众所周知,自一战以来,战斗机在战争中的地位越来越高,一款新型战机的投入就能瞬间改变战场的走势。例如二战太平洋战场前期日本横行无忌的零式战斗机在遇到美国F6F地狱猫舰载机之后,立刻从战场小霸王变成了马里亚纳猎火鸡,足以证明一款优秀的战斗机在战争中扮演着举足轻重的地位。随着时间的推移科技的进步,如今的战斗机早已不是当初空中拼刺刀狗斗的一代机了,而是演变成如今科技满满能*敌于千里之外的五代机了。
首先按照年代和实力的不同,战斗机可以划分成不同的代数,下面车夫首先就来介绍一下不同年代战斗机的特点和实力以及代表机型。
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一代机:是指第一代使用涡轮喷气发动机的战机,速度可达0.8马赫,一代机没有主动瞄准功能,驾驶员需要使用光学瞄准镜和敌机展开空中格斗。代表飞机有雅克15,米格15
米格15
二代机:是指跨音速喷气式战斗机,诞生于上世纪50年代,速度能达到1.3马赫,从二代机开始战斗机有了电子技术有了雷达有了最初的导弹制导技术。代表飞机有米格21,英国闪电战机。
米格21
三代机:可以携带多个单管武器,主要武器为空对空导弹,随着制导导弹的运用越来越多,三代机对地面的控制能力更强,同时也有空中格斗能力。代表飞机有米格25,F14。
图为F14
四代机:四代机诞生于上世纪80年代,配备了航空电子武器系统,此时战机已经不再一味追求速度了,开始追求操控能力,可以进行速度高度和方向的快速变化,并且拥有主动雷达导航,有着更加先进的雷达制导技术和脉冲多普勒火控雷达,可以向上向下射击,战斗力更强。代表战机有米格29,苏27。
图为米格29
第五代战斗机是指具有隐身、超音速巡航、超机动、高度集成化航电系统等特点的战机。战机外壳有着先进的材料和成型技术,具有极小的雷达反射面积,一架硕大的战机反射面积可能跟一只小鸟差不多大,雷达根本侦测不到,从而达到隐身的效果,这项特殊的技能足以令五代机有*敌于千里之外的能力。代表战机有美国F22,F35,我国歼20以及俄罗斯的苏57。
F22猛禽
说了这么多,足以看出五代机是目前世界战机金字塔顶端的存在。事实上,世界各国无不想有着属于自己的五代机,很多不差钱的国家也曾耗费巨资试图打造一款属于自己国家金字招牌的战机,但因为各种各样的因素,往往事与愿违。接下来车夫就给大家盘点一下各国曾经和现在未能如愿研制成功服役的五代机。
一 美国YF-23YF-23是诺斯罗普公司为美国空军研制的第四代战斗机原型机,在与洛克希德公司YF-22原型机的竞争中落选,2架YF-23原型机都闲置下来,然而由于YF-23的独特的气动外形,依然能承担一些专项试验任务。20世纪90年代早期,NASA曾利用其中一架YF-23研究载荷校准技术。YF-23载荷研究计划的目的是提高通用应变传感器载荷校准的精度。应变传感器是用于测量飞机结构和部件的载荷,根据地面试验站的数据推导出剪切力、弯曲力矩和扭矩载荷方程。在飞机机身各个部位加装了应变传感器以测量气动载荷。YF-23载荷研究计划于1994年开始,进行了三四年的飞行试验,获得的试验结果为政府机构和航空工业部门提供了相关的设计依据。
YF-23战斗机与YF-22的各项性能比较仍是机密,不过根据外界的观察,YF-23的飞行速度较高。虽然没有向量喷嘴和水平控制面,后机身结构反而比较简单,重量也较轻。YF-23与YF-22在大部分的飞行包络线范围下的性能差距不大,YF-22只有在低速下的控制性略胜一筹。两款飞机都采用内置弹舱,必要时可以在机翼下另外携带武器。但是YF-23的量产型将需要延长机身以加入另外一个弹舱。设计团队皆宣称这两种飞机都没有攻角限制,同时都具备超音速巡航能力。然而YF-23过多地强调了飞机的隐身性能,而对机动性能关注不够,再加上新技术应用太多,提高了研制的费用和风险,结果在与YF-22的竞争中败下阵来。
二 美国x-32垂直起降的战斗机里,还有一款X-32,这是当年波音推出的一款验证机,计划是和现在的F-35竞争轻型四代机计划。为了追求集多种新性能于一身,逼得设计师们在飞机的气动外形上各种脑洞大开, F-35就因为要内置弹舱和升力风扇导致机身臃肿而被一些人嫌丑。但美和丑毕竟是有点主观、也是有点相对性的一个评价,要是和当年的竞争对手X-32比起来,F-35其实算得上是美上天际了,要知道X-32的丑,那是举世公认的。
