隨著我國國防工業的不斷發展壯大,特別是殲-20的列裝,在電視節目上經常會出現「五代機」、「四代機」等稱謂,對此不太了解的朋友們或許不太明白,這個「代」是怎麼劃分的啊。本文將對此做一普及性說明,並對若干代表性機型做一個簡要介紹。
在展開正文之前,首先聲明和說明幾點:
1、本文非深度專業文,文中很多內容對於很多軍迷來說或許早已知曉;
2、本文亦非「水」文,不會只把最基本的觀點一列然後三言兩語即算完成,相信您若有興趣讀完,對於戰鬥機劃代會有一個比較清晰的了解和認識;
3、本人美工渣,所以或許表現形式略老套,望見諒;
4、歡迎朋友們指正,但是指正時希望:
①理性討論,勿人身攻擊;
②最好用資料說話:如您認為我說法有誤,請帖數據資料指正,如飛行包線;
5、特別歡迎朋友們能夠提供資料數據,如Flight Manual,將感激不盡!
廢話說完了,下面開始正文:
一、為啥劃代?
自從1903年萊特兄弟發明飛機(關於此事尚有爭議,但是一般認為是萊特兄弟作為發明者。對於能作為「飛機」的要求是:受控、依靠自身動力、重於空氣、持續留空)已經經過了一百多年的歷史,這一百多年年,航空技術和相關領域獲得了極為迅速的發展和翻天覆地的變化。由於科技水平、材料與工藝、戰爭形態與戰場環境、任務需求、體制編制、軍事思想、設計目標等的不同,不同時代的飛機差異極大,而作比較又是人類特別熱衷的事情,這一比,關公戰秦瓊的事情就出來了。
比什麼?怎麼比?
如果比純粹的技術水平、作戰性能,那總體來說自然是約新的飛機越佔便宜;如果比戰果,那麼現代的飛機又會很吃虧,不但飛機吃虧,連飛行員也很吃虧。
比如,一戰中的頭號空戰王牌是這個傢伙:
裡希特霍芬,頸下戴有著名的功勳勳章(藍馬克思)
此人名叫馮·裡希特霍芬(Manfred Albrecht Freiherr von Richthofen),以「紅男爵(Red Baron)」的名號揚名天下,威震天空,在一戰期間取得了80架的戰果,被稱為「王牌中的王牌」,是一戰中的頭號王牌。
二戰中的王牌是這個傢伙:
埃裡希·哈特曼
此人就是大名鼎鼎的埃裡希·哈特曼(Erich Alfred Hartmann),在二戰取得352架的戰果。這個戰果是空前絕後的(空前是事實,絕後麼,因為時代的變遷,可以說即便從理論上來說也基本蓋棺定論了),是整個人類空戰史上的最高紀錄。
不同時代的不能直接比呢?因為,一戰的頭號王牌紅男爵的飛機是這樣的:
Fokker Dr.I
而二戰頭號王牌(也是人類空戰史上的頭號王牌)哈特曼的飛機是這樣的:
Bf-109G-6
現代美國最先進的戰鬥機是這樣的:
F-22
目前F-22總共生產了187架(不含試驗機),也即總的生產量也就比哈特曼個人戰果數的一半略多點兒,加上現在戰爭形態的改變以及大國間全面戰爭爆發的可能性基本沒有,讓現在的飛行員和哈特曼比戰果是極其荒謬的事情。類似的,讓F-22和Bf-109或P-51比擊墜數也是極不合理的。
所以說,為了方便我們分析和研究,我們應該有一個代際劃分,讓被研究對象在類似的背景下進行對比,也只有進行劃代,才能客觀公正的研究和分析問題,才能比較公正、準確的分析相關技術、戰術等方面的發展和演進趨勢。
二、對啥劃代?
說明了為啥劃代的問題,再來談談對啥劃代的問題。
首先講個航空笑話。
一架美軍F-15戰鬥機在藍天中飛翔
旁邊有一架B-52戰略轟炸機
F-15在B-52眼前連續做了幾個機動動作,然後F-15的飛行員得意的通過無線電對B-52飛行員說:「怎麼樣,你能做的都做我都能做!」
然後,B-52飛行員默默的關掉了兩臺發動機。。。。
所以說,不能把不同類型的飛機混著對比,因為那沒有可比性。因此我們現在談的劃代,都是針對戰鬥機這種類型的飛機進行的劃代。
第二,我們知道,發動機,也即飛機的動力裝置,是飛機最核心的裝置之一,發動機對於航空器的發展來說具有相當決定性的影響。早期的飛機使用的都是活塞式發動機,比如我們前面提到的紅男爵的Fokker Dr.I和二戰期間的名機Bf-109,通過活塞發動機驅動螺旋槳獲得飛機的動力。
20世紀30年代,英國的惠特爾(Frank Whittle)和德國的歐海因(Hans von Ohain)各自獨立的發明了渦輪噴氣發動機(這裡的發明指的是製作出實際可用的發動機實物而不僅僅是圖紙甚至僅僅只是原理設想),掀開了飛機動力變革的序幕。
英國皇家空軍軍官弗蘭克·惠特爾,後獲封為爵士
德國物理學家和工程師漢斯·馮·歐海因,畢業於德廷根大學
1939年8月27日,德國試飛員埃裡希·華西茨(Erich Warsitz)駕駛著一架飛機試飛成功,這架試驗機就是人類歷史上第一架噴氣動力飛機——亨克爾He-178。
人類歷史上第一架噴氣式飛機He-178
He-178使用的發動機正是由歐海因設計並領導小組研製成功的離心式渦輪噴氣發動機HeS 3B。
HeS 3B離心式渦輪噴氣發動機
而二戰後期,納粹德國將梅塞施密特Me-262投入戰場,成為人類歷史上首款投入實戰的噴氣式戰鬥機。儘管由於包括時代因素在內的多方面原因,Me-262存在這樣那樣的不足,但是仍然給盟軍飛行員帶來了巨大的震撼。人們都明白,戰鬥機的未來必然屬於噴氣式而不是活塞式。
