战斗机的故事在线听 战斗机的故事

发布时间:2020-07-03 10:54:27   来源:文档文库   
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  经过两次世界大战的锤炼,战斗机的气动外形已变得更加洗练。流线型的机身,配上精心设计的椭圆形或梯形机翼;张臂式的下单翼布局,既有利于安置起落架,也便于地面维护;坚固的机翼上可以安装机枪或口径在20毫米以上航炮,还可以外挂炸弹和火箭,机枪协调器已不再是战斗机必不可少的设备了。

  由于战术的日趋成熟,战斗机的性能提高速度逐渐减慢。在第一次世界大战之前,飞机的飞行性能一直在大幅度地迅速提高。如1909年时的飞行纪录是,速度为700公里/小时(“布莱里奥”飞机创造)、高度为452?93米(“法尔芒”飞机创造)、距离为234?29公里(“安托瓦内特”飞机创造);而到了1938年至1939年的飞行纪录,速度达到754?99公里/小时(Bf?109R飞机创造)、高度达到17082?82米(“卡普罗尼161”飞机创造)、飞行距离达到11529?37公里(维克斯“韦尔斯利”飞机创造)。

  从这些数据可以看出,将近30年的时间,飞机的速度纪录提高了近10倍、高度纪录提高了37倍以上,直线距离纪录提高约50倍。但此后,一直到第二次世界大战结束,活塞式战斗机的飞行纪录并没有显著的变化。

  大战之后,活塞式航空发动机的最大功率已可以达到3000~4000马力(即2237~2982千瓦),而战斗机的飞行速度却难以增进。美国在二次大战末期生产的F8F“熊猫”(Bearcat)海军用战斗机,原装有2500马力(1864?25千瓦)的活塞式发动机,最大飞行速度为755公里/小时,是“猫”(Cat)系列飞机中发动机功率最大、飞行速度最快的。战后,美国给它换装了功率为3000马力(2237千瓦)的活塞式发动机,功率增加1/5,但飞行速度只增加21公里/小时,增长率不到3%。

  呼唤新一代战斗机

  要想继续提高战斗机的飞行性能,除了研制新概念的航空发动机之外,还有一个重要的问题,就是挖掘飞机气动布局的潜力。事实上,这一时期已经有很多有识之士正在做这方面的研究工作。

  德国的利皮施(Lippisch)和霍尔滕(Horten)兄弟,从第二次世界大战前起,就开始研制无尾式滑翔机和飞机,对后来发展喷气式高速飞机起了重要作用。利皮施在他设计的无尾式飞机的机翼前面,还设置了鸭式前翼。这种鸭式前翼与后翼形成开缝,可起到改善机翼流动状态、延迟失速的作用。这种设计已经提出了前、后机翼之间产生有利干扰的设想。在霍尔滕兄弟的研究机上,甚至采用了早期的合成材料(现在称复合材料)。

  法国的帕杨(Payen)在1935年设计了“天箭”(Flechair)型串翼式飞机,类似于现在的近距耦合鸭式布局飞机。只是因为机头前方有一具大功率螺旋桨,产生了很大的扭矩,使飞机难于操纵。但30年之后,瑞典的萨伯-37“雷”(Viggen)喷气式战斗机上,却成功地运用了这种气动布局。

  美国的钱斯-沃特(Chance Vought)公司在第二次世界大战刚结束时,研制了一种非常有趣的试验机,叫作CV-X5FU-1“飞行薄饼”(Flying Flapjack,见本刊1998年6月号介绍)。它利用两具大直径螺旋桨产生的滑流覆盖小展弦比的机翼,升力特性非常好,几乎可以垂直起飞。这种飞机可以说是彻底的翼身融合体,也可以说是早期飞行器一体化设计的典型。美国海军对这一设计曾寄予厚望,只因喷气式飞机的出现,而停止了研制。

  1928年,英国的一位空军飞行学员弗兰克?惠特尔(Frank Whittle)提出了利用燃气喷流产生的反作用力推进飞机的设想。1930年,他就取得了该项发明的专利,但直到1937年4月12日才造出了他的第一台离心式涡轮喷气发动机。1941年5月15日,装有这种新型发动机的E28/39型试验机首次试飞。

  德国人汉斯?冯?奥海因(Hans Von Ohain)提出了同样的设想,且由于得到了享克尔(Heinkel)公司的支持,在1936年就研制成功了德国的第一台喷气式发动机。1939年8月27日,装备了这种发动机的He?178型喷气式试验机首次试飞。1945年3月18日,在柏林空战中,德国的装有轴流式喷气发动机的Me?262型战斗机击落美国的轰炸机25架和P-51型战斗机5架,显示了喷气式战斗机的优势。

