我们今天要讲的是《现代战斗机的发展》。现在对战斗机的分代是以喷气式发动机为动力的战斗机出现以后,由一九四几年以后到现在,按照时代,按照战斗技术水平分一代、二代、三代、四代。
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第一代战斗机很有名,当时抗美援朝的时候,美国是出动的F-86,然后我们中国人民志愿军,而且在早期的时候,前苏联的空军也参加了,就是米格-15。米格-15对美国的F-86,当时是第一次双方的飞机都是以喷气式发动机为动力的进行空战。在“二战”期间,曾经德国的喷气式战斗机飞过,但是当时它以活塞式发动机为动力的轰炸机,所以真正同时都是以喷气式发动机为动力的空战,是在抗美援朝里面。但是这个飞机最大的速度,是低于声音传播的速度,我们叫做低声速的亚声速的飞机,这个飞机的性能是第一代,比较原始一点,现在已经退役了、不工作了。第二代战斗机,是超音速。就是飞机的最大速度是超音速,巡航速度是亚音速,零点八几,所以性能就比较好。以美国为代表的F-104是比较早的,后来20世纪60年代初期,F-4就是“鬼怪”式,说F-4很多人不知道,但是一说“鬼怪”式,很多人都知道“鬼怪”式。然后前苏联米格-21、米格-23,20世纪50年代后期到70年代初期,现在还在服役。
我们现在国内的歼-7战斗机,是在米格-21的基础上,因为我们原来是全套引进米格-21的生产资料生产的,然后再不断改进,所以我们现在歼-7是第二代战斗机。
第三代战斗机就是由20世纪70年代中期到现在,美国为首的以F-15,是1974年开始装备美国空军,小一点的F-16,是1978年装备美国空军的,前苏联包括俄罗斯现在也是这样的。它有一个原则,特别是像武器方面,你西方国家有的,我一定得有,西方国家没有的,我也得想要有。当时由航天器来讲,前苏联绝对是遥遥领先于美国,但是飞机至少在这点它差一点。所以当美国的F-15出现以后,前苏联说我们也得有,我们也得有第三代战斗机,高性能战斗机,所以它投入了大量资金。但是第三代战斗机确实是比较难,前苏联当时大概搞了十几年,光试飞员牺牲,就牺牲了好几个。最后,它比美国晚10年,在1984开始装备前苏联空军,原来一直是苏-27,是在前苏联境内不卖的。后来一直到1989年苏联解体以后,独联体国家经济非常困难的时候,不得已才开始把苏-27卖给国外,现在我们有,印度有。然后它又搞了米格-29,第三代战斗机。现在就是F-15大一点,F-16小一点,苏-27大一些,米格-29小一点,现在是在役机种里面,在世界上最好的机种就是这个。
第四代战斗机就是下一代的,现在正在研制、正在试飞。如果说美国的经济情况比较好,另外也需要,有可能到2005年,美国的F-22,就开始装备空军。美国有了F-22,俄罗斯也不能例外,所以它也搞了两个,一个叫S-37,一个叫1.44,米格集团的1.44很有意思,我们来看看第二代、第三代战斗机情况。
第一代战斗机,现在只能在美国的航空博物馆、中国的航空博物馆,可能俄罗斯的航空博物馆里面能看得见。米格-15,大家一看机头这边是个平头的话,绝对超不了音速,所以它是个亚音速的。
第二代战斗机,就是米格-21。F-4“鬼怪”式, 20世纪60年代非常有名,因为它是第一个用空空导弹,就是飞机上带着一个导弹,空中发射,而且是用电子计算机,第一次在飞机上来遥控空中导弹,来攻击敌机。
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第三代战斗机,就是现在在役的,F-15是最好的,但是F-15出口非常少,F-16是大量出口,在海湾战争也好,在好几个战争里面它都出现过。米格-29也是非常好的。大家看到它刚刚爬升在这高度的时候,突然一个鸟一下把一个发动机打坏了,按道理讲米格-29是双发动机的,一个发动机坏了以后没有问题,照样可以把飞机安全着陆,但是它由于飞行高度太低,太低以后就不行了,无法恢复了,如果飞得高一点,一千米、两千米的时候问题不大,可以把飞机像滑翔机一样慢慢弄回来。但是他一看,底下那么多观众在看,摔下来正好要摔到观众席旁边,他一想这不行,一个发动机坏了以后,它只有一个发动机,飞机是有倾斜的,他一个劲地压住压杆,把它压着往那面走,离开群众,战斗机的飞行员都有个弹射座椅,这个弹射座椅有一个安全高度,也就是说在有一定高度下弹射的话,能保证飞行员的安全,过了这安全高度,特别是越飞越低弹射的话,死亡率就非常高,但是他这时候已经早早的低于了飞行跳伞的安全高度,但是他还是把飞机压住,离开了群众以后,最后距飞机离地面两秒钟以前他跳伞了,跳伞以后正好落在这个飞机旁边,受了轻伤。所以当时米格-29有这样一个故事,就是在第一次向世人展示的时候,就出了这个大问题,但是声誉非常好,这个就讲的第三代战斗机。
