60年代末以来军机的发展

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60年代末以来军机的发展

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再度重视机动性

越南上空血与火的教训表明：典型的第二代超音速战斗机并不能完全适应现代空战模式，其刻意追求的高速高空性能在实战中很少有发挥的余地。设想中的超视距空战主宰一切的时代尚未到来，近距离空战仍然是现代空战不可或缺的一环。在这样的思想背景下，第三代战斗机自60年代末以来相继问世，其设计目标非常明确，就是要克服越南空战中遇到的问题。其典型特征是：最大速度M2.0~M2.5,开始采用翼身融合体技术以及涡升力技术；低翼载，高推重比；大部分采用放宽静稳定度设计；装备第三代中距、近距空空导弹，内置固定式航炮；全向、全高度、全天候火控系统；多功能多普勒雷达。
美国先后研制出F——14“熊猫”、F——15“鹰”、F——16“战隼”、F/A——18“大黄蜂”等4种第三代超音速战斗机。四兄弟在近年来的几场局部战争中都有上佳表现，以航电设备完备、机动性良好著称。但敌我识别系统造成多次误伤事件仍是美军一大隐痛。

美制F-14舰载战斗机。该机装备部队，使美海军确立绝对的海上制空权。后来经过现代化改装，该机的后继型号又具备了一定的对地攻击能力。

苏联的第三代战斗机 米格——29 和 苏——27 直到80年代中期才相继服役。这是苏联三代机的代表作，也是苏联战斗机的绝唱。就气动设计而言，苏联第三代机并不亚于美国同期产品，但航电水平始终是苏制战机永远的痛。80年代服役的两种三代机，其航电设备只相当于美国70年代初的水平，严重限制其作战能力的发挥。

     Su-27侧卫战斗机，就气动布局而言，Su-27已经做得够完美了，但在电子设备和信息化作战能力方面还很欠缺。
英、德、意等国在70年代研制出“狂风”战斗机，实际上是一种多用途战斗轰炸机，性能上和第三代机有较大差距。80年代为了替换主力制空战斗机，西欧国家再次联合发展，这就是欧洲战斗机（EFA）计划。90年代后，由于苏联解体，EFA进度急剧放慢，并降级成为 EF2000。由于研制时期较晚，该机得以采用许多新概念和新技术，作战能力超过典型的第三代战斗机，成为所谓“三代半”战斗机。


                    首批装备的“台风”战斗机在庆祝航空百年展会上进行飞行表演。


1978年法国的三代机“幻影”2000问世。它采用达索公司典型的无尾三角翼布局，应用了放宽静稳定设计、电传操纵、复合材料等新技术，使得性能大幅提高。但该机M53发动机性能比同代的美国F100 发动机差一个档次，严重制约了其飞机性能，这是法国飞机的致命伤。80年代初法国也曾参与西欧EFA计划，但因作战要求和研制主导权问题退出，自行发展ACX战斗机——该机后来演变成为“阵风”。“阵风”也是三代半战斗机，但，放弃了达索传统的无尾三角翼布局，改用近距耦合鸭式布局，以期进一步提高机动性。不过“阵风”的经历和EF2000差不多，进度严重拖延。

                                    法国 “阵风”M 战斗机
瑞典则研制了 Sab——37的后继机 JAS——39 “鹰狮”。该机同样采用欧洲流行的近距鸭式布局。其突出特点是廉价、多用途（只需更换软件和在必要时加挂吊舱，即可执行不同任务）以及良好的可维护性。因此尽管该机各项性能在三代机中都不出众，但仍然以高效比赢得不少用户。

                               JAS——39 “鹰狮”

1981年美国空军ATF选型竞争落下帷幕。设计较为传统的 YF——22 “猛禽”战斗机（选装YF——119发动机）中选，这标志着第四代超音速战斗机的诞生。这种飞机按照所谓的“S4”概念设计，即超音速巡航、隐形、超机动性、可维护性。这一概念后来成为第四代超音速战斗机的判断标准。从性能上说，F——22的确足以傲视群雄，但其高昂的价格也令美国空军倍感吃力。在这种背景下，JSF联合攻击机计划出台。该机最大特点是在设计过程中严格考虑价格因素，开创了军机设计的先河。尽管JSF的性能和 F——22这样的标准第四代战斗机相比有一定差距，但它在设计中引入并完善的一些概念（如可操作性、可维护性、低成本等），却足以改变未来飞机的设计方向。这也是 JSF 的真正先进之处。

