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噴氣式戰機79年之路 飛行速度增加4倍跨入隱身化時代

He 178

1939年8月27日,一架由沒有塗漆的古怪飛機在德國起飛,從此名載史冊。這架亨克爾公司製造的He 178的機頭沒有螺旋槳,只有一個奇怪的圓形進氣口,因為它是世界上第一架噴氣式飛機。He 178的最大速度只有611公里/小時,只比當時服役的梅塞施密特109E活塞式戰鬥機快了10%。

亨克爾噴氣機首飛近80年後,現代噴氣式戰鬥機的最大速度已經超過2400公里/小時,可以向幾十公里外的敵機發射導彈,掛彈重量超過第二次世界大戰中的四發戰略轟炸機。那麼,噴氣式戰鬥機是如何從He 178這樣的簡陋飛機發展成高度先進的隱身戰鬥機的呢?

第一代噴氣式戰鬥機——在摸索中前進

渦輪噴氣發動機的原理是吸氣、壓縮、與燃料混合燃燒、驅動渦輪並高速噴出,這種技術雖然有望大幅提高戰鬥機的速度,但早期噴氣式飛機(如He 178、P-59和英國的E.28/39)並不比同時代活塞戰鬥機快多少。

梅塞施密特Me 262

直到1944年,雙發渦噴動力的梅塞施密特Me 262服役後才改變了這種局面。該機的最大速度達869公里/小時,輕易超越任何盟軍戰鬥機。但此時納粹德國的工業能力已遭受沉重打擊,燃料也出現短缺,Me 262並未對戰局產生影響。

二戰中另一個裝備噴氣戰鬥機的國家是英國,發展出用於攔截V-1巡航導彈的格洛斯特「流星」戰鬥機。

F-86和米格-15

早期亞音速噴氣式戰鬥機(如P-80和F-84)受限於平直翼,在音障面前無法進一步提高速度。德國氣動學家發現後掠翼在近聲速時有助於推遲誘發激波,於是催生出後掠翼設計的F-86和米格-15,在1950年爆發的朝鮮戰爭中針鋒相對。這兩種戰鬥機的速度提高到了1094公里/小時。

不過朝鮮空戰依然與二戰相似,飛行員使用機槍和機炮決鬥,這中情況將很快得到改變。

第二代噴氣式戰鬥機——超音速和專業化

1947年10月14日,查克·耶格爾駕駛X-1火箭飛機首次突破音障。在20世紀50年代開始航空大發展期間,噴氣式戰鬥機憑藉全新的加力燃燒室,把燃料直接噴射入尾噴管內二次燃燒來大幅增加推力,終於實現了超音速飛行。

第二代噴氣式戰鬥機為設想中的核大戰而省,高度專業化。

美國F-104

側重截擊任務的戰鬥機的高度重視高空高速性能而不是機動性,如蘇聯蘇-9、英國「閃電」、三角翼的法國「幻影」III和美國F-104。這些戰鬥機的研製目的是迅速爬升到高空攔截敵人的戰略轟炸機,在其投下核彈前寓意擊落。

這些截擊機大多配備了機載雷達,這在以前可是夜間戰鬥機和反潛飛機的專用裝備,並開始裝備空空導彈。其中包括射程較遠的雷達制導導彈,以及能鎖定敵機尾噴管的紅外製導近距導彈,有些導彈甚至裝備著核戰鬥部。1958年在台海空戰中,F-86發射的一枚AIM-9B「響尾蛇」導彈擊落了一架米格-17,成為空空導彈的首個戰績。

蘇-7

與此同時,冷戰雙方也預見戰爭中會發生大規模地面戰爭,開始研製出戰鬥轟炸機來攻擊地面目標,如A-4「天鷹」和蘇霍伊蘇-7。

第三代噴氣式戰鬥機——更快但更笨重

到20世紀60年代,隨著地空導彈的發展,戰略轟炸機的高空突防戰術已不合時宜,轉為貼地飛行。於是除了蘇聯國土防空軍的蘇-15和圖-128截擊機外,其他國家停止發展專用截擊戰鬥機。

設計師專註於研製新一代高大全的重型戰鬥機,利用早期的模擬計算機系統、空中加油技術和空空導彈來大幅提高作戰性能。

F-4「鬼怪」

龐大的F-4「鬼怪」是其中代表作,該機憑藉兩台J79渦噴發動機能達到2.25馬赫的最高速度,可掛8噸彈藥,並能通過空中加油來加大航程。龐大的機載雷達能引導AIM-7「麻雀」導彈攻擊遠在35公里開外的迎頭目標。「鬼怪」甚至能投擲早期精確制導空地武器,是名副其實的多用途戰鬥機。雖然「鬼怪」的速度很快,但機動性卻不是很好,空空導彈的表現在實戰中也很差勁。

