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第3章 战斗机的发展历史(3)

著名的前苏联王牌飞行员波克雷什金,驾驶米格飞机先后击落59架敌机。他说“刚一接触米格1和米格3,它们的空气动力水平和速度一下子就把我折服了。驾驶这样的飞机升空,飞行员会感到自信。”

日本的“零”式飞机,也是第二次世界大战中最优良的战斗机之一。它的设计师是日本东京帝国大学航空系毕业的年轻人崛越二郎,由三菱重工业公司于1939年4月试制成功,后有多种改进型,生产量达10430架。

“零”式飞机首次参战是在1940年的中国战场。当时侵华日军已占领武汉,为摧毁中国军事指挥中心,迫使中国政府投降,派大批飞机轰炸四川重庆。

由于日本其他战斗机航程有限,不具备由武汉到重庆往返1600公里的续航能力,日本轰炸机在无战斗机护航的情况下损失惨重。仅1940年6月,日军的轰炸飞机就被中国空军击落164架。

驻武汉指挥轰炸四川的日本海军第1、第2航空队司令官山口闻多和大西泷治郎一筹莫展,强烈要求日本大本营速派“零”式飞机到武汉,为轰炸机护航。

1940年7月21日,尚处于实用试验阶段的十几架“零”式飞机从日本横须贺起飞,经上海飞抵武汉。

9月13日,在13架“零”式战斗机掩护下,36架日军轰炸机空袭重庆。

中国空军34架战斗机升空迎战。中国空军的主力机种是前苏联30年代生产的伊16和伊15歼击机,时速分别为440公里和360公里,装4挺机枪,没有航炮,对付日本轰炸机尚可,但绝非“零”式的对手。

“零”式不仅速度快,而且爬升快,机动灵活,爬升到600米高空只需6分钟,而伊16需15分钟。一群“零”式从高空俯冲而下,中国战斗机队形顿时被冲散。

重庆壁山上空半个小时的激战,“零”式飞机击落中国战斗机13架,击伤11架。九·一三空战后,“零”式飞机取得中国大后方的制空权,中国飞机数量少、性能差,只得避战。

使“零”式飞机名扬世界的则是珍珠港事件。1941年12月7日,日本数百架飞机从航空母舰起飞,突袭美国太平洋舰队基地珍珠港,其主力飞机就是“零”式舰载机。

“零”式主要用于航空母舰和海战,是第一种能够在大多数作战条件下胜过陆基飞机的舰载机。

美国寇蒂斯公司生产的P-40战斗机,使横行亚洲和太平洋的战场的“零”式飞机遇到了第一个克星。首先使用P-40与“零”式作战的是美国援助志愿飞行队“飞虎队”。

“飞虎队”队长是美国空军军官陈纳德,装备100架P-40战斗机,机头号上绘有长着锋利牙齿的鲨鱼嘴和一对凶猛的红眼睛。

P-40性能不亚于“零”式,而且结构牢固,中弹后多能带伤返航。“零”式则比较单薄,只要中弹就易燃烧爆炸。1941年12月23日,“飞虎队”与日机首战,一举击落4架“零”式战斗机。

1943年,美国生产出F-51“野马”战斗机,时速达703公里,升限1.28万米,使“零”式飞机相形见绌。(31)

战争后期,日本“零”式飞机已难以在空中与先进的美国战斗机较量,被大量用于组织“神风队”,以自杀方式撞击美国军舰。

日本一个王牌飞行员曾驾驶“零”式击落过64架敌机,而最后被美国“野马”式击落,虽大难未死,但丢了一条腿,瞎了一只眼。

他是“零”式从顶峰到没落的见证。他说:“落后就要挨打,技术优势对空战胜

利、对飞行员生死存亡至关重要。”

飞机从1903年诞生到第二次世界大战结束,短短几十年时间,已发展成为一种威力强大的现代化武器,在战争中发挥着重要的作用。这其中的空战主角就是战斗机。

战斗机的更新换代

目前,世界上的战斗机以第三代为主,二三代并存。美国空军的战斗机全部是第三代,俄罗斯空军到21世纪初淘汰所有第二代战斗机,全部装备第三代战斗机。英、法、德等西方军事大国也在加快更新换代的步伐,力争在21世纪初全部装备第三代战斗机。一些第三世界中小国家仍在大量使用第二代战斗机,辅以少量的第三代战斗机。

一、战斗机现状

美国空军在20世纪70年代前后研制的第三代战斗机F-15、F-16以及隐身飞机F117是美国空军的主力机种。美国的空中力量除空军外,还有海军和海军陆战队装备的P/A-18和F-14等第三代战斗机。