第三代战斗机到底有什么特点呢?第三代战斗机最大的特点,是它有高机动性能,我们称之为要有空中格斗的战斗机,或者叫空中优势战斗机。要有这个性能的话,非常重要的一点就是飞机上面的发动机的推力,推着飞机前进的推力,要大于飞机的重量,就是我们讲的飞机的推重比要大于1.00,在以往的第一代、第二代战斗机,所有的飞机,包括现在民航飞机、轰炸机,所有飞机都是飞机的重量,远远大于发动机的推力。所以以前的飞机不能竖着走,因为它推力比飞机的重量小,所以飞机不能这么飞,只能斜着飞,因为斜着飞,有了速度以后,在机翼上面产生升力,升力有垂直方向的一个分力的话,就可以使飞机向上。而第三代战斗机最大特点,就是飞机的推力,发动机推力大于飞机重量,所以这时候你看就像起重机一样,把飞机吊着走,这么走的话,当然性能就非常好了。说得很简单,飞机的推重比大于1.00,但是非常难。因为要求飞机上对各种设备,包括它机体都要用比较轻的材料、轻的重量,然后发动机要有很好的心脏,发动机能够很轻,发出很大的推力,所以要采用各种各样的先进技术才行。
我们看看飞机的推重力,以前的歼-6也好、歼-7也好、歼-8都是零点八几、零点九几。“幻影” 2000是零点八几,“鬼怪”式是0.86。 第三代战斗机,F-15是1.163,F-16是1.18,大于1.00,米格-29,也大于1.00,苏-27也是大于1.00。第四代战斗机更高是1.2。所以第三代战斗机,由于飞机上面的发动机推力大于飞机重量,所以能够做这种动作。
苏-27可以垂直上天,那次在北京表演的时候,我就坐在底下看,那真是非常漂亮,但是因为随着高度的增加,空气密度越来越稀,推力就越来越小,所以到了一定高度以后,发动机推力小到了正好和飞机的重量一定时,所以再往上走走不了,你看那个飞机一个尾冲, 快到接近地面的时候,离开了,走了。
另外,一个战斗机能够由莫斯科直飞巴黎,那么长距离,当然要空中加油,空中加了两次油,到了巴黎机场以后,巴黎天气不好,地面指挥他转场,到别的地方去停,飞行员他不干,就是在这种恶劣气候的条件下飞下去,结果他们闯关闯过去了,第三个做了“眼镜蛇”机动动作,我们先不看它的动作,我们飞机在这儿,这个发动机产生推力是向前的,所以在这个位置的话,飞机是肯定向前飞,这是自然规律,这个苏-27就违反了自然规律,所以它引起注意。这个“眼镜蛇”是这样子的,它始终保持这个飞行高度,平飞状态,飞机是平飞的,但是它姿态变了,它在进来的时候,大概是每小时400多公里的速度,比较低,然后抬头, 90度到120度还是平的,然后过了120度再回来,这个改成的速度是每小时100多公里。这个动作美国飞行员去飞,飞不出来。这个飞机能够做一个违反自然规律的这么一个动作能够做出来,说明这个飞机在设计方面,在气动性能方面,在操纵性能方面确实比较好,能够做出这种动作,能够有这么好的操纵性能,这么好的气动性能,然后再加上驾驶员这么好的高超的技术,那作起战来随心所欲,所以实战性能特别好。但是,美国人做不了,后来美国人一看这个动作,一抬头,一收,很像眼镜蛇,眼镜蛇一遇到情况以后,它头一抬,舌头就伸出来对着你,是不是像个眼镜蛇,所以把这个动作命名为“眼镜蛇”机动动作,到现在这个机动动作每次航空表演都要表演,在我们珠海航展上面几次都表演了,非常好看。
