戰鬥機的主要任務是消滅空中和地面敵機、奪取制空權的飛機,在中國稱為殲擊機。按用途分,現代戰鬥機可分為制空戰鬥機和多用途戰鬥機兩大類。制空戰鬥機,又稱為空中優勢戰鬥機,主要任務是空戰。多用途戰鬥機,既可執行空戰任務,又可執行對地攻擊任務。按重量劃分,戰鬥機可分為重型和輕型兩種。正常起飛重量在15噸以下的被認為是輕型戰鬥機;而正常起飛重量接近或超過20噸的被認為是重型戰鬥機。
戰鬥機還包括專門用於國土或地區防空的截擊機和對空對地兩用的戰鬥轟炸機。對截擊機的要求是爬升性能好、速度快、可晝夜全天候作戰,這些任務已完全可由制空戰鬥機來滿足,故各國已不再發展專用截擊機。戰鬥轟炸機,在中國稱為殲擊轟炸機。戰鬥轟炸機雖有一定空戰能力,但一般不執行空戰任務。當代的戰鬥機多兼有空戰和對地作戰的能力,被稱為多用途戰鬥機,這是戰鬥機發展的重要方向。
在軍用飛機中,戰鬥機是裝備數量最多、應用最廣、發展最快的機種,並且一直是各國空軍重點裝備的機種,其性能水準和作戰方式是在技術發展、使用需求、實戰經驗和作戰觀念的共同推動下不斷演變的。目前噴氣式戰鬥機已發展到以美國F—22為代表的第四代飛機。隨著航空技術的不斷發展,現代戰鬥機已能執行空中優勢、防空截擊、縱深遮斷和近距空中支援等多種任務。
戰鬥機誕生於第一次世界大戰。在第二次世界大戰中,活塞式戰鬥機在飛行速度(700千米/小時)和飛行高度(11000米)上達到頂峰。第二次世界大戰末期德國最先使用了ME262噴氣戰鬥機,其飛行速度達到了960千米/小時。戰後,噴氣戰鬥機得到迅速發展,並普遍取代了活塞式戰鬥機。隨著噴氣式發動機的改善、空氣動力學的突破、機體結構材料的發展,20世紀50年代初,戰鬥機的平飛速度終於超過聲速並很快達到了兩倍聲速以上。隨著噴氣式戰鬥機飛行速度和飛行高度的急劇提高,設計師解決了座艙增壓、製冷和高速離機等飛行員生命保障問題。航空電子設備和火控系統的飛速發展以及空對空飛彈的問世,則使作戰範圍更大的噴氣式戰鬥機有了相應的探測能力和殺傷力。「越戰」以後,噴氣式戰鬥機又向著提高機動性方向發展。
噴氣式戰鬥機自20世紀50年代初裝備部隊以來,至今已經歷半個世紀的發展,目前已發展到第四代。世界各國普遍採用美國對噴氣式戰鬥機的劃代方法:①第一代噴氣式戰鬥機於20世紀40年代末50年代初問世,代表機型有美國的F—86和前蘇聯的米格—15等。這代戰鬥機以大口徑航空槍(炮)為武器,可在跨聲速區近距空戰格鬥,最大飛行高度約為15000米。採用中等後掠角機翼,裝推重比4~5、後期帶加力燃燒室的渦噴發動機,配備光學瞄準具且部分飛機裝有作用距離僅幾千米的截擊雷達。第一代噴氣式戰鬥機已基本退役。②第二代噴氣式戰鬥機於20世紀50年代末開始出現,代表機型有美國的F—104和前蘇聯的米格—21,後來美、蘇又分別發展出了F—4和米格—23以及法國的「幻影」III等。其中,美國空軍的和部分蘇制第二代噴氣式戰鬥機參加了越南戰爭。這代戰鬥機繼續追求飛行速度和飛行高度,其最大飛行速度超過2馬赫且飛行高度接近20000米,從而形成了與第一代戰鬥機最大的差異。第二代噴氣式戰鬥機的作戰方式仍只能以近距格鬥和航炮為主,超視距作戰並不現實。美國空軍曾一度在F—4上放棄航炮,只帶空空飛彈進行遠距離攻擊,結果在「越戰」中不敵盤旋和爬升等機動性能更好並裝有航炮可近距離格鬥空戰的米格—21。