Me-262 A-1a
Me-262使用的容克Jumo 004渦輪噴氣發動機,也是人類歷史上第一款軸流式渦輪噴氣發動機
因此,明顯的,戰鬥機的動力裝置,可以分為活塞發動機時代和噴氣發動機時代兩大階段。戰鬥機從活塞式發動機時代進入到噴氣式時代,無論從科技發展水平、飛行器性能還是設計目標上來說,都發生了革命性的變化,因此,我們不用在活塞式戰鬥機和噴氣式戰鬥機之間做過多的分析對比,我們分析對比噴氣式戰鬥機才是真正有意義的事情。談到戰鬥機劃代問題,都是針對噴氣式戰鬥機而言。
三、劃代標準
明確了劃代的對象,也就是對噴氣式戰鬥機劃代,接下來就是需要制定劃代的標準。然而,需要說明的是,戰鬥機的劃代標準卻很混亂。造成混亂的原因主要有以下幾個:
(1)對戰鬥機劃代,出現的時間較晚。大約在20世紀90年代才開始提出劃代問題,那時距離首款噴氣式飛機He-178首飛已經過去了50多年,距離二戰結束也過去了40多年,戰後人們已經研發投入了很多款噴氣式戰鬥機,並且戰後的年月是航空技術日新月異的年代,也就是說戰鬥機劃代的誕生是一種「事後諸葛亮」的行為(當然,我們也不能對此苛求前人,並且以往對於武器裝備的劃代也大都是採用事後認定的方法);
(2)由於前面所述的第一條原因,有些劃代標準中,只是對於產生年代距離較近的戰鬥機劃為最新一代,而對於再早一些的戰鬥機則語焉不詳,換句話說,有些標準中只是指明了最近一代的戰鬥機(那時的最近一代)有哪些,這一代戰鬥機的標準是怎樣的,而對於再早的戰鬥機的劃代標準並未完全明確;
(3)各國自身的航空工業的發展歷程和現實情況有所不同,因此劃代標準並不同一;
(4)某些國家出於某些原因(個人認為純屬面子問題),調整了劃代標準,造成標準更加混亂。
儘管如此,我們還是能看到戰鬥機劃代的主流歷程,我們下面就對此做一個簡短的介紹,從中大家也能夠對以上提到的四個原因有所了解。
(一)首提劃代
1990年,時任美國空軍系統司令部的歷史研究員的理察·哈裡昂(Richard Hallion),以其當年做過的一個報告為基礎,在Air Power Journal期刊上發表了一篇名為「A Troubling Past - Air Force Fighter Acquisition since 1945」的文章,為噴氣式戰鬥機劃了代。
理察·哈裡昂
Air Power Journal,1990年冬
理察·哈裡昂在Air Power Journal發表的文章
理察·哈裡昂將截止到當時(1990年)的噴氣式戰鬥機劃分為6代(他同時對於噴氣式發動機也做了劃代):
第一代:高亞音速(1943-50)。
特點:與最後的螺旋槳時代戰鬥機的氣動布局差別不大;第一代(早期的離心式和軸流式發動機,如前文提到的容克Jumo 004)或第二代(成熟的亞音速離心式和軸流式發動機,如GE的J47)渦噴發動機;木質、布致和全金屬結構;光學瞄準具;平直翼和直尾;機械控制系統;原始彈射座椅;馬赫數0.75-0.85;
代表機型:Me-262,格洛斯特「流星」,P-80,DH「吸血鬼」,雅克-15,米格-9,Saab J-21,F-84平直翼,F9F平直翼,達索MD.450-颶風(注意別和英國的颶風搞混),DH.112「毒液」。
第二代:跨音速(1947-55)
特點:第二代渦噴發動機;雷達瞄準具;後掠翼;通常具有可調水平安定面;早期的液壓機械飛控系統;馬赫數0.90-1.05;
代表機型:F-86,F-84後掠翼,F9F後掠翼,米格-15/17,霍克「獵人」,達索MD.454「神秘」IV。
第三代:早期超音速(1953-60)
特點:後掠翼;全動平尾;雷達瞄準具;引入空空飛彈;第三代渦噴發動機(跨音速軸流式發動機,如普惠J57);早期的增穩技術;一般空空與空地任務均可適應;馬赫數1.3;
代表機型:米格-19,F-100,F-8。
第四代:超音速(有限用途)(1955-70)
特點:超音速空氣動力學,特別是面積率;第四代渦噴發動機(超音速軸流式發動機,如GE的J79);搜索與火控雷達;對空空飛彈的過度信賴;馬赫數2.0;
代表機型:F-104,米格-21早期型,英國「閃電」式(注意不是美國二戰時的P-38和現在的F-35),幻影-III早期型。
第五代:超音速(多用途)(1958-80)
特點:改進的超音速氣動設計,包括鴨翼與變幾何翼型;第四代和第五代發動機(帶加力的渦扇發動機,如普惠TF30);增穩系統;機炮與空空飛彈;地形跟隨雷達;搜索與火控雷達;紅外傳感器;平視顯示器(即HUD);雷射測距與瞄準;多種空地飛彈、炸彈和火箭彈,包括精確制導武器;馬赫數1.4-2.5;
代表機型:F-105,F-4,米格-21晚期型,幻影III晚期型,F-5,F-111,蘇-24,米格23/27,美洲豹(或美洲虎),幻影F1,幼獅;
第六代:超音速-多用途高效能(1974年至今[所謂至今,指的是文章發表的1990年])
特點:結合第五代戰鬥機的特點與推進、雷達(多目標邊掃描邊跟蹤、下視下射)、傳感器與電傳飛控技術等方面的進展;高機動性高敏捷性;可適應空空和空地任務;第五或第六代發動機(高推重比的帶加力渦扇發動機,如普惠F100);推重比大於1;不開加力達到超音速;可持續高過載;在超過70°攻角下低於70節速度的可操控性;高能效;機炮與飛彈外加各種空地武器;馬赫數1.8-2.5;