俄罗斯空军和防空军的主力战斗机是米格-23、米格-29和苏-27。

西欧各国空军装备的战斗机大致分为两类:一类是直接从美国购买的,如F-15、F-16、F-18等;另一类是自行研制的,如“幻影”2000、“狂风”等。以色列空军装备着除美、俄之外最先进的战斗机,实力很强,其中有F-15、F-16、F-4E和“幼狮”。印度空军战斗力也不弱,装备有“幻影”2000、米格-29、米格-23、米格-21,并正在特许生产米格-29。还有许多国家的空军战斗机正在更新换代,如西欧各国正在向美、法购买当代最先进的F-15、F-16、“幻影”2000来取代过时陈旧的战斗机。

二、战斗机代系发展

我国习惯称战斗机为歼击机。战斗机的主要用途是歼灭空中敌机和飞航式空袭兵器以夺取制空权,也可以进行对地攻击任务。根据其任务要求,战斗机必须具有飞行速度快、机动性好、火力强等特点。

自从1915年第一架专门用于空中格斗的战斗机问世以来,战斗机的发展经历了活塞式和喷气式两个阶段。50年代初,喷气式战斗机已经基本上取代了活塞式战斗机。由于发动机由活塞式发展到了喷气式,加之气动布局的改善,飞机的飞行速度在40年代后期突破了音障。从50年代出现第一代超音速战斗机(以后简称第一代战斗机),到现在已经发展到第四代。

1.第一代战斗机

第一代战斗机代表机型有美国的F-100、前苏联的米格-19等。这一代战斗机的最大飞行马赫数为1.3左右,机翼大多数为后掠翼。动力装置为带有加力燃烧室的涡轮喷气发动机。武器采用航炮、空空火箭和第一代空空导弹,并装有光学-机电式瞄准具。机载雷达为第一代雷达,功能简单,作用距离小(仅几千米范围),而且是电子管型,结构笨重,可靠性差(甚至可靠时间仅有几

小时)。

2.第二代战斗机(34)

第二代战斗机代表机型有美国的F-104、F-4,前苏联的米格-21、米格-23及法国的“幻影”Ⅲ等。我国的歼7、歼8均属于第二代战斗机。第二代战斗机的机翼多为小展弦比薄翼型、三角翼或变后掠翼;动力装置仍以带加力燃烧室的涡轮喷气发动机为主,但推力增大,推重比提高;武器为航炮和第二代空空导弹,并装有具有拦射能力的火控系统;机载雷达属于第二代雷达。第二代雷达与第一代相比,功能有所增加,作用距离增至几十千米,并采用了晶体管,体积减小,重量减轻,可靠性也有所提高。

3.第三代战斗机

第三代战斗机出现于70年代中期。这一代战斗机突出了中、低空机动性,即所谓空中格斗性能。其代表机型有F-15、F-16(美国)、米格-29、苏-27(前苏联)、“幻影”2000(法国)等。这代战斗机最大飞行马赫数一般为2左右。(35)(36)

(1)性能水平

典型的第三代战斗机,如F-15、F-16、米格-29、苏-27、“幻影”2000,其主要特点是空战格斗性能好,火力强,有出色的中低空亚、跨音速的机动性,不仅能执行空战任务,且有很强的对地攻击能力。(37)

最大平飞马赫数在1.8~2.5之间,具有高速空战能力。此外,由于这些飞机的最小平飞速度已降到170~185千米/小时,使最大速度与最小速度之比都在13以上,速度范围和使用包线扩大,飞机的机动能力明显提高。

实用升限稳定在1.8万~2万米左右,与上一代战斗机差不多。但爬升率有很大提高,海平面最大爬升率达到360~370米/秒,比上一代战斗机的240~260米/秒提高46%。

机动性能优良。第三代战斗机的飞机推重比普遍提高到1.0以上,比上一代战斗机提高40%,而翼载只有约300千克/平方米,比上一代战斗机小20%~30%,因而具有很高的机动能力。这除了体现在爬升性能好和速度范围大之外,更主要的是反映在转弯角速度和最大机动过载能力上。F-15、F-16、米格-29的最大转弯角速度达到每秒21~22度,最小转弯半径只有600米,甚至更小(据称米格-29只有300米);“幻影”2000的瞬时转弯角速度最大可达每秒30度,比上一代战斗机提高一倍。此外加速性也大幅度提高,F-15、F-16的海平面最大水平加速度达到12米/秒以上,比上一代战斗机的7.5米/秒提高了60%;在9000米高度,第三代战斗机只需用20秒和40秒马赫数就能从0.9加速到1.2和1.6,比上一代战斗机提高了一倍。

航程和作战半径较远。第三代战斗机大都采用涡轮风扇发动机,耗油率低,其转场航程约为3500~4000千米(F-15则高达4630千米),空战半径约达800~1000千米,比上一代2000~3000千米的转场航程和约750千米的作战半径提高约三分之一。米格-29由于采用涡轮喷气发动机,耗油率高,因此其航程和作战半径提高不大。

较好的短距起降性能。当代战斗机的起飞滑跑距离都在500米左右,F-15只有270米,米格-29为240米,比上一代的600~1000米缩短近一半;着陆滑跑距离约在500~800米之间,也比上一代减少了一半。由于短距起降性能好,大大降低了对机场使用条件的要求,并且提高了战斗机的地面生存能力。

