先進戦術戦闘機

1981年、米空軍はATFの要求事項の策定を開始し、最終的に「シニアスカイ」というコードネームが付けられた。5月には、米空軍航空システム部（ASD）が航空宇宙産業向けに情報提供依頼（RFI）を発行し、6月にはATF推進システムに関する別のRFIを発行した。これに対し、多数の航空宇宙防衛請負業者がASDによる分析のために設計コンセプトを提供し、ASDは1982年12月に最終報告書を発表した。^{[ 8 ]}この間、ASDは1982年10月に内部ATFコンセプト開発チーム（CDT）を設立し、コンセプト開発研究を管理した。ATFは、航空機が空対空か空対地かなど、要求事項の定義の初期段階にあったため、RFIへの回答には大きなばらつきがあり、提出された設計は概ね4つのコンセプトに分類された。^{[ 9 ]}

• ナンバーズファイター（N）：軽量かつ低コスト設計で、個々の能力は低いものの、数を重視する。
• 超音速巡航・機動（SCM）：離陸重量約55,000ポンド（24,900kg ）の戦闘機で、遷音速および超音速において高い機動性と比余剰出力を有する。  
• 亜音速低視認性（SLO）：レーダー断面積と赤外線シグネチャを低減するために、戦闘機のような性能と速度を犠牲にした、ASDの内部コンセプト。^{[ N 2 ]}
• 高マッハ/高高度(HI): 離陸時の重量が100,000ポンド (45,400 kg)を超える大型高速ミサイル機で、マッハ 2 をはるかに超える速度と50,000 フィート (15,200 m)での運用を目的としたもの。   

ASDによるさらなる分析では、最良の空対地コンセプトはSLOであり、最良の空対空コンセプトはSCMであることが示されました。NもHIも高く評価されず、契約者からの回答も、品質と量のスペクトルの両極端を避けることについて概ね一致していました。回答で提出された設計の多様性にもかかわらず、コンセプトの一部またはすべてに共通する領域は、低視認性、つまりステルス（最終要件の程度まではではない）、短距離離着陸（STOL）、アフターバーナーなしの持続的な超音速巡航、つまりスーパークルーズでした。^{[ 10 ] [ 11 ]} ATFは、先進合金と複合材料、先進アビオニクスとフライバイワイヤ飛行制御システム、高出力推進システム、低視認性、つまりステルス技術を含む新興技術を組み込むことが想定されていました。^{[ 12 ] [ 13 ]}

1983 年 10 月までに、ATF コンセプト開発チームは、ライト・パターソン空軍基地のアルバート・C・ピッチリロ大佐が率いるシステム プログラム オフィス (SPO) となった。^{[ 14 ]}戦術航空軍団(TAC)との協議の後、CDT/SPO は、ATF は空対空任務に重点を置くべきであると決定した。空対地任務は、改良型F-111派生型、開発中のデュアル ロール ファイター(DRF) (旧称強化型戦術戦闘機、後にF-15E ストライク イーグルとなる)、および当時機密扱いだったF-117 ナイトホーク(「シニア トレンド」) によって処理される一方、新しいソ連の戦闘機と AWACS による空対空の脅威は残っていた。^{[ N3 ]}さらに、空対空任務と空対地任務の両方を効果的に実行するように設計された多用途機は、費用がかかりすぎると考えられた。 ASDや業界の反応と同様に、TACはATFが質と量のスペクトルの両極端に位置することを望んでいませんでした。^{[ 16 ] [ 17 ]}したがって、ATFはSCMコンセプトの流れを汲む優れた空力性能を持つ新しい制空戦闘機であり、 1990年代までにF-15イーグルの能力を置き換えることを意図していました。ソ連とワルシャワ条約機構が中央ヨーロッパに侵攻する可能性のあるシナリオでは、ATFはイングランド中部の基地から発進し、ソ連の空対空脅威に対する攻撃および防御の対空任務を実行することで、空陸戦を支援することが想定されていました。これにより、DRFや他の攻撃機が地上目標に対する航空阻止を実行できるようになります。^{[ 17 ] [ 18 ]}

