Che cos’è il caccia F-22 Raptor

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Il 7 settembre del 1997 il primo caccia F-22 Raptor di serie effettuava il suo volo di esordio dalla pista di Marietta, in Georgia, con ai comandi il pilota collaudatore capo della Lockheed-Martin Paul Metz.

Si concludeva così la fase di progettazione del primo cacciabombardiere di quinta generazione del mondo; una progettazione che, come vedremo, era cominciata molti anni prima, dalla specifica del Pentagono per un nuovo caccia da superiorità aerea che potesse surclassare le nuove minacce sovietiche date dai Mig-29, dai Sukhoi Su-27 e dai più avanzati missili da difesa aerea: nasceva così il programma Atf, acronimo di Advanced Tactical Fighter.

Nel novembre del 1981 il Pentagono emana una prima specifica per un nuovo caccia che avrebbe dovuto sostituire la linea di F-15 nel ruolo di intercettore e difesa avanzata, ma è solo l’anno successivo che nasce il programma Atf con i primi stanziamenti del budget della Difesa.

Nel 1983 l’Usaf, con la fase Cdi (Concept demonstration investigation) prende in carico i primi progetti da parte di Boeing, General Dynamics, Grumman, Lockheed. McDonnell Douglas, Northrop e Rockwell, e dopo circa tre anni di valutazioni, il 31 ottobre del 1986, i progetti YF-22 e YF-23, rispettivamente di Lockheed e Northrop, sono dichiarati vincitori per la corsa finale e le due case produttrici, assegnatarie ciascuna di un contratto del valore di 691 milioni di dollari, incaricate di costruire i primi prototipi per le valutazioni (la cosiddetta fase Dem/Val – Demonstration and Validation).

Parallelamente sia la Pratt & Whitney sia la General Electric sono incaricate di sviluppare i motori del nuovo caccia, che prendono il nome, rispettivamente, di YF119 e YF120.

Durante questo periodo avviene un cambiamento in itinere fondamentale delle specifiche da parte dell’Usaf: il nuovo caccia dovrà avere caratteristiche stealth “spinte”. Singolare come, a questo proposito, i progettisti fossero all’oscuro di quanto stava avvenendo sull’F-117, il cui programma era coperto dal più assoluto riserbo.

A luglio del 1986, Boeing, Lockheed e General Dynamics si erano unite in un unico team che porterà alla costruzione di due prototipi di YF-22, di cui il primo, contrassegnato Pav-1, impostato nelle officine di Palmdale (California) il 13 gennaio del 1990. Palmdale è sede del ben noto “skunk works”, il bureau dei progetti segreti della Lockheed, lo stesso che diede vita all’aereo spia SR-71.

Il primo YF-22 viene svelato al pubblico pochi mesi dopo, il 29 agosto del 1990, appena due giorni dopo il primo volo del prototipo della Northrop, l’YF-23.

Il 29 settembre dello stesso anno l’YF-22 effettua il suo primo volo in assoluto spinto da due turboventole General Electric YF-120-GE-100 (il secondo prototipo montava i Pratt & Whitney): decollato da Palmdale atterra alla base di Edwards.

Nel novembre del 1990 il velivolo compie il primo volo in supercrociera” ovvero mantenendo la velocità supersonica (Mach 1,58) durante tutto l’arco di tempo, ed il 28 dicembre la fase di valutazione (Dem/Val) termina dopo che le due cellule hanno accumulato 91,6 ore in 74 voli programmati.

Si giunge così alla vittoria del progetto di Lockheed. Il 23 aprile del 1991 Donald Rice, Segretario dell’Usaf, dichiara che saranno acquistati 648 velivoli (a fronte dei 750 originari decurtati per tagli al bilancio) per una spesa totale del programma pari a 99,1 miliardi di dollari. Oltre alla Lockheed risulterà vincitrice, per il motore, la Pratt & Whitney con il suo F119. Non sono mai state rivelate le motivazioni che hanno portato alla scelta dell’YF-22, però si può pensare che alcune soluzioni costruttive, come gli ugelli a spinta vettoriale (Thrust Vectoring Control – Tvc) oppure una configurazione più tradizionale a 4 piani di coda – l’YF-23 ne aveva 2 – abbiano pesato su questa decisione. Va anche considerato che, ai tempi, si pensava ad una versione navale del nuovo caccia, e l’YF-22 si prestava ad una migliore “navalizzazione”. Sulla scelta del motore ha pesato, invece, la considerazione che il motore General Electric, a ciclo variabile, fosse troppo rischioso sebbene di prestazioni – stimate – superiori. Non è infatti un caso che, per i caccia di sesta generazione, si parli, nei requisiti, di una motorizzazione di questo tipo.