代表機型:F-14,F-15,F-16,F-18,幻影2000,狂風,米格-29,蘇-27。
理察·哈裡昂的劃代和後續形成的比較「標準」的劃代方式有較大不同,當然也有一些特色被後續的劃代標準所接受(至少是部分接受)。 理察·哈裡昂的劃代最主要的特點有這麼幾個:
①劃代包含所有的噴氣式戰鬥機,也即即便是最早期的幾款噴氣式戰鬥機也被劃代,比如Me-262、「流星」等。換句話說,劃代的起點很清晰:從最早的噴氣式戰鬥機開始。
②劃代的標準或者說劃代的根據是戰鬥機的作戰能力。根據任務類型、發動機、氣動、武器、速度與機動性、雷達與航電等多項指標綜合確定代際。
③代際劃分較細。對截止到1990年的噴氣式戰鬥機總共劃分了6代,對比後來形成的被普遍接受的(舊)美國標準和俄羅斯標準明顯劃分較細。下一節會說到,(舊)美國標準將戰鬥機劃分為4代,俄羅斯標準劃分為5代,扣除掉以F-22為代表的最新一代,截止到1990的機型實際上是被分別劃分為3代和4代。
理察·哈裡昂的劃代標準沒有被廣泛接受,但是其核心劃代思想實際上相當程度上被後人所接受。
(二)美俄雙標
隨著人們越來越認識到劃代的必要性,各國或集團紛紛提出自己的劃代標準,其中影響力最大、最被廣泛接受(相對「廣泛」)的就是美國標準(即舊美國標準,以區別於後來被美國人提出的所謂新美國標準)和俄羅斯標準。為簡單起見,下文分別將其簡稱為舊美標和俄標。
舊美標比俄標被更廣泛的接受,但是舊美標給戰鬥機劃代問題帶來了混亂。因為舊美標一開始只是將當時美國服役的主要戰鬥機型如F-14、F-15、F-16、F/A-18以及外國(主要是俄羅斯)與之對應的戰鬥機型如蘇-27,稱為第三代戰鬥機,卻沒有明確說明第一代、第二代戰鬥機的劃代標準,甚至對於一代機、二代機具體包括哪些機型也語焉不詳,當然對於劃代的起點也沒有清楚說明。是從最早起的噴氣式戰鬥機開始?還是從二戰後的噴氣式戰鬥機開始?還是進入超音速時代的戰鬥機開始?對此並沒有一個明確的規定。因此,舊美標實際上也存在著幾種說法。最被廣泛的接受的有三種說法:
說法一:
第一代:亞音速。
這是二戰後出現的噴氣式戰鬥機,已經和二戰前與二戰中的那些具有試驗性質的噴氣機有所不同,可以算是「真正的」噴氣戰鬥機了。其最主要特徵是:高亞音速;平直翼過渡到後掠翼;非加力型渦噴過渡到加力型渦噴。
代表機型:韓戰中的「雙子星」——F-86、米格-15;以及F-80,F-84,米格-9等機型。
F-86「佩刀」
米格-15,堪稱F-86的「老朋友」
第二代:追求速度。
主要特徵:超音速特別是高空高速;推重比更大的軸流式渦噴或渦扇;全天候;空空飛彈,有的開始具備超視距空戰能力;
代表機型:F-100,F-104,F-4,F-111,米格-19,米格-21,米格-23,米格-25,蘇-15,幻影III,幻影F1等。
F-100「超佩刀」
F-4「鬼怪」
F-111「土豚」,實際上算是戰鬥轟炸機,採用了可變後掠翼
米格-19「農夫」
米格-23「鞭撻者」,同美軍F-111一樣採用了可變後掠翼
米格-25「狐蝠」,堪稱一代「神機」,高空高速的極致,暴力美學的巔峰,簡單粗暴的代表,不鏽鋼飛機的代言人!
第三代:中低空高機動性。
主要特徵:強調中低空亞跨音速的優異性能;較高推重比的渦扇;更為先進的雷達(多目標跟蹤、下視下射);開始使用了電傳操縱系統;具備超視距空戰能力和近距格鬥能力;
代表機型:F-14,F-15,F-16,F/A-18,米格-29,蘇-27及其系列,幻影2000等。
F-14「雄貓」,貓黨心目中的一代神機
F-15「鷹」,《變形金剛》中的紅蜘蛛原型
抱歉穿插一張紅蜘蛛。。。。
F-16「戰隼」,通用動力設計研發,一款極為成功的單座單發戰鬥機
F/A-18「大黃蜂」,被戲稱為「塑料蟲」,很多貓黨眼中的「戰五渣」
米格-29「支點」
蘇-27「側衛」,擁有龐大的衍生機型系列
幻影2000,法國達索出品,獨特的氣動布局
第四代:隱身性。
主要特徵:低可偵測性(也即俗稱的隱身);高度信息化;超音速巡航;超機動性;高敏捷性;高推重比渦扇,一般應採用推力矢量技術;數字式電傳操縱系統;
代表機型:F-22,F-35,殲-20,殲-31,蘇-57。
需要特別說明的是,原本四代機的標誌或者說「準入證」是由美國F-22所確立的4S標準,這個4S標準實際上也經歷了一些變化(在此不再贅述),現在認可度最高的說法是:
①Super Maneuverability,超機動性;
②Supercruise,也即Supersonic Cruise,超音速巡航,簡稱為超巡;
③Stealth,隱身。其正式用語本應是低可偵測性,即very low observable,簡寫為VLO;
④Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness,超級戰場感知與效能的綜合航電。這個詞太囉嗦也略模糊,大意是指高度集成化和信息化的綜合航電系統,具備非常好的戰場感知能力、信息能力和效能。由於太囉嗦,常被通俗稱為「超信息化」(其實個人覺得「超信息化」這個詞真是個糟爛用詞)。
