簡介
世界第一架噴氣戰鬥機是由德國於1939年首先研製出的。安裝有德國的科學家馮·奧亨研製的噴氣發動機的He-178型飛機是世界上第一架噴氣式飛機。該機於1939年8月27日首次試飛。最早投入噴氣戰鬥機批量生產並轉變被部隊的噴氣式戰鬥機是英國的‘流星“式戰鬥機和德國的梅塞施密特ME-262型戰鬥機。Me-262首次試飛在1942年7月18日,時速達850公里,這比當時所有活塞式戰鬥機要快得多。1943年11月,
希特勒觀看了這種飛機表演後說:“我們總算有了可以用於閃電作戰的轟炸機了!”而堅決不同意將其作為戰鬥機使用。直到1944年秋天,Me-262才得以作為戰鬥機投入使用。儘管Me-262取得了輝煌的戰績,但它已不能挽回
納粹德國的敗局了。1949年7月27日,世界第一架噴氣式客機德哈維蘭彗星號在哈特菲爾德機場進行它的處女航,駕駛這架飛機的是上校試飛員約翰·康寧厄姆。
採用活塞式發動機,靠
螺旋槳產生的拉力來推動的飛機,在二次大戰爆發後不斷進行改進,但航速增長不大,最快每小時僅達750千米。1942年,德國人和美國人分別研製出了首架噴氣式殲擊機。7月27日,德國試飛了一架“梅塞施密特”262型噴氣式戰鬥機;10月2日,美國也試飛了一架P-59型噴氣式戰鬥機。德國首先研製並試飛成功的“梅塞施密特”262戰鬥機成為世界上第一架噴氣式戰鬥機。
噴氣式發動機和螺旋槳發動機不同,它是靠空氣和
煤油燃燒後所產生的大量高溫高壓氣體,向後噴射而推動飛機前進的。所以一般在機身前面和側面都開有專門的進氣口,機身後部留有噴口。噴氣式發動機可獲得較高的推重比,使飛機獲得較高的飛機速度、高度和機動性能。二戰後期德國和英國的噴氣式殲擊機開始用於作戰。戰場上的士兵用驚異的眼光看著這種速度極快的戰機在空中廝殺。噴氣式飛機突破了活塞式飛機性能的極限,使戰機進入了另一個嶄新的時代。到1949年,有些國家已擁有相當數量的噴氣式飛機。著名的噴氣式殲擊機有蘇聯的
米格-15、美國的F-80和英國的“吸血鬼”;噴氣式轟炸機有蘇聯的伊爾-28和英國的“坎培拉”等。
研發
世界上第一架噴氣式飛機是德國的He-178。飛機發明幾年後,有人就提出噴氣推進的理論。1910年,旅居巴黎的
羅馬尼亞人亨利·柯恩達進行了最早的噴氣式飛機試驗飛行。他用一台活塞發動機帶動一支管道內的風扇轉動,驅動空氣向後噴出產生了反作用推力。當年11月10日,從未駕駛過飛機的柯安達用自己設計的飛機進行了一次短暫的跳躍。這次試飛雖然不算成功,但不少報刊給予了相當高的評價。這架被命名為“柯恩達號”的噴氣飛機在巴黎第二屆航空展上展出,其優美的金屬構造線條和沒有螺旋槳,令世人為之驚嘆!
