书城童书军用飞机的魅力
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第5章 战斗机(1)

在第一次世界大战开始时,飞往敌方阵地上空进行空中侦察是当时军用飞机的一项主要任务。为了阻止对方飞机执行这一任务,一种专门从事将敌机驱逐出己方阵地上空的飞机应运而生,当时称为驱逐机,后来被人们改称为战斗机或歼击机。战斗机进行作战的基本手段是空战,后来逐渐演变成可以进行空战,又可以突击战场目标的多用途飞机,或叫战斗轰炸机、歼击轰炸机。

(第一节)战斗机的诞生及发展

对于一般读者来说,究竟是先有战斗机还是先有空战,可能与究竟是先有鸡还是先有蛋这个哲学问题一样难于理解。实际上,战斗机是空战的产物,伴随着空战的发展而发展。

一、空战的出现

飞机诞生后的10多年,是人类对飞机军事价值进入探索的时期,对于飞机在战争中到底能够扮演什么角色,心中并没有清楚的认识,只是凭借直觉进行具体使用,主要用来侦查敌情和轰炸战场目标。欧洲的早期飞行员继承了中世纪骑士的传统,在战场上空相遇时还很有绅士风度的打个招呼。战争很快给予了这些“空中骑士”新的内涵,为了完成自己的神圣使命,捍卫“骑士”的尊严,“空中骑士”开始进行空战。今天,一般读者可能很难想象,最早的空战竟是飞行员驾驶飞机进行的相互碰撞。

第一次世界大战爆发时,飞机上并没有安装空战武器。为了阻止敌方飞机进行侦察,飞行员想出了各种办法。用自己的飞机去撞击敌机,就是一种。1914年9月8日,参加俄国与奥、匈帝国军队加里西亚会战的俄国飞行员彼得.尼古拉耶维奇.涅斯捷洛夫上尉(世界上第一位完成空中斤斗的飞行员),驾驶一架功率为80马力、速度为164千米/小时的“莫拉纳”式轻型单翼飞机进行战场侦察,与一架奥地利双座侦察机遭遇。俄国飞行员用自己飞机上钢管焊接的起落架撞击敌机,结果两架飞机缠挂在一起,双双坠地,同归于尽。涅斯捷洛夫是世界上第一位采用空中撞击术的人。从此,空中撞击术成为勇敢者的武器。在俄国军事飞行员中,有很多涅斯捷洛夫的追随者,卡扎科夫上尉就是其中的一个。1915年3月19日,卡扎科夫驾驶下部有钢索和抓钩的飞机,抓住了一架德国的“信天翁”飞机。德机拼命摆脱,卡扎科夫采用了撞击术,把德机撞到地面摔得粉碎,自己的飞机也坠落地面,他本人却奇迹般地活了下来。一直到第二次世界大战,很多苏联空军飞行员仍然保持玩蓝天“空手道”的传统。据统计,在第二次世界大战的卫国战争中,有约500名苏联飞行员使用了空中撞击术,其中19人进行过两次以上的撞击,最多的撞击过4次。

就在俄国飞行员使用撞击术的同时,其他国家飞行员开始用携带的手枪射击敌机。飞行员的创举,启发了飞机制造工程技术人员,法国最先在侦察机上安装了机枪。由于当时还没有专用的航空机枪,只是将陆军使用的机枪搬上飞机,安装在活动的底座上,由观察员负责射击。1914年10月5日,法国飞行员约瑟夫.弗朗茨和机械员兼观察员路易.凯诺中士驾驶一架法制“瓦赞”式飞机巡逻侦察时,发现一架德国的“阿维亚蒂克”双座机正在侦察法军防线。弗朗茨驾机靠近这架德国飞机射击,经过短暂的空中战斗,击落了这架侦察机。这是航空作战史上第一次使用武器击落敌机。第一次空战有力地促进了专门用于空战的飞机一战斗机和空战这种航空兵的一种主要作战样式的发展,在世界空战史中具有重要意义。

二、战斗机的诞生

机枪在飞机上的安装使用,标志着一个独立机种--战斗机的诞生。法国人最早意识到空战的不可避免,在一种较大的双座机“瓦赞”式飞机上安装了一挺霍奇基斯机枪,由座舱内的观察员操纵。1914年11月4日,法军飞行员约瑟夫·弗朗茨中尉驾驶1架“沃伊斯恩”式双翼机,和他的机械员兼观察员凯诺中士执行空中巡逻任务,发现德国1架“阿维亚蒂克”式飞机正在侦察法军防线。弗朗茨驾机逼近敌机,凯诺中士迅即瞄准开火,发射47发子弹,德机坠落于兰斯附近,这是世界上第一场真正意义上的空战,首开飞机击落飞机的纪录。

起初,机枪安装在观察员的座舱内或上层机翼上。但实战中很快发现,这种安装无法对付来自正面的进攻,因为飞机本身的结构限制了射击的范围。但是,如果机枪向正前方射击,又会受到螺旋桨桨盘和桨叶的妨碍,机枪瞄准和重新装弹也很困难。一个亟待解决的技术难题摆到了技术人员面前。