从雷达屏幕消失

70年代以后，只剩下美苏两国在研制新一代的战略轰炸机。美国在下马的 B——1A“枪骑兵”基础上进行了全面改进，强化隐形性能，加强结构，并主要以低空高速突防方式发展出B——1B。1978年启动的先进技术轰炸机（ATB）计划最终发展成为新一代隐形轰炸机 B ——2“幽灵”，开创了轰炸机的一个新时代，同时期的苏联 图——22M轰炸机以作战威力强大和准洲际航程一度成为美苏限制战略武器第二阶段谈判的焦点。而其“多用途轰炸机”计划最终发展出 图——160 “海盗旗”。该机隐形性能不佳，仍强调高空高速突防，与同期美系轰炸机风格迥异。

美国B-1轰炸机，苏联图-160 战略轰炸机就是模仿B-1轰炸机研制的。这种紧跟式的研制战略在一定时间内是有效的，但在技术差距不断拉大的时候就显得力不从心了。这一点也许能解释为什么俄罗斯（苏联航空工业的主要继承者）在美国不断研制新型机的同时只能 频繁改进苏-27系列。
进入90年代后，俄罗斯已无实力继续研制新型战略轰炸机。美国也没有这方面的迫切需求，其空军甚至计划让现役轰炸机群服役至2030年。如无意外，很长一段时间内我们都将见不到轰炸机家族的新面孔了。
攻击机的发展则呈现明显的螺旋上升趋势。1966年美国空军启动 AX计划，研制专用攻击机，即后来的 A——10“雷电”攻击机(参与竞争的 YA——9被淘汰)。苏联针对性地推出了 苏——25.这两种飞机的共同特点是：装甲厚、火力强、强调低空性能而放弃了对高速性的要求（均为亚音速飞机），专用于近距离空中支援。进入80年代，战斗轰炸机再度兴起。由于技术的发展，这一代的战斗轰炸机真正实现了双重用途。最典型的莫过于美国F——15E，其改装的原型是曾被强调“没有一磅重量用于对地攻击”的空优战机——F—15。不过，这时的战斗轰炸机重点是纵深遮断，而非近距支援。

锐利的外形是美国隐形技术研究最初的成果。这一成果被应用到了F-117“夜鹰”隐形战斗机上，但低劣的空中机动能力是制约其大批量装备的原因。这一点促使美军继续推动协调隐形与机动的研究。
随着F——117A的出现，攻击机进入了隐身时代。尽管该机也被称为“战斗轰炸机”，但由于气动性能不佳，实际上只是一种专用的纵深攻击机。90年代以来，防区外发射武器技术日渐成熟，从而大大强化了作战飞机的对地攻击能力，并提高了其战场生存能力。相比之下，厚重装甲对生存力的影响明显下降。以A——10为代表的第一代专用对地攻击机以显过时，美国空军开始将其淘汰（当然，这类飞机仍在其他国家继续服役）。JSF计划已经明显体现出这种趋势。也许在不久的将来我们又将进入一个战斗轰炸机大发展的时代。



















