为什么一个国家的战机有几百几千架就算是非常多了?

发布时间:
2023-08-15 23:35
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首先回答你关于飞机代差的问题,借此做一个战斗机划代的梳理

(全文较长,可先点赞收藏,若有疏漏,还请指正)


战斗机的划代过去在国际上长期存在两个标准:美国传统划代标准和俄罗斯(苏联)划代标准。

俄罗斯标准下的五代战机划分标准

这两个标准也是长期流传的,后来美国划代标准做了改动,即美国的新代际划分标准。(因为按照原标准,美国比俄罗斯少一代,导致俄罗斯貌似领先于美国,这种宣传上的误解自然是无法接受的)

新美标视角下的战斗机划代

总结下来,广为流传的有以下三种标准:

旧美国标准、俄罗斯标准、新美国标准。

中国战斗机代际划分在这三种标准介绍后再展开

借用总体设计课本上的表格,直观展现出战斗机的划代标准(仅用作解释和交流)

战斗机划代并不是来源于民间讨论抑或是杜撰,战斗机划代的大致原因如下:

战斗机划代起源于西方航空专家与政客议员之间沟通的问题。向掌握财政大权的政客们阐述新型战斗机的先进性历来是异常困难的。通常情况下,西方的政客和议员们多数对航空技术一窍不通,但是在预算审议听证会上,他们却要决定国家是否支持某种航空技术的发展,并批准为其拨款,于是催生了简明扼要地表述复杂技术装备的方法,这就是战斗机划代的由来。用划代来概括战斗机复杂性能的表述方法在20世纪70年代的西方很快风行,也被社会大众广泛接受和引用。

本文首先来介绍一下美国的新“五代”划分方法,(可能与大家熟知的划代方法有一些出入)该标准最早来自2008年美国《空军》杂志:

  • 第1代。第一代战斗机包括最早期的喷气式战斗机,即首批搭载革命性的喷气式发动机的战斗机,最早出现在二战末期。其速度相对于螺旋桨飞机有了很大提高,虽然新技术并不成熟,但仍显示了喷气动力飞机的广阔前景。
典型的就是德国的Me262、He-178、英国的Meteor(“流星”)和美国的F-80,其特点是速度比之前的活塞式发动机飞机有了革命性的提升。这一时期装备的发动机主要是最早的喷气式发动机:涡轮喷气发动机。

梅塞施密特Me262,是德国梅塞施密特飞机公司在二战末期为德国空军制造的一种喷气式飞机。Me262战斗机于1944年夏末首度投入实战,成为人类航空史上第一种投入实战的喷气战斗机

在第二次世界大战中德国和英国进行的喷气式飞机设计制造竞赛中,英国与德国不相上下。流星战斗机晚于Me-262三个月,于1944年7月12日正式服役,成为盟军第一款喷气式战斗机

  • 第2代。第二代战斗机的特点主要为采用后掠翼、高亚音速,出现在1940年代后期,并很快取代了第一代喷气式战斗机。这一代飞机的“机身都是依照喷气发动机的潜能而设计制造的,为的是充分发挥战斗机的性能”,例如,采用大后掠翼的气动布局,就是为了进一步提高飞机飞行速度,延缓激波产生、减小阻力。
第二代战斗机最知名的当属美国空军的F-86和前苏联的米格-15。随着新的更大推力、更先进的涡喷发动机开始成熟,新一代更大速度的战斗机在1940年代后期横空出世。为了提高飞行速度,这一代战斗机采用了大后掠角的气动设计,最大飞行速度接近音速。
F-86与米格-15飞机曾在朝鲜战争中多次交手,积累了大量喷气式战斗机实战经验。此时的空战仍以机炮与火箭弹作为主要交战武器,后期型的第二代战机开始装备雷达和空空导弹。

F-86“佩刀”是第二次世界大战后美国设计的喷气式战斗机,用于空战,拦截与轰炸。1947年10月1日首飞,1949年服役。是美国早期设计最为成功的喷气战斗机代表作。同时,第一架在俯冲时超音速以及世界上第一架装备空对空飞弹的战机,也都是F-86