Nelle intenzioni originarie il primo velivolo di serie avrebbe dovuto volare nel 1995 e raggiungere la Ioc (Initial Operating Capability) nel 2001, ma, come vedremo, limitazioni del bilancio e considerazioni politiche (come la fine della Guerra Fredda) portarono a ritardi.

L’importante fase della Pdr (Preliminar Design Review) viene completata il 30 aprile del 1993 e la Cdr (Critical Design Review) a febbraio del 1995, e finalmente si arriva al primo volo del prototipo di serie il 7 settembre del 1997, dopo un ulteriore ritardo di 4 mesi dovuto a perdite di carburante e problemi di hardware.

L’anno successivo, viene deciso di procedere con la produzione iniziale, la cosiddetta Low Rate Initial Production (Lrip), ma la decisione finale in questo senso viene presa solo il 15 agosto del 2001, quasi un anno dopo il primo lancio da parte dell’F-22 di un missile Aim-120 Amraam (24 ottobre 2000).

Il 26 settembre del 2003 il 43esimo Fighter Squadron del 325esimo Stormo di base a Tyndall (Florida) riceve il primo F-22 ad entrare in servizio ed il 27 dicembre del 2005 la fase Emd (Engineering Manufacturing and Demonstration) viene dichiarata conclusa dopo che il 15 dicembre era stata dichiarata la Ioc con 12 velivoli del 27esimo Stormo di Langley pronti al combattimento.

La Foc (Full Operational Capability) viene raggiunta a dicembre del 2007 quando due stormi dell’Ang (Air National Guard), il primo ed il 192esimo della Virginia, sono dichiarati pienamente operativi: l’F-22 diventa una realtà per l’Air Force.

Come abbiamo accennato il programma Atf nasce per fornire all’Usaf un nuovo sistema d’arma in grado di superare le difese avversarie di ultima concezione, siano essi i cacciabombardieri tipo Mig-29 e Su-27, o le bolle di difesa A2/AD russe dotate di sempre migliori sistemi missilistici come gli S-300 e gli S-400, il cui sviluppo era cominciato proprio tra la fine degli anni Ottanta e l’inizio degli anni Novanta.

I requisiti principali di questa nuova macchina da superiorità aerea, che avrebbe dovuto portare la minaccia in profondità nel territorio nemico per effettuare la scorta ai bombardieri e ai cacciabombardieri americani, erano la bassa osservabilità in tutte le direzioni – non solo radar ma anche nello spettro Ir e del visibile – la velocità sostenuta durante tutte le fasi di volo associata ad una buona manovrabilità, e una rivoluzionaria situational awareness del pilota tramite innovativi sistemi di raccolta ed elaborazione dati in tempo reale.

La sfida maggiore, data la già acquisita capacità stealth, è stata quella riguardante la velocità ed in particolare trovare il giusto compromesso tra il requisito di “supercrociera”, la manovrabilità e l’invisibilità radar.

Per questo i progettisti hanno dovuto prestare particolare attenzione all’aerodinamica del velivolo a regimi supersonici per ridurre la resistenza (di scia, d’attrito e d’onda) senza però compromettere le particolari accortezze del disegno generale di un velivolo stealth, compito non facile. Inoltre il motore doveva essere in grado di erogare una spinta elevata senza l’ausilio della postcombustione quindi con consumi bassi: pertanto sono stati progettati motori a ciclo variabile, con rapporto di diluizione molto basso e a getto puro, che, come già accennato, faranno anche parte della dotazione dei cacciabombardieri della prossima generazione, la sesta.

L’introduzione della spinta vettoriale – Tvc – è stata una scelta quasi obbligata, insieme ad una suite di comandi fly by wire e relativi sensori, per poter conferire all’F-22 la stabilità necessaria durante il volo in supercrociera e caratteristiche di manovrabilità accettabili per il combattimento aereo ravvicinato.

Il risultato finale, da quest’ultimo punto di vista, è stato superiore alle aspettative: l’F-22 ha capacità di manovra eccellenti in ogni regime di volo ed è l’unico velivolo occidentale in grado di effettuare “il cobra”: il volo ad altissimi angoli di incidenza e ai limiti dello stallo, che si vede fare ai caccia russi Su-27 e Su-35.

