戰(zhàn)斗機(jī)的故事

譚索

經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)的錘煉，戰(zhàn)斗機(jī)的氣動外形已變得更加洗練。流線型的機(jī)身，配上精心設(shè)計的橢圓形或梯形機(jī)翼；張臂式的下單翼布局，既有利于安置起落架，也便于地面維護(hù)；堅固的機(jī)翼上可以安裝機(jī)槍或口徑在20毫米以上航炮，還可以外掛炸彈和火箭，機(jī)槍協(xié)調(diào)器已不再是戰(zhàn)斗機(jī)必不可少的設(shè)備了。

由于戰(zhàn)術(shù)的日趨成熟，戰(zhàn)斗機(jī)的性能提高速度逐漸減慢。在第一次世界大戰(zhàn)之前，飛機(jī)的飛行性能一直在大幅度地迅速提高。如1909年時的飛行紀(jì)錄是，速度為77.00公里／小時（“布萊里奧”飛機(jī)創(chuàng)造）、高度為45293米(“法爾芒”飛機(jī)創(chuàng)造）、距離為23429公里（“安托瓦內(nèi)特”飛機(jī)創(chuàng)造）；而到了1938年至1939年的飛行紀(jì)錄，速度達(dá)到75499公里/小時（Bf109R飛機(jī)創(chuàng)造）、高度達(dá)到1708282米（“卡普羅尼161”飛機(jī)創(chuàng)造）、飛行距離達(dá)到1152937公里（維克斯“韋爾斯利”飛機(jī)創(chuàng)造）。

從這些數(shù)據(jù)可以看出，將近30年的時間，飛機(jī)的速度紀(jì)錄提高了近10倍、高度紀(jì)錄提高了37倍以上，直線距離紀(jì)錄提高約50倍。但此后，一直到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，活塞式戰(zhàn)斗機(jī)的飛行紀(jì)錄并沒有顯著的變化。

大戰(zhàn)之后，活塞式航空發(fā)動機(jī)的最大功率已可以達(dá)到3000～4000馬力（即2237～2982千瓦），而戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度卻難以增進(jìn)。美國在二次大戰(zhàn)末期生產(chǎn)的F8F“熊貓”（Bearcat）海軍用戰(zhàn)斗機(jī)，原裝有2500馬力（186425千瓦）的活塞式發(fā)動機(jī)，最大飛行速度為755公里／小時，是“貓”（Cat）系列飛機(jī)中發(fā)動機(jī)功率最大、飛行速度最快的。戰(zhàn)后，美國給它換裝了功率為3000馬力（2237千瓦）的活塞式發(fā)動機(jī)，功率增加1/5，但飛行速度只增加21公里／小時，增長率不到3％。

呼喚新一代戰(zhàn)斗機(jī)

要想繼續(xù)提高戰(zhàn)斗機(jī)的飛行性能，除了研制新概念的航空發(fā)動機(jī)之外，還有一個重要的問題，就是挖掘飛機(jī)氣動布局的潛力。事實上，這一時期已經(jīng)有很多有識之士正在做這方面的研究工作。

德國的利皮施（Lippisch）和霍爾滕（Horten）兄弟，從第二次世界大戰(zhàn)前起，就開始研制無尾式滑翔機(jī)和飛機(jī)，對后來發(fā)展噴氣式高速飛機(jī)起了重要作用。利皮施在他設(shè)計的無尾式飛機(jī)的機(jī)翼前面，還設(shè)置了鴨式前翼。這種鴨式前翼與后翼形成開縫，可起到改善機(jī)翼流動狀態(tài)、延遲失速的作用。這種設(shè)計已經(jīng)提出了前、后機(jī)翼之間產(chǎn)生有利干擾的設(shè)想。在霍爾滕兄弟的研究機(jī)上，甚至采用了早期的合成材料(現(xiàn)在稱復(fù)合材料)。

法國的帕楊（Payen）在1935年設(shè)計了“天箭”（Flechair）型串翼式飛機(jī)，類似于現(xiàn)在的近距耦合鴨式布局飛機(jī)。只是因為機(jī)頭前方有一具大功率螺旋槳，產(chǎn)生了很大的扭矩，使飛機(jī)難于操縱。但30年之后，瑞典的薩伯－37“雷”（Viggen）噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)上，卻成功地運用了這種氣動布局。

