[原创]进攻or防御——战斗机及性能的分类(长帖)

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导读:(早就写完,但最近工作突然忙了,拖到现在才发,呵呵~~) 俺说过,“[B]纯制空战斗机是防御型武器[/B]”,有些朋友不以为然,呵呵~~ [B]对于制空战斗机而言,其作战目的始终是围绕侦察机、轰炸机和攻击机的,或者将其击落,或者给其护航,因为后者们才能对敌方构成实质性威胁。[/B]虽然大多数空战给我们的印象是制空战斗机之间的PK,但[B]夺下来的制空权都是为攻击/掩护对方地面/水面目标,否则制空权本身就没有意义的。[/B] [img]http://pic.itiexue.net/pics/

(早就写完,但最近工作突然忙了,拖到现在才发,呵呵~~)


俺说过,“纯制空战斗机是防御型武器”,有些朋友不以为然,呵呵~~


对于制空战斗机而言,其作战目的始终是围绕侦察机、轰炸机和攻击机的,或者将其击落,或者给其护航,因为后者们才能对敌方构成实质性威胁。虽然大多数空战给我们的印象是制空战斗机之间的PK,但夺下来的制空权都是为攻击/掩护对方地面/水面目标,否则制空权本身就没有意义的。


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比较典型的就是二战中空袭英国、空袭德国的空战,防御方的战斗机都是以击落/驱逐/干扰对方轰炸机为目的,但先要驱逐对方的护航战斗机;而进攻方则是驱逐防御方的战斗机,以保证己方轰炸机作战使命的完成。美国和日本的空战也是这个目的,因为美国海空军主要为夺取空袭日本本土的“跳板”,同时封锁日本的海上运输生命线;而日本在夺取中途岛失败后,无力对美国本土发动攻击(俺觉得鬼子本来也没妄想当时就进攻美国本土,而是趁势签订个“不平等条约”,赢得广大的海上战略缓冲区并巩固对中国大陆的占领,等进一步武装后再行图谋美国),其攻击机只能针对防护严密的美国舰队,逐渐沦落为只能挨打无法还手的境地。


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一个极端的例子就是中越战争,双方的空军除了“示威性飞行”,在绝大多数时间都保持“默契”的缄默,或者说,处于“战略威慑态势”。这无非是因为,中越两国的空军都是防御性的,两国的高炮和防空导弹的数量和性能也较强。


越南缺乏对地攻击机,虽然有作战经验和武器技术优势(MIG21的数量较多,还有MIG23),但飞过来干啥呢?总不能好不容易钻进PLA防空圈然后用机炮打PLA陆军吧?或者用机炮打中国城市?


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中国虽然有些老旧的轰炸机和强击机,但面对曾经让USA碰得头破血流越南防空网也很头疼,并且自身导航和攻击精度很低而越南地形复杂,攻击平民城市又不符合“有限战争”的目的。所以,双方防御型(可以说是截击型)空军也就只能眼睁睁看着双方陆军厮杀了。


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虽然制空战斗机是战略层面的防御型武器,但具体设计和战术运用上又分为攻击、防御、多用途三大流派。这无非是因为,在一定的技术基础上,只能对性能有多权衡取舍,才能更高的发挥效能


也许有人会觉得“攻守兼备”的多用途战斗机更为理想,但在电子技术、材料技术没有达到较高水准时,其空战不如制空战斗机,攻击效能不如轰炸机,只能用于对手过于弱小,目标也比较稀少的场合,或者由于国土面积和经费的原因,无法装备太多的数量,只能靠多用途来弥补,而即使这种“多用途战斗机”,在执行不同任务时,挂载方案也是有很大区别的。所以多用途战斗机往往是中等国家的优选,韩国和日本之所以用F15主要是政治原因,并和驻日、韩的美军配套。


(请记住一句话,“不能命中目标的弹药就是无效弹药”。在制导精度不理想时,只能靠较高的数量进行压制式攻击,但其目的也是为了实现“一定的命中概率”,而非相反。常见一种说法时,某型机的综合作战能力是另一型的xx倍,这种数字具有很大的欺骗性/误导性,因为前者如果不能突破后者的拦截,挂载再多,航程再远,又有什么意义呢?当然,前者就具备了较强的进攻性能。)


