殲擊機

殲擊機

用於在空中消滅敵機和其他飛航式空襲兵器的軍用飛機,也稱戰鬥機。第二次世界大戰時期曾廣泛稱為驅逐機。殲擊機的主要任務是與敵方殲擊機進行空戰,奪取空中優勢(制空權)。其次是攔截敵方轟炸機、強擊機和巡航飛彈,還可攜帶一定數量的對地攻擊武器,執行對地攻擊任務。殲擊機包括要地防空用的截擊機,但自20世紀60年代以後,由於雷達、電子設備和武器系統的完善,專用截擊戰鬥機的任務已由制空戰鬥機完成,截擊機不再發展。殲擊機是航空兵空中作戰的主要機種,也可用於執行對地攻擊任務。

基本信息

基本種類

殲擊機 殲擊機
軍用飛機包括殲擊機,強擊機、 轟炸機偵察機等。
殲擊機又稱 戰鬥機,二戰時期稱驅逐機,是軍用飛機的一種。相對於戰略空軍的轟炸機,戰鬥機是指戰術空軍的機種。
殲擊機早期分為制空和截擊兩種主力機型,後來不再有專用截擊機,制空截擊機通常中低空機動性好,裝備中近程空對空飛彈,通過中距空中格鬥,近距離纏鬥擊落敵機以獲得空中優勢,或為己方軍用飛機護航,要求高空高速性能,主要用於空中格鬥,爭制空權,攔截敵方轟炸機群。

發展歷程

殲擊機 殲擊機
第一次世界大戰初期,飛機首先用於戰場上空指引炮兵射擊、偵察和轟炸。隨後就出現用飛機來阻撓敵機執行上述任務的戰鬥行動,形成空中的對抗。開始時只是后座的射擊員用手槍、步槍和機槍在空中相互射擊。
1915年德國研製出裝有射擊協調器的福克E.I 飛機。機槍固定在機身頭部,穿越機頭的螺鏇槳鏇轉面射擊而子彈不會擊中鏇轉槳葉。這樣,后座的射擊員被取消,駕駛飛機和射擊都由駕駛員來完成。這種飛機的出現,從根本上改變了空戰的方式,提高了飛機空戰能力。從此確立了殲擊機武器的典型布置形式。此後,殲擊機在速度、高度和火力等方面不斷提升。
到一次世界大戰結束時,殲擊機的基本型態大致上已經有了雛型:以小型機為主,強調運動性,需要有向前射擊的固定武裝。
第一次世界大戰結束時,殲擊機的最大飛行速度達到200公里/時,升限高度達6000米,重量接近1噸,發動機功率169千瓦,飛機配備7.62毫米的機槍。當時著名的殲擊機有德國的福克D和E、英國的S.E.5和法國的Spad等。第二次世界大戰期間,殲擊機的最大速度已達700公里/時,飛行高度達11公里,重量達6噸,所用活塞式航空發動機制功率接近1470千瓦。武器則由機槍發展到20毫米的機炮和空空火箭。瞄準系統已有能作前置量計算的陀螺光學瞄準具。這一時期著名的殲擊機有英國的噴火式戰鬥機,美國的P-51、P-47,F4U,F6F,日本的零式,KI-43,蘇聯的雅克-3、拉5和德國的Bf-109、Fw-190等。
到了30年代中期,各國最先進的殲擊機設計多半具有這些特點:單翼,以金屬為主的結構與外殼,後三點收放式起落架或者是有流線型外殼的固定式起落架, 採用液冷式發動機的設計多於採用氣冷,火力由採用步槍口徑的輕機槍提升至12.7毫米或者是0.50英吋以上口徑的重機槍或者是20毫米以及更大口徑的機炮。
第二次世界大戰末期,德國開始使用Me-262噴氣式殲擊機,最大飛行速度達860公里/時。戰後噴氣式戰鬥機機普遍代替了活塞式戰鬥機,飛行速度和高度迅速提高。
1950-1953年的抗美援朝中,出現了噴氣式殲擊機空戰的場面。中國人民志願軍空軍使用的米格15和美國的F-86飛機都採用後掠後翼布局,飛行速度都接近音速(1100公里/時),飛行高度15000米,飛機重量約6噸,發動機推力29420牛。機載武器已發展到20毫米以上的機炮,瞄準系統中裝有雷達測距器。帶加力燃燒室外的渦輪噴氣發動機便於改善飛機外形,殲擊機的速度很快突破了音障。
20世紀60年代以後,殲擊機的最大速度已超過兩倍音速,配備武器已從機炮、火箭發展為空空飛彈。這一時期最著名的殲擊機有美國的F-104、F-4,蘇聯的米格21和法國的幻影III等。
20世紀60年代中期,以蘇聯的米格25和美國的YF-12為代表的殲擊機的速度超過三倍 音速,作戰高度約23000米,重量超過30噸。但是60年代後期越南戰爭、印巴戰爭和中東戰爭的實踐表明,超音速殲擊機制空戰大多是在中、低空,接近音速的速度進行的。空戰要求飛機具有良好的機動性,即轉彎、加速、減速和爬升性能。裝備的武器則是機炮和飛彈並重。以後,新設計的殲擊機不再追求很高的飛行速度和高度,而是著眼於改進飛機的中、低空機動能力,完善機載電子設備、武器和火力控制系統。