L’F-22 è prodotto dalla Lockheed-Martin e dalla Boeing. La prima costruisce il tronco anteriore di fusoliera, i piani di coda, le estremità alari e ed i piani mobili dell’ala, la seconda il tronco centrale di fusoliera, i cassoni alari e le carenature posteriori di raccordo coi piani di coda.

L’aereo fa largo uso di materiali compositi (25% del peso complessivo) e leghe di titanio (40%) mentre il più pesante acciaio (6%) viene impiegato solo per le componenti più soggette a sforzi meccanici, come il carrello di atterraggio.

L’F-22 è lungo 18,9 metri ed ha un’apertura alare di 13,5, il peso a vuoto è di 19660 kg mentre quello massimo al decollo è di 37875 kg. La velocità massima, in quota, è compresa tra Mach 2 e Mach 2,25 mentre la crociera supersonica si aggira tra Mach 1,5 e 1,8. La tangenza operativa massima è di 20mila metri e l’autonomia – con due serbatoi esterni – è di 2960 chilometri. Il raggio d’azione, in configurazione pulita, è di 750 chilometri.

Come per quasi tutti i velivoli di progettazione americana il rifornimento in volo avviene tramite sonda rigida con il ricettacolo sistemato sul dorso della fusoliera dietro l’abitacolo del pilota.

Le componenti elettroniche dell’F-22 sono state pensate per fornire al pilota il controllo più ampio possibile della situazione tattica in cui si trova, la cosiddetta situational awareness, pertanto il velivolo è stato dotato di un’integrazione di sistemi mai vista precedentemente su un aereo da caccia. Questo concetto ha quindi condotto ad una nuova dimensione dei compiti del pilota, che con l’F-22 non è solo in grado di avere accesso ad una mole di dati molto maggiore rispetto ai velivolo precedenti, ma è anche in grado di prendere una decisione in base alla sintesi delle informazioni che l’avionica di bordo gli fornisce automaticamente sintetizzando il lavoro delle sue diverse componenti.

Il sistema di comunicazione, l’AN/ASQ-220, è basato sulla tecnologia Link 16, al pari dell’F-35, e permette all’F-22 di scambiare informazioni con asset di comando e controllo e con altri sistemi sul campo di battaglia in tempo reale.

Il software attualmente utilizzato è aggiornato all’Increment 3.2 che equipaggia i 139 velivoli del Block 30/35. Sono presenti altri 32 velivoli da addestramento aggiornati al livello Block 20.

Il radar è un Northrop-Grumman AN/APG-77 a scansione elettronica di tipo Aesa (Active-aperture Electronically Scanned Array) che ha un angolo di visuale di 120°, coperti istantaneamente proprio grazie alla scansione elettronica. Il radar ha capacità d’inseguimento multiplo dei bersagli ed è in grado di modulare automaticamente l’ampiezza e la frequenza degli impulsi per ridurre le probabilità di essere individuato dai sistemi elettronici passivi dell’avversario. Tra le possibilità del radar AN/APG-77 c’è quella di presentare al pilota un’immagine in alta risoluzione, elaborata elettronicamente, di un potenziale bersaglio per il suo riconoscimento tramite la banca dati di bordo, funzionalità chiamata Nctr (Non Cooperative Target Recognition). Ha un raggio massimo di scoperta per un bersaglio con sezione radar equivalente di 1 metro quadro stimato in 400 chilometri.

I sistemi di difesa elettronici sono dati dal sistema d’allarme radar della Bae Systems AN/ALR-94 e da quello di lancio missili della Lockheed-Martin AN/AAR-56. Il sistema della Bae Systems è un rilevatore passivo dell’illuminazione radar che si basa su oltre 30 antenne distribuite lungo tutto l’aereo.

L’F-22 è dotato di 3 baie interne per alloggiare l’armamento: due laterali dietro le prese d’aria ed una terza, più grande, nel ventre di fusoliera. Le baie laterali possono alloggiare esclusivamente due missili aria-aria a corto raggio del tipo Aim-9X Sidewinder (anche nella versione più vecchia, la M), mentre la baie ventrale, può trasportare sino a sei missili a medio/lungo raggio Aim-120C e D Amraam oppure 2 bombe Jdam (Joint Direct Attack Munition) Gbu-32 da 454 chilogrammi o quattro Gbu-39 Small Diameter Bomb da 113 chilogrammi. Entrambi gli ordigni hanno un sistema di guida inerziale e Gps. L’F-22, in ogni caso, può trasportare ulteriore armamento in quattro punti d’attacco subalari, ciascuno con capacità di carico pari a 2270 chilogrammi.