法国著名特技飞行员罗朗·加罗斯与飞机设计师雷蒙·索尔尼埃合作,终于找到了解决的方法。索尔尼埃正在研制一种安装在飞机头部的射击阻断系统,其原理是:每当螺旋桨桨叶转到向前射击的机枪枪口前面时,机枪便自动暂停击发。但由于当时的子弹制造不统一,点火有快有慢,总有大约7%的子弹击中螺旋桨,还难以投入使用。

后来,索尔尼埃在飞机机头上安装了一挺向前射击的固定式机枪,飞机头部和机枪可同时瞄向空中或地面的敌人。为保险起见,在木制桨叶上加装了钢制的楔形偏导板,以便使可能打到桨叶上的子弹反弹出去。经几次实弹射击试验,证明索尔尼埃的钢制偏导板是成功的,飞机被命名为“莫拉纳·索尔尼埃”。

1915年4月1日,加罗斯驾驶着这种全副武装的单翼机投入作战。短短十几天内,接连击落5架德军飞机。当时,人们把击落5架以上的飞行员尊称为尖子飞行员,加罗斯是世界上第一位摘取此桂冠的战斗英雄。他驾驶的“莫拉纳·索尔尼埃”,被公认为航空史上第一架真正具有空中格斗力的战斗机。

三、战斗机的发展

法国的“尖子飞行员”--罗兰·加罗斯在1915年4月18日因飞机故障而降落在德军占领区,他本人被俘,偏转片系统的秘密也被德国人获得。为德国工作的荷兰设计师安东尼·福克对其进行仿制和改进,发明了使用凸轮的“射击协调器”。这种装置可依靠螺旋桨的转动来控制机枪的射击,当枪口指向桨叶间隙时子弹射出,而枪口对准桨叶时射击停止。使用这种系统的第一种战斗机是福克E1型战斗机,此后这种设计被众多战斗机所使用。

德国福克飞机公司研制的“射击协调器”,它利用螺旋桨控制机枪射击,确保子弹刚好从桨叶的空隙中射出,从而大大提高了飞机自身的安全性和打击力度。

1916年初,德国的很多福克式飞机都装备了这种射击协调器,在作战中发挥了很大作用,击落击伤了大量还没有装备这种设备的协约国飞机。

“福克灾难”开始了。从1915年秋季到1916年初,“福克灾难”就像虫害一样在西部前线上空蔓延。几乎没有防御能力的协约国侦察机是无法与装有武器的福克战斗机相匹敌的。一时间德国人完全控制了天空,历史上称这一段为“福克灾难”。

为了摆脱“福克灾难”,法国人想出了一个办法,即把机枪装在纽堡II型飞机双层翼的上翼上面,以躲开螺旋桨,让子弹直接从螺旋桨的上面射出。这种做法果然有效。与此同时,英国使用了一种新型的推进式飞机--德·哈维兰型飞机。这两种飞机的飞行性能均优于福克E。由于它们的参战,才使空中态势得以改变,给福克飞机以很大的打击。

四、一战中的战斗机

在第一次世界大战期间,战斗机从诞生到发展,后成为战争的一支重要力量,使过去以海、陆为主的平面战争变成以包括空中在内的立体战争。飞机也从只能“登高望远”的侦察机发展成为可以进行格斗攻击的战斗机。到了一战后期,飞机越来越成为战争中不可缺少的一种有效武器,作战飞机十倍乃至数十倍地增加,空战开始采用编队形式,大规模空战也更加壮观。

第一次世界大战期间的战斗机大多是木结构、外包布蒙皮的双翼机,起落架是固定的,不能收放,最高飞行时速仅有200千米左右。

第一次世界大战中著名战斗机“骆驼”F1的机头采用了金属整流罩,既可起保护作用,又有利于减小阻力。上翼水平,下翼略有上翻,尾翼面积较小。机头上方并列装有两挺机枪,火力较强。该机机动灵活,近距格斗性能特别突出。德国的著名王牌飞行员里奇特霍芬就是被这种飞机击落毙命的。据统计,从1917年7月到1918年11月战争结束,“骆驼”战斗机共击落敌机1200架,创造了单机战果的最好成绩。

法国的斯帕德13战斗机是在斯帕德S7基础上的改进型,总体设计没有太大变化,但整个机体加大,换装功率更大的发动机,性能有所提高。此外,机载武器从一挺机枪改为两挺,火力得到加强,是第一次世界大战后期协约国的主力战斗机之一。

五、“二战”中的战斗机

经过无数次战役以及不断的设计改良,到第二次世界大战时,战斗机性能已经大幅提升,成为左右战局成败的关键。战斗机发展为单翼全金属结构,飞行时起落架可收起,以减少阻力,机内装有无线电通信设备,机枪和机炮被安装到机翼上。飞行时速也提高到600~700千米。在这一时期,一批堪称经典的战斗机也随之问世。

第二次世界大战中性能最佳的战斗机是美国P-51“野马”战斗机。它具有操纵性良好、低空机动性和速度快等特点。据不完全统计,仅在欧洲战场上,P-51战斗机就出动13873架次,投弹5668吨,击落敌机4950架,击毁地面敌机4131架,为美国全部战斗机击毁数量的1半,是第二次世界大战中当之无愧的“空中之王”。

