征戰(zhàn)天空的五代戰(zhàn)斗機(jī)

2019-01-15 04:20王金發(fā)

百科探秘·航空航天 2019年11期

王金發(fā)

從1909年第一架軍用飛機(jī)“萊特A型”誕生至今，軍用飛機(jī)已走過(guò)了110年的烽火歲月。在這110年的歷史中，戰(zhàn)爭(zhēng)的催化、發(fā)動(dòng)機(jī)的革新等都成了推動(dòng)軍用飛機(jī)發(fā)展的重要因素。

第二次世界大戰(zhàn)期間，裝配活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)發(fā)展迅猛，特別是在軍用飛機(jī)領(lǐng)域。第二次世界大戰(zhàn)末期，飛機(jī)的最大速度已達(dá)760千米/時(shí)，但是靠這種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)，飛行速度很難再提升。人們也曾用活塞式飛機(jī)進(jìn)行過(guò)超音速飛行試驗(yàn)，結(jié)果都以失敗告終?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)當(dāng)飛機(jī)的飛行速度接近音速時(shí)，飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等部位會(huì)產(chǎn)生激波，阻力增大，這就是所謂的“波阻”。此外，螺旋槳在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)同樣受到阻力的影響而使效率大大降低。要想使飛機(jī)提高飛行速度，必須革新動(dòng)力裝置。20世紀(jì)30年代，德國(guó)對(duì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作取得初步成果。1935年，海因克爾和容克兩家飛機(jī)制造公司開(kāi)始進(jìn)行噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作。當(dāng)時(shí)德國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)師亨克爾找到研制噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)屢遭挫折的燃?xì)鉁u輪專家?jiàn)W海因?qū)で蠛献?，兩人一拍即合，一個(gè)設(shè)計(jì)飛機(jī)，一個(gè)設(shè)計(jì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。1937年3月，第一臺(tái)單極離心式發(fā)動(dòng)機(jī)首次運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，1939年8月27日，裝配了這臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的He-178飛機(jī)成功試飛，實(shí)現(xiàn)了世界首次噴氣動(dòng)力飛行，飛行速度達(dá)到640千米/時(shí)。

記錄了噴氣式飛機(jī)發(fā)展歷程的希臘航空紀(jì)念封

同一時(shí)期，英國(guó)也研制出了噴氣式飛機(jī)。1930年，飛行學(xué)校的學(xué)員弗蘭克·惠特爾設(shè)計(jì)了一臺(tái)離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1937年4月，第一臺(tái)懷特離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世。1941年5月，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)完成全壽命試車（為確定發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，在地面試車臺(tái)上，按照規(guī)定的試車程序及任務(wù)循環(huán)進(jìn)行的長(zhǎng)期試車），并裝在E28/39飛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了英國(guó)的第一次噴氣動(dòng)力飛行。

第一代戰(zhàn)斗機(jī)

第二次世界大戰(zhàn)末期，許多飛機(jī)的飛行速度已接近音速。為了解決“音障”難題，1943年美國(guó)貝爾飛機(jī)公司制造出一架鋁合金飛機(jī)，裝配了一臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。為減小阻力，飛機(jī)外形被設(shè)計(jì)得像一枚炮彈，起落架可以收放。但由于所載燃料只能維持約150秒的動(dòng)力飛行，因此該機(jī)采用空中投放方案，由改裝的B-29轟炸機(jī)作為“母機(jī)”進(jìn)行空中投放，最后滑翔降落。這架飛機(jī)就是著名的X-1試驗(yàn)飛機(jī)。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，英、德兩國(guó)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)相繼飛上藍(lán)天。英國(guó)的“格洛斯特”E28/39、德國(guó)的“亨克爾”He一280、“梅塞施密特”Me-262等戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中都表現(xiàn)不俗。雖然貝爾公司的X-1試驗(yàn)飛機(jī)用“硬拼”的方法實(shí)現(xiàn)了超音速飛行，為超音速飛行開(kāi)辟了道路，但由于很多技術(shù)難點(diǎn)沒(méi)有解決，它還不能作為軍用飛機(jī)爭(zhēng)霸天空。1947年，美國(guó)研制的第一架能在平飛狀態(tài)下以超音速執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)F-86試飛成功。該機(jī)裝配了1臺(tái)通用電氣J47-GE-13渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，最大飛行速度為960千米/時(shí)。同年，蘇聯(lián)的米格-15試飛成功，該機(jī)裝配了1臺(tái)克里莫夫RD-45型渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，最大飛行速度可達(dá)1078千米/時(shí)。

蘇聯(lián)研制的米格-15亞音速戰(zhàn)斗機(jī)

第二代戰(zhàn)斗機(jī)

20世紀(jì)50年代至60年代中期研制的戰(zhàn)斗機(jī)被定義為第二代戰(zhàn)斗機(jī)。這一時(shí)期，殲擊機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)是高速和多用途，如：美國(guó)的F-104，蘇聯(lián)的米格-21。米格-21從1953年開(kāi)始設(shè)計(jì)，1958年裝備部隊(duì)，20世紀(jì)60年代已經(jīng)成為蘇聯(lián)空軍的主力制空戰(zhàn)斗機(jī)。這一時(shí)期的戰(zhàn)斗機(jī)加裝了雷達(dá)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、可攜帶空對(duì)空導(dǎo)彈，飛行高度可達(dá)20000米以上，飛行速度達(dá)到音速的2倍以上。

第三代戰(zhàn)斗機(jī)

第三代戰(zhàn)斗機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，這個(gè)階段各國(guó)將先前累積的經(jīng)驗(yàn)以及各種試驗(yàn)的結(jié)果加以整合，許多高速飛行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題得到了相當(dāng)程度的解決。美、蘇等國(guó)加大對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)的投入，在這個(gè)過(guò)程中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)飛機(jī)飛行高度超過(guò)11000米，速度達(dá)到3062.7千米/時(shí)的時(shí)候，飛機(jī)頭部溫度高達(dá)215℃;當(dāng)速度接近3675.2千米/時(shí)的時(shí)候，溫度可達(dá)335℃。所以，飛機(jī)的飛行速度超過(guò)一定界限時(shí)，因高速氣流引起機(jī)體表面溫度急劇升高而遇到的障礙，就被稱為“熱障”。為此，科學(xué)家們進(jìn)行了大量的研究，新型三角翼和幾何可變機(jī)翼與后掠角小于45度的梯形翼成為設(shè)計(jì)主流，而高后掠角的機(jī)翼設(shè)計(jì)已經(jīng)不受青睞。

第四代戰(zhàn)斗機(jī)

第四代戰(zhàn)斗機(jī)自20世紀(jì)70年代陸續(xù)開(kāi)始服役，它們吸收了第三代戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)與使用上的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)動(dòng)性、電子系統(tǒng)上都有所提升，還有部分隱身性能的嘗試性使用。第四代戰(zhàn)斗機(jī)的代表機(jī)型有F-16、F-18、幻影2000、蘇-27、米格-29、殲-10等。

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)郵票

第五代戰(zhàn)斗機(jī)

第五代戰(zhàn)斗機(jī)較前一代戰(zhàn)斗機(jī)最大的特點(diǎn)就是第五代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，以及低可偵測(cè)性技術(shù)的全面運(yùn)用。這一代戰(zhàn)斗機(jī)具備高機(jī)動(dòng)性、先進(jìn)航電系統(tǒng)、高度集成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，且有優(yōu)異的戰(zhàn)場(chǎng)狀況感知能力以及信息融合能力。目前，服役的第五代戰(zhàn)斗機(jī)有美國(guó)的F-22、F-35，中國(guó)的殲-20等。