目前,尚有第二代噴氣式戰鬥機或其改進型在開發中國家繼續服役。③第三代噴氣式戰鬥機於20世紀70年代中期開始出現,代表機型有美國的F—15、F—16和前蘇聯的米格—29、蘇—27以及法國的「幻影」2000。這代戰鬥機的設計思想深受「越戰」和中東「阿以」衝突等局部戰爭的影響,在作戰方式上重新重視目視格鬥空戰,飛行性能則突出了中低空、亞跨聲速機動性以及高的空戰推重比和優異的加速能力,擁有較高的亞聲速穩定盤旋過載和很好的大迎角低速飛行性能。在機載武器方面為中、近距空空飛彈與航炮並重。④第四代噴氣式戰鬥機的代表機型目前只有美國的F—22,該機於20世紀80年代開始研製,現已進入小批量生產。F—22具有第三代噴氣式戰鬥機所不具備的多種新的性能,其中包括隱身、超聲速巡航和非常規機動能力,在作戰方式上強調先發制人地實施超視距多目標攻擊。配備有相控陣多功能雷達和以功能塊為基礎的綜合航空電子系統並進入聯合作戰資訊網路,機載武器包括主動雷達制導的中距離發射後不管空空飛彈、紅外成像制導的近距全向攻擊格鬥飛彈以及航炮,另外兼有一定的對地精確攻擊能力。美國發展的尚處在工程研製階段的F—35也是典型的第四代戰鬥機。
(1)「空軍強國現役的主要戰鬥機」—第三代噴氣式戰鬥機目前,美國空軍裝備仍以第三代戰鬥機及其改進型飛機為主,陸續換裝了部分第四代戰鬥機。俄羅斯已基本淘汰了第二代戰鬥機,西歐將開始裝備第三代戰鬥機的改進型飛機,一些中小國家或地區則已裝備或準備採購一定數量的第三代戰鬥機。由於美國空軍大幅度削減了F—22的採購數量,可以預見今後一個時期內第三代戰鬥機及其改進型飛機仍將是空軍強國主要的戰鬥機裝備。
越南戰爭和中東阿以衝突等局部戰爭的實踐,對第三代噴氣式戰鬥機技術性能的特徵的形成有著現實的指導意義。「越戰」經驗表明,戰鬥機往往在中、低空且接近聲速時發生空戰,因此要求飛機在這個範圍內具備良好的機動性。另外,當時的中距空空飛彈、火控和遠程敵我識別系統在技術上不成熟,只有少量飛機是被超視距飛彈擊落的。自「越戰」特別是1982年敘、以貝卡谷地之戰以後,空中電子戰和雷達制導的地空飛彈對戰鬥機的威脅不斷增大,因此要求戰鬥機必須在電子對抗方面也予以相當大的關注。這些因素決定了第三代戰鬥機不再追求更高的飛行速度和飛行高度,而是轉向提高飛機的亞、跨聲速機動能力,並且不斷完善航空電子設備、火控系統和機載武器。
①F—15「鷹」:這是美國空軍在吸取越南戰爭經驗教訓的基礎上,為了與前蘇聯爭奪空中優勢,於20世紀60年代末提出研製的一種高性能雙發戰鬥機。這種重型全天候雙發戰鬥機設備複雜,價格昂貴,美國空軍僅採購了870餘架(現役520多架,不含200餘架F—15E戰鬥轟炸機)。其性能要求是能對付前蘇聯當時裝備和20世紀80年代可能研製出的任何戰鬥機。1969年底,美國空軍在三個競爭方案選中麥道公司的F—15。1972年7月,F—15A單座戰鬥機首飛,1974年11月開始交付。美國空軍1979年2月,由F—15A改進航空電子設備而成的F—15C首飛。目前,F—15是美國空軍的主力制空戰鬥機。