主要性能

殲擊機 殲擊機
早期的噴氣式殲擊機是在飛機上安裝機槍來進行空中戰鬥的,第五代殲擊機最大飛行時速達3000千米,最大飛行高度20千米,最大航程不帶副油箱2000千米以上,帶油箱時可達5000千米以上。機上還帶有先進的電子對抗設備。主要用來殲滅空中敵機和其他空襲兵,其特點是速度大,上升快,升限高,機動性好。
現今戰鬥機為了獲得優異的空中格鬥能力,在性能、 外形、動力裝置、機載設備、武器配備和火控系統等方面有一些新的改進的特點。
突出中、低空跨音速機動性,在音速附近穩定轉彎率可達18度/秒,瞬時轉彎率達75度/秒;飛機在9000米高度上,速度從馬赫數0.9增加到馬赫數1.6所需時間為50-60秒。海平面最大升率達300米/秒;靜升限18000米左右。能在低空作逾時速飛行;高空最大飛行馬赫數在2左右;最小飛行速度為200公里/時;最大飛行迎角可達60°;低空作戰半徑約500-600公里;飛機起飛、著陸滑跑距離小於1000米;飛機最大過載可達9G。

設計理念

殲擊機一般為單座。為擴大駕駛員視界,採用水泡形座艙,即使在地面上也能保證將駕駛員彈射到足夠的高度,大量採用整體機內部油箱載油量約占正常起飛重量的30%。飛機操縱系統廣泛採用數字式電傳操縱的基礎上採用主動控制技術,提高飛機的作戰性能。
飛機在空戰中的推力普遍大於重力(即推重比大於1),多採用低流量比的加力渦輪風扇發動機,加力推力大,重量輕,不加力工作時耗油率小。為兼顧在亞音速、跨音速、超音速範圍內都有較小的阻力,飛機採用中等後掠角、中等展弦比並帶前緣連條的薄機翼,或是採用三角形薄弱機翼。翼型相對厚度約4%,並有隨馬赫數和迎角自動偏轉的前、後緣機動襟翼(或縫翼)。正常布局(有平尾)飛機空戰時機翼單位面積載荷約3000帕(3000N/米2);無尾布局為2000帕。