米格-15战斗机(俄语:МиГ-15)是由苏联米高扬-格列维奇飞机设计局设计的战斗机,为苏联早期喷气战斗机的代表,也被认为是后掠翼高亚音速喷气式战机的杰出代表。朝鲜战争初期,米格15的出现对P-51野马为代表的平直翼战机形成了代际优势,迫使美军迅速投入F-86扭转局面

  • 第3代。第三代战斗机出现在20世纪50年代末和60年代初,这些飞机的特点是拥有先进的导弹、超声速和更为完善的发动机(基本仍为涡喷发动机),高空高速性能指标往往都是其重点考虑的因素,且逐渐拥有了超视距攻击能力。这一代战斗机涵盖的范围很广,差别也很大。它们的最大飞行速度从低超音速到二倍音速、从使用航炮作为主要武器到使用空空导弹作为主要武器等等。下面对经典的3代战斗机做一些介绍(有一些是战斗轰炸机、截击机等):
该代战斗机早期部分包括美国空军的“百年系列”战斗机——F-100、F-101、F-102、F-104、F-105、F-106,以及前苏联的米格-19(我国的歼-6)、米格-21(歼-7)等,后期部分包括了美国的F-4战斗机、苏联的米格-23战斗机等。同时,瑞典的萨博-37、法国的幻影-Ⅲ以及我国歼-8也属于该代战斗机范畴。
这一代战斗机呈现出百花齐放的特点,包括有后掠翼、三角翼、小展弦比梯形翼甚至昙花一现的可变后掠翼等气动布局。进气形式也有着机头进气、机身两侧进气等形式。

下面通过图片的形式对该代战斗机演化作一个简单梳理:

F-100战斗机1953年服役,采用大后掠翼设计,是世界上第一种实用化的具有超音速平飞能力的喷气式战斗机。最初是作为接替F-86的高性能超音速战斗机而设计的,曾在越南战争中执行战斗轰炸任务,是美国空军(USAF)在越战中使用的主要型号之一

米格-19战斗机(与F-100是同一时代的对手)同样采用机头进气、大后掠翼,是20世纪50年代初期苏联米高扬设计局研制的一种单座双发喷气后掠翼战斗机,是苏联第一种投入批量生产的超音速战机。1952年试验机试飞,1955年2月投入批量生产并交付苏军

米格-19是短暂的过渡产品,米格-21则大量生产,米格-21采用三角翼、机头进气设计,最大速度在2马赫以上。于1958年开始装备部队,20世纪60年代作为苏联空军的主力制空战斗机,原型其改进型(包含仿制、改良型)共生产了10000多架 ,是20世纪产量、装备最多的喷气战斗机之一

在美国,与米格-21高速性能类似的是F-104战斗机,采用薄梯形翼设计,同样服役于1958年。它是世界上第一种速度达到2倍音速的战斗机,最大可用过载达到7.33,并在20世纪60年代长期保持爬升率与最大升限的世界纪录,因航程短、载弹量小未成为美国空军的主力战斗机

美国F-4“鬼怪”战斗机是后期第三代战斗机的典型代表,服役于60年代初期。它各方面的性能较均衡,但它是根据错误的理念设计的,忽略了空中格斗性能,在与灵活的米格-21的对抗中常常落入下风,但它的多用途能力与大型化的机体使其仍然成为了一代经典战机

苏联米格-23是三代机中与美国F-4战机类似的中距拦截机,但于1970年才服役。它在设计上突出考虑了中距高速拦截的需求,不适于近距格斗。由于苏联的总体工业水平不如美国,这样一种与“鬼怪”性能相当的战斗机所需雷达、发动机,苏联的电子工业和发动机工业一直到了70年代才能配齐

幻影Ⅲ战斗机是法国达索公司研制的单座单发三角翼战斗机,主要任务是截击和制空,也可用于对地攻击。1956年11月原型机首次试飞,1960年后开始交付使用,同样是三代机的典型代表,60至70年代作为法国空军主力战斗机,出口多个国家。同样追求高空高速性能,是首款突破2倍音速的欧制战机

歼-8战斗机,是我国在20世纪60年代开始设计研制的第三代双发高空高速截击战斗机,到90年代甚至21世纪最初的几年仍在改进。从总体设计角度,该战机采用小展弦比三角翼、常规布局,长细比很大,最初设计理念即为高空高速。后期型号换装了新的脉冲多普勒雷达,具备超视距攻击能力

