F-22戰(zhàn)斗機已經(jīng)進入美國空軍現(xiàn)役并形成初始作戰(zhàn)能力，作為世界上第一種按照第四代性能指標要求設(shè)計的戰(zhàn)斗機，通過美國空軍在F-22戰(zhàn)斗機上所實現(xiàn)的技術(shù)要求，在整體戰(zhàn)斗機技術(shù)上建立起了第四代戰(zhàn)斗機的基礎(chǔ)標準。F-22戰(zhàn)斗機根據(jù)作戰(zhàn)需要被設(shè)計成一種高敏捷性的空中優(yōu)勢戰(zhàn)斗機，設(shè)計要求中F-22所提出的作戰(zhàn)半徑、內(nèi)置彈艙、復(fù)雜而完善的航空電子設(shè)備等方面的要求，都使F-22的體積和重量超過了前一代的F-15戰(zhàn)斗機。F-22在提高飛機機動飛行性能的設(shè)計過程中，最大的困難就是如何使一架與F-15規(guī)格相當?shù)膽?zhàn)斗機，在空戰(zhàn)中能夠具備比F-16戰(zhàn)斗機更好的機動性和敏捷性。F-22戰(zhàn)斗機設(shè)計中將推力矢量技術(shù)同飛行/控制技術(shù)綜合的方法，是在維持飛機隱身性能和機動飛行性能的同時，提供F-22戰(zhàn)斗機足以應(yīng)付21世紀空戰(zhàn)環(huán)境要求的高度敏捷性的一種先進技術(shù)。
完全依靠氣動控制來滿足F-22對機動性和敏捷性方面的技術(shù)要求是非常困難的，雖然F-22在設(shè)計上并沒有過于強調(diào)過失速機動飛行的能力，但是要求中的大迎角飛行控制能力仍然不是常規(guī)氣動控制所能夠滿足的，因此在F-22設(shè)計開始就將發(fā)動機推力矢量和氣動控制一起進行綜合考慮。F-22是目前服役的先進戰(zhàn)斗機中唯一的一種在設(shè)計階段，就將推力矢量技術(shù)與氣動控制技術(shù)進行綜合設(shè)計的機型，這個技術(shù)特點使F-22在飛行性能方面達到了一個前所未有的新高度。F-22綜合利用大面積氣動控制面和發(fā)動機推力矢量系統(tǒng)，具備了很好的大迎角飛行性能和過失速飛行能力，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在20度迎角下的滾轉(zhuǎn)速率可以達到100度/秒，并且能夠在滾轉(zhuǎn)過程中迅速改變飛機的速度矢量和機頭指向。F-22戰(zhàn)斗機在60度迎角的高機動飛行中的滾轉(zhuǎn)速率為30度/秒，而機頭指向移動速率可以達到90度/秒的驚人水平。推力矢量技術(shù)的采用使F-22戰(zhàn)斗機在速度非常低的條件下仍然具有可靠的控制能力，即使在飛行速度已經(jīng)降低到74公里/小時的時候也可以在俯仰方向完成有效的控制。
F-22在俯仰軸方向?qū)崿F(xiàn)推力矢量控制技術(shù)是不需要付出氣動控制面的阻力和重量代價，保證F-22得到足夠的俯仰控制力矩的最有效的辦法。F-22戰(zhàn)斗機通過俯仰軸方向可差動的推力矢量控制，明顯的降低了飛機運動過程中對常規(guī)氣動控制面的要求，僅僅水平尾翼就可以減少1.86平方米的面積和181公斤的結(jié)構(gòu)重量。應(yīng)用推力矢量在減重和減阻的同時有效的提高了F-22戰(zhàn)斗機的結(jié)構(gòu)隱身性能，并且使飛機具備了不受飛機迎角姿態(tài)限制的俯仰控制能力。