隨後的20世紀30年代,英國人
惠特爾和德國人
歐海因各自在同一時期完成了噴氣發動機的發明。1936年4月15日,歐海因與亨克爾飛機公司簽訂了研製噴氣發動機的契約。在隨後的三年時間裡,歐海因最終完成了噴氣式發動機,定名為HeS3,推力為4000牛,推重比為1.12。
用於試飛的配套飛機於1937年底開始研製,1939年春製造完工,定名為He-178。1939年8月27日,在第二次世界大戰爆發前一個星期,由德國著名試飛員埃里希·瓦西茨駕駛,亨克爾He-178進行了首次飛行,成為世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機。
特點
噴氣戰鬥機是戰鬥機的更快速版本,噴氣戰鬥機可以執行除了精確攻擊任務之外的所有空中任務並且具有雷達,可以看到2個方格的距離而不會被地形擋住。噴氣戰鬥機可以將地圖上的任何己方城市和航空母艦指派成基地。
將噴氣引擎引進到戰鬥機飛行器上,徹底改變了人類在空中作戰的形式。最主要的衝擊就是速度,因為早期的噴氣引擎的效能足足比傳統的輪轉機快上三倍。速度的提升當然廣受駕駛員歡迎(占了速度優勢的人在空中作戰中就能有更多的變化),不過此種變化的特性也花了很長一段時間才被適應。空中纏鬥變成是更困難的一種任務,因為開火的最佳時機變得只在一瞬之間。制導飛彈的發明解決了這個難題,使得交戰距離遠超過駕駛員的目視範圍之外。雖然飛彈大幅改變了空戰的過程,不過機炮仍然是噴氣戰鬥機上的必備武器。因為飛彈可以被干擾,而且過早發射飛彈也會使得命中率下降。若是沒有後備的武器,性能比較差的那台飛機駕駛員就會成為敵人的俎中肉
列裝
1930年,英國空軍軍官
弗蘭克·惠特爾獲得英國噴氣發動機設計專利。此後,他試圖說服軍方和航空發動機企業研製這種新型發動機,但沒有成功。1935年,惠特爾的一些朋友開始為他籌集研製資金。同年底,惠特爾設計出第一台試驗機,定名為WU。1936年3月,專門研製惠特爾設計的發動機的噴氣動力公司正式成立。1937年4月12日,WU試驗機首次試車,這是
渦輪噴氣發動機誕生的標誌。WU試驗機運行後,英國軍方開始給予財政支持。第二台試驗機由於渦輪葉片的損壞很快被放棄,這暴露出葉片材料和燃燒室這兩個互相牽制的問題。第三台試驗機與前兩台相比,結構上有了比較大的改進。
1939年6月,二戰迫在眉捷,英國空軍首腦迫切希望提高飛機性能,認識到惠特爾工作的意義,最終與惠特爾簽訂試飛發動機的研製契約,試飛發動機定名為W型。飛機設計和製造工作由格羅斯特公司承擔。
1939年9月,
希特勒發動第二次世界大戰。戰爭使噴氣動力公司加緊工作,並得到更多部門支持。1940年7月,惠特爾製造出穩定工作的噴氣發動機。隨後,英國第一架噴氣式飛機
E28/39噴氣機由格羅斯特公司的卡特設計成功。1941年5月15日,布羅克沃斯機場,格羅斯特公司首席
試飛員薩伊爾駕駛E28/39騰空而起,它的試飛成功比德國的He-178晚了1年零9個月。
亨克爾He-178試飛成功後,德國空軍開始支持噴氣戰鬥機的研製。其中,主要的競爭對手是亨克爾公司研製的He-280和梅塞施密特公司的Me-262。He-280於1941年4月2日進行了首次試飛,這是第一種專門設計的噴氣戰鬥機。1942年7月18日,以尤莫004發動機為動力的Me-262噴氣式戰鬥機試飛成功。
He280與Me262競爭的結果是梅塞施密特公司獲勝。從飛機的布局和