第三代战斗机有个特点,大小搭配,轻重搭配,远近搭配,就是不能全搞大的,所以大的就是俄罗斯的苏-27,美国就是F-15,这个航程比较远,航程可以5000公里,作战半径1500到2000公里这么远,但是这个飞机重,飞机起飞重量二十几吨,。但是全搞这个又贵,所以有一个重的,另外再有一个轻一点的、近一点的,前沿这个地方,航程1000公里左右,作战半径300公里、400公里,那就轻。第三代战斗机有轻、重、远、近、大、小搭配,第四代战斗机同样也有这种特点。第一代、第二代战斗机没有这个观点,美国大的、远的、重的就是F-15,轻的、小的、近的就是F-16,俄罗斯大的就是苏-27,小的就是米格-29,这是为了与第四代战斗机呼应,所以就提出了这个。
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我们下面讲第四代战斗机,第四代战斗机现在正在试飞阶段,也是正在进行研制阶段。美国F-22是1997年9月7号首飞,到现在还在试飞,要试飞到2005年,才能进行。刚才讲了,俄罗斯以前的苏联,美国有的,它也有,所以美国赶快搞F-22,俄罗斯也赶快搞第四代战斗机,所以它搞了个小的叫S-37,比F-22晚几天,9月25号首飞,它希望能压过美国,但是没压过,它首飞前出了些问题,所以时间往后拖了,这个飞机很特殊,你看我们这个飞机翅膀是向后的,我们称为后掠,你看这个飞机翅膀向前,是前掠的,由于它向前掠以后控制性能不好,所以前面加了两个小翅膀,这个小翅膀这么小,就像“小鸭”,所以我们称之为有个小“鸭翼”,俄罗斯的现在两个新的战斗机,都是前掠的“鸭翼”,它气动性能非常好,操纵性能比较好。另外这是小的,所以俄罗斯还搞了个大的,大的就是1.44,是在2000年2月29号首飞,但是现在俄罗斯由于经费比较困难,到现在还没公布,它到底哪一天能够飞完。美国F-22是个大的,它还搞个小的,叫联合攻击机(JSF),这个攻击机大家一看,更不像一个飞机,什么叫联合攻击机,联合这个意义很多,它这一个飞机可有三种不同的形式,它一个叫常规起降型,跟普通飞机一样的起降,一个叫短距起飞,垂直降落,很短的距离起飞,垂直降落型,第三个在航空母舰上起飞,叫舰载型。所以一个飞机能够有三种性能,三种不同派生的小飞机,而且是能够在一条生产线上面,就把这三个飞机都做出来。
这个飞机的动力装置比较特殊,因为要考虑飞机能够短距起飞,垂直降落,所以垂直降落怎么降落呢?它要产生一个向上的升力,把飞机托着慢慢向下,所以要产生一个向上的升力。短距起飞,是很短的距离起飞,起飞的时候要产生一个向上的升力托住它,所以这个地方要有一个产生升力的装置,除了能够产生向前推进飞机前进的推力以外,还有一个升力,这个飞机它的动力装置现在命名为F-135,你看它起飞前,把前面的罩子打开,把升力风扇的进口打开,排气管打开,尾喷口向下,一直转到90度,这时候前面有一个升力风扇,产生升力向上,后面一个尾喷口向下喷着气,推力向上,这是翼下的两个升力,就使飞机向上。
第四代战斗机,美国有F-22,JSF 联合攻击机,俄罗斯有1.44是大的,有S-37是小的。第四代战斗机第一个特点,要高的敏捷性。原来是讲第三代战斗机,高的机动性,就是拐弯半径比较小,能够为了空中格斗,其中敏捷性很简单,就是在很短时间内,完成机动动作。这个要求只能在飞机上的动力装置上面,要采取就是叫改变推力方向,本来推力是向前的,现在把推力方向改向左、向右、向上、向下,怎么改变呢?改变喷气流动的方向,喷气向后流,推力向前,喷气向下流,推力向上,喷气向上流,推力向下,所以就要一个改变推力方向,实际上就是改变喷气流动方向的一种装置,我们称之为矢量喷管。这个喷口,左右方向可以摇头摆尾,推力按照气流的方向来改变,有了矢量喷口以后,能够改变发动机的推力。
第四代战斗机的主要特点就是短距起飞和着陆能力,就是要短距离,这个也是要矢量喷口,把推力方向改变,本来向前的,我现在向下走,我们现在就看一看有一个很有名的垂直起落的飞机叫“鹞”式飞机,它起飞的时候把尾喷口向下,推力向上,然后就把喷口向后推,喷气向后,推力向前飞了,所以也是改变喷口。但是现在第四代战斗机,就需要有这个机型了,这个是非常有实战意义的,而第四代战斗机第三个特点就要隐身。所以一个作战飞机就是要我这个飞机飞上天,就要把敌方打掉,自己保存,你怎么保存自己,对方发现不了我,你没有目标,导弹往哪里发,所以我一定要有很好的隐身性能,对方发现不了我,我就能生存,能生存就能作战,所以隐身就是生存的一个表现,隐身飞机能够被对方发现的有两个手段,主要的是雷达。另外还有一个就是我们这个尾喷口喷出来的气很热,有个红外辐射热量,然后用红外辐射能量的接收器就能感受这里红外的能量比较大,这里肯定是有个飞机。所以隐身就要从这两方面,主要是从雷达反射,第二是红外。