X-32,采用三角翼、双垂尾布局,最引人注目的是那张大嘴巴,形容丑陋就不说了,直接违反隐身最基本的原理,把发动机的正面暴露在入射雷达的面前。发动机的正面确实有一半在入射雷达的视线内,但波音在发动机前面增加了一个“雷达屏障”,用涂覆吸波材料的整流片把发动机的正面遮住,迫使雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道,一旦进入,就只能在里面来回反射,每反射一次,就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一点,最后只有极少的入射能量得以返回,形成回波。
其实在性能为王的时代里丑不丑都是次要的,只要性能足够强大,其他皆是浮云。那么为何X-32依然未能服役呢?比起X-35,X-32有不少优势,许多人都认为X-32整体性能强于X-35。然而,由于x-32项目进展较慢,技术上的风险也比较大,预测成本也比X-35要高。相比之下,X-35所采用的技术则相对成熟一些,风险自然也就小,费用也少可以一些。因此,X-32不幸出局了,而它的竞争对手X-35则脱颖而出,风光无限。
会飞的蛤蟆
三 前苏联(俄罗斯)米格1.44说到米格1.44,这真的是车夫觉得最可惜的飞机了,不仅仅是飞机本身,还有背后的米格设计局。米格1.44是米格设计局最后的设计作品,它野心勃勃承载着红色帝国倒塌前做过的隐身战机梦,作为米格设计局少有的重型战机设计,本以为是王者再现,结果没想到成了最后的绝唱,落了个无奈寂寞的结局。
米格1.44三视图
米格-1.44战斗机是俄罗斯为与美国竞争第五代战斗机而研发的,采用部分隐身设计的双发单座战斗机。该型采用非常规的三角翼、双垂尾的鸭式布局和可调S型进气道,结构上大量采用了复合材料和可降低红外特征的技术,机身表面和进气道内也采用了吸波涂层。米格-1.44战斗机由苏联米高扬设计局研制,1983年开始设计(设计代号1.42),1989年开始首架飞机制造(工程代号1.44),1991年苏联解体后,米高扬设计局因资金问题,只在1994年生产出一架Mig-1.44的技术验证机。
米格-1.44大量采用复合材料和综合红外特征控制技术,暴露在机腹的进气道采用独特的设计和吸波涂层。由于其采用V形垂尾,垂直安定面外倾角大、面积小,提高了垂直尾翼的效能和隐身性能。此外,其武器可全部挂在腹部弹舱内,降低了回波面积。米格-1.44战斗机的座舱盖略显暗黄,采用了金属镀膜处理,用于遮挡住雷达波,使其不能进入座舱内。
然而米格-1.44战斗机作为验证原型机并未设计雷达舱,无法达到隐身战斗机的隐身设计要求;座舱隐身采用覆膜;进气道采用的是带有可调唇口的多波系可调进气道,相当于第三代战斗机的设计水平,几乎无隐身效果。整机的雷达回波设计中没有采用平行法则,如鸭翼前缘、后缘,机翼的前缘、后缘以及垂尾的前缘、后缘,没有一个角度是彼此平行的,加之鸭翼锯齿、尾撑舵面和腹鳍舵面的存在,整机存在多达十几个波瓣,雷达回波面积与三代机一样。米格-1.44迎头RCS(雷达散射截面)大致在2m2-5m2左右(F/A-22迎头RCS是0.001m2数量级),周向RCS则和与无挂载的第三代战斗机一样。
如今只留下代号为144的原型机
在那个年代,隐身战机的要求不像今天如此迫切,米格1.44的这些精心设计,只能说提高了部分隐身能力,相对于同时期F22的全向隐身设计,被彻底碾压,这也为它后来的命运埋下了伏笔。
四 俄罗斯苏47“金雕”苏47由苏联著名的苏霍伊设计局研究制作,苏47机身全长22.6米,整个前掠翼使机翼翼展长达16.7米,机身高6.3米,最大起飞重量35吨。苏47机身中段和两个前掠翼机翼边条相融合,并在机身前段还有鸭翼布局,机身中部有两个大的辅助进气门。与其他苏式战机不同的是,苏47在机身材料上选择了钛铝合金建造,并且其中13%为复合材料,机翼上更是采用了吸波涂层和将近90%的复合材料。这样的设计让苏47成为苏联第一架采用隐身布局的战斗机,让当时的苏霍伊设计局将这架战机的侧重点全部转移到了隐身能力上。