Il velivolo è dotato anche di cannone interno da 20 mm M-61A2 Vulcan capace di 7mila colpi al minuto. Il cannone è installato all’interno del dorso della fusoliera, nella parte destra, dietro le prese d’aria, e in caso di utilizzo si apre uno sportello che libera la canna per lo sparo.

L’F-22 monta due Pratt & Whitney F119-Pw-100 a doppio flusso con basso rapporto di diluizione: 0,3:1. A titolo di paragone il motore dell’F-35 – L’F135 derivato proprio dall’F119 – ha un rapporto quasi doppio: 0,57:1. L’F-35, infatti, non è nato per mantenere la velocità di crociera supersonica. I motori sono alimentati da una presa d’aria fissa con un condotto a serpentina ricoperto di materiale radar assorbente. L’F119 ha un rapporto di compressione enorme: 35:1, che se paragonato a quelli dei caccia della generazione precedente (Ef-2000, Rafale, F-15), che si aggirano intorno ai 24-26:1, rende l’idea dell’enorme spinta erogata. Questa è dichiarata pari a 15876 kg con postbruciatore, da cui si può ricavare una spinta a secco pari a 10700 kg. Altre fonti però riportano i rispettivi valori in 17150 e 11520. Le dimensioni ed il peso dei motori non sono mai stati ufficialmente dichiarati ma si possono stimare in 5,2 metri per 1900/2000 chilogrammi.

Caratteristica peculiare è quella di avere degli ugelli Tvc (Thrust Vectoring Control), ovvero a spinta vettoriale. Anch’essi costruiti dalla Pratt & Whitney sono bidimensionali (cioè a sezione squadrata) e a geometria variabile su due assi. Gli ugelli hanno una velocità angolare di movimento sul piano verticale pari a 40°/s e questa azione viene coordinata con quella delle superfici mobili del velivolo in modo da aumentarne enormemente la manovrabilità.

L’F-22 segna il suo primo impiego operativo nell’esercitazione Northern Edge tenutasi presso la base di Elmendorf (Alaska) a maggio del 2006, quando alcuni esemplari del 27esimo Stormo di Langley partecipano, tra il 5 ed il 16 giugno, ad una delle più grandi manovre che si tengono nella zona dell’Artico. Il 22 novembre del 2007, proprio due velivoli di base ad Elmendorf facenti parte del 90esimo Stormo, decollano su allarme per intercettare due bombardieri strategici russi Tupolev Tu-95MS “Bear H”: è la prima missione per l’F-22 in ambito Norad.

Il primo schieramento oltremare risale sempre al 2007, quando in febbraio sei velivoli del 27esimo Stormo vengono dispiegati a Kadena, in Giappone. Di fatto, tra il 2010 ed il 2013, il velivolo fa segnare il più alto rateo di dispiegamento tra tutti i caccia dell’Usaf con rotazioni costanti tra il Medio Oriente e l’area del Pacifico.

Per quanto riguarda l’utilizzo dell’F-22 in missioni di attacco al suolo, che come abbiamo visto sono del tutto secondarie rispetto ai compiti per i quali è nato il velivolo, il debutto avviene il 23 settembre del 2014, quando velivoli del primo Stormo di Langley, schierati nella regione del Golfo – per la precisione sulla base di al-Dhafra negli Emirati Arabi Uniti – colpiscono un centro di comando e controllo dell’Is a Raqqa, in Siria, utilizzando bombe guidate. Gli F-22 diventano una presenza pressoché costante presso il 380esimo Air Expeditionary Wing che opera dalla base degli Eau sin dal 2009, e durante uno di questi dispiegamenti si ricorda un fatto curioso che ben dà il metro delle capacità del velivolo: il 12 marzo del 2013, durante il terzo schieramento di F-22 nella regione, una coppia di velivoli si è alzata per intercettare due F-4 Phantom II dell’Aeronautica iraniana (Iriaf) in volo sulle acque internazionali del Golfo Persico che si stavano dirigendo verso un drone MQ-1B Predator. Uno dei due piloti coinvolti nell’intercettazione dei caccia iraniani così riporta quanto avvenne nei cieli del Golfo: “Il capopattuglia – Ten. Col. Kevin Sutterfield n.d.r. – si posizionò sotto i velivoli iraniani per osservare il loro armamento senza che loro se ne accorgessero, successivamente cabrò per mettersi a fianco della loro ala sinistra invitandoli a tornare indietro via radio”.