ATFの任務が空対空に重点を置くようになったため、コンセプトの検討のために業界に再度要請が送られ、設計のさらなる定義のために7社の機体メーカーに研究契約が授与された。 ^{[ 14 ]}米海軍の短命に終わった先進空母搭載型多用途戦闘機（VFMX）との共同適用の可能性から、当初は統合先進戦闘機エンジン（JAFE）と呼ばれていた戦闘機エンジンの提案依頼書（RFP）が、1983年5月にアリソン、ゼネラル・エレクトリック、プラット・アンド・ホイットニーに発行された。1983年9月、ゼネラル・エレクトリックとプラット・アンド・ホイットニーはそれぞれ試作エンジンの開発と生産のために2億200万ドル（2024年換算で約5億3300万ドル）の契約を獲得した。アリソンは先進開発デモンストレーターの技術的問題のため入札しないことを選択した。^{[ 19 ] [ 20 ]} SPOはまた、急速に進歩する半導体技術を考慮して、航空電子機器がATFの主要な構成要素になると予想しており、統合電子戦システムなどの高度な航空電子機器コンポーネントの要求がその年の11月に送られた。^{[ 21 ]} 

この間、SPOはステルス技術にますます関心を寄せるようになった。これは、 Have Blue / F-117、Tacit Blue、Advanced Technology Bomber (ATB) プログラム ( B-2 Spirit、または「Senior Ice 」につながる)などの機密扱いの特別アクセスまたは「ブラックワールド」プログラムの結果、既存の航空機よりも桁違いに小さいレーダー断面積 (RCS) が大幅に低減されることが約束されたためである。^{[ N 4 ] [ 14 ] [ 13 ]} ATF の要求は、コンセプトの探求の過程で生存性を向上させるためにステルス技術にますます重点を置くことになり、同時に戦闘機のような速度と機動性も要求された。低視認性と SCM コンセプトの組み合わせにより、敵の地対空ミサイルの致死範囲が大幅に縮小されると予想された。^{[ 11 ]}ステルス技術の結果、ATF は公に認められたプログラムであったにもかかわらず、設計の詳細は「ブラック」となった。 1984年末までに、SPOはATFの要求事項を確定し、運用上の要求事項（SON）を発表した。SONでは、離陸総重量50,000ポンド（23,000kg ）、亜音速/超音速混合で500海里（580マイル、930km ）のミッション半径、または亜音速で700～800海里（806～921マイル、1,300～1,480km ）のミッション半径、マッハ1.4～1.5のスーパークルーズ速度、 2,000フィート（600m ）の滑走路を使用できる能力、特に正面セクターでのシグネチャ低減を備えた戦闘機が求められた。^{[ 16 ] [ 23 ]}      

実証および検証 (Dem/Val) の提案依頼( RFP) は 1985 年 9 月に発行され、当初は同年 12 月に提案が提出期限とされていました。^{[ 24 ] [ 25 ]}上位 4 つの提案 (後にプログラム コスト削減のため 2 つに絞り込まれた) が Dem/Val に進むことになりました。RFP には ATF の厳しい技術要件だけでなく、システム エンジニアリング、技術開発計画、リスク軽減にも重点が置かれていました。実際、これらの分野は、請負業者が Dem/Val 選定後の報告で後に知ることになるように、航空機の設計提案自体よりも重要であると見なされていました。^{[ 26 ] [ 27 ]}これは、SPO が ATF が当時の最先端技術を超える新興技術を採用する必要があると予想し、当時の成熟した技術準備レベルで航空機の設計が固定されることを望んでいなかったためです。そのため、SPO は、請負業者が効果的かつ費用対効果の高い方法で新技術を開発できる能力に対する信頼を評価する必要がありました。当初は、試作航空機を飛ばす必要はなかった。^{[ 28 ]}

当時、SPOは1985会計年度（FY）ドルで1機当たり3,500万ドル（2024年換算で約8,640万ドル）の単価で750機のATFを調達することを想定しており、最終設計の選定は1989年、運用開始は1995年、年間生産ピークは72機と見込まれていました。これは基本的に、軍の制空戦闘機F-15A/B/C/Dの1対1の代替でした。プログラムの総費用は1985会計年度ドルで443億ドル（2024年換算で約1,090億ドル）と見込まれ、そのうち263億ドル（2024年換算で約649億ドル）が単価での調達費でした。しかし、この時点でも、RFPの調整や予算の制約により、ピーク生産ペースが疑問視され、運用開始時期が1990年代半ばから後半にさらに遅れる恐れがありました。^{[ 28 ]}   

