钢铁雄鹰的跨世纪成长之路

时间:2020-05-15 栏目:科学24小时

龙琛芮

1940年8月15日,德军分别出动520架轰炸机和1270架歼击机,向英国主要目标全面出击。在英国上空,英军战斗机与德军轰炸机展开了世界战史上空前规模的大空战。当时的作战区域内,轰炸机隆隆轰鸣,爆炸声不绝于耳,战斗机腾升俯冲,穿梭交织,枪炮声惊天动地。最终,英军战斗机击溃了德军大轰炸机编队,让希特勒入侵英国的“海狮计划”破产。

这样激烈的大规模空战已经属于上个世纪,但是战争的雾霾如同一个魔咒,依然笼罩在我们上空,空中战场的硝烟从未散去。从20世纪末到21世纪初,纵观近年来的局部战争,无论是海湾战争、科索沃战争,还是阿富汗战争,无一不是从空中开始的。可以说,制空权是主导战争成败的关键要素之一,而性能优异的战斗机又是掌握制空权的关键,是夺取制空权的保障,这也是各国竞相发展战斗机的重要原因。

战斗机是现代空中力量遂行战役战术作战行动的主要机种,它如同空中利剑,是军用飞机中技术含量最高的机种,其主要的使命任务是空战,担负着夺取制空权、保卫高价值的空中或地面装备及设施、捍卫领空主权的任务。

战斗机相较于轰炸机、运输机等其他机种,具有机动性好、空战火力强、飞行速度快等主要特点。众所周知,声音在空气中的传播速度大约为340米/秒,而战斗机的飞行速度比音速还快得多。当物体运行速度接近音速时,就会有一股强大的阻力使物体速度衰减。而超过音速后,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,在物体的迎风面会形成激波面,在激波面上的声学能量高度集中,会产生短暂而极其强烈的爆炸声,这就是能量巨大的“音爆”。当飞机在低空进行超音速飞行时,其产生的音爆足以震碎门窗玻璃。 因此,在城市上空低于1万米的高空禁止进行超音速飞行。

战斗机的更新迭代非常迅速。它诞生于第一次世界大战,经过无数次战役以及后续不断的设计改良,到第二次世界大战时已经成了左右战局成败的关键。随着当今军事需求的变化和航空科技的发展,战斗机被赋予的使命任务也日益增多。历史上,欧美国家和苏联(俄罗斯)对于战斗机的世代划分曾有明显不同,但现在的划分标准已较为统一。时至今日,战斗机已发展到了第五代。

配置简单的第一代

第一代战斗机可以追溯到二战末期服役的机种。这些战斗机开始使用喷气式发动机,装有机炮,采用直翼或后掠翼。

第一代战斗机的机载设备和武装系统比较简单,既无雷达也无自卫系统,攻击时最多能使用无制导炸弹或火箭弹,配备没有加力燃烧室的发动机,不能进行超音速飞行,升限和爬升率也不高。

“幻影Ⅲ”战斗机

第一代战斗机的典型代表包括苏联的米格-9、米格-15战斗机,美国的F-80、F-84、F-86战斗机,英国的“流星”、“吸血鬼”战斗机,法国的“神秘”战斗机等。如今,这些第一代战斗机的幸存者大多只用于空中表演,不再用于作战。

代表型号 米格-15战斗机,动力装置为1台离心式涡喷发动机,推力22.2千牛,武器为1门37毫米口径航炮,2门23毫米口径航炮。

初具规模的第二代

第二代战斗机问世于20世纪50年代末,这个时期是喷气式战斗机设计的黄金年代,几乎每个月都会推出新的原型机。第二代战斗机普遍采用涡轮喷气式加力燃烧发动机,使用后掠翼或三角翼,装备了对空雷达,可发射半主动雷达制导或红外制导空空导弹,开始具备超音速水平飞行的能力。

第二代战斗机的典型代表包括美国的F-104、F-105、F-106战斗机,苏联的米格-21、米格-23战斗机和法国的“幻影Ⅲ”战斗机等。

代表型号 “幻影Ⅲ”战斗机,动力装置为1台阿塔系列涡喷发动机,最大推力42.1千牛,加力推力60.8千牛。武器为2门30毫米口径“德发”522航炮,全机5个外挂点可挂载“响尾蛇”导弹、R550“魔术”空空导弹或“飞鱼”反舰导弹。

F-4“鬼怪”戰斗机

与同期其他战斗机相比,“幻影Ⅲ”战斗机具有操作简单、维护方便的优点。凭借高可靠性和极高的性价比,无尾三角翼的“幻影Ⅲ”战斗机出现在世界各地,衍生型号众多。

崭露头角的第三代

第三代战斗机出现于20世纪60年代,其发动机功率得益于耐高温特殊材料的研发和冷却技术的极大的提高。三代机外形设计的主流是三角翼、几何可变机翼与梯形机翼,有的淘汰了机炮,改为安装自动导引和超视距导弹,雷达与各类航空电子设备逐渐成熟与复杂化。各项系统的进步,使第三代战斗机开始向多任务、多用途的路线发展。

第三代战斗机的典型代表包括美国的F-4、F-5战斗机,苏联的米格-23、米格-25战斗机,法国的“幻影”F1战斗机,以色列的“幼狮”战斗机,日本的F-1战斗机等。目前还有大量在役的F-4、“幻影”F1和F-5战斗机,它们尚可以通过升级程序来兼容精密集成武器。