一般来说,美式的重型制空战斗机都是“护航战斗机”,强调了攻击性能;苏式的战斗机大都是“截击机”,强调了防御性能。


俺在《红海军为什么没有采用弹射起飞?》里说过,如果进行常规大战,苏联的首要目标是用陆军“推平”北约,海空军都是陆军提供掩护(前线空军:格斗战斗机,战斗轰炸机和强击机,还包括MI24)和遮蔽(海军)的,防空军(远程巡逻机、高速截击机、防空导弹)则要防御美国和北约空军的进攻;而对于美国和北约来说,由于苏联铁流过于强大(尤其在整个70年代和80年代中期前),苏联的战略纵深也过于辽阔,其陆军、陆航和北约空军、部分美国空军都是防御性的(F16、F104、A10,还包括AH1、AH64),只能依靠美国战略空军的远程战略轰炸机和远程战斗机对苏联进行战略轰炸,打击苏联的政治军事生产中心、补给基地和补给线,其陆军和前线空军只是为战略轰炸争取时间。


当然,“任何定律都有特例”:


比如F104这个被说成“飞行棺材”“寡妇制造者”的家伙,格斗能力较差,但加速度和最高速度很快,是典型的“截击机”。显然,这不符合美军的战略需要,所以很快撤装了,但西德空军用了很长时间,因为西德处于与华约对峙的前线,其空军必须拥有较强的截击能力。


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比如F16虽然按纯制空发展,但后期型多为多用途型,这是因为输入国多为中小国家,来自东方空军的压力又减弱,那么现实对手的能力就都很弱,就要求F16具备一定的对地攻击能力了,也是因对地攻击武器体积缩小、精度提高,同时战斗机的发动机和材料技术的进步,使得轻型战斗机可以完成一定的对地攻击任务。


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比如SU27虽然来自苏联,但它和TU160一起,苏联空军向“攻守兼备”方向转型的作品(MIG29则仍是前线空军的格斗型战斗机的范畴),要求具备较高的独立作战能力、持续格斗能力、载弹量和航程。同时,面对F15的威胁和辽阔的防御地域,苏联防空军也需要一种航程远、载弹多的战斗机,这两种需求很大程度是重合的(除了对加速性(防空军靠MIG25/31弥补)和指导能力的差异(所以空军发展了A50型大型远程预警机)),结果苏联就有了类似F15型的远程制空战斗机。在后续的型号中,因阿三空军缺乏对地攻击能力,SU27系列还发展出了多用途型。


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一个貌似奇怪的现象就是,似乎美苏两国大国自己装备的战斗机大都挺“落后”的,一般都是“纯制空型”,不像出口型那样号称具有“变形金刚”的能力,这也是因为两国空军都有较强的专业攻击和轰炸能力,用制空型战斗机撕开口子,轰炸机去狂轰滥炸岂不快哉?这也就能解释中国和印度对SU27不同性能的需求区别了(但PLA又特喜欢用SU27发射无控火箭弹,真是让人无语……难道把SU27当做远航程的Q5来用?!)。


攻击性和防御性制空战斗机的典型莫非F14、F15(多用途型除外)和MIG25,应该说它们是美苏冷战战略的终极产物(F/A18E/F、SU27则都发生了转型趋势)。


从技术上来说,F14、F15应该比MIG25强半代,但整体技术水平还算相当,气动外形也颇为相似,对比起来会比较有趣:


F14是颇“笨重”的战斗机,加速性和极速性都并非特长,但胜在“身大力不亏”,雷达火控、航程载弹都比较强,并因采用操作可靠的变后掠翼和宽距双重推,水平机动性和持续格斗能力都很不错。但这些尚难以弥补作为舰队防御时所需的拦截能力,所以装上了不死鸟远程空空导弹,而美国海军舰载机的远航程能力虽然是攻击性的,但同时也作为一种航母的防御能力(让对方难发现,或够不着,或出于航程极限难以持续空战)。


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F15是战略轰炸机的远程保镖,其气动外形颇“平庸”,是速度和机动之间的平衡,其亮点在于大推力发动机和先进的雷达、电控系统,这就使它能完成护航/ 拦截的模式转变,F15在模拟格斗中先败于变后掠翼的F14后败于为机动性打造外形的SU27不足为奇,当时苏联并没有在格斗能力上超过它的战斗机。


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MIG25则是专用截击机,完全围绕高速设计,虽然难以和美国护航战斗机玩格斗,但因苏联防空军处于防御态势,美国战略空军拥有主动权,所以MIG25必须起飞后尽快争取高速和速度,然后射出一通导弹(能撞上轰炸机最好,撞下战斗机也行,就算失的也能造成混乱),不与美机纠缠,趁乱加速溜走,美机想反击已经望尘莫及了~~剩下的任务就交给反应稍慢但格斗能力较高的苏联战机了,然后是一群群防空导弹~~