その後まもなく、海軍は議会の圧力により、当初はオブザーバーとしてATFプログラムに参加し、設計を空母運用に適合させることでATFの海軍型派生機を使用する可能性を検討した。海軍先進戦術戦闘機（NATF）と名付けられたこの機は、F-14トムキャットの後継機となる予定だった。海軍は最終的に1988年に、NATFプログラムの下で年間最大48機のペースで546機の航空機を調達する計画を発表した。^{[ 29 ] [ 30 ]}

Dem/Val RFPは、最初の発表後、締め切りが1986年7月に延期された後、実際にいくつかの変更が加えられました。1985年12月、Have Blue /F-117とATB/B-2でそれぞれステルス技術の経験を持つ2つの請負業者チームであるロッキードとノースロップとの協議の後、全方位ステルス要件が大幅に引き上げられました。さらに、ロナルド・レーガン大統領が国防総省の調達慣行を調査するために設置した連邦委員会であるパッカード委員会は、1986年2月に報告書を発表し、その勧告の1つは試作を奨励する「飛行試験実施後購入」競争的調達戦略でした。ATF SPOはパッカード委員会の勧告に従うよう圧力を受け、1986年5月、最終選定には試作機の飛行試験が含まれるようにRFPが変更されました。^{[ 31 ]}政治的圧力によるこの遅れた追加のため、試作機は競争飛行試験を実施したり、すべての要件を満たす量産機を代表したりすることを目的としたものではなく、コンセプトの実現可能性を実証し、リスクを軽減するための「最善の努力」機となることになっていた。航空機の試作に伴うコストの増加も、デモ/検証の最終候補機の数が4機から2機に減った理由の一つであった。^{[ N 5 ] [ 28 ] [ 33 ]}

1986 年 7 月、ボーイング、ジェネラル ダイナミクス、グラマン、ロッキード、ノースロップ、マクドネル ダグラス、ノース アメリカン ロックウェルから提案書が提出されたが、グラマンとノース アメリカン ロックウェルはその後まもなく撤退した。^{[ 1 ]}契約企業は、野心的な要求を満たすために必要な技術を開発するために、おそらく契約自体で割り当てられた金額に匹敵するほどの巨額の投資を行うことが期待されていたため、SPO はチームを組むことを奨励した。提案書の提出後、ロッキード (スカンク ワークス部門を通じて)、ボーイング、ジェネラル ダイナミクスは、提案した設計案が採用された場合、その設計案を開発するためのチームを結成した。ノースロップとマクドネル ダグラスも同様の合意に基づいてチームを結成した。^{[ 34 ] [ 35 ]}

1986年10月31日、ステルス航空機業界の二大巨頭であるロッキードとノースロップがそれぞれ1位と2位に選ばれ、最終選考に進むことになった。注目すべきは、この2社の最終選考候補の提案のアプローチの違いである。ノースロップの提案は、ステルスに関する豊富な経験を活かし、最終的に飛行する試作機と非常によく似た、洗練されたよく理解された航空機設計を生み出した。^{[ 36 ] [ 37 ]}ロッキードもステルスに関する豊富な経験を持っていたが、実際の航空機設計はかなり未熟で、大幅な再設計が必要な大まかなコンセプトとしてしか存在しなかった。その代わりに、ロッキードは提案の中で主にシステムエンジニアリングとトレードオフ研究に焦点を当て、ノースロップを上回ってトップの座を獲得した。^{[ 31 ] [ 26 ]}ロッキード・ボーイング・ジェネラル・ダイナミクスとノースロップ・マクドネル・ダグラスの2チームは、1985会計年度のドル換算で6億9100万ドル（2024年換算で約17億1000万ドル）の固定価格契約を獲得し、50ヶ月の実証/検証フェーズを実施し、ロッキードのYF-22とノースロップのYF-23という2機の技術実証機プロトタイプの飛行試験で締めくくった。^{[ N 6 ]}プラット・アンド・ホイットニーとゼネラル・エレクトリックも、競合エンジン（それぞれYF119とYF120と指定）の開発とプロトタイプ作成のためにそれぞれ3億4100万ドル（2024年換算で約8億4200万ドル）を受け取り、JAFE推進事業は後にATFエンジン（ATFE）と改名され、ATF SPOによって直接管理されることになった。^{[ 38 ] [ 35 ]}  