然而,事實上現在所謂的四代機(舊美標)沒幾款能真正全部滿足4S標準。比如超巡,一般要具有能夠不開加力持續以1.5馬赫或更高速度巡航的能力才叫超巡,如果作為硬性標準,那麼F-35顯然就不能算做四代機。因此,實際上4S標準就成為了「榮譽段位」而非硬性指標,一般要求滿足滿足隱身性和超信息化(實際上這個詞後來也用的不多,代之以其他用語)就算是四代機了,其中隱身性又是最為標誌性的要求。
F-22「猛禽」,世界首款四代機,4S標準代言人
F-35「閃電II」,常被戲稱為「肥電」,在軍迷評價中從戰五渣到劃時代皆有。。。。
殲-20,成飛出品,多少人熱淚盈眶歡欣鼓舞
蘇-57,服役時間被宣布了N次,自其原型機T-50起就一直處於爭議之中,甚至有軍迷貶低其為「拍扁的蘇-27」
另外,還有一些利用後續比較先進的技術研製或由三代機改進、升級的戰鬥機,其技術水平特別是雷達、航電等方面的技術有很大進步,有的戰鬥機還有隱身塗層,具備有限的隱身能力,但是從設計思想到作戰效能又達不到四代機的標準,於是就被歸為「三代半」戰鬥機。
三代半:
主要特徵:增強的效能;先進的航電;有限的隱身技術;
代表機型:F/A-18E/F「超級大黃蜂」,蘇27衍生系列中的蘇-34、蘇-35等,EF-2000「颱風」,達索的「陣風」等。
EF-2000「颱風」,由英、德、意和西班牙4國合作研發
達索「陣風」戰鬥機,多用途能力極強
從這個受接受程度最高的舊美標四代論劃代方式來看,其劃代具有這樣幾個特點:
①繼承了理察·哈裡昂基於作戰能力,根據多項指標綜合確定代際的方式,同時針對理察·哈裡昂過細的劃代做了改進;
②劃代標準是根據美軍的狀況和發展歷程確定的,俄羅斯(前蘇聯)戰鬥機的研發節奏基本上是瞄準美軍戰鬥機,大體也算合適,其他國家地區的戰鬥機則難免有不太合適之處;
③劃代的起點是亞音速噴氣戰鬥機,但是沒有將早期的噴氣機入代,大體上可以認為劃代對象是二戰後的噴氣式戰鬥機。
也有將戰鬥機的劃代標準中最主要的特徵提取出來進行成為四代「革命」論的,雖然不一定敘述全面但是特徵明顯,理解方便:
第一代:噴氣革命。噴氣式發動機代替了螺旋槳發動機成為戰鬥機的動力裝置,但是尚未能夠超音速,這樣的戰鬥機(大體仍是要戰後出現)歸為第一代;
第二代:超音速革命。速度超過音速,強調速度,高空高速是設計追求目標,這樣的戰鬥機歸為第二代;
第三代:能量機動革命。符合能量機動理論設計的戰鬥機歸為第三代。有關能量機動理論稍後會做一個簡短的介紹。
第四代:隱身革命。具備隱身性等先進性能和特徵的戰鬥機歸為第四代。
下面簡短的介紹一下能量機動理論。
能量機動理論(Energy-maneuverability theory)是一個關於飛機性能的簡潔模型,用來評價戰鬥機的機動性,這樣就可以預測和比較各種飛機的作戰能力,同時對戰鬥機的設計有參考價值。它的提出者和推廣者是美國空軍戰鬥機飛行員出身的約翰·伯伊德(John Richard Boyd)為首的一些軍官和防務分析師,他們因觀點(當然也包括約翰·伯伊德極端的行事風格)與當時主流大相逕庭被稱為「戰鬥機黑手黨」。
約翰·伯伊德,能量機動理論的提出者,戰鬥機黑手黨的核心人物,一個瘋子似的人物,他變革了空戰思想,影響了一代戰鬥機的設計思路,卻也被美國空軍部門恨得牙根痒痒
當時正值越南戰爭之際,美軍以高空高速為主導思想的二代機如F-4面對他們心目中的「老舊」米格機打不出美軍心目中的交換比,這裡面的原因有制度和訓練方式的原因(美國海軍的解決方式之一就是成立「美國海軍戰鬥機武器學校」,也即因阿湯哥電影《壯志凌雲》而聞名的「Top Gun」),也有空戰思想和戰鬥機設計方面有缺陷的原因。約翰·伯伊德對此作了深入的研究,認為必須摒棄片面追求高空高速的思路,將機動性放到重要位置。在「戰鬥機黑手黨」朋友的協助下,著名的公式誕生了:
公式中:Ps稱為戰鬥機的單位剩餘功率(specific excess power),簡稱為SEP;
T為可用推力;
D為阻力;
W為重量;
V為速度。
在飛行包線裡任何一點,SEP較高的一方佔優。其本質其實就是SEP與單位能量的改變相關,SEP較高意味著具有更快改變能量的能力,這在相同包線情況下擁有更好的機動性,從而在空戰中佔優。
下圖為1966年約翰·伯伊德和託馬斯·克裡斯蒂(Thomas P. Christie,戰鬥機黑手黨另一關鍵人物,數學專業出身,為美軍做防務分析)、詹姆斯·吉布森(James Gibson,美國空軍軍官)撰寫的關於能量機動的報告:
在其中明確提出了SEP的概念:
並以此為基礎,提出了最快獲得能量的最適宜途徑:
在能量機動的理論基礎上,報告對於F-4C和其越戰中的主要對手米格-21做了較為詳盡的對比分析:
不同情況下的F-4C與米格-21的包線對比
由於戰鬥機黑手黨的不斷推動,能量機動理論漸次成勢。F-15的成功相當程度上驗證了能量機動理論的有效性,而按照能量機動理論作為設計思想的F-16又大獲成功。能量機動理論幾乎成為三代機設計思想的標準。