F—15翼載較低,採用全動平尾和大型雙垂尾,裝兩臺推重比為8的普惠公司F100加力式渦扇發動機,使其空戰推重比高於1而具有優異的爬升率、加速性和格鬥機動能力。F—15超聲速性能優異,其最大飛行M數*可達2.5,實用升限超過18000米,還可以夾帶保形油箱,大大延長了其作戰半徑或航程。
F—15C的機載設備主要包括:AN/APG—63或改進的AN/APG—63(V)1脈衝多普勒雷達,可遠程探測並跟蹤低空高速飛行的小型目標並有效地發射武器;一臺用於近距空戰的屏顯;敵我識別裝置、慣導系統和自衛電子戰系統。目前,已有18架F—15C換裝採用有源相控陣天線的AN/APG—63(V)2火控雷達。機載武器有一門內裝的20毫米口徑6管M61A1航炮,並外掛4枚AIM—9「響尾蛇」紅外製導近距空空飛彈和4枚AIM—7「麻雀」半主動雷達制導中距空空飛彈,或改掛8枚AIM—120A主動雷達制導中距空空飛彈。
除美國空軍外,目前以色列、沙特和日本(按許可證生產)也有F—15戰鬥機。F—15曾在海灣戰爭中大量使用,另外參與過中東阿以戰爭等。在海灣戰爭中,美國空軍F—15C戰鬥機主要用AIM—7和AIM—9空空飛彈擊落了約30架伊拉克戰鬥機。
②F—16「戰隼」:這是美國繼F—15之後研製的一種輕型戰鬥機,作為對F—15重型全天候戰鬥機的補充。F—15是一種與前蘇聯爭奪空中優勢的高性能戰鬥機,價格十分昂貴,即便是富甲天下的美國也無法大量採購。然而,在空戰中數量與質量一樣也是取勝不可忽視的重要條件。為瞭解決數量不足這個矛盾,20世紀70年代初美國有人提出「高低搭配」的設想,即再研製一種低成本的輕型戰鬥機,可以大量採購,作為F—15的補充,於是便有了實施輕型戰鬥機的計畫。1975年,通用動力公司(現併入洛克希德·馬丁公司)的YF—16原型機戰勝諾斯洛普公司(現為諾斯洛普·格魯門公司)的YF—17獲選,1978年底,F—16A/B單、雙座機開始裝備美國空軍。F—16的原型為白天戰鬥機,但經F—16A/B於1984年改進成了F—16C/D全天候多用途戰鬥機。YF—17後因美國海軍隊雙發可靠性的考慮,被選中由麥道公司(已併入波音公司)改型成為F/A—18艦載戰鬥/攻擊機。
F—16是為彌補F—15數量不足而研製的,在技術性能上要求它能在經常發生空戰的區域(高度9000~12000米,飛行M數為0.6~1.6)勝過當時的某些蘇制戰鬥機,如米格—21的各種後期改型、米格—23和蘇—17等,性能更高的米格—25等戰鬥機則留給F—15去對付。
F—16的最大飛行M數僅接近2,與第二代戰鬥機相比有所降低,並且由於採用固定進氣口,在M數大於1.7以後進氣效率急劇下降。但在中低空、亞跨聲速機動性上,F—16比第二代戰鬥機有顯著的改善。F—16中空跨聲速水準加速性較好,中低空爬升率較高,因空戰推重比大於1而可垂直爬升,跨聲速盤旋性能也較好,盤旋角速度和穩定盤旋過載較高。F—16實現了低成本,並在主要空戰範圍內達到所需的較高機動性,原因是採用了一系列新技術,特別是20世紀70年代以來在氣動力、發動機和航空電子設備等方面取得的成就。