Dem/Valフェーズは、戦闘機の最終的な本格的な開発と生産を促進するATF技術を開発および成熟させることを目的としており、要求事項とシステム仕様の開発、アビオニクスの地上プロトタイプと飛行試験、プロトタイプ航空機の3つの主要な活動に焦点を当てていました。^{[ 39 ]} Dem/Val期間中、ATF SPOプログラムマネージャーはジェームズ・A・フェイン大佐であり、技術ディレクター（またはチーフエンジニア）はエリック「リック」アベルでした。 ATFの要件の責任者はTACのデイビッド・J・マクラウド大佐で、1984年のSONから派生したシステム運用要件文書（SORD）の草案は1987年12月に公開された。^{[ 40 ]}政府契約の授与に加えて、デモンストレーション/検証期間中の企業投資は、ロッキードとノースロップのチームそれぞれに6億7500万ドルと6億5000万ドル（2024年換算で約15億4000万ドルと約14億8000万ドル）に達するが、以前のフェーズや下請け業者による追加投資は含まれていない。プラット・アンド・ホイットニーとゼネラル・エレクトリックもそれぞれ1億ドル（2024年換算で約2億2800万ドル）を投資する。^{[ 35 ]}   

ATFシステム仕様では、SPOは「方法」を指定せずに技術要件を設定しました。これは、契約チームが、必要な技術を開発し、競合する手法を提案できるようにするためのものでした。^{[ 39 ]}さらに、SPOは必要に応じて要件を調整することも検討していました。ロッキードとノースロップの両チームは、性能とコストのトレードオフ調査を実施し、Dem/Val期間中に定期的にSPOとのシステム要件レビュー（SRR）でその結果を提示しました。これにより、SPOはATF要件を調整し、運用価値がわずかであるにもかかわらず重量とコストの大きな要因となっている要件を削除することができました。たとえば、重量とコストを削減するために、内部ミサイル（AIM-120Aで表される）の数は8基から6基に削減されました。^{[ N 7 ] [ 26 ]} F-15 STOL/MTD研究機の推力偏向/逆噴射ノズルおよび関連システムの重量増加のため、SPO は 1987 年後半に滑走路長の要件を3,000 フィート (900 m)に変更し、逆噴射装置の要件を削除しました。^{[ 42 ] [ 43 ]}射出座席の要件は、新規設計から既存の McDonnell Douglas ACES IIに格下げされました。しかし、両方の契約チームは依然として50,000ポンド (22,700 kg)の離陸総重量目標は達成不可能であると判断したため、これを60,000ポンド (27,200 kg)に引き上げ、その結果、エンジンの推力要件は30,000 lbf (133 kN)クラスから35,000 lbf (156 kN)クラスに増加しました。さらに、技術をより成熟させ、短期的な予算を削減するために、Dem/Valは数回延長され、ATFのサービス開始予定時期は1990年代後半にずれ込むリスクが引き続きあった。^{[ 44 ]}         

航空機および推進技術の進歩とは別に、ATF は、センサー情報を共通の戦術的状況図に統合する完全に統合されたアビオニクス スイートにより、アビオニクス性能の面で飛躍的に進歩し、パイロットの状況認識を向上させ、作業負荷を軽減します。アビオニクスは、ATF の飛行コストの約 40% を占めると予想されていました。アビオニクス システムは、PAVE PILLARシステム アーキテクチャを採用し、超高速集積回路プログラムの技術を活用する予定でした。ソフトウェアは主にAdaで記述される予定でした。^{[ 21 ] [ N8 ]}アビオニクス開発の Dem/Val フェーズでは、性能と信頼性を評価するために、アビオニクス地上プロトタイプ (AGP) を使用したハードウェアとソフトウェアのデモンストレーションが行われました。SPO は、チームが一部のサブシステムのベンダーを自由に選択できるようにしました。たとえば、ロッキード チームの赤外線捜索追跡(IRST) センサーはゼネラル エレクトリック社から供給され、ノースロップ チームのものはマーティン マリエッタ社から供給されました。両チームともウェスティングハウス/テキサス・インスツルメンツのアクティブ電子走査アレイ（AESA）レーダーを選択した。^{[ N 9 ]}統合電子戦および統合通信、航法、識別アビオニクスはSPOによって選択された。^{[ 46 ]}必須ではなかったが、両チームとも飛行アビオニクス研究所も採用し、ロッキードチームは改造ボーイング757を、ノースロップチームは改造BAC One-Elevenを使用した。^{[ 47 ]}アビオニクスの要件もSRRと調整の対象となった。アビオニクスは重要なコスト要因であったため、サイドルッキングレーダーは削除され、専用IRSTシステムはマルチカラーからシングルカラーにダウングレードされた後、要件から目標に変更され、将来の追加のための準備となった。^{[ 44 ]} 1989年、 SPOは要求の肥大化を抑制するため、1機あたり900万ドル（1985会計年度ドル換算、2024年換算で約2220万ドル）の航空電子機器のコスト上限を課した。 ^{[ 26 ] [ 48 ]} 