武器裝備

殲-10殲擊機 殲-10殲擊機
現代殲擊機普遍裝有口徑20毫米以上的航空機關炮,同時攜帶多枚雷達制導的中距攔射飛彈和紅外跟蹤的近距格鬥飛彈。也可攜帶2-3噸航空炸彈(包括近距格鬥飛彈、命中率很高的雷射制導炸彈等)或其他對地攻擊武器。
飛機上裝有用數字計算機控制的航空火力控制系統,它由有下視能力的脈衝都卜勒雷達、慣性導航系統、大氣數據計算機等組成,可與通信導航識別綜合系統和電子對抗系統交聯。
駕駛員通過平視 顯示器、下視儀和多功能顯示器獲得敵我機參數的信息,控制和管理飛彈、機炮、火箭和炸彈的瞄準、發射和投放。火控系統的操縱是安裝在駕駛桿和油門手柄上,便於駕駛員將飛機駕駛和空戰合為一體。由於傳遞信息的設備較多,信息量大,為減少電纜數量和信息傳遞差錯,採用多路傳輸數據匯流排。

維護方法

殲擊機上各種機械設備和控制系統越來越複雜,維護工作量大大增加。為此,飛機表面開有大量檢查和維護用的口蓋和艙門,總面積達飛機表面積的60%。所有電子設備均採用積木式結構,有自動檢測能力,可在外場方便地更換外掛程式。現代殲擊機具有很高的可靠性和良好的可維護性。飛機平均故障間隔飛行小時已從1950年代的1小時提高到3小時。每1飛行小時所需的維護工作,從50年代的30工時降低到10工時左右。

作戰套用

在第一次世界大戰中,軍用飛機首次出現戰場上,主要負責偵察、運輸、校正火炮等輔助任務。在戰時,敵對雙方的飛行員相遇時,往往利用五花八門的各種武器互相攻擊,例如手槍、石頭等,試圖擊落飛機或者是擊斃飛行員,這就是空戰(Combat)最早的起源。
1915年4月1日,羅蘭·加洛斯駕駛裝備了偏轉片系統的莫拉納‧索爾尼愛L型飛機擊落了一架德國偵察機,取得了戰鬥機空戰的第一次勝利。隨後,德國的福克E3式(外號信天翁)由於裝備了性能更好的射擊斷續器裝置,以其優異的飛行性能和更猛烈的火力,成為第一次世界大戰中性能最好,擊落飛機數量最多的戰鬥機,被協約國方稱為福克式災難。這個階段的戰鬥機還處在萌芽期,結構多以木材加上布料蒙皮構成,機翼從單翼到三翼都很常見,主要的武器多半改自陸軍使用的輕機槍為大宗。英國曾經使用火箭對付盤據在英國城市上空的德國飛艇。在對付地面目標上,早期的炸彈是由手榴彈或者是小型炮彈稍加改良而來,由機上的成員以手擲的方式瞄準釋放,投擲準確度不高,破壞力也低。
在這個時期影響未來空戰頗大的一項發明就是射擊斷續器。這個由荷蘭所發明的裝置,讓機槍的子彈能夠在轉動的螺鏇槳間隙中射出,飛行員完全不用擔心子彈會與螺鏇槳撞擊的危險,而機槍的設定位置能夠接近飛行員的瞄準線,從而提高準確度,但射速慢則是缺點。
到第一次世界大戰結束時,戰鬥機的基本型態大致上已經有了雛型:以小型機為主,強調運動性,需要有向前射擊的固定武裝。

研發技術

2014年9月24日,中國研成世界第一款隱身軸對稱矢量噴管。推力矢量和隱身能力已經成為未來先進戰鬥機必備的關鍵技術。軸對稱矢量噴管作為一種具有良好推力矢量功能的先進噴管,其實現隱身修型設計卻異常困難,國內外還沒有一種軸對稱矢量噴管套用隱身修型設計。為了解決軸對稱矢量噴管隱身修型的設計問題,中國科研人員通過對現有軸對稱矢量噴管的結構特點和運動特性進行深入分析和研究,發明了一種新型鋸齒形裙邊修型結構,此種結構解決了各狀態下對內部構件的有效遮擋與運動干涉相矛盾的問題。2014年,此種鋸齒形裙邊修型結構經過了計算機仿真驗證和技術驗證,充分驗證了其結構可行性,在很大程度上提高了軸對稱矢量噴管的隱身能力,填補了類似軸對稱矢量噴管進行鋸齒修型的技術空白。