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从中就可以看出,航程和载弹量是攻击型战斗机的必要条件,而加速度和极速度则是防御型战斗机的必要条件,因为上述条件将影响对翼载的不同需求,前者就突出了水平机动性能,后者就突出了垂直机动性能,或者就要靠发动机性能来弥补了。同时,防御型截击机由于由地面引导,所以对于雷达探测距离和角度的要求不如攻击型战斗机那么迫切。


显然,随着材料结构技术、发动机技术、雷达火控技术和导弹的小型化,两者之间的区别似乎越来越小,但俺们仍能看出,F22仍是一种纯制空战斗机,可以说是“F15的隐身版”,其气动外形的构型基准和F15是非常相似的(平衡式常规布局+大推力发动机),但有了电控的可靠的矢量喷嘴,其机动性就超越了现有的其他战斗机。


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F22战斗机强调了隐身、超音速巡航、超机动、联网作战等能力,战斗力产生了飞跃。那么怎么来看待这些性能的攻守取向呢?


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现代尤其是未来空战以导弹为主要武器,导弹的机动能力和速度要超过战斗机,那么,雷达、导弹、火控系统及其作战方式就成了“战术攻击”的性能,而战斗机本身的机动性和敏捷性由攻击性变成“战术防御性”。


具有隐身优势的一方,相当于让对方的探测距离和精度大大下降,其武器也就难以发挥效能,其在战术层面上时防御性的,但战略层面则是攻势空军的需求。防御型空军则要求能尽量远的探测到并能锁定对方,自身也要具备一定的隐身能力。


前面说了,进攻型空军要求远航程,而防御型则要求高速度,但既然发动机足够强大,能实现超音速巡航,那么加速度也必然很高,不论突防还是格斗,都有很大好处。当然,长期玩超音速巡航和极加速不免影响航程,但对于美军庞大而熟练的加油机群和遍布全球的基地而言,这并非太大的问题~~


F22暂停生产的原因并非来自高昂的造价本身,实际是因为美国的技术水准已经远超各个对手,用F15、F16、F/A18还能支撑一段时间,F35这种具有一定隐身能力的多用途飞机用于欺负弱国和占领市场更为适用。待苏联和中国的四代机试飞试产,美国的航空技术再积累进步,对F22大改一下,再行生产不迟~~何必现在让F22在各个基地生锈呢?


实际上,对于欺负弱国来说,用F15还是F22是没什么区别的,如果不需什么激烈空战,F16、FA18分别挂些不同武器去也就行了,现在制造的F22,只是为了给苏联、中国造成压力,并在使用中验证设备和战术,数量只需对强国能发动一次局部瘫痪式打击也就够了(瘫痪雷达站、机场、指挥中心、补给基地等重要军事目标即可,不必强求击落数量,只要能让对方空军“失效”就可以了,反正USA也不会设想用陆军来占领这两个民族感强烈的辽阔国家)。


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就中国的战斗机而言,SU27不必说了,值得一提的就是J10、枭龙、海军战斗机和下一代战斗机的性能倾向问题。


J10和枭龙本来似乎不具可比性,前者本来倾向于制空格斗,后者则考虑了廉价的多用途需求。但俺在《歼十的恶棍之谜》及其回帖中说过,J10的设计基准颇矛盾,突出了格斗的敏捷性,但也想兼顾高速性甚至升力特性。也许对比欧洲“双风”比较好解释一些,台风采用了“远距鸭翼+下置矩形可调进气道”就突出了“超音速制空”性能的“制空型战斗机”,而阵风采用了“近距鸭翼+肋下进气道”就是在“突出格斗性能并兼顾升力特性”并考虑到了“海空兼用”的“多用途战斗机”。这无非是因为,台风属于北约空军框架内,是轰炸机和攻击机的“保镖”,而阵风是法国这个中等强国为了海空共用的“打手”。


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当然,台风也能挂对地攻击武器,但这不是它的设计初衷,而阵风必须具备较强的对地攻击能力,否则法国的航母简直和苏联的防御型航母没啥区别了~~