當然,也不能將能量機動理論作為絕對的、唯一的作為判定三代機的標準,比如F-14。F-14並非按照能量機動理論設計出來,但是F-14多方面的優秀設計、計算機自動控制的可變後掠翼帶來的高低速性能兼顧以及與武器系統結合形成的強大的作戰能力,使得F-14成為三代機的經典機型。
接下來繼續介紹下舊美標四代論的其他說法,由於和前面已經介紹過的說法一的主體內容是類似的,因此只做最簡短的介紹即可。
說法二:
第一代:二戰後出現的噴氣機。
代表機型:F-80,F-84,F-86,F-100,米格-9,米格-15,米格-17,米格-19等。
第二代:高空高速。
代表機型:F-4,F-5,F-104,米格-21,米格-23,米格-25等。
第三代:優異亞跨聲速性能。
代表機型:F-14,F-15,F-16,F-18,蘇-27,米格-29等。
第四代:隱身作戰能力。
代表機型:F-22,F-35,殲-20,殲-31,蘇-57等。
對比說法一,我們可以看出兩種說法對於劃代的起點沒有什麼不同,對於第三代和第四代的標準和範圍也沒有什麼區別,分歧點其實就在於第一代和第二代之間的界限。抓典型的話,其實就是對於美國與前蘇聯的兩款代表機型F-100和米格-19到底劃歸為第一代還是第二代的問題。說法一將這兩款機型劃入第二代,因為已經超音速;說法二將這兩款機型劃入第一代,因為還不夠高空高速的指標。個人更認同說法一,將F-100和米格-19化為第二代,算作二代機的早期型,因為能夠真正的超音速還是很重要的標誌和指標。
說法三:
第一代:超音速。
代表機型:F-100,米格-19等。
第二代:兩倍音速。
代表機型:F-104,F-4,米格-21,米格-23,米格-25等。
第三代:機動性。
代表機型:F-14,F-15,F-16,F-18,蘇-27,米格-29等。
第四代:隱身作戰能力。
代表機型:F-22,F-35,殲-20,殲-31,蘇-57等。
說法三與前面兩種說法的核心分歧在於劃代起點的不同。說法一和說法二的一代機均包含亞音速戰鬥機,而說法三的劃代以超音速戰鬥機為起點,這樣一來以韓戰雙子星F-86和米格-15為代表的亞音速戰鬥機均無法入代。還是抓典型的話,就是F-86和米格-15到底入不入代?個人傾向於應當劃入第一代,而不應當排除在外,因為這兩款戰鬥機已經是「真正」的噴氣式戰鬥機,和二戰間出現的帶有試驗性質的噴氣機已有本質不同,也即真正實現了動力系統的革命,僅僅以沒有超音速為由不入代,無論如何都是不合適的。
而俄羅斯的劃代標準與舊美標有所不同。俄標將戰鬥機劃分為五代,當然俄標對於早期的一些噴氣機的劃代也有爭議,這裡只選取一種說法簡單介紹一下:
第一代:戰後早期的亞聲速噴氣機。
代表機型:F-86,米格-15等。
第二代:超音速。
代表機型:F-100,F-104,F-4,米格-19,米格-21等。
第三代:可變後掠翼。
代表機型:F-111,米格-23等。
第四代:中低空高機動性。
代表機型:F-14,F-15,F-16,F/A-18,米格-29,蘇-27等。
第五代:隱身作戰能力。
代表機型:F-22,F-35,殲-20,蘇-57等。
對比俄標和舊美標,主要的差異有這樣幾點:
①相比與美標從多個指標綜合來看作戰能力,俄標更注重飛行性能。
②俄標將F-80、F-84、米格-9等戰後早期採用平直翼的戰鬥機歸為第0代,其實相當於不入代。
③俄標將採用可變後掠翼的飛機單獨拉出來算作一代,即第三代,從而比舊美標多出了一代。
除此之外,實際上俄標與舊美標沒有太多差異。
還是抓典型,俄標與舊美標的最大差異就在於F-111與米格-23到底算不算單獨一代。俄標認為,他們採用了可變後掠翼,飛行性能上能夠兼顧高速與低速性能,是一個突破性技術,應當單獨算一代,這也符合我們說的俄標相對更看重飛行性能。舊美標認為,儘管可變後掠翼對於飛行性能有好處,但是也存在著一些麻煩的地方,何況這幾款戰鬥機在其他方面相比與其他二代機並沒有實質性變化,綜合來看不能算作單獨的一代。個人認為俄標的做法雖然有一定的道理,但是還是傾向於舊美標,把可變後掠翼單獨算作一代可能不太合適。
(三)新美標攪局
本來俄標與舊美標各自也還算相安無事,然而,由於俄標比舊美標多出一代,所以或許美國人總覺得宣傳起來(特別是美國空軍和洛馬公司賣力宣傳F-22的時候)似乎很吃虧,好像比俄羅斯人落後一代似的,於是美國人自己開始重新劃代,也搞出了一個五代論(舊美標是四代論)的新標準,把F-22劃到第五代戰鬥機,以便在數字上不要「吃虧」。簡單起見,我們把美國人的五代論的標準稱為新美標,以區別於原來四代論的舊美標。
2005年,沃爾特·伯伊恩(Walter J. Boyne)在洛克希德·馬丁公司的《Code One Magazine》上發表了一篇名為「Generation Gap」的文章,將F-22和F-35劃為第五代戰鬥機,為這兩款戰鬥機的宣傳造勢(因為F-22和F-35均出自洛克希德·馬丁公司)。
沃爾特·伯伊恩,退役美國空軍軍官,圖為其50年代作為飛行員的照片
沃爾特·伯伊恩在《Code One》雜誌上發表的文章