苏-27 战斗机

代表型号 F-4“鬼怪”战斗机,动力装置为2台J79-GE-17A型涡轮喷气发动机,单台推力80千牛。武器装有1门20毫米M61A1“火神”机炮,9个外挂点的最大载弹量达8480千克,可搭载普通航空炸弹、集束炸弹、电视和激光制导炸弹、火箭弹等。

表现优异的第四代

第四代战斗机自20世纪70年代开始服役,它采用大推力涡扇发动机取代涡轮喷气发动机,使用泡型座舱罩设计,安装有遥控自动驾驶仪和能够显示图形和文字的雷达。

第四代战斗机的主要特征是航空电子系统的提升和部分隐身技术的尝试性使用。除了多用途和精密航空电子设备的发展方向大致不变以外,第四代战斗机放弃了对高速、高翼载荷的设计追求,转而扩展飞机在不同高度与速度下的运动性。

F-16“战隼”战斗机

“阵风”战斗机

第四代战斗机的典型代表包括美国的F-14、F-15、F-16、F/A-18战斗机和苏联(俄罗斯)的苏-27、苏-33战斗机等。另有一些现役战斗机的升级型被称为第四代半战斗机,它们有的安装了新型的雷达和传感器,还有的使用了低阻力的保形油箱以提高巡航能力。例如,美国的F-15E、F/A-18E/F战斗机,俄罗斯的米格-35、苏-35战斗机,法国的“阵风”战斗机、欧洲的“台风”战斗机,瑞典的“鹰狮”战斗机等。

代表型号 F-16“战隼”战斗机是世界上产量最高的第四代战斗机,动力装置为1台F-110-GE-100型涡轮风扇发动机,加力推力128.9千牛。武器除1门20毫米M61“火神”机炮外,还可以携带AIM-7、AIM-120、AGM-65、AGM-119等多种导弹,以及AGM-154联合防区外武器、CBU-87/89/97集束炸弹、GBU-39小直径炸弹、Mk80系列无导引炸弹、“铺路”系列制导炸弹、联合直接攻击炸弹、B61核弹等。

阵风战斗机属于第四代半战斗机,动力装置为2台M88-2涡扇发动机,单台推力48.75千牛,开加力时推力73.01千牛。武器除1门30毫米机炮外,还有总外挂能力在9000千克以上的14个外挂点, 可携带1.25万磅炸弹、4枚“米卡”导弹等。

阵风战斗机的主要优势在于多用途作战能力,1架战斗机可以发挥7种不同机种的效用,是一款能力全面、性能比较均衡的双发三角翼中型战斗机。它既能空中格斗,又能对地攻击,还能作为舰载机,甚至可以投掷核弹。

“天下武功,唯快不破”,速度是战斗机的立身之本。但是对某些战斗机而言,飞得慢也很重要。比如,在航母上起降的舰载机,如果降落速度较慢的话,有利于平稳方便地在甲板上降落。“阵风”战斗机在这一点上就做得很好,它的三角翼为其带来非常出色的低速可控性,最低速度可控制在190千米/小時。在某次航展上,“阵风”甚至飞出了135千米/小时的最低降落速度。

性能卓越的第五代

第五代战斗机是目前世界上最先进的一代战斗机,在科技上与前一代战斗机最大的差异就是低可侦测性技术的全方位运用,并具备高机动性以及优异的战场态势感知能力。

第五代战斗机目前仅有美国的F-22、F-35战斗机,俄罗斯的苏-57战斗机,中国的歼20战斗机。

代表型号  F-22“猛禽”战斗机,动力装置为2台F119-PW-100涡扇发动机,单台推力155.69千牛。武器全部内置在机身和进气口旁的武器舱内,1门20毫米M61“火神”机炮,在空对空构型时,通常携带6枚AIM-120和2枚AIM-9导弹。在空对地构型时,则携带2枚联合直接攻击弹药(或8枚GBU-39小直径炸弹)、2枚AIM-120和2枚AIM-9导弹。

F-35“闪电”战斗机,动力装置为1台加力燃烧涡轮风扇发动机,开加力后推力191千牛。武器装备有1门25毫米GAU-12/A“平衡者”机炮,还可以挂载AIM-9X、AIM-120、AGM-88、AGM-154、AGM-158、海军打击导弹、远程反舰导弹等多种导弹武器,并可使用联合直接攻击炸弹、风修正弹药撒布器、“铺路”系列制导炸弹、GBU-39小直径炸弹、Mk80系列无导引炸弹、CBU-100集束炸弹、B61核弹等,火力十分强劲。此外,它采用了一个203.2毫米×508毫米的大型全景多功能显示器,是迄今最大的战斗机显示器。

世界各国一至五代战斗机代表型号性能对比

F-22“猛禽”战斗机

2019年6月20日,在法国举行的第53 届巴黎航展上,第六代战斗机的全尺寸模型惊艳亮相。由此可见,各国已开始研究第六代战斗机。

展望更加长远的未来,随着科技的发展和人类迈向空天步伐的加快,战斗机将更加完善,不仅性能将得到进一步提升,而且无人化、智能化也必将是各国研究发展的重点。届时,空战任务将真正拓展为空天作战任务。也许在未来战争中,战斗机不仅仅是空域霸主,发展成为太空霸主也未可知!

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