F-22戰(zhàn)斗機的二元推力矢量噴管通過獨立控制的噴管調(diào)節(jié)片進行機械偏轉(zhuǎn)，可偏轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)片同時還具備控制噴口面積的能力，具有±20度調(diào)節(jié)范圍的可偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)片在飛控計算機傳遞給發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的指令下，能夠以40度/秒的運動速率在全偏轉(zhuǎn)范圍內(nèi)進行任意角度的調(diào)節(jié)。F-22戰(zhàn)斗機每臺發(fā)動機的推力矢量噴管都從控制系統(tǒng)接收各自獨立的控制命令，兩臺發(fā)動機的俯仰控制都可以獨立進行調(diào)節(jié)。F-22戰(zhàn)斗機在推力矢量控制啟動狀態(tài)時，俯仰控制是由平尾的作動筒位置信號來調(diào)節(jié)矢量噴管的偏轉(zhuǎn)角度，飛行員在操縱時不需要對矢量噴口調(diào)節(jié)進行任何形式的人工干預(yù)。F-22戰(zhàn)斗機的推力矢量是由飛行計算機根據(jù)空速和飛機的迎角自動控制，發(fā)動機的推力矢量控制可以根據(jù)情況人工關(guān)閉，為了避免F-22戰(zhàn)斗機在矢量噴管控制切斷后，因為操縱不慎而出現(xiàn)翼尖失速或?qū)е嘛w機進入深失速狀態(tài)，飛行控制計算機內(nèi)部儲存的軟件系統(tǒng)可以在緊急狀態(tài)下使矢量噴管不需要飛行員的指令就進行啟動，依靠推力矢量技術(shù)來保證飛行在極限狀態(tài)下的飛行安全和自動恢復(fù)飛機的飛行姿態(tài)。
F-22在應(yīng)用推力矢量系統(tǒng)后可以獲得很高的低速機動性和飛行穩(wěn)定性，YF-22戰(zhàn)斗機原型機在試飛中試驗了在迎角60度，空速152公里/小時的條件下對飛機進行配平的能力，并且還驗證了F-22戰(zhàn)斗機在迎角達到70度時仍然可以進行配平和具有穩(wěn)定的俯仰力矩斜率。F-22戰(zhàn)斗機有能力依靠推力矢量技術(shù)配平超大迎角的飛行姿態(tài)，可以完成與蘇-27表演的“眼鏡蛇”類似的大迎角機動動作，F(xiàn)-22在機動中超越蘇-27“眼鏡蛇”飛行動作的方面是，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在進行類似“眼鏡蛇”機動的整個過程中可以隨時保持/改出動作并進行姿態(tài)調(diào)整。根據(jù)目前所得到的F-22戰(zhàn)斗機的試飛數(shù)據(jù)，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機在使用標準軍用推力的條件下，利用推力矢量系統(tǒng)在60度迎角姿態(tài)進行改出時可以獲得18度/秒的最大下俯速率，即使在發(fā)動機處于慢車狀態(tài)下也可以獲得15度/秒的下俯速率，并且飛機在整個改出過程中都處于完全可控狀態(tài)。
軍用推力 慢車狀態(tài)
從20度到10度配平（秒） 1.5 3
從60度到10度配平（秒） 3.5 7
最大俯仰速率（度/秒） 18 15
圖注：F-22戰(zhàn)斗機從大迎角姿態(tài)中改出的時間
F-22在60度以下的大迎角飛行姿態(tài)時處于完全可控狀態(tài)，俯仰姿態(tài)和迎角控制可以精確到0.5度，大迎角姿態(tài)下的側(cè)滑角和滾轉(zhuǎn)控制都非常穩(wěn)定，不會在大迎角飛行中產(chǎn)生明顯的機翼下沉或擺動狀態(tài)。F-22的大迎角滾轉(zhuǎn)狀態(tài)是由飛行控制系統(tǒng)根據(jù)迎角數(shù)值的變化自動調(diào)整的，F(xiàn)-22在迎角20度到40度之間進行滾轉(zhuǎn)時的航向姿態(tài)比較穩(wěn)定，當迎角超過40度后進行傾斜滾轉(zhuǎn)將會形成極其有利于調(diào)整機頭指向的航向變化。使用推力矢量的F-22戰(zhàn)斗機在20度迎角時的滾轉(zhuǎn)速率比空氣動力控制提高了一倍，即使在迎角超過40度時還可以提供20~30度/秒的穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎角速度，而這些飛行性能的獲得在沒有推力矢量技術(shù)的時候是完全不可想象的。
