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版主:黑木崖
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喷气式战机79年之路 飞行速度增加4倍跨入隐身化时代
送交者:  2018年02月01日18:16:04 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

  He 178

  1939年8月27日,一架由没有涂漆的古怪飞机在德国起飞,从此名载史册。这架亨克尔公司制造的He 178的机头没有螺旋桨,只有一个奇怪的圆形进气口,因为它是世界上第一架喷气式飞机。He 178的最大速度只有611公里/小时,只比当时服役的梅塞施密特109E活塞式战斗机快了10%。

  亨克尔喷气机首飞近80年后,现代喷气式战斗机的最大速度已经超过2400公里/小时,可以向几十公里外的敌机发射导弹,挂弹重量超过第二次世界大战中的四发战略轰炸机。那么,喷气式战斗机是如何从He 178这样的简陋飞机发展成高度先进的隐身战斗机的呢?

  第一代喷气式战斗机——在摸索中前进

  涡轮喷气发动机的原理是吸气、压缩、与燃料混合燃烧、驱动涡轮并高速喷出,这种技术虽然有望大幅提高战斗机的速度,但早期喷气式飞机(如He 178、P-59和英国的E.28/39)并不比同时代活塞战斗机快多少。

  梅塞施密特Me 262

  直到1944年,双发涡喷动力的梅塞施密特Me 262服役后才改变了这种局面。该机的最大速度达869公里/小时,轻易超越任何盟军战斗机。但此时纳粹德国的工业能力已遭受沉重打击,燃料也出现短缺,Me 262并未对战局产生影响。

  二战中另一个装备喷气战斗机的国家是英国,发展出用于拦截V-1巡航导弹的格洛斯特“流星”战斗机。

  F-86和米格-15

  早期亚音速喷气式战斗机(如P-80和F-84)受限于平直翼,在音障面前无法进一步提高速度。德国气动学家发现后掠翼在近声速时有助于推迟诱发激波,于是催生出后掠翼设计的F-86和米格-15,在1950年爆发的朝鲜战争中针锋相对。这两种战斗机的速度提高到了1094公里/小时。

  不过朝鲜空战依然与二战相似,飞行员使用机枪和机炮决斗,这中情况将很快得到改变。

  第二代喷气式战斗机——超音速和专业化

  1947年10月14日,查克·耶格尔驾驶X-1火箭飞机首次突破音障。在20世纪50年代开始航空大发展期间,喷气式战斗机凭借全新的加力燃烧室,把燃料直接喷射入尾喷管内二次燃烧来大幅增加推力,终于实现了超音速飞行。

  第二代喷气式战斗机为设想中的核大战而省,高度专业化。

  美国F-104

  侧重截击任务的战斗机的高度重视高空高速性能而不是机动性,如苏联苏-9、英国“闪电”、三角翼的法国“幻影”III和美国F-104。这些战斗机的研制目的是迅速爬升到高空拦截敌人的战略轰炸机,在其投下核弹前寓意击落。

  这些截击机大多配备了机载雷达,这在以前可是夜间战斗机和反潜飞机的专用装备,并开始装备空空导弹。其中包括射程较远的雷达制导导弹,以及能锁定敌机尾喷管的红外制导近距导弹,有些导弹甚至装备着核战斗部。1958年在台海空战中,F-86发射的一枚AIM-9B“响尾蛇”导弹击落了一架米格-17,成为空空导弹的首个战绩。

  苏-7

  与此同时,冷战双方也预见战争中会发生大规模地面战争,开始研制出战斗轰炸机来攻击地面目标,如A-4“天鹰”和苏霍伊苏-7。

  第三代喷气式战斗机——更快但更笨重

  到20世纪60年代,随着地空导弹的发展,战略轰炸机的高空突防战术已不合时宜,转为贴地飞行。于是除了苏联国土防空军的苏-15和图-128截击机外,其他国家停止发展专用截击战斗机。

  设计师专注于研制新一代高大全的重型战斗机,利用早期的模拟计算机系统、空中加油技术和空空导弹来大幅提高作战性能。

  F-4“鬼怪”

