战斗机进化史_火豚游戏

第二次世界大战即将结束之际，德国人发明了一种强大的战争机器——喷气战机，尽管它最终没能拯救德国法西斯覆灭的命运，但人类迎来了喷气战机时代！

经过第二次世界大战洗礼的美国人来到了朝鲜半岛的上空，他们从第二次世界大战的反思中，明白了空中力量对于战争的重要性，美国从1944年生产第一架喷气战机起，在战机上的军费投入每年以12.63%的速度增加，开始大力研发喷气战机！

从下图我们可以看到美俄两国在战机上研发的密集程度，横坐标是战机首飞年代，纵坐标代表战机所在年代的典型性能。斜线上方的战机表明研制技术领先于该时代，斜线下方表明战机使用该时代的成熟技术。

对不同时代的典型战机进行整理，具有时代代表性的战机如下图，其中FFD为First Flight date即首飞时间，Years ahead表明领先时代的年数。

一、第一代战机

美国第一架喷气战机是P-59A Aircomet，首飞于1942年10月1日。由于性能欠佳，并未在二战中大量使用，随后1944年6月1日首飞的P/F-80 Shooting Star 被认为是真正意义上战斗机的起源！

F-80为直翼战机，性能有限，综合性能不如同时代的MiG-15S，因此美国对F-80进行改进，研发生产了F-84、F-86、F-89、F-94。

P-80 Shooting Star

F-84是美国第一款可进行空中加油的战机，1945年英国人发明了锥套、探头对接装置，解决了空中加油对接的难题。后来美国、苏联等的软式空中加油系统都采用这种对接装置。

F-86 Sabre 首飞于1947年10月，是美国研发第一款后掠翼的战机。随后的改进型FJ-1 Fury服务于海军。美国第一代战机在当时的售价均价为37万美元。

MIG-15

二、第二代战机

20世纪50年代，美国推出了六款典型战机：

F-100 Super Sabre；

F-101Voodoo；

F-102 DeltaDart；

F-104 Starfighter；

F-105 Thunderchief；

F-106 DeltaDart;

这六款战机与第一代战机技术上有很大提升，被称为第二代战机。

与第一代相比，第二代具有较好的航空和高空飞行性能。并整合了更先进的涡轮喷气式发动机，导弹发射装置，超音速飞行能力和搜索雷达和火控系统。

F-100A

F-100A是美国空军第一款超音速战机，当1953年5月YF-100A第一次突破音障，苏联人必须用速度对美国人的挑战做出回答，第二年1月，米格-19就呼啸而出，它的外形既不是典型的超音速布局，也没有拘泥于苏联人轻巧型战机的设计理念，酷似米格-17的后掠翼设计，采用的却是与众不同的双发布局。通过对米格-19的仿制，诞生了中国的歼-6。

F-106

F-102是美国生产的第一款三角翼战机！

美国第二代战机当时平均售价为200万美元，相比第一代战机，价格高了近五倍。

三、第三代战机

在20世纪60年代，随着冷战时代的到来，西方国家和苏联开展了一场无声的航空科技大比拼，从米格-21和F-104，到米格-23、F-111和F-4。

航空大国在速度上的竞赛基本结束，对于飞机的综合性能的要求却日益提高，高机动性、雷达火控技术、多功能航空武器的研发，造就了一代名机，为四代机的出现起到了承前启后的作用。

美国推出的三款典型三代机是：

F-4 Phantom Ⅱ；

F-111 Aardvark；

F-5 FreedomFighter；

其中第三代机最典型的就是F-4 Phantom Ⅱ，虽然这款机设计出发点是为海军航母战机，它同时也被美国空军大量应用。60年代F-111 Aardvark战机现世，它是一款中程截击机，创新性的使用可可变翼和新航电设施。除了F-5较低的售价外，这一代战机均价超过400万美元，当时F-111每架售价接近1000万美元。

F-4

苏联则相应推出了米格-23，米格-23可能是苏联生产的最多的三代机之一，共生产了4000多架，出口到世界近20个国家，它曾经有过击落以色列F-4鬼怪战机的辉煌，也有在海湾战争中8分钟被击落的耻辱。它有弹射跳伞后飞行员飞跃900多公里，穿越4个国家生还的奇迹。

MIG-23

米格-23在设计上有许多突破，是苏联第一次采用变后掠翼设计，第一次采用机身起落架设计，第一次在战斗机上采用前轮转弯机构，改善了地面滑行性能，15吨级战机，加大了机载油量，使米格-23成为基本构型留空时间超过一小时的飞机，第一次在战斗机上采用控制增稳和自动控制技术并采用迎角限制机构，为大迎角飞行提供了安全保证；第一次采用两侧近气设计，从而使战斗机真正进入了雷达和中距武器的时代，米格-23飞机上配备的雷达制导武器，在1974年的中东战争中曾经成功地击落以色列的F-4战机。