推力矢量系統(tǒng)還可以明顯改善F-22戰(zhàn)斗機的超音速機動性能，F(xiàn)-22在飛行速度M1.5時的轉(zhuǎn)彎性能和響應(yīng)速度與F-16的飛行速度在M0.8時基本相當，而且F-22戰(zhàn)斗機在飛行高度11500米，空速M1.2條件下具有很強的穩(wěn)定盤旋能力和單位剩余功率，可以進行三代戰(zhàn)斗機完全無法完成的超音速持續(xù)轉(zhuǎn)彎和俯仰機動。F-22是世界上第一種真正將氣動控制與推力矢量有機結(jié)合到一起的作戰(zhàn)飛機，由此也使F-22戰(zhàn)斗機在獲得了前所未有的高機動性的同時也具有高安全性和高可靠性，F(xiàn)-22在機動飛行時與目前第三代戰(zhàn)斗機由飛行控制系統(tǒng)通過限制飛機的飛行姿態(tài)來控制飛行邊界不同，氣動控制與推力矢量的結(jié)合使F-22機動邊界只受到飛機結(jié)構(gòu)強度的限制，確保F-22能夠在發(fā)揮全部飛行性能的同時進行真正意義上的無顧慮操縱。加裝了推力矢量后的蘇-37/30MK在機動性和敏捷性上確實有明顯的提高，但是這些飛機在高機動飛行表演中所展示的飛行性能實戰(zhàn)程度并不高，而且只有非常有經(jīng)驗的高級飛行員才能夠飛出這些特殊的動作。F-22的飛行表演雖然在機動動作上可能沒有蘇-37/30MK那樣花樣繁多，但是任何一個合格的F-22戰(zhàn)斗機駕駛員都可以完成“眼鏡蛇”這樣的高級機動動作，而且在進行類似的大迎角過失速機動動作的過程中還可以做到全程可控，可以說F-22在過失速機動飛行中的動作要比蘇-37/30MK的類似動作有更強的實用性。
目前俄羅斯和歐洲國家都開發(fā)了多種采用推力矢量技術(shù)的先進航空發(fā)動機， 蘇-27和米格-29的改進型中也有多種采用了帶有推力矢量的發(fā)動機，但是作為推力矢量設(shè)計技術(shù)最先進，應(yīng)用水平最為完善的美國卻并沒有在第三代戰(zhàn)斗機上改裝推力矢量發(fā)動機。美國所開發(fā)的實用型推力矢量發(fā)動機首先裝備到F-22戰(zhàn)斗機上并不是偶然的，而是美國空軍和航空設(shè)計單位通過對飛機和發(fā)動機的綜合驗證所得到的科學(xué)結(jié)論。第三代的戰(zhàn)斗機作為強調(diào)機動性能的先進機型，在設(shè)計時都是以氣動控制作為飛機獲得高機動飛行性能的基礎(chǔ)，而推力矢量技術(shù)在對飛機的控制上與氣動控制存在比較大的差別，簡單的為一種采用氣動控制作為設(shè)計基礎(chǔ)的戰(zhàn)斗機加裝推力矢量的價值非常有限，所能夠得到的性能改善也無法真正達到將推力矢量與氣動控制完美結(jié)合的要求。美國NASA在利用F-16和F/A-18改裝了推力矢量技術(shù)驗證機的同時，仍然與德國共同開發(fā)全新的X-31高機動技術(shù)驗證機，就是因為在現(xiàn)有常規(guī)飛機上改裝推力矢量發(fā)動機的效果并不完善。