自服役以來,F—16的機載設備與武器一直在不斷改進,而針對不同的外銷國家或地區有著不同的規格。目前機載設備主要包括具備下視下射能力的AN/APG—66/—68或其改進型多功能火控雷達、雷射陀螺慣導系統、LANTIRN夜間導航/攻擊吊艙、雷達報警接收器和內裝箔條/曳光彈投放器、電子戰吊艙、平顯和多功能顯示幕等。F—16的機載武器有一門內裝的20毫米口徑M61A1多管航炮,翼尖可掛AIM—9「響尾蛇」紅外近距離空空飛彈,另外7個外掛架可帶副油箱、設備吊艙和多種空空或空地武器,除AIM—9外可帶AIM—7「麻雀」半主動雷達制導中距空空飛彈、精確制導飛彈、集束炸彈、普通炸彈和火箭彈等,最大載彈量達5443千克。
目前,F—16總產量已超過4000架並仍在生產,不僅大量裝備了美國空軍,而且還是另外20多個國家或地區戰術空中力量的主力機種。中國臺灣空軍於20世紀90年代中期開始裝備150架換裝若干F—16C航空電子設備的F—16A/B,因飛行事故現已損失4架。F—16曾參與多次局部戰爭或武裝衝突,其中包括中東阿以衝突、海灣戰爭及伊拉克南北「禁飛區」巡邏、科索沃戰爭等,執行過大量對空和對地攻擊任務。
③蘇—27飛機:這是前蘇聯蘇霍伊飛機設計局於1975年前後開始研製的,1985年交付部隊試用。1990年8月正式列入蘇軍裝備序列。蘇—27是重型、遠程、超聲速、全天候、全高度、高機動戰鬥機。它具有速度範圍大、航程遠、機動能力強的特點,具有上視下射和下視下射全方位攻擊能力;可掛中距攔射飛彈、近距格鬥飛彈,可執行遠程截擊、近距格鬥任務,併兼有一定的對地攻擊能力。
蘇—27截擊型正常起飛重量達22.5噸,起飛推重比為1:1,有較好的跨聲速盤旋性能,升限達18500米而優於F—15C,無空中加油航程遠達3900千米,外掛多達10枚空空飛彈或6噸各種武器,是一種空中威懾力量。
蘇—27飛機的基本特點是:①採用大邊條氣動布局和翼身融合體技術,使其具有良好速度特性和高機動特性。②採用翼下兩側布置的直通式、多波系、斜板調節的二元超聲速進氣道,可保證飛機在大迎角下,進氣道仍具有良好的性能。③採用放寬靜穩定度和電傳操縱系統,成為中立穩定性飛機。根據中立靜穩定特點,採用縱向4餘度模擬電傳操縱系統,使飛機具有良好的操穩特性。④裝有極限告警系統,具有迎角、過載限制系統,可使飛機在機動飛行時大大減輕飛行員的負擔,並確保飛行安全。裝有根據迎角信號偏轉的前緣機動襟翼和襟副翼及其自動系統。採用雙垂尾和氣泡式座艙等布局形式。⑤裝有兩臺俄羅斯留里卡設計局的雙涵道加力式渦輪風扇發動機。該發動機推力大,全加力單臺靜推力達到122.6千牛,耗油率低,可靠性高。⑥掛裝P—27p中距攔射彈、P—73近距格鬥飛彈以及火箭、航炮、航彈等武器,具有強大的武器系統,以實施對空、地/水面目標的攻擊。
該機還裝有較先進的火控系統,可與飛機、機載武器、機載設備等相配合;裝有較先進的脈衝多普勒雷達和光電瞄準系統,使之具有中距攔截、近距格鬥和對地攻擊的能力。
蘇—30飛機是蘇霍依設計集團在20世紀80年代初期按照前蘇聯防空軍的要求在蘇—27yБK(雙座機)的基礎上進行改進研製的一種遠程作戰的截擊機,後來又在此基礎上改進研製成一種多用途、遠程戰鬥轟炸機,稱為蘇—30M,於1992年4月首飛,外形與蘇—27yBK飛機十分相似,主要區別在於加裝了空中受油系統,受油插頭裝在機頭左側,光電探測裝置裝在機頭右側。由於增加了空中受油能力,蘇—30M可長時間地進行大半徑的奪取制空權或護航任務,後座飛行員還可執行空中指揮任務。該機裝有外掛導航設備和改進後的火控系統。蘇—30MK是蘇—30M的出口型,印度空軍裝備了蘇—30MK。