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实际上,俺希望J10朝台风的方向改进,即更突出超音速机动性能(当然,推力恐怕是个主要问题),但现在J10装上了DSI,就表明设计者试图将J10完全“回归”跨音速包线,即一种“比F16敏捷性更佳的单发格斗型战斗机”。如果能将鸭翼位置再进一步改进,升力特性还能有所提高,就向“阵风”靠拢,但因是单发下进气,那么就仍比阵风更加突出格斗性能,而对地攻击能力则不如。


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因为DSI进气装置本身不具调节能力,其复杂的外形也只能适应某段速度范围(亚、跨、略超、高超)的需求(各种气流特性),显然,如果去凑合超音速能力,那么亚/跨音速就出现了“空档”,此时的进气效率和可靠性恐怕要出问题,所以DSI一般就是适合跨音速左右的范围。那么,J10的作战范围就和其目标——F16发生了重合,只是在敏捷性上胜之,如果航电水平相当,还是具有一定优势的。


由于鸭翼调节的是主翼的进气流,所以效率高,垂直敏捷性(敏捷性就是“角速度”和“角加速度”,战术上就是“快速指向性”)好,加之主翼宽大,横向力矩大,水平敏捷性也很好,所以鸭式布局被称为“全向高敏捷性布局”(幻影2000则只是横向敏捷性好)。但鸭翼也有三个痼疾:


一是鸭翼和主翼的叠加效应造成隐身能力不佳;


二是鸭翼的“非线形操作”(各速度和角度段的操作响应速率不同)给电控造成很大难度(纯手动简直难以做高机动飞行,必须等待电控系统较为成熟,所以早期的大三角翼战斗机无法使用全动鸭翼),如果叠加“矢量喷口”,就需试飞验证较长周期才能保证安全,而没有矢量喷口,则难以完成一些代表先进性和前瞻性的“超机动”动作;


三是宽大的主翼适合跨音速而不适合超甚至高超音速,加速度也会受到影响。


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而这三项恰是常规布局的优势所在,其造型探索已经非常丰富,翼型特性也研究得非常充分,基本只需照方抓药再适当修型就可以了,更容易实现隐身、高速、矢量机动。而加装矢量后的常规布局的敏捷性也不输于鸭式甚至更好,“头盔瞄准+离轴发射”也能弥补敏捷性的缺憾。鸭式就成了三代机的高机动高敏捷追求的终极造型,但对于四代机而言,鸭式则无法满足要求。


这似乎出现了一个怪味的结论,即低档的枭龙的“基础”甚至比高档的J10更佳,前者似乎可以后来居上。再看中国周边的可能对手,J10针对的主要是台湾省和越南空军,其他或者战斗力太弱,或者距离较远,或者重型制空战斗机较多,那么,用枭龙这个便宜的多面手和J11显然是费效比和效能更佳的选择。


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受限于常规布局和成本,枭龙现在的机动能力无法太乐观,但如果能“加大发动机推力+增加复合材料比例+更先进的材料和钣金技术”枭龙的机动性就能有很大提升;如果还能在其空优型上安装矢量喷管(不过单发矢量的稳定性需要验证),敏捷性也能提高很多;在把机头棱线和机翼位置调整一下,加装保型仓,那么隐身造型就接近F35水准了(当然,这么改的话,工作量有点太大了,呵呵~~)。此时,其制空能力和对地攻击能力比较平衡,成本主要涉及各种机体材料、电控、雷达的档次区别,销路应该能拓展不少。实际上,对于一些非热点的边境地区,在J7、J8大量退役后,完全可以用枭龙替换,制空能力足够对地性能也有,成本比J11和J10还低,配合远程巡逻机使用就可以了


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(就上面这个不知真假的图而言,没有内置武器仓是主要问题,机翼前缘和机头棱线也需优化。)

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在《红海军为什么没有采用弹射起飞》中俺提到过,俺更希望看到中国的近阶段的未来航母和舰载机战斗机是:

“较大型航母+弹射起飞+中型多用途舰载机+较为齐全的配套机”具有“独立作战能力”的;

“能压制地区二三流/土匪/海盗/流氓国家空军的”;

能“为己方海军陆战队提供空中掩护”并“具有一定精确对地攻击能力”(或用无人机)的;

类似英法模式的航母和舰载机组合;

而并非去和美国十多艘重型航母去死磕,那么只能建造一些重型制空型舰载机为主的防御型航母和舰载机,会进美国军备竞赛的陷阱,而仍无力维护自己的海外权益。

曾经有人质疑单发战斗机上舰的可靠性,实际上,不论螺旋桨时代还是F35,舰载战斗机都是单发的嘛~~美国海军是在上个喷气时代才强调舰载战斗机需用双发,无非是因为:

A.当年的喷气发动机可靠性不高,双发可以备用;

B.如果战损,双发机至少还能用一发挣扎回来(未必能降落在航母上,掉附近也能救飞行员);

C.当年的发动机推重比不高,而舰载机不论在作战还是训练中,都经常需要在着舰失败后复飞;

D.双发的重型机作战半径更远,能尽量保证航母不进入对方防空圈,或尽量让对方难以定位;

E.舰载机的数量往往对于陆基机场处于劣势,双发机的载重高,不论空战还是攻击,都具有一定优势。

而到了现在:

A.发动机的可靠性大幅度上升;

B.对于导弹为主要武器的现代空战而言,如果不是近距支援机那种“厚装甲+高冗余+全方位保护发动机设计”,单发和双发在被命中后的区别几乎可忽略不计;

C.发动机推力大幅度上升;

D.各国舰载机包括美军,都不再试图和“势均力敌”的对手交战,或“欺凌弱小”,或“前线存在”,或“旁敲侧击”;

E.进一步强调制导精度而非武器本身的重量,对空甚至对地制导武器简直成了“玩具”大小;

而单发更具有成本、体积、装载数量的优势(当然,如果发动机性能上不去,都白扯~~)。

当然,重型双发机的“一次打击数量”还是具有优势的,但如果不是世界一流强国或者地区强国交战,那些土蛮海盗们也没那么多目标可打~~

换言之,即使数量相同,也至少能缩小航母的体积,那么整个编队的成本就会下降很多。

如果明确了作战目标,就可以看出,J11比较J10或者枭龙(需要如上在推力、材料和适量上进行一些改进)并没有什么太大的优势,或者说其优势主要体现在对手可能拥有SU27、EF18、阵风这个级别的战斗机时。如果是海盗/流氓/土匪国家,将枭龙赋予一些隐身特征后,其多用途性能更为实用。J10的制空能力当然强于枭龙,但从外形来看,不论停放高度、可维护性、起降操作性,显然枭龙更优。

俺更希望看到一种类似阵风的双发中型多用途战斗机成为PLA航母的标配,并辅以无人攻击机、预警机和反潜直升机就可以了。


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美国空军之所以能采取全球攻势,不仅是战斗机和轰炸机航程远性能好,更是因为其遍布全球的空军基地和加油机群,而PLA在可预见的一段时间,尚难做到这一点。


对于中国空军来说,在东部沿海仍将以本土防空为主;对南、西南则保持攻势压力;西部、北部和海外舰队,则需较为平衡的攻守能力。对于制空战斗机而言,应以远程重型战斗机作为远程护航和防空的中坚,以轻型制空战斗机弥补热点地区的火力数量,以高速截击机完成第一轮拦截,以中轻型多用途战斗机提高非热点地区和海外舰队的费效比。如果重型战斗机具备了高加速和高极速能力,那么专用截击机就是不必要的了。


如果再行筛选条件,就会归结到两种战斗机,一种是重型双发制空战斗机,一种是中轻型多用途战斗机。前者是国土防空和远程护航的主力,后者可以增加热点地区火力密度+航母舰载+非热点地区攻防主力。


可能有朋友要说了,这不和美国F22+F35一样了吗?呵呵~~差不多,但具体性能搭配可以有所不同:


对于中国的重型制空战斗机来说,超音速空战能力是必要的,但超音速“巡航”能力并非必须,航程可以通过空中加油来弥补,应突出高加速性以用于截击和格斗所需。(这个要求就排除了鸭翼的可能,因为其隐身和加速性能都较差,或者就要用专用截击机来补充,费效比较差。)中国所要/能打击的对手的防空能力比较有限,当处于防御态势时,隐身需求也可以稍降低,就是说,隐身能力是必须的,但不妨妥协给机动性一些。那么翼载荷就较高,靠大推力发动机和矢量喷嘴增强机动性能。


如果发动机能力不行,就仍要搞截击机+制空战斗机的模式,此时制空战斗机就应进一步突出机动性能,翼载荷可以稍低,并加强航程。


对于中轻型多用途战斗机而言,并没有F35那样的三军通用要求,研制难度就降低了许多,海军型也只要求能弹射起飞即可。或在枭龙的基础上进行大改,或另起炉灶研发一种双中推中型机,都是可以的。


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当然,这只是个人看法。



本文内容于 2009-6-20 8:19:02 被蜂带刀编辑

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