安裝推力矢量發(fā)動機確實可以明顯提高戰(zhàn)斗機的機動性能，甚至可以完成很多常規(guī)戰(zhàn)斗機所無法完成的高機動飛行動作，其中很多機動動作還具有改變現(xiàn)有空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的潛力，但是將推力矢量技術(shù)用來改裝現(xiàn)役作戰(zhàn)飛機的效果卻并不明顯。出現(xiàn)這樣問題的原因主要是因為國外目前使用的第三代戰(zhàn)斗機都是在上世紀七十年代開始發(fā)展的，那個時候推力矢量技術(shù)還處于進行技術(shù)驗證的初級階段。美國和俄羅斯在開發(fā)第三代高機動性戰(zhàn)斗機時，都是完全依靠氣動控制的方式來滿足飛機對機動性能的要求。F-16、F/A-18和SU-27這類戰(zhàn)斗機的氣動設(shè)計水平非常高，但是當美國在F-15、F-16和F/A-18上改裝了推力矢量技術(shù)驗證機之后，通過試驗卻發(fā)現(xiàn)第三代戰(zhàn)斗機并不能夠很有效的利用推力矢量的效果，更無法達到F-22通過推力矢量輔助翼面起到的減阻減重的效果。
第三代戰(zhàn)斗機的發(fā)動機在加裝推力矢量系統(tǒng)之后需要增加一定的結(jié)構(gòu)重量，在飛機本身的重心位置已經(jīng)基本確定的情況下，改裝推力矢量所增加的重量對飛機的重量分配會造成較大的影響，無論是通過調(diào)整飛機結(jié)構(gòu)重量分配的方法還是在機身上增加配重，增重對于現(xiàn)役飛機的改裝都是一個比較麻煩的問題。現(xiàn)役第三代戰(zhàn)斗機的氣動布局已經(jīng)確定，傳統(tǒng)的氣動控制與推力矢量控制之間存在有一定的矛盾，滿足氣動控制需要的氣動設(shè)計有的時候反到會影響到推力矢量的效率。第三代戰(zhàn)斗機的機載導(dǎo)彈武器都才以外掛的形式，而外掛物的氣動干擾會對過失速機動穩(wěn)定性造成影響，目前俄羅斯采用推力矢量技術(shù)的幾種機型在做過失速機動動作時都無法攜帶標準的外掛載荷，而戰(zhàn)斗機又不可能只攜帶符合過失速機動飛行要求的外掛條件。
目前的技術(shù)條件下使戰(zhàn)斗機具備過失速機動飛行能力并沒有什么不可克服的技術(shù)困難，但是目前戰(zhàn)斗機所采用的機載武器卻并不具備在過失速條件下使用的能力，美國和俄羅斯在目前都沒有能夠在過失速條件下有效使用的導(dǎo)彈武器。美國空軍對戰(zhàn)斗機過失速機動作戰(zhàn)的模擬結(jié)果中，確定目前能夠在過失速機動過程中有效使用的機載武器只有航炮，當還沒有空空導(dǎo)彈能夠在過失速機動過程中使用的情況下，戰(zhàn)斗機的過失速機動動作最大的作用只是占位而不是攻擊。常規(guī)氣動設(shè)計的第三代戰(zhàn)斗機采用推力矢量進行過失速機動時，雖然飛機有能力完成大迎角條件下的過失速飛行，但是常規(guī)氣動布局的設(shè)計會對推力矢量的效率形成限制。根據(jù)帶有推力矢量的SU-30MK在飛行表演中所進行的過失速機動動作來看，SU-30MK進入機動的速度和姿態(tài)限制都比F-22和X-31要大，而且在動作轉(zhuǎn)換過程中還存在姿態(tài)調(diào)整的過程，有時候還需要依靠推力矢量噴管的偏轉(zhuǎn)來抵消翼面產(chǎn)生的部分消極干擾，在機動動作控制的精確性和響應(yīng)速度上與F-22存在比較大的差距。F-22采用推力矢量是因為考慮到與同樣具備低信號特征的戰(zhàn)斗機發(fā)生格斗空戰(zhàn)的需要，而設(shè)計時就將推力矢量與氣動控制綜合考慮的F-22，在完成機動動作時的姿態(tài)調(diào)整和恢復(fù)速度是現(xiàn)役戰(zhàn)斗機改裝推力矢量所完全無法比較的。