沃爾特·伯伊恩在文章中的劃代標準這裡先不做詳細介紹,只將其在文章中給每一代戰鬥機的配圖分別給出(為了整齊,有些機型在圖片中的位置做了些調整,原諒我的渣圖水平)
第一代
第二代
第三代
第四代
第五代
在沃爾特·伯伊恩之前,美國也有一些五代論的聲音(如Aerospaceweb網站),但是沃爾特·伯伊恩的文章發表之後的影響力要大得多。到2009年,《Air Force Magazine》(即著名的美國《空軍》雜誌)發表的文章「The Sixth Generation Fighter」,將新美標五代論的地位徹底確立下來。需要說明的是,文章標題「第六代戰鬥機」,指的是未來要研發的更新一代的戰鬥機(即F-22、F-35的下一代),第六代戰鬥機還不存在,也即是將已存在的噴氣戰鬥機劃分為五代。
《空軍》雜誌2009年10月刊中的「第六代戰鬥機」一文
新美標的五代論劃代標準如下:
第一代:噴氣推進。
代表機型:Me-262,F-80等。
第二代:後掠翼;測距雷達。
代表機型:F-86,米格-15等。
第三代:超音速;脈衝雷達;開始能夠超視距攻擊;
代表機型:F-105,F-4,米格-21等。
第四代:脈衝都卜勒雷達;高機動性;下視下射;
代表機型:F-15,F-16,米格-29,幻影2000等。
第4+代:高敏捷性;傳感器融合;降低雷達信號;
代表機型:F-16後期改進型,F/A-18E/F,蘇-30,颱風,陣風等。
第4++代:AESA雷達;進一步降低雷達信號或有限「主動」隱身;有限超音速巡航;
代表機型:F-15SE,蘇-35等。
第五代:內置彈倉,隱身;極度敏捷;全傳感器融合;集成綜合航電;有限或完全超音速巡航;
代表機型:F-22,F-35等。
可以看出,新美標的五代論最大的特徵是把早期帶有試驗性質的噴氣機拉進來一起參與劃代,將這些噴氣機和舊美標中的一代機的部分機型合成為新美標的一代機,把舊美標中的另一部分一代機升級成為新美標的第二代,這樣就實現了多出一代的目的。然而前面已經說過,原本舊美標中的一代機已經和早期那些帶有試驗性質的噴氣機有很大不同,將它們合併為一代很有問題。更不要說沃爾特·伯伊恩不僅將Me-262、「流星」這些尚不成熟的噴氣機劃入第一代,還將更早的亨克爾He-280(應當說是世界上第一款噴氣式戰鬥機,於1941年3月30日首飛,可惜作為噴氣式「戰鬥機」從未服役也從未投入過實戰)甚至首架噴氣機He-178(根本就不是戰鬥機,是徹頭徹尾的噴氣試驗機)都劃歸到第一代,這種劃代方法很難稱得上合理。
還是抓典型,新美標相對於舊美標,最大的差異就在於Me-262和「流星」到底應當是不入代還是劃歸為第一代。根據前面所敘述的理由,個人認為不入代更合理一些(儘管很多軍迷也包括我還是很喜歡Me-262的)。新美標為了「數字升級」,把它們拉進第一代,結果新美標的五代論不僅和俄標五代論沒有任何關係,也把舊美標原本挺好的四代論攪亂了,除了把F-22、F-35送入「第五代」的目的成功達成,個人覺得沒有起到積極作用。
四、結語
戰鬥機劃代確實不是一個簡單的事情,由於各國情況的不同,也很難想像會有一個全球皆通用、各國都認可、各代無爭議的劃代標準,但這不影響我們隊劃代標準的合理性做探討。說了這麼多劃代標準,個人認為最合理的劃代標準還是舊美標,因為它相對最合理的處理了這樣幾對典型:
①Me-262與「流星」應當不入代還是劃為第一代(至於He-178,根本沒有討論必要)?
②F-86與米格-15應當不入代還是劃為第一代?
③F-100與米格-19應當劃為第一代還是劃為第二代?
④F-111與米格-23是否應當單獨劃為一代?
當然,現在不管新美標還是俄標,都是五代論,因此不管是不情願也好還是不適應也罷,早晚得被迫改過來。或許全都採用五代論後,一個算不上好處的好處就是:當提起四代機時,不用再解釋究竟是美標還是俄標的四代機了。
附:三款機型簡介
附一:暴力美學的巔峰——原蘇聯米格-25「狐蝠」
米格-25,由原蘇聯米高揚設計局研發,是世界上第一款突破熱障(馬赫數2.5)的戰鬥機。
米格-25研發之時,正是高空高速主導戰鬥機設計思路的年代,「我要飛得更高」、飛得更快成為最主要的指標。加上美國SR-71「黑鳥」高空偵察機(人類歷史上第一款成功突破熱障的噴氣機,能夠在高空以3馬赫速度飛行)的刺激,一款「神機」誕生了。
米格-25於1964年首飛,1970年開始裝備部隊,總共生產了1186架,其中60%是偵查型(沒辦法誰讓我跑這麼快飛這麼高),30%是截擊型(儘管截擊敵方的高空偵察機和轟炸機是其設計初衷),另有10%為教練型。
米格-25最大速度2.83馬赫(實際可以飛到3.2馬赫,但是有發動機嚴重損壞的危險),實用升限24000米,曾打破了一系列飛行記錄並且很多記錄保持至今。它曾引起西方的恐慌:好像,那個,我們的空空飛彈也沒它飛的快……它也曾引起西方的懷疑:蘇聯莫不是掌握什麼黑科技?因為,當速度達到熱障時,氣動加熱會超過一般飛機用的材料——鋁合金的承受範圍,因此一般飛機沒法突破熱障,SR-71是靠著93%的機體使用鈦合金來滿足承受氣動加熱的要求的(這些鈦還是各種偽裝用途從蘇聯進口的)。米格-25是怎樣突破熱障的呢?