拥有较强的作战火力。当代战斗机的最大悬挂能力达6~7吨,悬挂点9~13个,比上一代明显增多。至少配备6~8枚空空、空地导弹,既有中远程拦射弹,也有近距格斗弹。机上普遍装有多管速射机炮,其初速大、射速高、备弹量多,使单位时间内命中目标的机会增大。由于第三代战斗机的火控系统性能优良,加上高性能的空空、空地导弹和航炮,因此都具有全天候、全高度和全方向攻击能力,还普遍具有下视下射和多目标攻击能力,是上一代战斗机所不具备的。此外,第三代战斗机所能携带的多达6~7吨的各种类型的空地武器,使其具有很强的对地攻击能力。

可靠性、可维护性大为改善,出勤率高。当代战斗机普遍采用单元体结构和模块式的系统以及自检测装置,使可靠性大为提高,维护工作大大减轻。

(2)关键技术

第三代战斗机之所以能具备上述优异性能,是由于采用了众多的先进技术,其中关键技术是:

采用高性能发动机。大多采用“三高一低”(即高增压比、高涡轮进口温度、高推重比和低油耗)的涡轮风扇发动机,其性能比上一代发动机高出许多,例如推重比一般可达7.5~8.0(上一代的为5~6)。由于推力大,使飞机的整体推重比也加大,从而提高了空战机动能力。

在气动外形上虽仍多数采用常规布局,但增加了机翼边条和前缘机动襟翼,从而改善了大迎角机动性,减轻了重量;还采用了翼身融合体,可提高升阻比,加大机内可用空间,减少雷达反射截面积,减轻重量。

采用电传操纵系统和主动控制中的放宽静稳定度和颤振抑制技术,既可改善飞机的飞行品质,提高飞机的生存能力和武器投射能力,又能减小飞机尺寸,减轻重量。

普遍采用脉冲多普勒雷达,为飞机提供了下视下射能力。此外,火控雷达还具有多种功能,分别用于空战和对地攻击,具有全向攻击能力;数字技术的应用,使雷达具有多目标攻击能力。

开始采用高级复合材料(如碳硼等)。F-14、F-15、F-16在飞机结构中使用复合材料的比例,约为结构总重的2%~5%,使飞机结构重量有所减轻。鉴于当时复合材料的技术水平,第三代战斗机还只是把复合材料用于次要结构件。

普遍采用平视显视仪武器瞄准系统,提高了瞄准精度。

4.第四代战斗机

(1)性能水平

目前,美、俄和西欧国家都在竞相研制供21世纪使用的第四代战斗机,其中有美国的F-22、俄罗斯的I-42、法国的“阵风”、西欧的EF-2000和瑞典的JAS39等。从性能上看,目前只有F-22达到了第四代战斗机的性能标准,其他的最多达到所谓三代半的性能标准。第四代战斗机的主要技术特征是隐身、超音巡航、非常规机动和短距起降。(38)(39)

(2)关键技术

为达到第四代战斗机的性能要求,采用了大量的新技术,关键有:

先进气动布局。大多采用鸭

翼/三角翼布局、翼身融合体、自适应机翼或可变弯度襟翼、保形武器外挂或机内配置武器,使飞机在各种飞行条件下都具有最佳气动

特性。

主动控制技术。除放宽静稳定度和数字式电传操纵飞控系统外,还将采用直接力控制、颤振抑制等技术,使飞机实现“无忧虑”的非常规机动。

新一代高性能发动机。以低涵道比涡轮风扇发动机为主,采用先进的进气道设计、耐高温合金、二元推力喷管和数字式全功能发动机电子控制系统,推重比达10,耗油率低,零部件少,结构简单,可靠性高,易维护。

高级复合材料和新型合金。高级复合材料(如碳/碳和石墨)用量将占飞机结构重量的30%~50%,比第三代战斗机,减重25%;还将采用轻质铝锂合金和快速凝固铝合金,进一步减重10%~18%。

隐身技术。主要靠减少雷达反射面积(通过改进外型设计、使用吸波材料和涂层)和红外抑制技术(如二元喷管、隔热层、红外抑制挡板和添加剂等),使敌方难以发现。

微电子(主要是超高速集成电路)技术和信息处理技术广泛应用,使航空电子设备功能更强,更小型化和更可靠;还将采用光纤通信、电传乃至光传操纵、电子座舱综合显视和话音控制等技术,使飞行员负担减轻,效能增强。

先进的导弹技术。国外正在研制的先进远距空空导弹,采用红外、光电(或主动雷达)寻的头和先进推进系统;中距拦射导弹将采用指令+惯导+主动寻的末制导技术;近距格斗导弹将采用长波长敏感元件和远红外焦平面阵列导引信技术。这些技术使新一代导弹更轻更小更可靠,机动性更强,命中精度更高,并具有发射后不管的能力。

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