尺寸,它們都十分相似,性能上也難分伯仲。亨克爾公司失敗的原因之一是他與空軍首腦的關係不好,經常對德國空軍的發展政策提出批評。因此,Me-262成為了第一種投入實戰的噴氣戰鬥機。1944年6月,Me-262正式投入實戰。同年7月25日,一架英軍的“蚊”式飛機與Me-262不期而遇,它的飛行速度令“蚊”式飛機的駕駛員大驚,慌忙俯衝加速逃跑。後來面對著盟軍的節節緊逼,德國軍方決定將Me-262改成戰鬥轟炸機,以對盟軍實施報復性轟炸。Me-262改成轟炸型後可載500千克炸彈,但這樣一來不僅降低了速度,靈活性也大打折扣。Me-262噴氣飛機的各種改型共生產了1433架,其中戰鬥型只有約200架。由於生產量小,使用不當,加之技術上尚不成熟,使之沒有在二戰中發揮應有的作用。但噴氣戰鬥機的優勢已充分顯現出來,特別是在速度方面的優勢,這一點對其他國家發展噴氣戰鬥機產生了極大推動力。
演化
第一代噴氣戰鬥機
第一代噴氣戰鬥機是指首批採用噴氣發動機的戰鬥機,其出現時間大約為1944至1953年。由於採用了新式噴氣發動機其作戰能力比使用渦輪螺旋槳發動機的飛機有了顯著提高。第1代戰鬥機的外形與使用渦輪螺旋槳驅動的戰鬥機有些相似之處,如採用直機翼,帶機炮,雷達還僅在特殊的夜間戰鬥機上裝備。雖然比起先前的飛機具有很多優勢,但第一代戰鬥機有著很大缺陷,如其使用壽命很短,發動機可靠性差、體積笨重,其功率也只能進行緩慢調節。第一代戰鬥機典型機型有二戰末期德國的Me262和英國的“流星”,以及後來蘇聯的
米格-15、
米格-17,美國的
F-80和
F-86,國產
殲-5、
殲-6噴氣戰鬥機等。
第二代噴氣戰鬥機
第二代噴氣戰鬥機主要是指20世紀50年代至60年代研製的戰鬥機,典型機型如美國
F-100超級佩刀。由於採用了許多新技術,這時的戰鬥機作戰能力有了大幅提高。飛機開始使用AIM-9響尾蛇、AIM-7麻雀等
制導飛彈進行視距外攻擊,雷達也作為標準配置用於確定敵方攻擊目標。新的飛機設計也層出不窮,如
後掠翼、
三角翼、
變後掠翼以及按面積律設計的機身等,採用後掠翼的生產型戰鬥機飛行速度終於突破了
聲障。這一時期的一個重要特點是出現了
戰鬥轟炸機(如
F-105和
蘇-7)和
截擊機(英國閃電和
F-104)。截擊機的發展主要依賴於制導飛彈能完全替代機炮、空戰將在視距進行的觀點,因而截擊機具有較大的載彈量和強大的雷達,這犧牲了速度、爬升率等敏捷性。第二代戰鬥機包括蘇聯、
米格-19、蘇-7/-9/-11,英國閃電,美國F-8、F-11、F-100、F-102、F-104、F-105等。
第三代噴氣戰鬥機
第三代噴氣戰鬥機主要是指1960~1970年出現的戰鬥機。這個時期航空技術發展日趨成熟,戰鬥機作戰能力的發展主要是通過引入性能更好的飛彈、雷達和其他航電系統來獲得。基於大量制導飛彈的實戰使用經驗,設計人員重新肯定了近距格鬥在空戰中的地位,
機炮再次成為標配,而機動性也再一次成為優先考慮的設計因素。航空技術發展在顯著提高戰鬥機能力的同時,使得其
研製和使用成本也顯著增加。軍方早先曾有各種專門用途的戰鬥機,如夜間戰鬥機、重型戰鬥機和攻擊戰鬥機,面對戰鬥機的成本暴漲,軍方開始將戰鬥機的任務合併。
美國F-4戰鬥機原先設計成美國海軍的一種截擊機,但後來成功成為了一種多用途戰鬥機,被美國空軍、海軍、