综合看来,这一代战斗机既继承了前一代战斗机(F-86、米格-15)对速度、高度的不懈追求,同时也在不断挑战着新的气动布局形式以及作战方式,以获得更综合、更强大的作战能力

在这一时期,空战模式也逐渐从机炮、光学瞄准时代过渡到导弹、雷达的时代,故早期和后期的三代机也分别呈现出了截然不同的技术状态

这一代战斗机过于追求高空高速性能,忽略了机动能力,最终在60年代的越南战场上暴露了短板,同时新的技术、理念也孕育着新一代战机的诞生。

越南战场是三代战机作战的主场,美苏两大国的先进战机在这里进行了激烈的战斗,也无情揭露出了这一代战斗机的不足

  • 第四代。这一代战斗机始现于20世纪70年代中期,而且至今依然是世界上多数国家的顶级战斗机,主要特点为高机动性、搭载完备先进的雷达航电系统、具备下视下射能力、使用大推重比的低涵道比涡扇发动机。其先进的武器系统、发动机以及航空电子设备使得早期飞机显得相形见绌。经过30多年的技术改良,一些战斗机被推入“4.5代”的行列。
第四代战斗机可谓是战斗机中的常青树,时至今日仍在各国空军担当主力,可以说是非常成功的一代战机。
其包括美国F-14、F-15、F-16以及F-18系列战斗机;俄罗斯紧随其后,研发了以苏-27、米格-29为代表的优秀机型,并发展出苏-30、苏-35、米格-35等改进型号;欧洲国家也研发了幻影-2000、阵风、EF-2000“台风”、萨博-39“鹰狮”等型号。我国的歼-10、歼-11(苏-27系列)也属于该代战斗机。

美国海军装备的F-14战斗机,是世界上最早投入服役的第四代战斗机,于1973年具备初始作战能力。它是最早具有多目标跟踪和打击能力的战斗机,是双座双发双垂尾,采用可变后掠翼设计的重型战斗机。拥有远远超越第三代战斗机的作战能力

F-15战斗机由1962年展开的F-X计划发展而来,1972年7月首次试飞,1974年首架量产型交付美国空军使用,是美国空军长期主力重型战斗机,号称“没有一磅重量用于对地”。它是美国空军第一款第四代战斗机,其优势是比以往任何一种战斗机都要优越的机动性、操纵性、航程、火力和电子设备

F-16战机是与F-15重型战斗机搭配的轻型战斗机,价格更便宜,与F-15形成高低搭配。它于1976年批量生产,至今仍在服役改进。该战斗机针对越南战争空战经验大幅度优化视距内格斗性能,是美国第一种能够进行9G过载机动的战斗机,也首先采用了电传飞控

美国四代战机开始研发后,苏联也紧随其后启动了下一代战斗机计划。米格-29是苏联历史上第一款从设计思想上就被定义为第四代战斗机的型号,1983年开始装备部队,该机在设计上使用升力体机身和边角翼融合,拥有能承受持续9G过载的机体结构,脉冲多普勒雷达,全面的火控和电子战系统,缺点为航程短

苏-27作为苏联第四代重型战斗机,与米格-29轻型机形成高低搭配,与F-15、F-16相抗衡。苏-27的气动布局与米格-29同样来自苏联最新的研究成果——升力体布局,由此带来了优异的气动性能。作为双发全天候空中优势重型战斗机,其主要任务是国土防空、护航、海上巡逻等,巨大的机体改进潜力也使其不断改进

法国幻影-2000轻型战斗机改良自幻影Ⅲ,于上世纪70年代研制,主要改良措施为采用了电传操纵、放宽静稳定度、复合材料等先进技术,仍然采用了无尾三角翼布局,机动性强,同样属于第四代战斗机。可遂行全天候、全高度/全方位、远程拦截任务,具备一定的多用途作战能力

歼-10A战斗机是我国自行研制的、具有自主知识产权的高性能、多用途第四代战斗机,1998年3月23日首飞,2004年服役。歼-10A为鸭式布局,在飞行力学上采取静不稳定设计,与数字式电传飞控相结合,机动性能相当好。受当时空军作战思路影响,歼-10A强调超音速截击性能,可实现超视距打击