美國的錢斯－沃特（ChanceVought）公司在第二次世界大戰(zhàn)剛結(jié)束時，研制了一種非常有趣的試驗機(jī)，叫作CV－X5FU－1“飛行薄餅”（FlyingFlapjack，見本刊1998年6月號介紹）。它利用兩具大直徑螺旋槳產(chǎn)生的滑流覆蓋小展弦比的機(jī)翼，升力特性非常好，幾乎可以垂直起飛。這種飛機(jī)可以說是徹底的翼身融合體，也可以說是早期飛行器一體化設(shè)計的典型。美國海軍對這一設(shè)計曾寄予厚望，只因噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)，而停止了研制。

1928年，英國的一位空軍飛行學(xué)員弗蘭克·惠特爾（FrankWhittle）提出了利用燃?xì)鈬娏鳟a(chǎn)生的反作用力推進(jìn)飛機(jī)的設(shè)想。1930年，他就取得了該項發(fā)明的專利，但直到1937年4月12日才造出了他的第一臺離心式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)。1941年5月15日，裝有這種新型發(fā)動機(jī)的E28／39型試驗機(jī)首次試飛。

德國人漢斯·馮·奧海因（HansVonOhain）提出了同樣的設(shè)想，且由于得到了享克爾（Heinkel）公司的支持，在1936年就研制成功了德國的第一臺噴氣式發(fā)動機(jī)。1939年8月27日，裝備了這種發(fā)動機(jī)的He178型噴氣式試驗機(jī)首次試飛。1945年3月18日，在柏林空戰(zhàn)中，德國的裝有軸流式噴氣發(fā)動機(jī)的Me262型戰(zhàn)斗機(jī)擊落美國的轟炸機(jī)25架和P－51型戰(zhàn)斗機(jī)5架，顯示了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的優(yōu)勢。

噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)登場

在第二次世界大戰(zhàn)中，有些國家就已開始研制新型的噴氣式飛機(jī)。1941年4月2日，德國首次試飛了He280V－1型雙發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。美國仿制了英國的噴氣式發(fā)動機(jī)，將其裝于貝爾P－59A型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)上，1942年10月1日進(jìn)行了首次試飛。1944年1日13日，美國的第二種噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)XP－80首次試飛。

起步較早的英國格洛斯特“流星”(GlosterMeteor)型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，因改進(jìn)動力裝置，直至1943年3月5日才首次試飛。但這種飛機(jī)在1944年7月12日就有2架裝備部隊，用于攔截德國發(fā)射的V－1型飛彈。它和英國在1943年研制的D盚100“吸血鬼”(Vampire)型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)一起，后來都參加過朝鮮戰(zhàn)爭。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，蘇聯(lián)利用仿制德國的尤莫004(Jumo 004)型噴氣式發(fā)動機(jī)，研制成功了雅克－15(Як－15)和米格－9(МиГ－9)型噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。

在1950年至1953年的朝鮮戰(zhàn)爭中，首次出現(xiàn)了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)之間的空戰(zhàn)。第一代采用后掠機(jī)翼的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，如美國的F－86“佩刀”(Sabre)和前蘇聯(lián)的米格－15等型飛機(jī)投入了使用。

二戰(zhàn)中的蘇聯(lián)空戰(zhàn)英雄闊日杜布，曾率領(lǐng)殲擊機(jī)師參加朝鮮空戰(zhàn)。據(jù)稱，他的部隊共擊落擊傷美機(jī)207架，而自己僅損失27架米格－15型飛機(jī)和犧牲9名飛行員。

超音速戰(zhàn)斗機(jī)問世

蘇聯(lián)按照高亞音速的設(shè)計要求，研制的米格－17型戰(zhàn)斗機(jī)原型機(jī)，于1950年2月1日由伊瓦先科(Иващуенко)試飛時，在2200米高度上，以平飛狀態(tài)超過音速，最大速度達(dá)到M103(即1114公里／小時)。但3月20日，在另一架原型機(jī)試飛時，飛機(jī)進(jìn)入俯沖后不能改出，試飛員犧牲。不過，經(jīng)過改進(jìn)后的米格－17型飛機(jī)，由謝多夫(Седов)、阿諾欣(Анохин)、卡茲明(Каэмин)和科基納基(Коккинаки)等著名的試飛員試飛時，以小角度俯沖狀態(tài)，很容易達(dá)到M114的速度，而且飛機(jī)的操縱性良好。