雅克-15是前苏联雅克福列夫设计局研制的亚音速单座战斗机,也是前苏联的第一批喷气式战斗机之一,1946年首次试飞。该型机其实是将雅克-11活塞式螺旋桨战斗机的发动机拆掉,改上发动机短舱和喷管,有点凑合的味道。

雅克-141是一种用于中小型航空母舰上使用的战斗机,也是世界上第一种超音速垂直起落战斗机,用于代替雅克-38垂直起落战斗机。主要执行舰队防空任务,也可用于近距空中支援、近距格斗和攻击海上或地面目标。机上安装一台R-79推力锅轮喷气发动机,此外还有2台升力发动机发出相应的向后推力矢量,以保持飞机的平稳。六、现代战斗机的特点及发展方向

现代战斗机的发展经历了活塞式和喷气式两个阶段,20世纪50年代初,喷气式战斗机已经基本取代了活塞式战斗机。随后的战斗机发展通常将其分为四代:第一代是指50年代服役的、在高亚音速或低超音速范围内飞行的战斗机,机翼多为后掠翼,飞机的武器和电子设备比较简单,以美国的F-86和前苏联的米格-15为代表;第二代战斗机是60年代服役的,以美国的F-4以及前苏联的米格-2l为代表,多采用小展弦比薄翼型、三角翼或后掠翼,动力装置以带加力的涡轮喷气发动机为主,武器为航炮和第二代空空导弹并装备具有拦射能力的火控系统,装有第二代机载雷达;第三代战斗机是20世纪70年代开始服役的,一直到现在大多仍然在服役。第三代战斗机的各方面性能都较前一代有极大提高,一般采用边条翼、近距耦合鸭翼等先进气动布局,大多采用电传操纵系统和主动控制技术,动力装置一般采用涡轮风扇发动机,战斗机不仅用于空战,同时也开始兼顾对地攻击,配置第三代中程导弹和近距格斗导弹。美国的F-15、F-16、F-18以及前苏联的苏-27和米格-29都是第三代战斗机的典型代表。

目前,战斗机已经发展到了第四代。其技术战术指标是根据现代高技术局部战争的实战经验提出的。现代战争已经由过去的单一兵器的对抗转变为海、陆、空军三位一体全方位的较量,而其中最重要的则是制空权的争夺。由于通讯手段和电子雷达、预警设备的发展,使现代战争的战场空前扩大,为了适应这一变化,飞机的作战半径也应该相应增加,为此对第四代战斗机提出了超音速巡航的要求;而为了应对敌方强大的电子雷达系统和防空导弹的威胁,飞机具有隐身能力也是必不可少的;隐身无疑提高了飞机的生存率,为了保证生存下来的飞机的出勤率,于是对飞机又提出了短距起落和可靠性的要求。综合起来对第四代战斗机往往要求具有下列战术技术性能:发动机在不开加力时具有超音速巡航的能力;良好的隐身性能;高敏捷性和机动性特别是过失速机动能力;短距起落性能;目视格斗、超视距攻击和对地攻击的能力;高可靠性和维护性;兼有战斗和突防能力,使它的进攻范围空前扩大,能打击战争中全纵深的目标。第四代先进战斗机的代表机型有美国的F-22和F-35等。

由于战斗机的研制费用越来越高,已经没有哪个国家有足够的财力能够再像以前一样分开研制用于空战的歼击机和用于对地攻击的攻击机,而是将两者合而为一,将战斗机设计成一机多能或者一机多型,这样不仅可以同时满足飞机的空战和对地攻击要求,而且极大削减了飞机的研制费用和研制周期,而且由于不同功能的飞机有相同的机体结构和配件,也降低了飞机的维护成本。但从第一架飞机的诞生发展到现在的第四代飞机,飞机设计的各个部门,无论是飞机发动机、火控系统,还是飞机的总体设计,都已经达到了各自技术的巅峰,要想在各自的局部领域内取得技术上的突破,使得飞机的性能得以提高,不但是耗资巨大,投入利益比很小,而且是极其困难的。鉴于这种情况,世界各国的飞机设计大师们不得不暂时舍弃技术上的突破,转而寻求另一种创新--设计思想的改变。于是,基于飞行/推进/火控一体化的飞机设计方法就应运而生了,这就是飞机一体化设计技术,其中就包括目前最先进的气动控制技术--推力矢量技术。

(第二节)经典战斗机

DR.1战斗机

第一次世界大战中,与占主导地位的双翼机相比,单翼机和三翼机显得比较稀缺,当时比较著名的三翼机除英国的三翼机外,就数德国的福克DR.1了。该机于1917年7月5日首飞,1918年因机型老化退役。

福克DR.1具有出色的机动性能,是当时爬升最快也是最灵敏的战斗机,适宜与敌人进行近距离格斗,因而获得了许多技艺高超的飞行员的青睐。但由于空气动力学设计不稳的缘故,使DR.1很难向前平飞,飞行员不能随便放开操作杆,尤其是第次驾驶这种飞机的飞行员,会感觉有点颠簸。