第一篇：鐵翼滄桑(現(xiàn)代)——固定翼軍用作戰(zhàn)飛機發(fā)展歷程

飛向未來——60 年代末以來作戰(zhàn)飛機的發(fā)展

印支半島那片熱帶叢林上空，用血與火換來的教訓(xùn)表明：典型的第二代超音速戰(zhàn)斗機并不能完全適應(yīng)現(xiàn)代空戰(zhàn)模式，以重大代價突出設(shè)計的高空高速性能在實戰(zhàn)中很少有發(fā)揮的余地。設(shè)想中的超視距空戰(zhàn)主宰一切的時代尚未到來，近距空戰(zhàn)仍然是現(xiàn)代空戰(zhàn)不可或缺的一環(huán)。在這樣的思想背景下，第三代戰(zhàn)斗機自 60 年代末以來相繼問世。由于有越南空戰(zhàn)的前車之鑒，其設(shè)計目標(biāo)非常明確，就是要克服越南空戰(zhàn)中遇到的問題。其典型特征是：最大速度 M2.0～M2.5，開始采用翼身融合體技術(shù)，以及渦升力技術(shù)；低翼載，高推重比；大部分采用放寬靜穩(wěn)定度設(shè)計；裝備第三代中距、近距空空導(dǎo)彈，內(nèi)置式固定航炮；全向、全高度、全天候火控系統(tǒng)；多功能 PD 雷達(dá)。

美國先后研制出 F-

14、F-

15、F-

16、F/A-18 四種第三代超音速戰(zhàn)斗機。四兄弟在近年來的幾場局部戰(zhàn)爭中都有上佳表現(xiàn)，以航電設(shè)備完善、機動性良好著稱。但敵我識別系統(tǒng)仍是美軍隱痛，多次發(fā)生誤傷事故。

F-

14、F-

15、F-

16、F/A-18

蘇聯(lián)直到 80 年代中，第三代戰(zhàn)斗機米格-29 和蘇-27 才相繼服役。這是蘇聯(lián)三代機的代表作，也是蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機的絕唱。就氣動設(shè)計而言，蘇聯(lián)三代機并不亞于美國同期產(chǎn)品。但航電水平始終是蘇制戰(zhàn)機永遠(yuǎn)的痛。80 年代服役的兩種三代機，其航電只相當(dāng)于美國 70 年代初的水平，嚴(yán)重限制其作戰(zhàn)能力的發(fā)揮。

俄羅斯飛行表演隊的米格-29 和蘇-27

西歐各國（英、德、意）在 70 年代研制出“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機，但這實際上是一種多用途戰(zhàn)斗轟炸機，性能上和第三代機有較大差距。80 年代為了替換主力制空戰(zhàn)斗機，西歐國家再次聯(lián)合發(fā)展，這就是歐洲戰(zhàn)斗機（EFA）計劃。90 年代后，由于蘇聯(lián)解體，EFA 進(jìn)度急劇放慢，并降級成為 EF2000。由于研制時期較晚，該機得以采用許多新概念和新技術(shù)，作戰(zhàn)能力超過典型的第三代戰(zhàn)斗機，成為所謂的“三代半”戰(zhàn)斗機。

“臺風(fēng)”的最新型號：帶保形油箱和矢量噴管的“臺風(fēng)”2020

1978 年法國的三代機幻影 2000 問世，采用達(dá)索典型的無尾三角翼布局，但應(yīng)用了放寬靜穩(wěn)定設(shè)計、電傳操縱、復(fù)合材料等新技術(shù)，使得性能大幅提高。但該機 M53 發(fā)動機性能比同代的美國 F100 發(fā)動機差一個檔次，嚴(yán)重制約幻影 2000 的性能，這是法國飛機的致命傷。80 年代初法國也曾參與西歐 EFA 計劃，但因作戰(zhàn)要求和研制主導(dǎo)權(quán)問題退出，自行發(fā)展 ACX 戰(zhàn)斗機——該機后來演變成“陣風(fēng)”。這也是一種三代半戰(zhàn)斗機，放棄了達(dá)索傳統(tǒng)的無尾三角翼布局，改用近距耦合鴨式布局，以期進(jìn)一步提高機動性能。不過“陣風(fēng)”的經(jīng)歷和 EF2000 差不多，進(jìn)度嚴(yán)重拖延。