海軍陸戰隊和其他國家的軍隊廣泛使用。該機是目前唯一一種同時被美國三軍使用過的作戰飛機。其他第三代戰鬥機還有前蘇聯的米格-23、
米格-25、蘇-15、蘇7,法國的幻影III,英國的鷂以及美國的F-4、
F-111等。
第四代噴氣戰鬥機
為應對戰鬥機成本的持續增長和F-4所取得的空前成功,20世紀70年代至90年代初多用途戰鬥機變得非常流行,這時發展的戰鬥機稱為第四代戰鬥機。此時的戰鬥機即使是專門為某一任務而設計的飛機也具有了多用途能力。如米格-23和狂風等飛機發展出了各種用途的專用型機,真正意義的多用途戰鬥機也紛紛登場,如美國F/A-18
大黃蜂和法國幻影2000。與前一代的截擊機不同,第四代戰鬥機的設計是超視距作戰和近距格鬥並重。電傳控制和放寬靜穩定性設計被廣泛採用。第四代戰鬥機典型機型包括前蘇聯的米格-29、米格-31、
蘇-27,法國幻影2000,英國的狂風,以及美國的
F-14、
F-15、
F-16和F/A-18等。
隨著航空技術的快速發展還可劃分出一類四代半戰機。四代半戰鬥機主要是現役的最新戰鬥機,其特點是氣動技術沒有任何新進展,而是隨著20世紀80年代和90年代
微晶片和半導體技術的迅猛發展,航電和其他飛行電子系統進行了多項改進,並採用了有限的隱身構型。典型機型有美國的F/A-18E/F超級大黃蜂。它是F/A-18的升級型,雖然基本氣動特性保持不變,但前者採用了大量先進的航電系統技術,包括
玻璃座艙、固態有源相控陣(
AESA)雷達,另外還使用了新發動機,飛機結構由複合材料製造而降低了重量,飛機外形做了少許修改以使其雷達特徵最小。其它可以歸入四代半戰鬥機的還有歐洲四個國家聯合研製的
颱風,瑞典的
JAS-39,俄羅斯的
米格-35、蘇-30/-33/-34/-35/-37,美國的F-15E和F-16第50/52批次之後的飛機。
第五代噴氣戰鬥機
五代噴氣戰鬥機是目前發展的最先進的一代戰鬥機,飛機採用內置武器的隱身設計,同時還帶有能降低飛行員工作載荷、提高其狀態感知的綜合航電系統。第五代戰鬥機的特點有超聲速巡航、低可探測性、使用維護簡便等。目前第五代戰鬥機有美國的
F-22和
F-35,俄羅斯的
T-50,中國的
殲-20和
殲-31。
以上將噴氣戰鬥機發展分成5代,是美國和俄羅斯航空界和軍方人士的一種劃分,尚未見到國家權威機構正式劃分界定。至於某種飛機到底歸屬哪一代,還要看其具體型別的機載系統裝備水平,不能一概而論。
國產
吸取了過去發展的經驗教訓,中國航空工業在近20年的自我完善時期投入了很大的力量來建設基礎科研體系,以航空材料、空氣動力為重點的一系列試驗設施和研究機構先後建立了起來,中國的航空科研體系到八十年代初期已經基本上形成了系統,解決了國內戰鬥機發展中對基礎科研及試驗設施的要求。
中國在八十年代計畫的幾個引進西方國家成品戰鬥機的項目雖然因各種因素的限制而沒有成功,但在現代化戰鬥機的設計、使用和發展思想上卻頗受啟發,從而使中國戰鬥機設計單位對於新一代戰鬥機的發展有了一個清楚的認識。這一時期中國戰鬥機技術發展主要由八十年代初期開始的以現有機型參考國外技術發展而來的殲-8Ⅱ和殲-7Ⅲ戰鬥機,以及在八十年代中、後期開始的新一代戰鬥機研製組成,形成了比較科學的完善一代、發展一代和預研一代的技術發展思想,即改進殲-8I和殲-7Ⅱ戰鬥機用來完善已有的技術,殲-8Ⅱ和殲-7Ⅲ戰鬥機的研製是為了儘快改善中國空軍和海軍航空兵戰鬥機部隊的裝備質量,而新一代戰鬥機的研製則是為了到二十世紀末使中國戰鬥機整體技術標準提高一代,達到西方國家第三代戰鬥機的技術標準,這樣三步走的發展思路的目的是使中國航空工業用國外發展一代戰鬥機的時間來完成二代戰鬥機的發展,縮短與國外先進技術水平之間的差距。