④「幻影」2000:這是法國達索飛機公司研製的單座單發輕型超聲速戰鬥機。「幻影」2000—5是在其基礎上最新改進而成的多用途戰鬥機。1978年3月,「幻影」2000原型機首飛,1983年開始交付法國空軍。
「幻影」2000的正常起飛重量比F—16C還小,但發動機推重比在第三代戰鬥機中偏低而使其起飛推重比小於1。由於採用無尾三角翼,波阻小,超聲速性能較好,實用升限高,掛載「米卡」主動雷達制導中距空空飛彈後適于執行高空高速截擊任務。
作為法國第三代戰鬥機的代表,其基本特點是:①除保持「幻影」系列飛機的無尾三角翼氣動布局外,還採用了電傳操縱、放寬靜穩定度、複合材料等先進技術。因大量採用複合材料,使其結構部件重量減輕15%~20%。②先進的機載武器和火控系統。「幻影」2000C的基本武器配置是2門「德發」554型30毫米航炮和法國產各型空空飛彈。其最大外掛載荷超過6000千克。「幻影」2 000—5戰鬥機配備先進的「米卡」空空飛彈和RDY雷達,「米卡」空空飛彈採用主動雷達制導。RDY雷達系統十分先進,具有多種工作方式,並具有抗電子干擾能力,能夠同時跟蹤8個目標,並攻擊其中4個。③使用簡單、可靠的M53—P2渦扇發動機,推力64.288千牛,加力推力95.060千牛。④優良的可維護性。「幻影」2000系列飛機從設計之初就特彆強調飛機的可維護性和易於保障性。飛機內裝有一套自檢設備,從而節省了其他專門檢測設備。另外,機載設備也大都採用易於維護的模塊化結構。如「幻影」2000—5飛機配備的RDY雷達,由天線、數據處理單元、電源、發射機、激勵器、接收機和信號處理單元等7個外場可更換模塊組成。
20世紀70年代末,歐洲國家陸續開始發展幾種新型戰鬥機,其中包括英、德、義大利和西班牙四國聯合研製的EF2000「颱風」、法國的「陣風」和瑞典的JAS.39「鷹獅」。JAS.39於20世紀90年代初開始裝備瑞典空軍,而EF2000和「陣風」即將供裝備使用。與典型第三代戰鬥機相比,這三種新型戰鬥機雖有更好的機動性和多用途性以及大量採用複合材料結構並配備先進的航空電子設備和機載武器,但因不具備第四代戰鬥機特有的高隱身性、超聲速巡航和非常規機動能力,而只能算作第三代戰鬥機的改進型飛機(也有人稱之為「三代半」戰鬥機)。
(2)「有望主宰天空」—第四代戰鬥機 F—22「猛禽」是美國空軍繼F—15和F—16之後,於20世紀80年代初提出研製的第四代戰鬥機,原擬用於對付前蘇聯在80年代中期開始裝備的米格—29和蘇—27等第三代戰鬥機及其先進的陸基防空飛彈系統。由洛克希德·馬丁公司研製的F—22已進入小批量生產,於2005年開始進入美國空軍服役。與以往戰鬥機相比,F—22同時具備了前所未有的多種技術性能,其中包括隱身、超聲速巡航、非常規機動,配備以功能塊為基礎的綜合航空電子系統,並可獲取陸、海、空、天等機外傳感器的資訊,在作戰方式上強調先發制人地實施超視距多目標攻擊。在美軍現有三個重要作戰飛機項目—F/A—22、F/A—18E、F—35中,F—22的研製成本和單機價格都是最高的,目前,研製費已超過200億美元,估計單機出廠價格為8000多萬美元,單機採購價格超過1億美元,而美國空軍幾經削減現僅準備採購295架。