分代標準

噴氣式戰鬥機至今已走過60餘年的時間,隨著技術的進步,戰鬥機也在不斷地升級。對其進行分代也是必要的,美國、俄羅斯(前蘇聯)都分別制定了各自的分代標準。
分代原則主要有三條:
1、各國研製的戰鬥機分代標準應該是統一的,應該以技術最先進的國家的典型戰鬥機作為“標桿”,確定分代的標準。
2、各代戰鬥機的主要技術水平和作戰效能要有“台階性”的提高。也就是說下一代戰鬥機比上一代戰鬥機要“高出一個台階”。而不是只要技術水平有所提高、技術特點有所不同,就算“更新換代”了。
3、“換代飛機”必須曾是一個時期的主力機種,要有一定的裝備數量、並經過實戰考驗,一些研究性的飛機不能看作換代飛機。

機型分代

國外

殲擊機 殲擊機
第一代飛機的最大速度M0.9-1.3;裝航炮、火箭彈和第一代空對空飛彈;機上還裝有光學一機電式瞄準具和第一代雷達。代表型號是美國的F-86、F-100,蘇聯的米格-15、米格-19,中國的殲-5、殲-6等。
第二代飛機的最大速度M2-2.5,裝第二代空對空飛彈和航炮;並裝有第二代雷達和具有一定攔射能力的火控系統。代表型號是美國的F-4、F-104,蘇聯的米格-21、米格-23,法國的幻影Ⅲ,中國的殲-7、殲-8等。
第三代飛機的最大速度與第二代相比優勢不大,但增加了中距和近距格鬥飛彈、速射航炮;並裝有第三代雷達和全方向、全高度、全天候火控系統和航空電子系統。機動性也有大幅提高。代表型號有美國的F-15、F-16、F-18,蘇聯的米格-29、蘇-27、法國的“幻影”2000、陣風,歐洲的颱風,瑞典的JAS-39,中國的殲-10、殲-11等。
第四代飛機具有“4S”標準:隱身性能(Stealth),超音速巡航能力(Supercruise);高機動性與敏捷性(Super-maneuverability)與超級航空電子系統(Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness)。現有的型號有美國的f-22,f-35,俄羅斯的T-50,中國殲20,殲31。
還有很多對第三代戰鬥機改進後,稱它為三代半(它具備了某些四代機的特點,如高機動性等),其實也是劃分到第三代裡面(歐洲的“颱風”,法國的“陣風”,蘇-35,以及F-15的一些改進型等)。
第五代飛機則為隱身無人機。與四代機相比,五代機通過全翼身融合和大升阻比設計,使飛機在各種高度、各種姿態下的隱身性和機動性都得到了很好的兼顧。如果說四代機是基於信息 系統,那么五代機就是基於物聯網。實現了真正意義上的陸、海、空、天、電、網一體化,實現了基於物聯網的互聯互通互操作。
以上介紹的是我們熟悉的傳統四代分法,雖然自2005年以後媒體使用俄羅斯五代機劃分的描述開始出現,但至今天,世界航空業,包括中國主要使用的劃分方法,仍是傳統的四代分法。
蘇聯/俄羅斯戰鬥機的劃分代
方法是把可變後掠翼的殲擊機如米格-23和F-111單獨劃分一代稱之為第三代,(即把四代分法中的第二代又分成兩代),而將是否可以超音速平飛作為劃分一二代戰機的標準。
美國在2005年將戰鬥機劃代標準由原先的四代劃分法改為五代劃分法,基本沿襲蘇聯/俄羅斯的劃分標準。

中國

我國的殲擊機完整地從第一代走到了第四代。

劃代機型
首飛年份
第一代殲-51956
第二代殲-61960
殲-71966
殲-81969
第三代殲-101998
殲-111998
殲-15艦載2009
殲-162012
第四代殲-202011
殲-312012

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