苏47的外形上采用了大量的蔽挡散射和冷却技术,飞机的进气道和武器舱全部进行了隐身处理,发动机的尾气也采用了冷气流装置将其吹散,机身还装有各种主动和被动的干扰装置可以迷惑对方的雷达。各种隐身化的设计让苏47的雷达反射面积非常小,仅仅有0.5-3平方左右,这可比之前研制的米格1.44优秀太多了。
然而数次的试飞中也暴露出苏47存在的问题,前掠翼战机在飞行中会产生极大的气动弹性扭力,会产生空中解体的风险,这也是前掠翼飞机一直以来的致命缺点;另一个问题就是隐身问题,虽然苏47有着许多隐身方面的设计考虑,但现实还是不能令人满意。苏47为了减小前掠翼机翼折角处的雷达反射截面,特意在机身处设计了一对鸭翼用来遮挡前掠翼折角,但鸭翼与前掠翼之间就正好形成了一个仅有一方开口的空腔结构,造成了苏47侧边的雷达反射面积变大,隐身性能大打折扣。
五 印度AMCA战机AMCA“先进中型战斗机”是印度战斗机的开发计划,目标为设计一款单座、双引擎、第五代隐形多用途垂直起降战斗机。一架中型战斗机的风洞模型已于2009年班加罗尔航展上亮相。2001年,印度开始申请经费研发第 5 代的“先进中型战斗机”。2008年10月,印度提出AMCA项目的初步设想,当时印度正研究一种具备隐身特征的中型战斗机(MCA)。2009年印度航展期间,印度国防研究与发展组织(DRDO)即展出了用于AMCA的风洞模型。2010年中期,印度空军发布了对AMCA的战术技术需求(Air Staff requirements,ASR)。AMCA的气动设计工作已经接近完成,该机的主要性能指标将很快被确定。2010年11月,DRDO下属的印度航空发展局(ADA)正试图说服印度政府向AMCA项目投资20亿美元。印度还将在今后18个月内获得20亿美元的拨款。这20亿美元将用于发展两种技术展示机型和七种原型机。
这款战机前后已经研发20年了,印度自己预计,仅需十到十五年之后就能研发成功,但是这个变数着实很大,因为AMCA五代机大量装备都是从西方进口,从原计划的国产定位已经变成了万国造。如果哪个国家不给他零部件了,那这个五代机也就飞不起来了。如果印度当初不退出T50计划,说不定也已经有了自己的五代机了。
六 土耳其TF-X战机土耳其早在2010年就启动了“国家战斗机”项目,旨在研制出自己的第五代隐身战机TF-X。这一项目是土耳其历史上投入资金最多的武器装备项目,预算高达200亿美元。为了保证项目的顺利进行,土耳其还邀请了英国的BAE系统公司和罗尔斯·罗伊斯公司参与研制工作。
从外形上看,TF-X战机与美国的F-22战机有些相似,都采用了双发双垂尾双三角翼布局,以增加隐身性能和飞行稳定性。不过,TF-X战机相比F-22战机更加修长和流线型,翼展也更大。据称,TF-X战机将采用复合材料和碳纤维等轻质材料制造,以减轻重量和提高强度。从性能上看,TF-X战机将具备超音速巡航、超视距作战、超级巡航、超级机动等能力。据悉,TF-X战机将配备两台推力达11吨级别的涡扇发动机,并采用三维推力矢量控制技术,使其能够达到2.3马赫的最大速度。此外,TF-X战机还将装备先进的航电系统和武器系统,包括有源相控阵雷达、红外搜索与跟踪系统、电子战系统、隐身弹舱等,能够执行空对空、空对地、空对海等多种任务。
酷似F22
从发展上看,TF-X战机的研制进程并不顺利,也面临着不少困难和挑战。首先,土耳其在五代战机的研制方面缺乏经验和技术,需要依赖外国的帮助和合作。然而,由于土耳其与美国等西方国家的关系紧张,导致其被排除在F-35战机项目之外,也失去了获取相关技术的机会。其次,土耳其在国际市场上面临着巨大的竞争压力,不仅要与美国、俄罗斯、中国等大国的五代战机相抗衡,还要与日本、印度、韩国等邻近国家的五代战机相竞争。最后,土耳其在国内外经济方面也遭遇了困境,其货币贬值、通货膨胀、财政赤字等问题都影响了TF-X战机项目的资金投入和运行效率。
七 日本心神战机心神是日本防卫装备厅委托三菱重工名航小牧南工厂研发的日本第五代战机技术验证机,是日本先进战斗机技术验证项目。心神原名ATD-X,意为先进技术验证机项目X,全称Advanced Technological Demonstrator-X Project,其设计目标是要打造一款操控性能更佳、具有空中优势的隐形战机。ATD-X全长14米,翼展9米,起飞重量8吨,小于同是单发飞机的F-35。机体形状为了降低雷达反射截面积而使用了不平整的表面以及带有圆角的设计。