第三代戰(zhàn)斗機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的戰(zhàn)術(shù)使用方法同樣限制了推力矢量技術(shù)的應(yīng)用，目前第三代戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)發(fā)展方向是依靠先進的雷達和機載導(dǎo)彈進行超視距空戰(zhàn)，而現(xiàn)役格斗導(dǎo)彈的機動性也明顯超過了戰(zhàn)斗機的機動性。依靠推力矢量所獲得的高機動性和過失速機動能力在中距空戰(zhàn)中的意義不大，而改進格斗導(dǎo)彈的機動性所獲得的戰(zhàn)斗力提高幅度又要遠遠的超過飛機機動性提高的效果。美國和歐洲目前的觀點是盡可能加強戰(zhàn)斗機的視距外空戰(zhàn)能力，通過指揮控制和信息情報上的優(yōu)勢在中距空戰(zhàn)中就決出勝負，盡可能避免卷入戰(zhàn)斗機之間的格斗空戰(zhàn)。格斗導(dǎo)彈的發(fā)展趨勢則是加強離軸發(fā)射和全向攻擊能力，在格斗空戰(zhàn)無法避免時利用導(dǎo)彈的性能優(yōu)勢來消滅對手。俄羅斯采用推力矢量技術(shù)的SU-30MKI并不具備足以配合其作戰(zhàn)的飛行控制和武器系統(tǒng)，如果不能滿足在過失速機動過程中完成攻擊的基本要求，SU-30MKI在格斗空戰(zhàn)中并不會有比西方戰(zhàn)斗機更強的戰(zhàn)斗力。
現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機是一個由多方面因素綜合作用所構(gòu)成的整體，每一代戰(zhàn)斗機的出現(xiàn)除了代表著在航空技術(shù)上所獲得的發(fā)展之外，更加重要的是對戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用認識上的提高。戰(zhàn)斗機在設(shè)計之初所確定的技術(shù)指標和使用方式?jīng)Q定了飛機的整體設(shè)計特點。戰(zhàn)斗機的現(xiàn)代化改進雖然在技術(shù)上可以得到一定的發(fā)展和完善，但是由使用方式?jīng)Q定的固有設(shè)計特點卻無法依靠技術(shù)改進來進行調(diào)整，第二代戰(zhàn)斗機無論進行任何形式的改進也無法達到第三代戰(zhàn)斗機的標準，以第三代戰(zhàn)斗機的設(shè)計也根本不可能具備發(fā)展成第四代戰(zhàn)斗機的基礎(chǔ)條件。
F-22的生產(chǎn)型目前已經(jīng)進入美國空軍作戰(zhàn)部隊服役，第四代戰(zhàn)斗機已經(jīng)由潛在的威脅變成了實實在在的技術(shù)壓力。根據(jù)目前所采用的常規(guī)空戰(zhàn)機動動作為依據(jù)進行分析，F(xiàn)-22的常規(guī)機動飛行性能要比蘇-27S高的多，在敏捷性和大迎角飛行性能上的優(yōu)勢則更加明顯，蘇-27S甚至蘇-37/30MK在與F-22進行常規(guī)格斗空戰(zhàn)時都將處于全面的劣勢?，F(xiàn)代化戰(zhàn)斗機如果在整體技術(shù)上形成了代的差距，就極其可能由技術(shù)落后的一方承受完全被動的單方面打擊。第三代戰(zhàn)斗機在基礎(chǔ)設(shè)計思想和技術(shù)特點上與四代機存在明顯的差距，企圖讓三代戰(zhàn)斗機依靠技術(shù)改進來達到與四代機正面對抗的能力是完全不可能實現(xiàn)的。F-22這種戰(zhàn)斗機也許在某些方面還存在有一定的不足和缺憾，但是至少在另外一種滿足第四代戰(zhàn)斗機整體技術(shù)要求的高性能戰(zhàn)斗機服役之前，F(xiàn)-22面對目前所能夠遇到的對手仍然可以說是無敵的。先進戰(zhàn)斗機只有使用同類的先進戰(zhàn)斗機才可以進行對抗，認為在目前的第三代戰(zhàn)斗機上經(jīng)過改進升級就可以用來對抗第四代戰(zhàn)斗機，無論是從技術(shù)上還是戰(zhàn)術(shù)上都是個危險的錯誤。?
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