da classe das 30.000 lbf para as 35.000 lbf.

O resultado foi um monolugar bimotor a jato com uma asa delta em losango com 48° de enflechamento, três compartimentos internos de armas, derivas inclinadas e estabilizadores totalmente móveis, tubeiras de vetorização de empuxo bidimensionais, um aerofreio entre as derivas e uma cúpula de bolha sem armação. Tinha estabilidade estática relaxada com comandos fly-by-wire, um manche lateral ao estilo do F-16 e cinco ecrãs multifunções. A primeira aeronave, PAV-1 (número de série 87-0700, matrícula civil N22YF), levava motores General Electric YF120; a segunda, PAV-2 (87-0701, N22YX), motores Pratt & Whitney YF119. Dentro do projeto a aeronave foi informalmente chamada "Lightning II", em referência ao P-38, um nome que não vingou e que a Força Aérea acabaria por atribuir ao F-35 em 2006.

O PAV-1 foi apresentado em Palmdale a 29 de agosto de 1990 e voou pela primeira vez a 29 de setembro de 1990, com David L. Ferguson aos comandos: um voo de 18 minutos até 250 nós e 12.500 pés (3.800 m), terminando em Edwards AFB. O PAV-2 seguiu-se a 30 de outubro, com Thomas A. Morgenfeld. Ao contrário do YF-23, o YF-22 disparou mísseis AIM-9 e AIM-120 a partir dos seus compartimentos e voou a mais de 60° de ângulo de ataque, com taxas de arfagem a baixa velocidade mais do dobro das do F-16 graças à vetorização de empuxo. O PAV-1 atingiu Mach 1,58 em supercruzeiro a 3 de novembro de 1990 e o PAV-2 Mach 1,43 a 27 de dezembro; a velocidade máxima superou Mach 2. Os ensaios terminaram a 28 de dezembro de 1990 após 74 voos e 91,6 horas, muito mais do que o seu rival acumulou.

A 23 de abril de 1991 o Secretário da Força Aérea Donald Rice anunciou a equipa da Lockheed como vencedora. Ambos os projetos cumpriam os requisitos: o YF-23 era mais furtivo e mais rápido, mas o YF-22 era mais ágil, tinha voado muitas mais horas e foi considerado de menor risco e melhor gerido; a imprensa da aviação também especulou que seria mais adequado ao NATF naval, embora a Marinha tenha abandonado esse programa até ao ano fiscal de 1992. O contrato de engenharia e desenvolvimento de fabrico, inicialmente avaliado em cerca de 11 mil milhões de dólares, foi atribuído em agosto de 1991. O PAV-1 foi retirado para exposição; o PAV-2 voou mais 39 missões e 61,6 horas até que, a 25 de abril de 1992, ficou gravemente danificado em Edwards durante uma demonstração de arremetida, quando uma oscilação induzida pelo piloto não foi evitada pelo software de comando de voo. Morgenfeld saiu ileso; a aeronave foi apenas reparada superficialmente, nunca mais voou e acabou como modelo de ensaio de antenas. As leis de controlo do F-22 foram revistas em resultado disso.

O F-22A de produção afastou-se claramente do protótipo à medida que o projeto passou da Configuração 632/1132 para a 645: as derivas sobredimensionadas foram reduzidas em 20–30 por cento; o enflechamento da asa e do estabilizador foi reduzido em 6° a partir dos 48°; o comprimento diminuiu 2 pés (0,6 m) enquanto a envergadura aumentou 1,5 pés (0,5 m); o radome e a fuselagem foram remodelados, o aerofreio dedicado foi eliminado a favor da deflexão oposta de flaps e ailerons, a cúpula foi movida 7 pol (178 mm) para a frente para melhorar a visibilidade e as admissões recuaram 14 pol (356 mm). O PAV-1 está preservado no Air Force Flight Test Center Museum em Edwards e o PAV-2 foi armazenado no Rome Laboratory, em Nova Iorque.