经过梳理不难看出,最早的第四代战斗机服役于上世纪70年代,苏联在上世纪80年代也服役了两款性能优异的第四代战斗机。

其主要特点为:高机动性、以脉冲多普勒雷达为代表的先进航电系统、全天候作战能力、多用途潜力、更省油更先进的低涵道比涡扇发动机、更优异的气动布局以及电传飞控系统等。

第四代战斗机配备了先进航电系统,其中显而易见的特征就是玻璃化座舱的逐渐普及,而更昂贵的电子系统也自然带来了价格的水涨船高

上图展示了第三代战斗机:F-4鬼怪式的座舱,仍然是机械式仪表布满整个驾驶舱

这张图展示了F-16早期型号的座舱,已经有一台多功能显示器,另外还有一个单色显示器,这得益于电子工业的进步,逐渐减少的各类仪表也体现了战斗机航电综合化水平的提高

而在发动机领域,随着第四代战斗机一起成熟的是:性能优异的低涵道比涡扇发动机。第四代战斗机基本都配备了低涵道比涡扇发动机。

涡扇发动机可以说是涡喷发动机的改进版,其相当于在涡喷发动机的压气机加大之后添加了一个外涵道,以此增加推力,并让发动机的效率进一步提高。
低涵道比的涡扇发动机在超音速下的性能基本与涡喷发动机相当甚至更好,而且在亚音速工况下具有更低的耗油率和性能,同时,该种发动机的寿命也有了长足的提高。

涡扇发动机可以看作涡喷发动机的2.0版本,分为内外涵道;内涵道流经区域可视作涡喷发动机,同时也被叫做核心机部分,外涵道的加入使得喷气发动机推力增大,燃烧效率有所提高,低速性能更好

除此以外,第四代战斗机的设计理念也有了很大进步,在总体布局、气动设计以及飞行力学方面也迈上了新的台阶。

例如,F-16战斗机在设计时吸取了越战的经验,强调视距内格斗能力,弱化了高空高速性能,其最大飞行速度仅为2马赫左右。他比先前的那些飞机更简单和轻便,便于大规模采购,同时,也通过更先进的空气动力学设计与先进航电系统来维持良好性能,从而实现更高的性价比。

F-16率先使用了电传操纵系统以及静不稳定设计:

电传操纵,是指把驾驶员的操纵指令变换为电信号以操纵飞机的技术。它减少了笨重复杂的机械传动连接,便于和飞机上其他系统交联,为实现主动控制技术提供条件,也提高了飞机的机动能力。

电传操纵技术在战斗机上的使用得益于计算机、自动控制技术的进步,由此也使得静不稳定设计有了应用的可能。二者共同将战斗机机动性提高到了新的阶段

静不稳定设计,是指飞机重心位于气动中心之后,当飞机受到纵向扰动,会有使扰动发散的趋势出现。这一设计虽然降低了飞机的稳定性,但同时提高了飞机的机动性,这项技术需要有更精细的电传操纵系统和自动控制技术作支撑。

很多的新理念、新技术被不断应用于这一代战斗机,在此就不再赘述。

随着第四代战斗机在各国大规模服役,这些战斗机陆续投入到了作战任务之中。各国的实战表明,这一代战斗机设计是非常成功的

  • 四代半战机:这几十年里,四代战斗机不断改进,就出现了“四代半战斗机”。其主要特征为:高敏捷性,传感器融和,装备有源相控阵雷达,信号特征更低,具备强大的多用途作战能力。部分四代半战机移植了来自五代机的先进技术。
四代半战斗机包括最新型F-15、F-16和F-18改进型,以及俄罗斯米格-35、苏-35、欧洲战斗机“台风”、“阵风”以及我国的歼-10C、歼-16等。这些战斗机或是近30年内的新设计,或是在原有四代战斗机上的改进项目。这些战斗机换装了更先进的有源相控阵雷达,信息感知能力有了大幅度提升,座舱也基本上实现了更高程度的玻璃化,电传飞控被更多采用,机动性、敏捷性有了长足进步,同时开始考虑降低自身信号特征。得益于强大的航电系统,四代半战机几乎都具备多用途作战能力,可以遂行对地、对空、反辐射等多种任务。