我举两个例子,像米格-21,这个飞机这么小,由于米格-21这么小的飞机,它没有采取任何隐身措施,所以它在雷达屏幕上反射的面积是四平方米。但你看B-2轰炸机,这么大一个翅膀,上面大概可以有三架米格-21这么大,这么大一个飞机,B-2由于它采用了最先进的隐身技术,在雷达屏幕上只反映有零点一几的平方米,所以这里可以看出来,采取隐身以后,对方发现不了,在现在隐身飞机已经有两、三次作战的经验了。
F-117是最先的一个隐身战斗机, B-2轰炸机像个蝙蝠,这两个隐型轰炸机都起了很大作用。另外B-2轰炸机采用了一种,叫电空气动力学,这个比较难,它在飞机上面相当于一个电容器,它在机头前部分产生一个正电荷,然后尾喷口排出的气里面产生一个负电荷,正负电荷之间有一千五百万伏电压,所以整个飞机相当于一个大电容器,然后在正负之间涂上一层吸磁性的材料。所以B-2轰炸机和F-117不一样,它是很薄的一个东西。俄罗斯根据现在资料,但是没有确定到底是怎么弄的,它是一个等离子发射器,在飞机上装了一个等离子发射器,等离子发射器在飞机周围,用等离子把它包围,这个等离子就能够把雷达波吸收了反射回去能量小。
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另外还有一个特点,就是第四代战斗机,不管是F-22也好,还有JSF联合攻击机也好,它是内埋式武器舱,外面不挂武器,它的武器全部是在舱里面,用的时候打开,不像有的飞机外面挂了那么多,当然发射起来比较方便,但是阻力大,飞机阻力大,影响飞机性能,装在一个舱里面,要发射,先把舱门打开,就能够发射出去了。第二个是具有多目标攻击能力。以前发射导弹,碰到敌机以后,那边也有一架飞机,三架飞机,然后选中一架,发射一颗导弹打这个飞机。现在如果有三架飞机的话,我一发射,可以同时打三架飞机。另外,现在不管是第四代战斗还是第三代战斗机,因为飞机终究它的起飞重量有限,有一个距离的问题,它油量就不够,所以现在一定要空中加油,空中加油机用于对飞行中的轰炸机、战斗机来进行空中补油,这样就可以延长飞机的航线或者是停空时间。就是前面有一个加油机,加油机一般都是用运输机改的,里面不装东西就装油,然后,后面是受油机,接收油的,加油机后面伸出一个加油管,后面的加油员可以控制它,上下动、左右动,这个受油机上面有一个接收油的接收管,然后飞机一碰,碰上去以后,“哗”一下子,大量的油通过一个功率非常大的油泵把油送过去,一下就解决了。
第四代战斗机还有一个特点,就是超声速巡航,我们说巡航就是要省油多飞,但是超声速的以前都要开加力燃烧室,很费油。现在第四代战斗机有一个超声速巡航, F-22以超音速1.5倍的速度来巡航,这时要求发动机推力特别大,飞机阻力要特别小,就这个超声速巡航能力,才能算是第四代战斗机。欧洲搞的这两个飞机,由于别的性能都可以,就是不具备超声速巡航能力,因此,我们称它是第三代半,所以你不是第三代,但是够不到第四代,现在正在飞,而且也开始装备部队了。
现在我回过来谈谈我们在不保密的情况下,讲一讲我们航空的现在。我们建国50周年来,航空工业跟别的工业一样在突飞猛进的发展,到1998年也就是国庆50周年前一年底统计,我们一共生产了军机,各种军机主要是战斗机,一万三千多架,民机一千五百多架,民机包括运输机、旅客机等,发动机五万多台,是为我们空军、海军、陆军提供了战斗机、轰炸机、攻击机、直升机等,为民航也提供了大量的飞机。当然现在的战斗机是非常难的,是高科技的一个集中的产物,因为现在的战斗机,要集中到现在最先进的、最前沿的各方面的科技方面的、工业生产方面的先进的技术,包括气动,包括材料,包括结构,包括控制,包括计算机等等。因此,航空工业,是要各个方面、各行业支持的。所以,让我们共同携起手来,为把我们伟大祖国,不仅是航空,建设一个繁荣富强的社会主义强国而努力。