與F-4相比,蘇聯米格-25「狐蝠」更快更重,該機的最大速度接近3馬赫。但是儘管速度驚人,但該機還是非常笨拙,在中東戰爭中表現平平。

第四代噴氣式戰鬥機——多任務和高機動性

中東和越南的空戰表明噴氣式戰鬥機需要兼具機動和速度。

戰鬥機設計師在70年代開始尋找能平衡兩者的技術,通過線傳飛控和靜不穩定性設計來提高戰鬥機的操縱性和機動性,並實現無憂慮操縱。用推力更大的渦扇發動機取代渦噴,使戰鬥機的推重比首次達到1。

集成電路的發展帶來了航電革命,功能強大的多普勒雷達使戰鬥機能下視下射擊落低空目標,電子戰設備也能保護戰鬥機免受敵方導彈攻擊。

平顯和手不離桿操縱桿(HOTAS)允許戰鬥機飛行員專註于飛行和作戰而不必低頭看儀錶板。經過完善的雷達制導空空導彈使戰鬥機具備了真正的超視距空戰能力。

F-15

在1982年的黎巴嫩貝卡谷地空戰中,以色列第四代F-15和F-16戰鬥機擊落了約一百架敘利亞第二、三代米格和蘇霍伊戰鬥機。

與此同時,精確制導對地彈藥大大提高了戰鬥機的對地攻擊能力,尤其針對坦克這類裝甲防護目標。制導武器也意味著戰鬥機不必冒險進入低空投彈,在高射炮和肩射導彈射程之外就能準確攻擊。

蘇-27

最初誕生的第四代噴氣式戰鬥機都是純粹的空中優勢戰鬥機,如早期型號的F-14「雄貓」、F-15「鷹」、米格-29和蘇-27,這些戰鬥機都是雙發設計。

設計師很快就發現空戰任務和對地攻擊任務並不衝突,於是F-14和F-15都發展出對地攻擊改型,美國還專門研製了更便宜的F/A-18和F-16多任務戰鬥機斗機,形成高低搭配。

四代半戰鬥機——價格和性能之間的平衡

由於第五代隱身戰鬥機的研製和操作都非常昂貴,無法以1:1取代上一代戰鬥機,只能作為「銀彈」少量裝備。所以需要搭配便宜的四代半非隱身戰鬥機以滿足裝備需要,典型代表有蘇-35、「陣風」、「颱風」和F/A-18E/F「超級大黃蜂」。

蘇-35

四代半戰鬥機裝備有全新的數字化航電、相控陣雷達和遠程紅外感測器,有些機型應用了隱身技術來降低雷達截面積。

這些戰鬥機普遍裝備有頭盔顯示器或瞄準具,飛行員通過看向目標就能引導武器引導頭的瞄準,可實現空空導彈的越肩發射,攻擊身後的目標。

四代半戰鬥機裝備的新一代空空導彈具有70-80%的殺傷概率,隨著「流星」、R-77-1和AIM-120D等新一代遠程導彈的出現,現代空戰進一步向超視距方向發展。

第五代戰鬥機——你看不見我

即F-117「夜鷹」和B-2「幽靈」先後開創隱身作戰飛機先河後,現在中、美、俄三國已經研製出各自的隱身戰鬥機。

殲-20戰鬥機

F-22、F-35、殲-20、蘇-57這四種隱身戰鬥機都具有極低的雷達截面積,只有抵近到極近距離後才能被第四代或四代半戰鬥機的機載雷達發現,因此在面對上一代對手時往往能獲得極為誇張的空戰交換比。這並不稀奇,因為空戰戰場此時對五代機來說是單向透明的,對手根本看不見自己。

現在各國都在研究隱身戰鬥機之間的空戰問題,限於機載雷達對隱身目標極近的發現距離,也許未來空戰又會回到目視狗斗的年代。

F-35

這方面研究的另一個趨勢是依靠被動探測手段對付隱身目標。因為現在隱身技術只針對雷達隱身,第五代戰鬥機在飛行和戰鬥中仍會發出可觀的紅外輻射,可被中波紅外感測器在較遠距離上發現。除較早期的F-22之外,F-35、殲-20和蘇-57都裝備有紅外搜索與跟蹤系統,可用於對空搜索。


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