Gli F-22 si vedono in Europa per la prima volta nel 2010, quando partecipano al Royal International Air Tattoo presso la base della Raf di Lakenheath, ma è solo il 28 agosto del 2015 che vengono schierati operativamente. Allora quattro velivoli del 95esimo Stormo di Tyndall (Florida) atterrano sulla base di Spangdahlem, in Germania, nel quadro della European Reassurance Initative. Gli F-22 si rivedono nel Vecchio Continente l’anno successivo quando il 95esimo Stormo viene dispiegato in massa presso Lakenheath il 16 aprile e vi restano un mese per l’operazione Atlantic Resolve che nasce a seguito dell’aumento delle tensioni tra Russia ed Occidente. In quella occasione gli F-22 vengono schierati brevemente anche in Romania e Lituania

L’Usaf ha in forza, attualmente, solo 186 F-22 a fronte dell’ordine originario per 648 macchine. Sono suddivisi tra otto stormi (cinque operativi, uno da addestramento e due di test e valutazione), distribuiti su sei basi: Elmendorf (Alaska), Langley (Virginia), Tyndall (Florida), Nellis (Nevada), Edwards, (California) e infine Hickam (Hawaii).

Dal punto di vista tecnico, una criticità emersa dall’impiego dell’F-22 riguarda proprio la sua caratteristica di bassa osservabilità: mantenerla in efficienza assorbe il 60% del lavoro di manutenzione in più si è notato che le componenti – come i pannelli radar assorbenti – si deteriorano ad una velocità maggiore rispetto a quanto stimato.

La missione primaria, quella per la quale è nato l’F-22, è la difesa dello spazio aereo amico da vari tipi di minaccia (caccia, bombardieri, missili da crociera) e la scorta in profondità in territorio ostile dei bombardieri. L’F-22, pertanto, non è stato pensato per il combattimento aereo manovrato, il cosiddetto dogfight, nonostante possieda ottime doti di manovrabilità.

Il loro numero, però, è troppo esiguo per le esigenze dell’Air Force e la stessa distribuzione dei velivoli ai reparti è troppo bassa per mantenere un efficace livello di efficienza operativa: più è alto il numero dei velivoli, più è alta l’efficienza del reparto in considerazione delle macchine ferme per manutenzione ordinaria e straordinaria.

L’Air Force e l’F-22, hanno pagato, purtroppo una decisione politica: la fine della Guerra fredda ha imposto, con poca lungimiranza col senno del poi, una pesante riduzione del programma di acquisizione del velivolo. 648 macchine erano ritenute troppe per fronteggiare una minaccia che, a quei tempi, si riteneva non esistesse più. Tuttavia 186 velivoli, la cui linea di produzione è stata chiusa nel 2011 dopo averne prodotti 195 in totale, erano già troppo pochi prima ancora che la Russia tornasse recentemente al centro del mirino della politica estera americana.

Quando, tra il 2008 e il 2010, si decise di terminare il programma – l’annuncio venne dato ufficialmente dal Segretario della Difesa Gates il 6 aprile del 2009 – la minaccia cinese era già in embrione e anche non considerando questo fattore l’impiego dell’Usaf nei vari teatri di guerra mondiali – dall’Afghanistan all’Iraq – ha messo a dura prova i velivoli statunitensi, e non solo l’F-22. Quasi tutti sono concordi, infatti, nel dire che l’esiguo numero di F-22 sia la più grande limitazione operativa di cui soffre l’Usaf oggi.

Come sempre accade, poi, il taglio della produzione contribuisce all’aumento dei costi: si stima che il costo di sola produzione sia intorno ai 180-185 milioni di dollari per velivolo che salgono a 300 sei si aggiunge la quota dei costi di sviluppo ripartita su tutti e 195 esemplari prodotti. Per fare un paragone, un esemplare di F-35, considerato uno dei programmi più costosi di sempre, costa singolarmente circa 90 milioni di dollari, esattamente la metà di un F-22.