从飞机的性能和操纵品质来讲，米格-23无疑是三代机里的佼佼者，尽管可变翼系统使飞机设计复杂，结构重量增加了10%，但由此带来的性能上的贡献是固定翼飞机无法比拟的，米格-23飞机在设计上为了降低成本和设计难度，采用了三级可调的变后掠翼设计，尽管在后掠翼变换的过程中飞机状态不太稳定，但较好地满足了起降阶段、机动飞行和高空高速飞行的操控特点，高空大马赫数性能更是比米格-21有较大的提高。另外，由于在战斗机上首次采用控制增稳和自动驾驶技术，明显改善了飞机的飞行品质，飞机的安定性良好。

米格-23设计的的细节，无不体现出俄罗斯人的灵感和精巧，飞机较好地解决了变后掠翼飞机的结构和操控设计，保证了高性能、低成本和安全性的良性结合。

米格-23设计后期，因在结构设计上的斤斤计较，精益求精，总设计师米高扬已积劳成疾。在起落架设计上遇到了难题，因为可变翼的设计无法将起落架舱设置在机翼里，机身的空间十分有限，结构复杂的起落架找不到安家的地方。

苏联航空大学的一个女大学生设计了一种全新的可转动蟹爪结构，成功地解决了起落架收放的问题，她因此得到了苏联航空界的最高奖。

四、第四代战机：

对于速度和高度的渴望是人类飞行梦想的一部分，对于作战飞机而言，速度就是战斗力，三代机的最大飞行速度在1200公里/小时，而四代机的最大飞行速度要比三代机提高200公里/小时以上。

20世纪70年代，美国推出了新一代战机，包括：

F-14Tomcat；

F-15 Eagle；

F-16 Fighting falcon；

F-18 Hornet；

这一代战机整合了全新的航电系统。

F-14 Tomcat 首飞于1970年12月，这是一架双座,双引擎,可变翼,舰载战斗机，用于取代F-4 Phantom 和F-111。

F-16

F-16 Fighting Falcon首飞于1974年1月，这是一架单引擎,全天候,多用途战机。该机型用于取代沉重的F-15 Eagle，它具有更先进的扫描跟踪雷达系统。美国四代战机均价为3000万美元，是上一代战机价格的约7倍。

F-16

四代机的高机动性的突破是由人类在飞机空气动力布局设计领域有了新的认识。早期飞机机动性的最大限制是由迎角限制造成的，因此需要设计一种气动布局，可以获得更大的可控迎角，四代机的翼身融合技术、边条件技术就是为了此目的而设计的。

通过飞机空气动力布局设计的优化，大大延缓了气流分离的出现，使飞机的偏离迎角大大增加，飞机可用的飞行迎角范围也大大增加，加之四代机翼载荷的减小，使得飞机的总体升力远远高于三代机。

四代机除了在气动布局上进行优化外，还在控制舵面上做文章，通过鸭翼、前缘襟翼、襟副翼等舵面系统，改变了机翼表面的空气流场，使得大迎角小的空气动力得以进一步改善。

为了追求高空高速的性能，一种叫作超音速布局的气动外形被发明出来，这种气动布局的最大特征是后掠翼和较小的机翼面积，机翼有早期的弯曲面变成了薄翼面。这一切所有的变化都是为了适应高空高速的飞机性能，为了尽可能减小飞机的阻力。

在减小空气阻力的同时但也减小了飞机的升力系数，而随着全金属飞机的出现，飞机的重量大大增加，为了获取足以使飞机离陆的升力，起飞离陆速度就大大增加了。

MIG-29K

为了缩短飞机的起飞滑跑距离，飞机的推重比应大大增加，三代机的推重比只有0.8左右，而四代机的推重比通常都在1以上。

MIG-31

如何实现超音速性能与起飞滑跑距离的彼此兼顾，人们发明了具有“空中优势”的气动布局，其典型的特征就是小翼载、翼身融合和面积率设计，这些气动布局设计都是为了减小飞机的超音速阻力，在满足飞机的超音速性能的同时尽可能增加飞机的升力系数。

Su-34

第四代战机的另一大特征就是电传控制系统的应用。

20世纪60年代中期，随着苏联、美国两个超级大国在军机速度上竞争的结束，现代军机进入了追求综合效能和高机动性能的时代。

在越南战争的空战中，人们发现决定空战成败的主要因素是飞机的机动性能。各国在三代机的研制过程中绞尽脑汁，几乎已经挖掘了操纵系统的全部潜能。人们发现飞机的安定性成为制约飞机机动性的最大障碍。

在四代机出现之前，机械操纵的飞控系统通过连、液压和动作筒实现操纵舵面的运动。由于系统协调运作的过程需要一定的时间，从飞行员操纵到飞机运动实际上存在一个时间延迟，当飞行员根据飞机动态来操纵飞机时其实已经慢了半拍，此时便可能发生耦合振荡。