與第三代戰鬥機相比,F—22的性能可為鮮明:①高隱身性。F—22採用了隱身外形,其頭向RCS極小(量級為0.1平方米比第三代戰鬥機小兩個數量級),使之可在空戰中先於對手進行超視距攻擊,同時還提高躲避雷達制導地空飛彈威脅或對地面目標近距投彈的能力。②超聲速巡航能力。F—22最大飛行速度與第三代戰鬥機相當,M數約為2,但可不開加力以M數1.5持續超聲速飛行,這是除隱身之外的又一里程碑式的重大進步。超聲速巡航能力不僅加快了飛機的攻防節奏,提高機內燃油的利用率而延長了作戰半徑或航程,同時還降低了飛機的紅外信號特徵。③超機動性。F—22裝兩臺推重比10一級的加力式推力矢量渦扇發動機,其空戰推重比遠大於1,並具備在60°迎角下可控飛行非常規機動能力和優異的敏捷性,特別是在近距航炮攻擊中可快速瞄準敵機並躲避敵機的攻擊。④先進的綜合航空電子系統。F—22採用了所謂的「合成傳感器」技術,除了機上裝有可遠距探測的AN/APG—77多功能有源相控陣雷達、射頻和光電無源探測系統以及電子戰設備,其機載計算能力允許從多個機外傳感器—衛星、預警指揮機、靜默戰術攻擊偵察系統或友機等獲取資訊,所有計算結果均以清晰明確的圖形方式直觀地顯示在座艙平顯和多功能顯示幕上,飛行員無須對螢幕上的繁瑣數據進行分析而做到一目了然。這些資訊可說明誰在戰區,他們是哪一方的以及誰是最直接的威脅。⑤良好的綜合保障性和擴充能力。與F—15相比,F—22維護和部署所需的支援保障設備將大為減少。機上裝有數字式發動機控制和故障診斷系統,採用更好的機內檢測設備而減少了海外部署時所需運送的保障設備。另外,可通過軟體升級或換裝新型微機處理器來接納新的能力。F—22內載4枚AIM—120A或6枚摺疊彈翼的AIM—120 C主動雷達制導中距發射後不管空空飛彈,兩枚AIM—9X紅外成像制導近距空空飛彈以及內裝一門20毫米口徑的航炮。另外,可以內載兩枚重達908千克的JDAM彈藥。
美國空軍對F—22的作戰使用設想是,F—22要能奪取制空權並主宰天空,可以對付數量眾多、性能先進的敵機,並在密集的防空火力中自由突防。F—22通過隱身、超聲速巡航和先進的航空電子設備,獲得超視距「先敵發現、先敵開火和先敵摧毁」優勢,並可實施多目標攻擊。即使不得不進行空戰格鬥,其敏捷性也要與對手不相上下。據稱F—22的作戰效能至少相當於3架非隱身的F—15,而針對地空飛彈系統的突防能力提高了5(中空亞聲速飛行)~8(高空超聲速巡航飛行)倍。
F—22與研製中的聯合攻擊戰鬥機F—35的關係,將形成類似於目前F—15與F—16那樣的高低搭配。美國空軍認為,與F—22相比,F—35的飛行速度、飛行高度和加速性能低,並且沒有配備大量的空對空飛彈和作為強大的資訊收集站所需的眾多航空電子設備,也就是說F—35無法取代F—22執行同樣的空對空任務。在未來戰場上,F—22將為F—35提供行動的自由度,在清除敵方戰鬥機後,F—35跟進對地面分散目標實施全天候精確打擊。
目前,F—22已具備有限的對地攻擊能力,為提高飛機利用率而改善投資效益,美國空軍還保留了仿照F—15C與F—15E的模式發展對地攻擊型F—22的可能性,這種改型飛機擬用於取代F—15E和F—117執行縱深攻擊任務。2002年9月,美國空軍宣布將F—22改名為F/A—22,意在突出新一代戰鬥機的多用途性。