  庞大的F-4“鬼怪”是其中代表作,该机凭借两台J79涡喷发动机能达到2.25马赫的最高速度,可挂8吨弹药,并能通过空中加油来加大航程。庞大的机载雷达能引导AIM-7“麻雀”导弹攻击远在35公里开外的迎头目标。“鬼怪”甚至能投掷早期精确制导空地武器,是名副其实的多用途战斗机。虽然“鬼怪”的速度很快,但机动性却不是很好,空空导弹的表现在实战中也很差劲。

  与F-4相比,苏联米格-25“狐蝠”更快更重,该机的最大速度接近3马赫。但是尽管速度惊人,但该机还是非常笨拙,在中东战争中表现平平。

  第四代喷气式战斗机——多任务和高机动性

  中东和越南的空战表明喷气式战斗机需要兼具机动和速度。

  战斗机设计师在70年代开始寻找能平衡两者的技术,通过线传飞控和静不稳定性设计来提高战斗机的操纵性和机动性,并实现无忧虑操纵。用推力更大的涡扇发动机取代涡喷,使战斗机的推重比首次达到1。

  集成电路的发展带来了航电革命,功能强大的多普勒雷达使战斗机能下视下射击落低空目标,电子战设备也能保护战斗机免受敌方导弹攻击。

  平显和手不离杆操纵杆(HOTAS)允许战斗机飞行员专注于飞行和作战而不必低头看仪表板。经过完善的雷达制导空空导弹使战斗机具备了真正的超视距空战能力。

  F-15

  在1982年的黎巴嫩贝卡谷地空战中,以色列第四代F-15和F-16战斗机击落了约一百架叙利亚第二、三代米格和苏霍伊战斗机。

  与此同时,精确制导对地弹药大大提高了战斗机的对地攻击能力,尤其针对坦克这类装甲防护目标。制导武器也意味着战斗机不必冒险进入低空投弹,在高射炮和肩射导弹射程之外就能准确攻击。

  苏-27

  最初诞生的第四代喷气式战斗机都是纯粹的空中优势战斗机,如早期型号的F-14“雄猫”、F-15“鹰”、米格-29和苏-27,这些战斗机都是双发设计。

  设计师很快就发现空战任务和对地攻击任务并不冲突,于是F-14和F-15都发展出对地攻击改型,美国还专门研制了更便宜的F/A-18和F-16多任务战斗机斗机,形成高低搭配。

  四代半战斗机——价格和性能之间的平衡

  由于第五代隐身战斗机的研制和操作都非常昂贵,无法以1:1取代上一代战斗机,只能作为“银弹”少量装备。所以需要搭配便宜的四代半非隐身战斗机以满足装备需要,典型代表有苏-35、“阵风”、“台风”和F/A-18E/F“超级大黄蜂”。

  苏-35

  四代半战斗机装备有全新的数字化航电、相控阵雷达和远程红外传感器,有些机型应用了隐身技术来降低雷达截面积。

  这些战斗机普遍装备有头盔显示器或瞄准具,飞行员通过看向目标就能引导武器引导头的瞄准,可实现空空导弹的越肩发射,攻击身后的目标。

  四代半战斗机装备的新一代空空导弹具有70-80%的杀伤概率,随着“流星”、R-77-1和AIM-120D等新一代远程导弹的出现,现代空战进一步向超视距方向发展。

  第五代战斗机——你看不见我

  即F-117“夜鹰”和B-2“幽灵”先后开创隐身作战飞机先河后,现在中、美、俄三国已经研制出各自的隐身战斗机。

  歼-20战斗机

  F-22、F-35、歼-20、苏-57这四种隐身战斗机都具有极低的雷达截面积,只有抵近到极近距离后才能被第四代或四代半战斗机的机载雷达发现,因此在面对上一代对手时往往能获得极为夸张的空战交换比。这并不稀奇,因为空战战场此时对五代机来说是单向透明的,对手根本看不见自己。

  现在各国都在研究隐身战斗机之间的空战问题,限于机载雷达对隐身目标极近的发现距离,也许未来空战又会回到目视狗斗的年代。

  F-35

  这方面研究的另一个趋势是依靠被动探测手段对付隐身目标。因为现在隐身技术只针对雷达隐身,第五代战斗机在飞行和战斗中仍会发出可观的红外辐射,可被中波红外传感器在较远距离上发现。除较早期的F-22之外,F-35、歼-20和苏-57都装备有红外搜索与跟踪系统,可用于对空搜索。


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