中國在八十年代開始研製的新一代戰鬥機已經由簡單型白天戰鬥機向真正的全天候高性能戰鬥機發展,先進的雷達和電子設備成為了這種現代化戰鬥機的基礎,中國在新機研製中通過將引進國外的先進技術和國內科研單位的工作相結合,在機載雷達和電子技術的發展上提高很快,並且已經有能力將雷達、導航、
電子對抗等多種航空電子設備通過數據鏈和計算機聯接,組合成性能先進的現代化綜合航電系統。隨著873項目的順利完成和973先進綜合航電系統研究計畫的進行,使中國的航空電子技術已經在很多方面達到了世界較先進的水平。中國空氣動力和飛機結構設計在上世紀最後15年的時間裡也得到了很大的提高,以系統完善的風洞群為基礎的氣動試驗設施解決了一直困擾中國飛機設計師的重要難題,國內技術的發展與從國外引進的成品機型及相關技術的結合,使中國戰鬥機在氣動設計的整體水平上已經達到了國外上世紀八十年代中期的標準,中國的飛機設計師已經有了將構想進行實際套用的條件。此外,航空動力系統也是長期以來限制中國戰鬥機發展的重要難關,航空動力技術上的落後甚至直接決定了很多型號的生死。上世紀末期的中國航空動力系統發展還是以適應型號要求為基礎,重點是為現役飛機改進所需要動力系統進行的渦噴-13B系列發動機和秦嶺發動機的國產化工作,以此為空軍和海軍航空兵所裝備的殲-7、殲-8系列戰鬥機與飛豹戰鬥轟炸機提供可靠的動力裝置,雖然這些動力系統在整體上與國外航空動力技術還存在有很大的差距,但是仍然達到了滿足現役空中武器裝備的要求。中國航空工業對戰鬥機動力系統所存在瓶頸的突破,最終體現在為國內發展的第三代新型多用途戰鬥機和引進的重型戰鬥機提供動力來源的大推力渦輪風扇發動機的發展項目之中。大推力發動機的研製和裝備是關係到中國第三代戰鬥機發展成敗的關鍵,只有順利地完成大推力高性能渦輪風扇發動機的研製,中國的新型多用途戰鬥機和國產重型戰鬥機才能夠真正用上“中國心”,中國的先進戰鬥機的設計和製造體系的建設才能夠真正被稱為全面完整。
中國海、空軍裝備引進的重型戰鬥機和國內生產的類似機型組成的先進重型遠程戰鬥機力量,已經成為了繼美國和俄羅斯之後世界第三大具有重型戰鬥機群的戰鬥力量,而且位居世界第三的裝備規模並不僅僅只是體現在飛機的裝備數量上,而且還直接體現在戰鬥機部隊所使用裝備的質量上。中國航空工業自主研發的新一代戰鬥機到本世紀初也已經基本成熟,該國產新型戰鬥機經歷了近20年的漫長發展過程,目前也已經開始大批量生產並且形成了初步作戰能力,其綜合戰鬥力已經達到了美國F-16和
法國幻影2000戰鬥機中期改進型的技術標準,批量裝備的這種新型多用途戰鬥機作為遠程重型戰鬥機的補充力量,使中國
海軍航空兵和空軍戰鬥機部隊形成了一支在質量和數量上都達到世界先進標準的現代化空中作戰力量。現在,中國空軍和海軍航空兵戰鬥機部隊正處於裝備大發展時期,新型多用途戰鬥機和
重型戰鬥機已經具備了多用途的作戰能力,擁有現代化雷達和航空電子設備的先進戰鬥機賦予了中國空中作戰力量前所未有的攻勢作戰能力,現代化的新型戰鬥機與先進的空中指揮和引導平台相配合,已經使中國戰鬥機部隊由單純的國土防空發展成為了具備攻勢作戰能力的攻防兼備型的現代化空中作戰力量。