  喷气式战斗机登场

  在第二次世界大战中,有些国家就已开始研制新型的喷气式飞机。1941年4月2日,德国首次试飞了He?280V-1型双发喷气式战斗机。美国仿制了英国的喷气式发动机,将其装于贝尔P-59A型喷气式战斗机上,1942年10月1日进行了首次试飞。1944年1日13日,美国的第二种喷气式战斗机XP-80首次试飞。

  起步较早的英国格洛斯特“流星”(Gloster Meteor)型喷气式战斗机,因改进动力装置,直至1943年3月5日才首次试飞。但这种飞机在1944年7月12日就有2架装备部队,用于拦截德国发射的V-1型飞弹。它和英国在1943年研制的D?H?100“吸血鬼”(Vampire)型喷气式战斗机一起,后来都参加过朝鲜战争。

  第二次世界大战结束时,苏联利用仿制德国的尤莫004(Jumo 004)型喷气式发动机,研制成功了雅克-15(Як-15)和米格-9(МиГ-9)型喷气式战斗机。

  在1950年至1953年的朝鲜战争中,首次出现了喷气式战斗机之间的空战。第一代采用后掠机翼的喷气式战斗机,如美国的F-86“佩刀”(Sabre)和前苏联的米格-15等型飞机投入了使用。

  二战中的苏联空战英雄阔日杜布,曾率领歼击机师参加朝鲜空战。据称,他的部队共击落击伤美机207架,而自己仅损失27架米格-15型飞机和牺牲9名飞行员。

  超音速战斗机问世

  苏联按照高亚音速的设计要求,研制的米格-17型战斗机原型机,于1950年2月1日由伊瓦先科(Иващуенко)试飞时,在2200米高度上,以平飞状态超过音速,最大速度达到M1?03(即1114公里/小时)。但3月20日,在另一架原型机试飞时,飞机进入俯冲后不能改出,试飞员牺牲。不过,经过改进后的米格-17型飞机,由谢多夫(Седов)、阿诺欣(Анохин)、卡兹明(Каэмин)和科基纳基(Коккинаки)等著名的试飞员试飞时,以小角度俯冲状态,很容易达到M1?14的速度,而且飞机的操纵性良好。

  采用后掠翼或三角形机翼的战斗机,再配上带有加力燃烧室的发动机,作跨音速飞行已不是难事。战斗机的飞行速度,较之活塞式飞机又大大地前进了一步。20世纪50年代初至60年代中期,有关各国纷纷研制成功超音速战斗机,如美国的F-100“超佩刀”(Super Sabre)、F-102“三角剑”(Delta Dagger)、F-104“星”(Starfighter)、F-4“鬼怪”(Phantom)和F-111;苏联的米格-19、米格-21、米格-23、米格-25、苏-7以及苏-17;英国的P-1A“闪电”(Lightning);法国的“超神秘”(Super Mystere)、“幻影”Ⅲ(MirageⅢ)和F-1;瑞典的萨伯-35“龙”(Draken);中国在这一时期内主要研制生产了歼-6、歼-7和歼-8等。

  这一代战斗机的飞行速度,一般可以达到M2~2?5,即音速的2~2?5倍。最大爬升率一般可达到150~250米/秒,实用升限在15000~20000米之间。还有少数飞机,如美国的YF-12A和苏联的米格-25“狐蝠”(Foxbat)等高空高速截击机,其最大速度可以达到或接近音速的3倍。

  为改善高速战斗机的低速性能而探索

  喷气式战斗机的性能在突飞猛进,然而经过越南、中东等几场局部战争的考验,参战飞行员对这一代战斗机却提出了异议,要求改善喷气式战斗机机动性和操纵性的呼声越来越高。

  当时的战斗机,虽然已普遍装备了导弹武器,但仍不能摒弃当年加罗斯提出的“对敌机跟踪发射”的战术。早期的雷达制导导弹没有离轴发射能力,在发射后,载机需要按追踪方式操纵飞机,继续跟踪照射目标,为导弹制导,直至命中;早期的红外制导导弹的导引系统,也只能接收到目标飞机尾喷口后的红外信号,因而它的可攻击范围也只能限制在目标后±40度左右。而且当导弹未能命中目标时,交战飞机还要在近距离,通过使用机枪或航炮进行格斗。

  交战双方都要通过盘旋机动,绕到对方尾后,寻找攻击时机。这就是两次大战中,战斗机一直采用的作战方式。但喷气式战斗机的速度快,盘旋半径也大,在进行“咬尾”式的格斗(dog fight)时就很不利。因为速度小的飞机很容易绕到速度大的飞机后面进行攻击,这方面的例子很多。