2011 年 轟炸利比亞行動中的法國空軍“陣風(fēng)”和“幻影”2000D

瑞典則研制了 Saab-37 的后繼機 JAS-39，該機同樣采用歐洲流行的近耦鴨式布局。其突出特點是廉價，多用途（只需更換軟件和在必要時加掛吊艙，即可執(zhí)行不同任務(wù)）以及良好的可維護(hù)性。因此盡管該機各項性能在三代機中都不出眾，但仍然以其高效費比贏得不少用戶。

JAS-39 的最新型號：“鷹獅”NG

1991 年，美國空軍 ATF 選型競爭落下帷幕，設(shè)計較為傳統(tǒng)的 YF-22（選裝 YF119 發(fā)動機）中選——這標(biāo)志著第四代超音速戰(zhàn)斗機的誕生。這種飛機按照所謂的“S4”概念設(shè)計，即超音速巡航、隱身、超機動性、可維護(hù)性。這一概念后來也成為第四代超音速戰(zhàn)斗機的判斷標(biāo)準(zhǔn)。從性能上說，F(xiàn)-22 的確足以傲視群雄，但其高昂的價格也令美國空軍倍感吃力。在這種背景下，JSF 計劃出臺。該機最大特點是在設(shè)計過程中嚴(yán)格考慮價格因素，開創(chuàng)了軍機設(shè)計的先河。盡管 JSF 的性能和 F-22 這樣的標(biāo)準(zhǔn)第四代戰(zhàn)斗機相比有一定差距，但它在設(shè)計中引入并完善的一些概念（如可操作性、可維護(hù)性、低成本等），卻足以改變未來飛機的設(shè)計方向——這也是 JSF 的真正先進(jìn)之處。

F-22 已正式停產(chǎn)，最終數(shù)量 183 架

轟炸機方面，70 年代以后只剩下美蘇兩國在研制新一代的戰(zhàn)略轟炸機。

美國在下馬的 B-1A 基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改進(jìn)，強化隱身性能，加強結(jié)構(gòu)，主要以低空高速方式突防，發(fā)展出 B-1B。1978 年啟動的先進(jìn)技術(shù)轟炸機（ATB）計劃，最終發(fā)展成新一代隱形轟炸機 B-2，開創(chuàng)了轟炸機的一個新時代。同期的蘇聯(lián)圖-22M 轟炸機以作戰(zhàn)威力強大和準(zhǔn)洲際航程一度成為美蘇限制戰(zhàn)略武器第二階段談判的焦點。而其“多用途轟炸機”計劃最終發(fā)展出圖-160，該機隱身性能不佳，仍強調(diào)高空高速突防，與同期美系轟炸機風(fēng)格迥異。

B-2 的理念和強調(diào)高速突防的圖-160 截然不同

進(jìn)入 90 年代后，俄羅斯已無實力繼續(xù)研制新型戰(zhàn)略轟炸機。美國也沒有這方面的迫切需求，其空軍甚至計劃讓現(xiàn)役轟炸機群服役至 2030 年。如無意外，很長一段時間內(nèi)我們都將見不到轟炸機家族的新面孔了。

圖-160

攻擊機的發(fā)展呈現(xiàn)明顯的螺旋上升趨勢。1966 年美國空軍啟動 A-X 計劃，研制專用攻擊機，即后來的 A-10（參與競爭的 YA-9 被淘汰）。蘇聯(lián)則針對性地推出了蘇-25。這兩種飛機的共同特點是：裝甲厚，火力強，強調(diào)低空性能而放棄了對高速性的要求（均為亞音速飛機），專用于近距空中支援。進(jìn)入 80 年代，戰(zhàn)斗轟炸機再度興起，由于技術(shù)的發(fā)展，這一代的戰(zhàn)斗轟炸機真正實現(xiàn)了雙重用途——最典型的莫過于 F-15E，曾經(jīng)強調(diào)“沒有一磅重量用于對地攻擊”的空優(yōu)戰(zhàn)機改型。不過，這時的戰(zhàn)斗轟炸機重點是縱深遮斷，而非近距支援。