采用后掠翼或三角形機(jī)翼的戰(zhàn)斗機(jī)，再配上帶有加力燃燒室的發(fā)動機(jī)，作跨音速飛行已不是難事。戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度，較之活塞式飛機(jī)又大大地前進(jìn)了一步。20世紀(jì)50年代初至60年代中期，有關(guān)各國紛紛研制成功超音速戰(zhàn)斗機(jī)，如美國的F－100“超佩刀”(SuperSabre)、F－102“三角劍”(DeltaDagger)、F－104“星”(Starfighter)、F－4“鬼怪”(Phantom)和F－111；蘇聯(lián)的米格－19、米格－21、米格－23、米格－25、蘇－7以及蘇－17；英國的P－1A“閃電”(Lightning)；法國的“超神秘”(Super Mystere)、“幻影”Ⅲ(MirageⅢ)和F－1；瑞典的薩伯－35“龍”(Draken)；中國在這一時期內(nèi)主要研制生產(chǎn)了殲－6、殲－7和殲－8等。

這一代戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度，一般可以達(dá)到M2～25，即音速的2～25倍。最大爬升率一般可達(dá)到150～250米／秒，實用升限在15000～20000米之間。還有少數(shù)飛機(jī)，如美國的YF－12A和蘇聯(lián)的米格－25“狐蝠”(Foxbat)等高空高速截?fù)魴C(jī)，其最大速度可以達(dá)到或接近音速的3倍。

為改善高速戰(zhàn)斗機(jī)的低速性能而探索

噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的性能在突飛猛進(jìn)，然而經(jīng)過越南、中東等幾場局部戰(zhàn)爭的考驗，參戰(zhàn)飛行員對這一代戰(zhàn)斗機(jī)卻提出了異議，要求改善噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動性和操縱性的呼聲越來越高。

當(dāng)時的戰(zhàn)斗機(jī)，雖然已普遍裝備了導(dǎo)彈武器，但仍不能摒棄當(dāng)年加羅斯提出的“對敵機(jī)跟蹤發(fā)射”的戰(zhàn)術(shù)。早期的雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈沒有離軸發(fā)射能力，在發(fā)射后，載機(jī)需要按追蹤方式操縱飛機(jī)，繼續(xù)跟蹤照射目標(biāo)，為導(dǎo)彈制導(dǎo)，直至命中；早期的紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引系統(tǒng)，也只能接收到目標(biāo)飛機(jī)尾噴口后的紅外信號，因而它的可攻擊范圍也只能限制在目標(biāo)后±40度左右。而且當(dāng)導(dǎo)彈未能命中目標(biāo)時，交戰(zhàn)飛機(jī)還要在近距離，通過使用機(jī)槍或航炮進(jìn)行格斗。

交戰(zhàn)雙方都要通過盤旋機(jī)動，繞到對方尾后，尋找攻擊時機(jī)。這就是兩次大戰(zhàn)中，戰(zhàn)斗機(jī)一直采用的作戰(zhàn)方式。但噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的速度快，盤旋半徑也大，在進(jìn)行“咬尾”式的格斗(dogfight)時就很不利。因為速度小的飛機(jī)很容易繞到速度大的飛機(jī)后面進(jìn)行攻擊，這方面的例子很多。

1951年11月30日下午，中國人民志愿軍空軍副大隊長王天保駕駛拉－11型活塞式戰(zhàn)斗機(jī)，在朝鮮大和島上空擊落美軍噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)F－86飛機(jī)1架、擊傷3架。

1965年4月24日，我空軍航空兵中隊長宋義民駕駛亞音速的殲－5型飛機(jī)，在廣西板興上空擊落美軍入侵的F－4B型飛機(jī)1架。F－4B型飛機(jī)的速度為2300公里／小時，能攜載4～6枚“麻雀”－Ⅲ型空對空導(dǎo)彈，是當(dāng)時美國最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)。

在20世紀(jì)60年代的越南戰(zhàn)爭中，越南人民軍的米格－17戰(zhàn)斗機(jī)曾多次擊落美軍的F－105“雷公”(Thunderchief)和F－4型等超音速戰(zhàn)斗機(jī)。

曾經(jīng)參加過越南戰(zhàn)爭的美國飛行員，在總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)時，強(qiáng)烈地要求飛機(jī)研制部門要設(shè)計出“戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的戰(zhàn)斗機(jī)”。這也就是說，要加強(qiáng)戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動性，提高其格斗能力。從飛機(jī)的空氣動力學(xué)實質(zhì)來看，就是要求改善高速飛機(jī)的低速性能。為此世界各國的戰(zhàn)斗機(jī)研制廠商和有關(guān)專門研究機(jī)構(gòu)都在這方面進(jìn)行研究和探索，但所采取的解決辦法和所走的道路是有所不同的。