技术链接之——近30年来
●涡升力技术
60年代末以来，涡升力技术（利用漩涡在机翼表面诱导产生的附加升力）技术逐渐成熟，进入实用阶段。由此诞生了两种先进的气动设计——边条翼（机翼根部前缘向前延伸的大后掠角尖前缘翼面，可以在中、大迎角范围内产生强烈涡流）和近距耦合鸭式布局（将鸭翼设计得较大，并靠近机翼，经过精确控制两者的相对位置，可以在中、大迎角下，鸭翼和机翼同时产生脱体涡并形成有利的强烈干扰，从而产生更高的涡升力）。两者的根本原理都是利用机翼上表面的稳定涡流诱导产生涡升力，并为上表面附面层补充能量，推迟机翼失速。涡升力技术的应用大大提高了飞机的机动性能，并成为第三代超音速战斗机的典型特征之一。其中，鸭翼可以兼做操纵面，在欧洲80年代战斗机设计中颇为流行。不过，近距耦合鸭式布局有两个固有缺点：配平（通过调整控制面和调整片，使得飞行中的飞机保持平衡）能力不足，鸭翼偏转时雷达反射面积增大。因此，美国ATF在方案论证时最终放弃了鸭式布局。
●随控布局
随控布局技术是指根据控制系统的要求进行飞机总体布局。具有这种技术的飞机装有各种飞行状态传感器、计算机、自动控制系统。在飞行过程中机载计算机可根据飞行员的意图、飞机的姿态、周围的气流条件，及时发出指令信号，主动控制各种操纵面，使操纵面上的气动力按需要变化，以提高飞机的机动性。“随控布局”设计思想也是在这一时期发展起来的，这一思想实际是建立在业已成熟的自动增稳系统技术基础上。但与之不同的是，飞控系统的设计不再是飞机外形确定之后才考虑的事，而是在研制过程中与气动外形进行一体化设计。采用随控布局设计不仅可以显著改善飞机的稳定性和操作性，还可以优化飞机外形、降低成本等。在70年代，通用动力公司率先将随控布局设计用于实践，研制出一代名机F—16。此后，所有高性能战斗机都采用了随控布局设计技术。
●涡扇发动机和收敛喷管
自60年代以来，发动机开始进入涡扇时代，和以前的涡喷发动机相比，涡扇发动机主要区别是增加了一个前风扇（低压压气机），从而获得更高的增压比，提高推力，降低油耗率。不过在这期间，涡扇发动机也走过一段弯路。在为F—15研制 F100发动机时，曾出现过只重高性能和新技术而忽略其他方面的情况，结果导致早期F100可靠性极差，F—15大批趴窝。此后，重视发动机可靠性成为发动机研制过程中不可动摇的原则。在发动机发展的同时，作为其重要组成部分之一的喷管也在60年代末有了突破性进展。传统的简单收敛喷管适应性不佳，在某些情况下造成的推力损失严重到令人难以接受的程度。而先进的收敛——扩散可调喷管则可以控制喷管的有效面积比，实现增推的目的。1967年在F—14 战斗机上，这种喷管首次得到实际应用。不过F—14采用的是独特的光圈式结构，其后的大多数战斗机采用了铰接鱼鳞板结构。
●推力矢量技术
进入90年代新一代推力矢量技术开始投入实用。早在50年代，霍克公司研制P.1127（即“鹞”的前身）垂直起降战斗机时就开始应用推力矢量技术。但当时的推力矢量设计严重影响飞行性能，因此始终未在主流战斗机上应用。而新一代的推力矢量喷管则可以完全与飞机后机身融合，并不影响飞行性能，虽然付出了一些重量代价，但在操作性方面获得的好处却是难以衡量的。特别是在超大迎角的范围内、气动舵面都已失效的情况下推力矢量控制更显示其价值。如苏—37 的“弗罗洛夫法轮机动”正式借助矢量推力的帮助完成的。
●先进显示系统
战术信息的增多使得平视显示器（平显）早已不敷使用。于是80年代诞生了下视多功能显示器。它取代了原来的仪表盘。多功能显示器可以集中并根据需要分别显示飞行速度矢量、武器系统、导航数据等多种信息，而不是像传统仪表那样将所有信息全部显示在飞行员面前由飞行员去选择并处理，从而增强了飞行员对信息的管理能力，提高了作战效率。80年代服役的 苏—27、米格—29 装备了头盔瞄准具，可以显示有限的武器和飞行信息，算是平显和多功能显示器的补充。美国也进行了相关研究，但未投入实用。到了90年代，头盔瞄准具的功能进一步扩展，可以显示多种战术、导航、飞控信息，从而取代了平显，成为“头盔显示器”。在JSF 的获胜型F—35战斗机上，“头显”已经成为正是装备。

●    隐形技术

隐形技术的出现和发展是这一时代的有一个重要特征。实际上，现代隐形技术的真正源头是在苏联。1962年，一位苏联物理学家发表一篇关于衍射的论文。正是在这篇论文的基础上，美国在70年代开始气动飞机隐形多面体的研制工作。受限于当时仅计算机的能力，洛克希德公司只能对一系列三角形表面组成的二维外形的雷达反射面积（即RCS，假定某个球体与所测物体的雷达反射能量相同，则该球体的大圆面积就是所测物体的雷达反射截面积）进行计算。其成果就是“海弗蓝”验证机。该机最终发展成为第一嗲隐形攻击机F—117。由于它过于强调隐形性，使气动性能严重恶化。之后，计算机能力的增强使得设计人员可以计算曲率连续变化外形的RCS，在此基础上诞生了第二代隐形飞机 B—2战略轰炸机。该机仍突出隐形性能，但飞行性能明显改善。其最大问题是隐形性能维护不易，连续作战能力受影响。F—22则是第三代隐形飞机，强调隐形性能与机动性能相结合，并大幅降低了隐形维护的成不和难度。F—35则进一步改善可维护性，成为一种真正的“可用得起”的隐形飞机。时至今日，隐形已成为现代战斗机的重要特征之一。即使不能实现全隐身，至少也要降低RCS。

[ 本帖最后由 =nVIDIA= 于 2007-8-6 13:26 编辑 ]