图为心神
然而令所有人意想不到的是心神在进行了32次试飞之后,便没有了下文,于是便有了心神已死的说法。“心神”落得如此结局确实出乎意料,毕竟,该型战机被日本各界给予了厚望。但是细细想来,心神未能问世也早就有迹可循。首先五代机的研发是一项系统工程,并不是有一个隐形的外壳就可以号称自己是五代机的,必须要有足够的技术积累和经验积累;其次心神所使用的的发动机直径只有60厘米,是一个小型涡扇发动机;第三五代机所要求的轴对称或者二元矢量喷管这个日本也是没有能力制造的;最后心神尺寸太小,只有14米长,9米宽,既装不上大尺寸的相控阵雷达,也装不了大推力发动机,甚至内置弹舱都很难设计。
八 中国歼14“雪鸮”上世纪九十年代我国也计划发展新型隐身战机并在国内进行招标。沈飞集团和成飞集团分别拿出各自的大成之作前来竞标,沈飞拿出的拿出的歼14“雪鸮”,而成飞拿出的则是歼20,也就是现如今的“威龙”。沈飞的方案就是当时非常时髦的三翼面设计,鸭翼加前身边条翼,主翼为双三角翼,从这样的造型不难看出沈飞的设计非常强调战机的机动性,在不使用矢量发动机的情况下就可达到65度的可控迎角,甚至在90度迎角的极限情况下仍有一定控制能力,再配合超音速性能非常出色的加莱特进气道和全动垂尾,这样的设计甚至比歼20还有更强的机动性。
虽然歼14有着前卫的设计,出色的机动性,优秀的气动布局,但是故事的结局大家都知道了,歼14最终在竞标中落败于歼20。为什么如此优秀的歼14不敌歼20呢?同歼20相似,主流的鸭翼水平尾翼和双垂尾是一样不缺,整体的机动性在五代机也是出色。但衡量一款五代机的标准并不仅仅只有机动性,更重要的是隐身性能,而在最重要的隐身性方面,歼14可谓是全方位落败于歼20。
首先在机身尺寸上,歼14比歼20
要大很多,要知道,歼20机身长20.3米,这放在五代机里都是巨大的存在,而歼14的尺寸比歼20还要大,这就在一定程度上限制了歼14机身的隐身性能;歼14是机腹进气,加莱特进气道比起歼20的DSI进气道设计也要略逊一筹。DSI进气道结构简单,能够对涡扇发动机的扇叶有一定程度的遮挡,能使其具备更好的隐身效果。
九 伊朗F313伊朗当地时间2013年2月2日,为纪念即将到来的伊朗伊斯兰革命34周年,伊朗军方公开了一款代号“征服者F313”的国产战斗机。内贾德在伊朗国家电视台发表讲话时宣称,这一战斗机跻身全球最先进行列,显现伊朗“征服顶峰”的决心。 征服者F313是伊朗军方2007年推出“闪电”战斗机之后,研制的新型战斗机。一些官员称,它能躲避雷达侦测。伊朗国防部长艾哈迈德·瓦希迪说,战机由伊朗专家设计和制造,“完全国产”。伊朗伊斯兰共和国通讯社发布图片,显示“征服者”是单座,描述为战斗轰炸机,可打击其他战机和地面目标。
从公布的照片来看,伊朗这款新型战斗机采用了先进的隐形设计,外观具备第五代战斗机的某些特征,例如机体表面刷涂了灰黑色的隐形涂料、采用前置鸭翼气动布局、V型垂尾、隐形尾喷设计等。不过更吸引人眼球的是,该机的进气道位于机身前缘的上方,还有就是主翼面在末端处有一段下折。这种机翼下折的设计在常规飞机制造中应用较少,而多用在超高音速飞行器的设计上,比如北美航空公司于60年代研制的 “瓦尔基里”(XB-70)高空超音速战略轰炸机,其机翼翼尖部分可以向下折叠,一般在低空超音速飞行时可下折25度,在高空高速巡航飞行时可下折65度,以产生压缩升力。
“征服者313”虽然设计了鸭式布局,但鸭翼却不是全动的,其主要作用仍然是操纵飞机的同时为战机起飞时增加一些升力,从而达到缩短战机起飞距离的作用。这种布局在电传操控不发达的上世纪60-70年代曾经一度流行,伊朗因为肯定不具备独立开发电传操纵的能力,采用这种半吊子的“鸭式布局”也在情理之中。细节上看,该机的结构和做工十分粗糙,座舱结构不合理,座舱盖不平整,且二者之间的衔接几乎难以实现气密;起落架单薄而细长,显示该机没有很重的机体;再加上几乎没有效果的翼身融合,该机应该只是一架全尺寸模型,距离试飞还有极大的差距。
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