70年代随着美国人在电传飞控系统研制方面实现突破，仿佛一夜间西方国家和俄罗斯同时展开了对电传飞控系统的深入研究。新一轮的航空科技竞争由此开始了，世界航空科技进入了电传操纵的时代。

然而，在带给人们惊喜的同时，电传操纵系统也带来了恶梦。各航空大国似乎都没有逃脱这个怪圈。苏-27的前身T-10在研制之初就遇到了重大灾难。难逃厄运的还有美国的F-16、法国的幻影2000、瑞典的鹰狮…

电传操纵系统是计算机时代的产物，没有计算机就没有电传操纵系统。在传统的飞机操纵系统中，尽管有液压系统和飞控机构的帮助，人们在操纵飞机时实际是在操纵舵面，舵面产生的气动力使飞机的飞行轨迹和姿态发生改变，这就是机械操纵系统的基本原理。而在电传操纵系统中决定飞机动态的除了人的操纵外，还有计算机的控制律和飞机的响应反馈。而真正作用于舵面的操纵信号是计算机将人的操纵输入和飞机的响应反馈通过控制率的计算产生信号。因此对于电传飞机来说，真正操纵飞机的是计算机而不是人，也就是说人操纵飞机的意愿要通过计算机来实现。

电传飞机的最大优点在于，人们可以通过控制律的优化设计，实现最佳的操纵品质，这是人的操纵无法实现的，因为人的生物机能相对于计算机来说还不够精确和卓越，电传飞控系统实现了最佳机动性能和优良品质的最佳组合。

飞控计算机无论如何优越，也是人设计出来的，控制律的优化是相对人们对于飞行规律的认知而言的，面对如此复杂的飞行本身，人的智力毕竟是小巫见大巫。飞控系统设计人员的一个小小的失误和疏漏，就会在飞机里面埋下隐患，在常规飞行中这种隐患并不明显，而当飞行器的飞行动态和环境处于特定情况时，飞控系统没有预料的处境时，则肯能造成灾难。

中国是世界上第五个具备独立研制四代机的国家。20世纪70年代，冷战还没有结束，随着电传飞控技术和综合航空电子技术的开发，四代机横空出世。

歼-10飞机的研制成功是我国国防现代化建设的一个里程碑。它凝结了几代航空人不懈努力的心血。歼-10飞机的技术状态已经达到了国外四代机的水平，优良的气动外形，数字电传的飞控系统，高度综合化的航空电子系统，强大的武器配置，使歼-10飞机成为可以与世界先进战机抗衡的“杀手锏”。

J-10

歼-10飞机是一架全新的飞机，新技术使用率达到了80%。1998年3月23日，我国首席飞行员雷强驾驶国产第一款四代机歼-10首飞成功。

J-10

五、第五代战机

2010年的范保罗航展上，美国F-22战机的飞行表演，让人真正领略了“飞发一体化控制”所带来的魔幻飞行。

F-22

当美国的X-29展示其大迎角机动时，就意味着矢量推力将彻底改变人们对于飞行控制的传统理念。

F-22

对于五代机而言，矢量推力对于飞行的最大贡献不是大迎角机动性能，而是对于飞机机头迅速指向的贡献，而这正是现代战机超视距空战和近距格斗中最重要的性能。

在五代机上，“敏捷性”的概念一经提出，就引起了国际航空界的巨大关注，各国都迅速展开了直接力控制的研究，除了在飞机气动力设计上动脑子，人们从火箭技术上受到启发，想到了发动机“矢量推力”技术。

在“矢量推力”的研究中，美国人和俄罗斯人走的是不同的路线，俄罗斯人利用他们在机电领域的技术优势，首先想到了“喷管转向”技术，而美国人则想到的“喷流舵面”技术。

美国人很快在“喷流舵面”技术上获得了突破，他们一反常态地将高精尖的X-31试验机的飞行表演视频通过媒体公开，当世人看见X-31在机头几乎垂直冲天的情况下起飞都惊呆了，因为这种飞行状态已经完全突破了传统的飞行理念，人们突然发现：没有空气动力，飞机照样可以机动。

当美国人为他们在“喷流舵面”技术上取得技术突破沾沾自喜的时候，俄罗斯人却另辟蹊径，在“喷管转向”技术上获得了更大的突破。

Su-57

F-22

F-35

歼-20是中航工业成都飞机工业集团公司研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性能的第五代战机，正是鉴于成都飞机工业集团的出色表现，被大家俗称为“成洛马”！

J-20

六、飞控系统的革新

为了突破天气对飞行的局限，人们发明了飞行仪表，通过仪表飞行员了解了大量有用的飞行信息，但仪表座舱的最大局限在于，飞行员不能同时获得各种信息，飞行中飞行员不得不迅速地转移视线，以获得尽可能多的信息。仪表飞行的局限性在某些情况下甚至是致命的，由于仪表提供的信息在数量和准确性上的不足，飞行员可能对状态做出错误的判断，这种错觉将直接导致错误操纵，甚至酿成事故。

下图是F-15A控制面板：