F-15E 用于取代 F-111，作戰(zhàn)性能大有提高

隨著 F-117A 的出現(xiàn)，攻擊機進(jìn)入了隱身時代——盡管該機被稱為“戰(zhàn)斗轟炸機”，但由于氣動性能不佳，這種飛機實際上就是一種專用的縱深攻擊機。90 年代以來，防區(qū)外發(fā)射武器技術(shù)日漸成熟，從而大大強化了作戰(zhàn)飛機的對地攻擊能力，并提高了其戰(zhàn)場生存力。相比之下，厚重裝甲對生存力的影響卻明顯下降。以 A-10 為代表的一代攻擊機逐漸過時，美國空軍開始逐漸將其淘汰（當(dāng)然，這類飛機仍在其它國家繼續(xù)服役），JSF 計劃已經(jīng)明顯體現(xiàn)出這種趨勢。也許，在不久的將來，我們又將進(jìn)入一個戰(zhàn)斗轟炸機大發(fā)展的時代。

F-35 更應(yīng)該被視為隱身攻擊機

說到這里，終于也該告一段落了。這實在不是一個輕松的話題——那片冰冷的鐵翼上，不僅凝聚了人類文明的精華，也凝聚了太多的血色和滄桑。和平主義者也許希望軍用飛機永遠(yuǎn)停止發(fā)展，但沒有永恒的和平一樣，只要人類還在這地球上，軍用航空就永遠(yuǎn)不會停止發(fā)展。30 年來的技術(shù)發(fā)展 渦升力技術(shù)

年代末以來，渦升力技術(shù)逐漸成熟，進(jìn)入實用階段。由此誕生了兩種先進(jìn)的氣動設(shè)計——邊條翼和近距耦合鴨式布局。其根本原理都是利用機翼上表面的穩(wěn)定渦流誘導(dǎo)產(chǎn)生渦升力，并為上表面附面層補充能量，推遲機翼失速。渦升力技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了飛機的機動性能，并成為第三代超音速戰(zhàn)斗機的典型特征之一。其中，鴨翼可以兼作操縱面，在歐洲 80 年代戰(zhàn)斗機設(shè)計中頗為流行。不過，近耦鴨式布局有兩個固有缺點：配平能力不足，鴨翼偏轉(zhuǎn)時 RCS 增大。因此美國 ATF 在方案論證時最終放棄了鴨式布局。

殲-20 打破了鴨式布局不隱身的神話

隨控布局

“隨控布局”設(shè)計思想也是在這一時期發(fā)展起來的。這一思想實際是建立在業(yè)已成熟的自動增穩(wěn)系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上的。但與之不同的是，飛控系統(tǒng)的設(shè)計不再是飛機外形確定之后的才考慮的事，而是在研制過程中與氣動外形進(jìn)行一體化設(shè)計。采用隨控布局設(shè)計，不僅可以顯著改善飛機的穩(wěn)定性和操縱性，還可以優(yōu)化飛機外形、降低成本等。在 70 年代美國空軍 LWF 計劃中，通用動力公司率先將隨控布局設(shè)計用于實踐，研制出一代名機 F-16。此后，所有高性能戰(zhàn)斗機都采用了隨控布局設(shè)計技術(shù)。

使用線傳操縱隨控布局的 F/A-18E/F

渦扇發(fā)動機和收擴(kuò)噴管

發(fā)動機自 60 年代以來，開始進(jìn)入渦扇時代。和以前的渦噴發(fā)動機相比，渦扇發(fā)動機主要區(qū)別是增加了一個前風(fēng)扇（低壓壓氣機），從而獲得更高的增壓比，提高推力，降低耗油率。不過，在這期間，渦扇發(fā)動機也走過一段彎路。在為 F-15 研制 F100 發(fā)動機時，曾出現(xiàn)過只重性能和先進(jìn)性而忽略其它方面的情況，結(jié)果導(dǎo)致早期 F100 可靠性極差，F(xiàn)-15 大批趴窩。此后，重視發(fā)動機可靠性成為發(fā)動機研制過程中不可動搖的原則。在發(fā)動機發(fā)展的同時，作為其重要組成部分之一——噴管，也在 60 年代末有了突破性進(jìn)展。傳統(tǒng)的簡單收斂噴管適應(yīng)性不佳，在某些情況下造成的推力損失嚴(yán)重到令人難以接受。而先進(jìn)的收斂-擴(kuò)散可調(diào)噴管則可以控制噴管的有效面積比，實現(xiàn)增推的目的。1967 年，在 F-14 戰(zhàn)斗機上，這種噴管首次得到實際應(yīng)用。不過，F(xiàn)-14 采用的是獨特的光圈式結(jié)構(gòu)，其后的大多數(shù)戰(zhàn)斗機都采用了鉸接魚鱗板結(jié)構(gòu)。