  1951年11月30日下午,中国人民志愿军空军副大队长王天保驾驶拉-11型活塞式战斗机,在朝鲜大和岛上空击落美军喷气式战斗机F-86飞机1架、击伤3架。

  1965年4月24日,我空军航空兵中队长宋义民驾驶亚音速的歼-5型飞机,在广西板兴上空击落美军入侵的F-4B型飞机1架。F-4B型飞机的速度为2300公里/小时,能携载4~6枚“麻雀”-Ⅲ型空对空导弹,是当时美国最先进的战斗机。

  在20世纪60年代的越南战争中,越南人民军的米格-17战斗机曾多次击落美军的F-105“雷公”(Thunderchief)和F-4型等超音速战斗机。

  曾经参加过越南战争的美国飞行员,在总结经验教训时,强烈地要求飞机研制部门要设计出“战斗机飞行员的战斗机”。这也就是说,要加强战斗机的机动性,提高其格斗能力。从飞机的空气动力学实质来看,就是要求改善高速飞机的低速性能。为此世界各国的战斗机研制厂商和有关专门研究机构都在这方面进行研究和探索,但所采取的解决办法和所走的道路是有所不同的。

  1969年1月12日,美国海军和空军分别选定了F-14“雄猫”(Tomcat)和F-15“鹰”(Eagle)两种战斗机的设计方案。两者都是通过加大发动机的推力(提高全机推重比)和增大机翼面积(降低翼载荷)来改善机动性能的,前者还使用了变后掠翼技术。因而飞机变得很大,它们的最大起飞重量分别是37吨和24吨,约为我国歼-5型飞机的5倍。F-15A型飞机的空战推重比达到1?38千牛/公斤,最大翼载荷为450公斤/平方米。

  1969年4月,英国的“鹞”(Harrier)式垂直/短距起落攻击机开始服役,它从根本上改变了高、低速飞行的矛盾,具有异乎寻常的机动能力,但随之而来的是出现了维护使用复杂和经济性差等问题。

  上个世纪60年代末,前苏联研制成功米格-27和苏-17等战斗机,它们都是利用变后掠翼技术来协调高、低速飞行矛盾的,由此也带来了结构重量的增加。

  英国、联邦德国和意大利三国于1969年开始论证“狂风”(Tornado)型战斗机方案,他们最终采用的也是变后掠翼布局。

  1969年3月,法国的“幻影”F?1战斗机的预生产型首次试飞。为了提高飞机的机动能力和缩短起降滑跑距离,法国人放弃了“幻影”飞机系列传统的无尾三角翼布局,又回到常规的后置尾翼布局中寻找出路。

  还是在这一年里,瑞典的近距耦合鸭式布局短距起降战斗机萨伯-37在世界上一举成名。瑞典人为了挖掘飞机的气动潜力,曾进行了10年之久的预先研究。他们的成功激起了70年代探索非常规气动布局的热潮。

  1969年8月25日,我国正式决定研制歼-12型歼击机。与众不同的,我们是通过缩小飞机机体,减轻飞机重量来提高飞机的机动性能的。1970年12月26日歼-12飞机首次试飞成功,并被赞誉为“空中李向阳”(李向阳是电影《平原游击队》中的抗日游击队长)。这一绰号道出了歼-12飞机机动灵活的飞行特点。

  歼-12飞机是迄今世界上最轻的超音速战斗机,它的正常起飞重量只有4450公斤。作为优点是机体小、重量轻、机动性好,不足就是载弹量和载油量受到限制。歼-12飞机虽然没有投入批生产,但却提出了战斗机设计的另一个途径。

  1948年至1949年间,美国试验过总重只有2590公斤,装有4挺12?7毫米口径机枪的XF-85“恶鬼”(Goblin)型寄生式战斗机。原准备作为护航机使用,挂在B-36远程轰炸机的机腹下面,由母机带到空中投放,空战后再返回母机挂架,由母机带回。但在两次返回挂架的试飞中均不成功,而停止研制。

  20世纪50年代初期,英国研制的轻型战斗机“蚊蚋”(Gnat)式,起飞重量只有4020公斤,但不能作超音速飞行。英国的国防部门当时对它的呼声很高,然而却没有装备部队。

  近年来世界上出现的战斗机,也有减轻重量的趋势。瑞典的萨伯-37(起飞重量15吨)的后继机JAS39型战斗机的重量只有8吨;前苏联米格-23(最大起飞重量18吨)的后继机米格-29型战斗机的重量是15吨;印度一贯重视轻型战斗机,它的HF-24型战斗机(重10.9吨)的后继机LCA型战斗机的重量只有5吨。■

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/b0a6d986fac75fbfc77da26925c52cc58ad69072.html

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