最後に、各プロトタイプ航空機の 2 機が製造され、実証/検証のために飛行されました。1 機はGeneral Electric YF120エンジンを搭載し、もう 1 機はPratt & Whitney YF119エンジンを搭載していました。^{[ 24 ] [ 49 ]}契約チームは、風洞試験、RCS ポール試験、計算流体力学、RCS 計算、コンピュータ支援設計用のソフトウェアなど、航空機の設計に分析的および経験的手法を幅広く使用しました。^{[ N10 ]} SPO が契約チームに ATF 要件を達成する方法を決定する柔軟性を与える意向と一致して、飛行試験計画はチーム自身によって作成および実行され、プロトタイプ航空機は直接比較のために互いに飛行されませんでした。YF-22 も YF-23 も同じ試験ポイントを共有することはなく、試験ポイントはコンセプトの実現可能性を実証し、エンジニアリング予測を検証するために各チームが設定しました。^{[ N 11 ] [ 51 ]}注目すべきは、重量の問題から、ロッキードチームが 1987 年夏に航空機全体の形状と構成を完全に再設計したことであり、その後比較的すぐに試作機の設計が凍結されたため、YF-22 の形状はかなり洗練されておらず未熟なものとなった。^{[ 26 ] [ 52 ]}対照的に、YF-23 は、デモ/ヴァル提案の提出前からノースロップの設計コンセプトを継続的に改良したもので、構成は全体を通してほぼ同じままであった。ステルス形状のため極秘とされていた試作機の正確な図は、一般公開に先立ち 1990 年に初めて公式に公開された。前述のDem/Val延長により、飛行試験は1989年から1990年に延期された。試作機の設計は1988年に凍結され、1990年までに機体を製造して飛行試験を開始できるようにしたが、両チームはF-22とF-23の設計、または優先システムコンセプトを本格的な開発に向けて改良し続けた。^{[ 53 ] [ 37 ] [ 54 ]}

最初のYF-23は1990年8月27日に初飛行を行い、最初のYF-22は1990年9月29日に初飛行を行った。^{[ 55 ]}その後、エドワーズ空軍基地 で飛行試験が開始され、1990年10月下旬に各競争相手に2機目の機体が追加された。^{[ 56 ]} P&Wエンジンを搭載した最初のYF-23は1990年9月18日にマッハ1.43でスーパークルーズを行い、GEエンジンを搭載した2番目のYF-23は1990年11月29日に正式にマッハ1.6を超え、最高速度はマッハ1.72に達した。^{[ N 12 ] [ 56 ] [ 58 ]} GEエンジンを搭載した最初のYF-22は1990年11月3日にスーパークルーズでマッハ1.58を達成し、P&Wエンジンを搭載した2番目のYF-22も1990年12月27日にマッハ1.43を達成した。両方の試作機のアフターバーナー使用時の最高速度はマッハ2を超えていた。^{[ N 13 ] [ 60 ] [ 61 ]}飛行試験は1990年12月まで続き、YF-22は74回の出撃で91.6飛行時間を蓄積し、YF-23は50回の出撃で65.2飛行した。飛行試験の後、契約チームは1990年12月31日にATFの本格的な開発提案書を提出した。チームのNATF設計（しばしば「NATF-22」および「NATF-23」と呼ばれるが、正式には指定されていない）も提案書に含まれていた。^{[ 56 ]}