F100 的鉸接式收斂-擴(kuò)散可調(diào)噴管

推力矢量技術(shù)

進(jìn)入 90 年代，新一代推力矢量技術(shù)開始投入實用。早在 50 年代，霍克公司研制 P.1127（即“鷂”的前身）垂直期間戰(zhàn)斗機時就開始應(yīng)用推力矢量技術(shù)。但當(dāng)時的推力矢量設(shè)計嚴(yán)重影響飛行性能，因此始終未在主流戰(zhàn)斗機上得以應(yīng)用。而新一代的推力矢量噴管，則可以完全與飛機后機身融合，并不影響飛機性能，雖然付出了一些重量代價，但在操縱性方面獲得的好處卻是難以衡量的——特別是在超大迎角范圍內(nèi)，氣動舵面都已失效的情況下，推力矢量控制更顯出其價值。如蘇-37 的“弗羅洛夫法輪機動”，正是借助矢量推力的幫助完成的。

F-22 的推力矢量噴管結(jié)構(gòu)

先進(jìn)顯示系統(tǒng)

戰(zhàn)術(shù)信息的增多，使得平顯早已不敷使用。于是，80 年代誕生了下視多功能顯示器，取代了原來的儀表盤。多功能顯示器可以集中并根據(jù)需要分別顯示飛行速度矢量、飛行姿態(tài)角信息、機上功能系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)等多種信息，而不是象傳統(tǒng)儀表一樣將所有信息全部顯示在飛行員面前，由飛行員去選擇并處理，從而增強了飛行員對信息的管理能力，提高了其作戰(zhàn)效率。80 年代服役的蘇-

27、米格-29 裝備了頭盔瞄準(zhǔn)具，可以顯示有限的武器和飛行信息，算是平顯和多功能顯示器的補充。美國也進(jìn)行了相關(guān)研究，但未投入實用。到了 90 年代，頭盔瞄準(zhǔn)具的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，可以顯示多種戰(zhàn)術(shù)、導(dǎo)航、飛控信息，從而取代了平顯，成為“頭盔顯示器”——在 JSF 的獲勝型 F-35上，“頭顯”已經(jīng)成為正式裝備。

F-35 飛行員的頭盔瞄準(zhǔn)具

隱身技術(shù)

隱身技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是這一時代的又一個重要特征。實際上，現(xiàn)代隱身技術(shù)的真正源頭是在蘇聯(lián)。1962年，一位蘇聯(lián)物理學(xué)家發(fā)表了一篇關(guān)于衍射的論文，正是在這篇論文的基礎(chǔ)上，美國在 70 年代開始啟動飛機隱身多面體的研制工作。受限于當(dāng)時計算機的能力，洛克希德只能對一系列三角形表面組成的二維外形的雷達(dá)反射截面積（RCS）進(jìn)行計算——其成果就是“海弗藍(lán)”驗證機，該機最終發(fā)展成第一代隱身攻擊機 F-117。其特點是強調(diào)隱身，氣動性能嚴(yán)重惡化。之后，計算機能力的增強使得設(shè)計人員可以計算曲率連續(xù)變化外形的 RCS，在此基礎(chǔ)上誕生了第二代隱身飛機 B-2 戰(zhàn)略轟炸機。該機仍突出隱身性能，但飛行性能明顯改善。其最大問題是隱身性能維護(hù)不易，連續(xù)作戰(zhàn)能力受影響。F-22 則是第三代隱身飛機，強調(diào)隱身性能與機動性能相結(jié)合，并大幅降低了隱身維護(hù)的成本和難度。F-35 則進(jìn)一步改善可維護(hù)性，成為一種真正的“可用得起”的隱身飛機。時至今日，隱身已成為現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的重要特征之一。即使不能實現(xiàn)全隱身，至少也要降低 RCS。

第一代隱身攻擊機 F-117