1969年1月12日，美國海軍和空軍分別選定了F－14“雄貓”(Tomcat)和F－15“鷹”(Eagle)兩種戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計方案。兩者都是通過加大發(fā)動機(jī)的推力（提高全機(jī)推重比）和增大機(jī)翼面積（降低翼載荷）來改善機(jī)動性能的，前者還使用了變后掠翼技術(shù)。因而飛機(jī)變得很大，它們的最大起飛重量分別是33.7噸和25.4噸，約為我國殲－5型飛機(jī)的5倍。F－15A型飛機(jī)的空戰(zhàn)推重比達(dá)到138千牛／公斤，最大翼載荷為450公斤／平方米。

1969年4月，英國的“鷂”(Harrier)式垂直/短距起落攻擊機(jī)開始服役，它從根本上改變了高、低速飛行的矛盾，具有異乎尋常的機(jī)動能力，但隨之而來的是出現(xiàn)了維護(hù)使用復(fù)雜和經(jīng)濟(jì)性差等問題。

上個世紀(jì)60年代末，前蘇聯(lián)研制成功米格－27和蘇－17等戰(zhàn)斗機(jī)，它們都是利用變后掠翼技術(shù)來協(xié)調(diào)高、低速飛行矛盾的，由此也帶來了結(jié)構(gòu)重量的增加。

英國、聯(lián)邦德國和意大利三國于1969年開始論證“狂風(fēng)”（Tornado）型戰(zhàn)斗機(jī)方案，他們最終采用的也是變后掠翼布局。

1969年3月，法國的“幻影”F1戰(zhàn)斗機(jī)的預(yù)生產(chǎn)型首次試飛。為了提高飛機(jī)的機(jī)動能力和縮短起降滑跑距離，法國人放棄了“幻影”飛機(jī)系列傳統(tǒng)的無尾三角翼布局，又回到常規(guī)的后置尾翼布局中尋找出路。

還是在這一年里，瑞典的近距耦合鴨式布局短距起降戰(zhàn)斗機(jī)薩伯－37在世界上一舉成名。瑞典人為了挖掘飛機(jī)的氣動潛力，曾進(jìn)行了10年之久的預(yù)先研究。他們的成功激起了70年代探索非常規(guī)氣動布局的熱潮。

1969年8月25日，我國正式?jīng)Q定研制殲－12型殲擊機(jī)。與眾不同的，我們是通過縮小飛機(jī)機(jī)體，減輕飛機(jī)重量來提高飛機(jī)的機(jī)動性能的。1970年12月26日殲－12飛機(jī)首次試飛成功，并被贊譽(yù)為“空中李向陽”（李向陽是電影《平原游擊隊》中的抗日游擊隊長）。這一綽號道出了殲－12飛機(jī)機(jī)動靈活的飛行特點。

殲－12飛機(jī)是迄今世界上最輕的超音速戰(zhàn)斗機(jī)，它的正常起飛重量只有4450公斤。作為優(yōu)點是機(jī)體小、重量輕、機(jī)動性好，不足就是載彈量和載油量受到限制。殲－12飛機(jī)雖然沒有投入批生產(chǎn)，但卻提出了戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計的另一個途徑。

1948年至1949年間，美國試驗過總重只有2590公斤，裝有4挺127毫米口徑機(jī)槍的XF－85“惡鬼”(Goblin)型寄生式戰(zhàn)斗機(jī)。原準(zhǔn)備作為護(hù)航機(jī)使用，掛在B－36遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的機(jī)腹下面，由母機(jī)帶到空中投放，空戰(zhàn)后再返回母機(jī)掛架，由母機(jī)帶回。但在兩次返回掛架的試飛中均不成功，而停止研制。

20世紀(jì)50年代初期，英國研制的輕型戰(zhàn)斗機(jī)“蚊蚋”(Gnat)式，起飛重量只有4020公斤，但不能作超音速飛行。英國的國防部門當(dāng)時對它的呼聲很高，然而卻沒有裝備部隊。

近年來世界上出現(xiàn)的戰(zhàn)斗機(jī)，也有減輕重量的趨勢。瑞典的薩伯－37(起飛重量15噸)的后繼機(jī)JAS39型戰(zhàn)斗機(jī)的重量只有8噸；前蘇聯(lián)米格－23(最大起飛重量18.8噸)的后繼機(jī)米格－29型戰(zhàn)斗機(jī)的重量是16.5噸；印度一貫重視輕型戰(zhàn)斗機(jī)，它的HF－24型戰(zhàn)斗機(jī)（重10.9噸）的后繼機(jī)LCA型戰(zhàn)斗機(jī)的重量只有8.5噸?！?/p>