法国达索公司推出的“阵风”战斗机改进型即为四代半战机,采用三角翼配合近耦合鸭翼,以及先天不稳定气动布局,以达到高机动性。虽然它并不是完全隐身的战机,但也加入不少降低雷达反射截面积及红外线的设计,降低可探测信号。同时换装了先进的有源相控阵雷达,探测能力有了进一步提高

歼-16是我国沈飞在歼-11BS战斗机基础上发展研制的四代半双座双发多用途战斗机。于2011年10月17日在沈阳首飞。2013年初正式公开该战机。它配备了有源相控阵雷达等新型航空电子设备,并且可以使用歼-20装备的第四代导弹,同时具备较强的对空、对地攻击等多用途作战能力

歼-10C作为歼-10的最新改进型号,2017年公开亮相,它采用了更为先进的DSI进气道设计,与歼-16同样换装了新的有源相控阵雷达和航电系统,可以发射最新型弹药。经过新的设计,具备了更强大的多用途作战能力,在制空作战方面,它有比较强的中距空战能力。在对地、对海突击方面它可以发挥信息攻防的优势

苏-35战斗机,北约代号“超侧卫”,是苏霍伊设计局在苏-27战斗机的基础上研制的第四代单座双发、超机动性多用途战斗机。其配备的117S三元矢量发动机为该机带来了优越的机动性,该机同时换装了“雪豹“相控阵雷达和全新的航电系统,作战性能有了进一步提高(但相对中美两国,其航电水平仍有不足)

F-15EX是美国F-15战斗机的最新改型,其武器挂载能力强大、数字化和开放的架构将让它成为美国空军战术部队中的一个关键要素,同时也作为第五代战斗机的补充。根据波音公司发布的报道,F-15EX战斗机拥有全新的数字化座舱、先进的雷达和世界上最快的机载任务计算机系统,后续其他F-15或升级至该版本

F-16V(F-16Block70/72批次)是F-16系列发展至今的最新版本,安装APG-83有源相控阵雷达,升级了任务计算机,改进了全数字化座舱,战力大幅提升。同时,其采用了隐身涂层,具备一定的雷达与红外隐身能力,属于典型的四代半战斗机

“台风”战斗机是由欧洲英、德、意、西4国合作研制生产的四代半多用途战斗机,2002年服役,作为一型双发动机、前置鸭式三角翼布局的多用途战斗机,它不仅具备超视距、空中超机动攻击能力和空中格斗能力,还可以实施对地攻击,最新的台风战机已配备有源相控阵雷达

  • 第5代。这一代战斗机被定义为具备全方位隐身,带有精确制导武器的内埋弹仓、有源相控阵雷达(AESA)和先进电子设备的飞机。具体特点为:武器内埋,全方位隐身,超高敏捷性,全传感器融合,一体化航电系统,部分或全部的超声速巡航能力
第五代战斗机采用了一系列跨时代的新理念、新技术。例如强调面对雷达和红外探测的全方位隐身性能、超强的态势感知能力、超音速巡航能力、超机动性能,即著名的”4S”标准。
美国的F-22于2005年服役,是最早投入现役的第五代战斗机,这之后,我国在2018年2月9日官宣列装歼-20隐身战机,同期,美国的F-35战斗机也投入了使用。虽然俄罗斯的苏-57首飞早于歼-20,但由于俄罗斯财政状况限制,其目前仍未大规模服役。目前世界上已经首飞的五代机还包括我国沈飞的歼-35(FC-31),处在PPT阶段的还有俄罗斯的苏-75轻型五代机,而韩国不成熟的KF-21战斗机并不能称得上第五代。

接下来,对几款较为成熟(已投入服役)的五代机作一个简单介绍:

F-22战斗机是世界上第一种进入服役的第五代战斗机,由美国洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)和波音公司联合研制,于21世纪初期陆续进入美国空军服役。它的雷达反射面积仅仅只有0.01平方米,同一只普通的飞鸟无异,但由于高昂的造价,美国军队中所服役的F-22数量被定格在了187架