1976年的別連科叛逃事件使這一秘密洩露出來。蘇聯飛行員維克託·別連科(Viktor Belenko)策劃了一場陰謀,「成功」駕駛一架米格-25叛逃到了日本。西方得以能夠詳細研究米格-25。
維克託·別連科
當西方研究人員近距離接觸米格-25後,他們立刻明白了米格-25突破熱障的「黑科技」,這傢伙是用不鏽鋼製造的。。。。
我們知道每一克飛上天的重量都是要付出代價的,因此人們儘量用比較輕的材料(也就是密度小)來製造飛機,比如用鋁合金,因為鋁的密度2.7克/立方釐米,很輕。相比之下鐵的密度達到7.9克/立方釐米(當然實際用鐵由於雜質情況不一密度不是定值)。可是前面已經說過,由於氣動加熱,不可能用鋁合金造飛機突破熱障,美國人給出的辦法是鈦合金,鈦的密度4.5克/立方釐米,但是鈦的加工難度很大,蘇聯當時玩不轉。於是,蘇聯人用不鏽鋼簡單粗暴的回答了這個問題。當然代價是有的,不鏽鋼的重量那自然也是不打折扣的沉。
這麼重的不鏽鋼板磚,怎麼飛到3馬赫呢?答案是兩臺R-15B-300渦噴發動機,單臺發動機軍推73.5千牛,加力推力110千牛。
印度空軍的米格-25,圖中可見巨大的進氣道
米格-25巨大的尾噴管
尾噴管
整機設計也是充滿了直線條的暴力美學:
我不是小鮮肉,我是博爾特,我要飛3馬赫
米格-25的雷達也是簡單粗暴的典型。由於蘇聯的電子技術相對落後,因此蘇聯人給出的答案是TL-25 Smerch-A雷達。該雷達的電子元件以真空管為主,因此具有碩大的體積和500千克的質量,以達到對轟炸機100千米的探測距離(由於該雷達不具備下視下射能力,在別連科叛逃事件後,蘇聯為米格-25PD安裝了Sapphire-25脈衝都卜勒雷達)。據說如果米格-25在低空開啟雷達,能夠烤熟一公裡內的野兔。米格-25的手冊明確要求在地面不準開啟雷達,因為沒人想成為烤野兔。
蘇聯人在技術水平相對落後的情況下,依靠暴力美學的成功設計,研製成了米格-25這一款神機。儘管機動性不強,航電落後,然而一招鮮吃遍天,我飛的夠快就行了。
1971年第四次中東戰爭以前,埃及為了偵查以色列,從蘇聯租借了4架偵查型米格-25。一天,以色列發現有外機進入領空,立即起飛F-4進行攔截。F-4在空中向米格-25發射了AIM-9「響尾蛇」空空飛彈,然而,接下來的一幕令以色列飛行員終生難忘:米格-25打開加力燃燒室,迅速提速,隨著尾噴管噴出的長長的火舌,米格-25絕塵而去,連速度2.5馬赫的響尾蛇飛彈也只有吃土,額,不對,是吃尾氣的份兒。雷達顯示米格-25的速度:3.2馬赫!儘管這架米格-25回到埃及的基地後就發現其發動機已經損毀,但是畢竟飛行員平安無事的回來了。
最後用一則笑話結束米格-25的介紹。赫魯雪夫視察米高揚設計局,看到這架飛機,問:「這架飛機用這麼多鋼,這麼重怎麼躲避飛彈?」設計師立即掀起座艙蓋:「尊敬的赫魯雪夫同志,您不必擔心,這正是我們設計精妙的地方,您瞧,我們在這裡設計了一個油門。」
附二:永遠的雄貓——美國F-14 Tomcat
它是第一款作為主演出現在電影中的戰鬥機,它是貓黨心中的最愛。如您還不是貓黨,請觀看下面這部電影:壯志凌雲(Top Gun)
由F-14和湯姆·克魯斯聯合主演的大片《壯志凌雲》
它是筆者那一代小時候的著名動畫片《太空堡壘》中的骷髏戰機的原型:
動畫片《太空堡壘》中的骷髏戰機
它就是大名鼎鼎的F-14「雄貓」。特別說明一下,F-14代號不是「熊貓」而是「雄貓」,英文Tomcat。
F-14是由著名的格魯門公司(現已併入諾斯羅普·格魯門公司)研製的雙座雙發重型艦載戰鬥機,設計之初的目的是攔截前蘇聯的遠程轟炸機,擔負航母編隊的防衛工作。其外形最主要特色主要是串列雙座、由計算機自動控制的可變後掠翼、兩側進氣的斜切矩形進氣口二元進氣道、雙垂尾和可差動的全動平尾、寬間距雙引擎尾噴管和機身升力體結構。
寬間距雙引擎布局形成的中央升力體結構
串列雙座
停放時用大後掠角減少佔用面積
由計算機自動控制的可變後掠翼可以兼顧高速和低速性能
F-14毫無疑問是一款優秀的戰機,由於漂亮的外形、優秀的性能加上電影《壯志凌雲》的巨大影響,F-14也被捧上神壇,是很多貓黨心目中一代不可超越的神機(筆者毫不掩飾自己也是貓黨一枚)。然而,實事求是的說,F-14也有很多缺陷和爭議,關於F-14與F-15的爭吵從來沒有消停過。
貓黨的信心主要來自三方面:
①F-14使用的休斯公司AWG-9脈衝都卜勒雷達+AIM-54「不死鳥」遠程空空飛彈(這種飛彈也只有F-14使用),攻擊距離元,也具備同時攻擊六個目標的能力;
②1977年美國國防部在內華達州內利斯空軍蓋達組織的模擬空戰,F-14與F-15的26次空戰中取得25:1的壓倒性優勢;
③1973年伊朗巴列維國王(當時尚未發生伊斯蘭革命)親臨美國馬裡蘭州安德魯斯空軍基地為伊朗空軍選擇購買戰鬥機,在現場觀看了美國當時最先進的海軍的F-14和空軍的F-15(甚至還沒正式服役)之後,當場定下購買F-14。
這三點其實都有可探討之處。
首先說AWG-9與AIM-54。性能強大的確不假,但是也要特別注意到,AWG-9作為一款PD雷達,有多種工作模式,要想同時攻擊多個目標,它必須工作在TWS模式(Track While Scan,邊掃描邊跟蹤)下。在該模式下,能夠跟蹤最多24個目標,並使用AIM-54同時攻擊最多6個目標。AWG-9作為一款機械掃描雷達,是用掃描範圍的縮小來換取目標刷新率提升的,並以此來滿足AIM-54的接戰要求。根據數據,在TWS模式下,AWG-9雷達的天線掃描範圍在方位和高低兩方面均受限制,只能選擇±40°(共80°)2行或±20°(共40°)4行,掃描範圍還不到標準模式的六分之一,同時探測距離也大幅縮減。因此,F-14的多目標攻擊能力實際上是受到很大限制的。
F-14發射AIM-54「不死鳥」飛彈
其次再說1977年與F-15的模擬空戰。25:1是事實,但是也要看到造成這個結果的多方面原因,換言之用這個結果直接衡量F-14與F-15的作戰能力是有水分的。關於這場測試的具體條件和要求就不在贅述了,只說幾點:
①海軍飛行員的素質是要高於空軍的,海軍的老鳥們可不是蓋的,因此這個交換比完全算在機型上是F-14佔了便宜;
②F-15比F-14服役晚,1977年F-15服役沒多久,空軍飛行員對於F-15的熟悉了解程度遠不及海軍對於F-14的程度;
③早期F-15的普惠F100發動機有重大缺陷(雖然F-14的TF30也算是短板),易喘振停車,模擬空戰中多次發生F-15發動機熄火以致被「擊落」的情況;
④模擬空戰的規則限制了F-15性能的發揮
所以說,這個模擬空戰的結果是由水分的。
事實上,客觀的分析,F-15儘管不是完全按照能量機動理論設計的,但是相當程度上是符合能量機動理論的,並且F-15設計之初的目的就是一架空中優勢戰鬥機,號稱「沒有一磅重量是花在對地攻擊上」
F-15的包線
從圖中很容看出,F-15的優勢區間大約在0.7-1.1馬赫,也就是在設計上非常注重跨音速的機動性,以便於在格鬥中佔據優勢地位。F-15的高推重比、低翼載荷都是為了這個目的。
而F-14設計之初的目的是攔截蘇聯的遠程轟炸機,某種程度上來說算是截擊機,其AWG-9雷達+不死鳥飛彈的「黃金組合」也是出於這個目的。F-14的TF30發動機(先不提後期的F110-GE-400)推力不足,算得上的F-14的短板了。而被稱道的升力體設計雖然有很多好處,也有不少不利因素,最顯然的就是由於雙發寬間距,滾轉必然差。對比一下F-14和F-15的雙發布置:
上圖為F-14,下圖為F-15。
所以,不要總抓住一次模擬空戰的結果就判定F-14完爆F-15。
最後再說說伊朗巴列維國王傾心於F-14的事情。
當時巴列維國王親臨安德魯斯空軍基地,現場觀看F-14和F-15的對比飛行表演。由於巴列維國王本人就懂飛行,他並不是去看熱鬧的。飛行表演由F-15先進行,F-14在F-15表演結束後再進行飛行。F-14的飛行員Don Evans和Dennis Romano在F-15剛開始滑跑時就在待機區域提前開啟發動機空燒燃油,等F-15結束飛行表演時,F-14的機內燃油已經燒到只有正常機內燃油量的大約15%,這些燃油大約剛剛好只夠飛行表演用。這樣F-14基本拉平了和F-15在推重比上的差距。
輪到F-14表演了,F-14全加力起飛,爬升,機動,低空通場時把可變機翼拉到全展開狀態,緊接著急轉彎拉出激波雲。
然後將機翼調整到後掠,全加力做出一個8.5g的轉彎,著陸時又加了一個復飛,全加力爬升,最後以在航母上著艦式的高下沉率著陸結束了表演,這時F-14的油箱裡基本只有燃油蒸汽了。
等表演結束時,巴列維國王直奔F-14,興奮地與還沒來得及爬出座艙的兩名飛行員交談起來。就這樣,巴列維決定訂購80架F-14。
所以說,這個競標過程實際上是F-14作弊獲勝的,當然F-14的海軍飛行員也夠鬼。不管怎麼說,F-14被巴列維看上對當時的美軍算是件大好事,挽救了當時處於困難中的格魯門公司。
2006年,F-14全部退出美軍現役(伊朗的F-14仍在服役),一代「神機」走到了它的終點。但是,F-14將永遠活在貓黨心中。
附三:開啟新時代——F-22「猛禽」
1997年9月7日,F-22A首飛,意味著戰鬥機開始跨入五代機(新美標和俄標)時代。F-22是由洛克希德·馬丁公司研製的單座雙發隱身戰鬥機,具有劃時代意義,確立了五代機 4S標準,至今仍難有全部滿足者。
1981年,美國空軍啟動了ATF計劃(Advanced Tactical Fighter,先進戰術戰鬥機)。歷經調整和競爭,最終參與競標的是兩款試驗機:洛克希德公司(當時尚未與馬丁·瑪麗埃塔公司合併)領銜的YF-22和諾斯羅普(當時也尚未與格魯門公司合併)領銜的YF-23。
YF-22試驗機
YF-23試驗機
1991年,洛克希德的YF-22擊敗YF-23,獲得優勝,並最終發展為現在F-22。YF-23落敗至今也是一樁迷案(不是說YF-23一定優於YF-22,而是美國對此語焉不詳)。一般認為是YF-23過於激進,比如菱形機翼和V型尾翼,採用GE的YF-120變循環發動機等。YF-23的設計相對YF-22過於偏向於隱身性和超巡,機動性則不足。換言之,YF-22的設計更為平衡,再加上洛爾希德「富有開發複雜和挑戰性系統的經驗」,最終導致洛克希德的YF-22獲勝。
F-22作為首款五代機,採用很多先進的技術和設備,作戰性能自然也是十分強大。
F-22採用的AN/APG-77雷達是首款戰鬥機使用的AESA雷達,是戰鬥機機載雷達的一次躍升,由諾斯羅普·格魯門公司和雷神公司共同研製。AN/APG-77也是一款多功能低截獲率雷達,使F-22在瞄準敵機時,敵方可能都不知道已被瞄準。
存放在美國國家電子博物館中的AN/APG-77雷達
2007年和2011年又兩次改進了雷達,使用了部分新技術,並增加了側視AESA,提高了態勢感知和情報收集能力。
作為一款隱身戰鬥機,其RCS(雷達反射截面)自然也是非常小。
五代機性能對比圖。需要說明的是,由於五代機的機密性和各國有意製造的指標迷霧,圖中的數據也不可盡信
從圖中可以看出,F-22作為首款五代機,其RCS指標至今仍未被超越。
在兩臺採用了推力矢量技術的普惠F119-PW-100發動機的推動和其他技術的輔助下,F-22的飛行性能自然也是十分強悍。從前面的五代機對比圖中可以看出,F-22的推力和推重比均為最高(當然F-35採用的與F119相同核心機的F135單臺推力更大,但是F-35是單發,並且F135的高速性能是下降的)。從下面兩張包線對比圖中能夠更直觀的看到F-22優異的性能。
F-22、F-15、F-35的包線對比圖,很多F-35黑均拿此圖說事
F-22和F-35飛行包線對比
因此,綜合各方面來說,F-22的確是一款劃時代的機型,也是五代機的標杆。
當然,我們也要看到,我們自己的殲-20已經服役,這曾經是讓很多人驚掉下巴的事情,未來我國的航空工業一定會發展越來越好。只有不怕戰爭,才能贏得和平;只有不斷進取,才能傲立群雄。祝我國的航空事業不斷發展,祝我們的祖國繁榮昌盛!我們的目的一定要達到,我們的目的一定能夠達到!