苏-57战斗机是俄罗斯首款第五代战斗机,俄罗斯计划用该型战斗机取代苏-27战斗机,与美国F-22战斗机抗衡,2021年1月29日俄罗斯国防部正式接收俄首架量产苏-57战斗机。该机具有优越的超音速巡航性能和超机动性,同样装备矢量发动机,且航电水平也有了很大提高,但隐身能力有所欠缺

歼-20是我国成飞制造的第五代重型双发隐身战斗机,具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力。歼-20采用了鸭翼-边条翼的特殊布局,具备很强的机动能力和高速性能,同时较好的隐身设计使其隐身性能优于苏-57,基本与美国五代机处于相同水平。目前该机已服役150架以上,且仍在不断改进

F-35战斗机起源自美国联合攻击战斗机(JSF)计划,本意为与盟友共同研制一种用途广泛、性能先进而价格可承受的低档战斗机,但研制期间价格水涨船高,甚至成为“史上最昂贵战斗机”。最大飞行马赫数仅为1.6,超音速巡航能力不高,客观讲,F-35并非强调空战性能,最具优势的还是隐身和态势感知能力

上述几款五代机均较为成熟,且各有特点。

但总结下来,不外乎以下几点:

1、划时代且成熟的隐身理念应用于战斗机。
通过运用多种隐形技术降低飞机的信号特征,使敌方雷达难以发现、识别、跟踪和攻击,以实现反雷达、反红外线、反电子、反声波探测目的,从而达到隐身效果。
第五代战斗机实现了优异气动性能和隐身性能的统一。例如菱形的机头既保证了将雷达信号反射到无关方向,同时也使得机头的不利涡脱变得可控,可谓一举两得。

最早的隐身机:F-117。由于当时气动设计优化领域并不能做全机的曲面气动隐身优化,故采取了一个个平面拼接为隐身外形,导致其机动性很差,不适合空优作战任务。第五代战斗机则通过先进的CFD、风洞模拟手段实现了气动与隐身的统一

再如较小的V型垂尾,可以同时起到垂尾和平尾的控制作用,对飞行性能提高有利,同时降低了RCS(雷达反射截面积)。
2、超态势感知能力。结合近年来计算机与电子技术进步,第五代战斗机的态势感知能力有了长足进步。
第五代战机配备了有源相控阵雷达,座舱完全数字化、玻璃化,还装备了分布式光电孔径系统,不论是超视距、视距内,均能牢牢把握主动权。

F-35、歼-20作为信息化程度最高的两款五代机,均采用了大型全景多功能显示器(MFDS),可显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、战术和安全信息

AN/APG-81型有源相控阵雷达是具有隔行扫描边搜索边跟踪功能的雷达,使得F-35的飞行员可以在探测、确定、以及对固定的和移动的地面目标进行武器制导的同时对付敌人的战斗机或者是低空飞行的直升机。探测距离接近现有雷达探测距离的三倍,并能够向飞行员提供超高分辨率的合成孔径雷达图像

3、超机动能力。F-22、苏-57、歼-20均有极强的机动性,其装备二元或三元矢量发动机,辅以处理速度极快的电传飞控系统,可以实现一般飞机不具备的过失速机动能力。
(歼-20在装备了矢量发动机WS-20后,也将具备类似机动能力,当然现阶段优异的布局带来的机动性也很好)

苏-57正在进行过失速机动表演,过失速机动就是飞机在超过失速迎角之后,仍然有能力完成可操纵的战术机动。它主要用在为占据有利位置的机动飞行中。

4、超音速巡航能力。超音速巡航是指飞机在不开启加力燃烧室的情况下能够持续在1.5马赫以上进行超过30分钟的超音速飞行。超音速巡航的提出主要是基于快速突防的战术思想,因此,该技术其在未来的超视距作战中具有很大的优势。超音速巡航是第五代战斗机的主要技术特征之一。
(目前认为,WS-10版歼-20具有部分超音速巡航能力,在装备WS-20后将实现完全超音速巡航)

以上内容仅是“新五代”划代标准的简要介绍,以后会继续更新,回答题主关于“战斗机数量”的问题以及对飞机划代做补充。

END