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《航空知识》

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从战争看美苏战机设计

2012-09-24 09:42:02


谢品

究竟是美国的战斗机先进还是苏联的战斗机先进?这不但是许多航空爱好者提出的问题,也是许多航空业内人士提出的问题。

武器设计优劣只有在实战中检验,纵观第二次世界大战后的战斗机作战历史,基本上是美苏战斗机的空战史,同时从历次空战中,我们可以看到美苏战斗机研制方面有许多相当不同的理念和风格。

每一代战斗机几乎总是美国走在前面而且往往采用较多的新技术,而苏联要滞后若干年而且往往采用较为简单的技术。但是在二战后的几次战争中,每一代战斗机的作战能力苏联战斗机并不比美国差,某些方面甚至超过美国。

国外一般报道空战的战果多数是不真实的,抬高自己贬低对手是一般规律。而占有宣传舆论优势国家的报道往往左右人们的认识,因此我们应该从各种资料中去粗取精,去伪存真进行比较客观的分析。而不被舆论潮流牵着鼻子走。

几次典型战争空战概况

l  朝鲜战争

朝鲜战争是喷气式战斗机首次大规模空战。也是二战后第一代喷气式战斗机的较量。为期37个月,单就美国空军就出动72万架次。我国的有关资料统计,志愿军击落美军飞机330架、击伤95架,损失231架。其中大部分损失发生在返航着陆时。俄罗斯有关资料统计,朝鲜战争进行了1872次空战,共击落1106架美军飞机,共有335架米格-15被击落。

朝鲜战争初期,美国凭着大量的飞机和明显的空中优势对朝鲜狂轰滥炸,甚至连地面的单兵也不放过。他们还设施了所谓的绞杀战,据美军资料报道,目标是企图切断志愿军80%90%的后勤物资供应,使中朝军队无力再发动大规模战役。后来志愿军开始投入空军并逐步壮大,在鸭绿江以南形成被美军称为米格走廊的一带空域,打击了这种嚣张气焰。

双方投入空战的有著名的米格15比斯和F-84F-86F(佩刀式)。米格15比斯正常起飞重量约5000公斤,推力约2700公斤,起飞推重比约0.54。而F-86F正常起飞重量约6900kg,推力约2780kg,起飞推重比约0.4。这两种飞机气动布局类似,都是后掠翼的亚跨音速飞机。但是明显看到,苏联飞机重量轻,推重比大。美国飞机重量重,推重比小。但是F-86有前缘缝翼,对于提高升力改善水平机动性有好处。过去常说在朝鲜战争中,米格飞机发挥爬升性能好,升限高的优势,而佩刀式发挥水平转弯优势。80年代后期,有一次遇见一位早期美国飞机总设计师,我们问这位老先生美国人是否也是这种观点,他说实际上当时无论是垂直性能还是水平性能都是米格飞机占优势。但是我们美国不能这么说。

虽然进入了喷气式时代,但是战法上与二战没有太大差别,因为还是以枪炮为武器的后半球攻击。这就必须机动到敌机后半球,采用前置追踪瞄准射击,因此速度和机动性是一个重要的指标。这种近距缠斗一般都是大过载,大耗油,并且十分消耗体力。我们曾与抗美援朝的空军著名战斗英雄讨论过双方交战的时间,他们查了许多当时的记录后认为都没有超过3分钟。

飞机作战编队十分重要,长机攻击,僚机掩护,形成一个紧密协调一致的整体。著名战斗英雄王海的僚机飞行员焦景文被称为铁杆僚机。凡是进入攻击长机位置的敌机会处于僚机的炮口下。

在武器方面,双方都使用常规的枪炮。F-86采用612.7毫米机枪,虽然口径小,射程近,威力不大,可是射速达到100/秒,形成密集弹幕,命中率高,但如果被打中非要害部位还可以回去修理。当时战场情况表明,被击落的米格飞机大部分飞行员跳伞逃生,几乎全部安全返回部队。而米格飞机是一门37炮和两门23炮,威力大,但射速慢,37炮射速大约67/秒,23炮也只有1316/秒,但是被打中就很难回去。因此在武器方面各有千秋。问题是F-86有雷达机炮瞄准具,可以较精确测量目标距离和计算提前量,有较高的命中精度。而米格-15用的是二战时的光学瞄准具,用手动靠目测和经验判断距离确定提前量,因此明显不如F-86。同时37炮和23炮的弹道不同。这些对于经验不足的飞行员都是吃亏的。

有一个问题过去长期困扰我们,美国飞机从朝鲜南部起飞,经过朝鲜全境直达鸭绿江边。而志愿军空军从鸭绿江边紧急起飞在门口迎敌,但是最后燃油不够必须返航降落,在返航降落过程中遭受攻击造成相当损失,常常需要组织第二批飞机起飞以掩护第一批飞机降落。因此认为美国飞机续航时间比米格飞机大得多。可是经过计算,否定了这种看法。后来我们分析认为这主要是涉及作战使用问题。美国飞机一路使用副油箱的油,直到与米格飞机交战时才投副油箱,因此交战时是满油的。而米格飞机紧急起飞,副油箱往往就扔在跑道头,一路加力爬升,交战时面对满油的美国飞机,米格已经耗掉大量燃油。而佩刀式飞机在米格飞机熬到没油后还足以返回南朝鲜基地。

朝鲜战争中美国的飞行员大多是经过第二次世界大战,有丰富经验的老飞行员,而中国方面却是刚组建不久的空军和大部分从陆军转行过来的新飞行员。但是顽强的战斗作风、勇敢的牺牲精神、以及勇于探索精神使志愿军空军迅速成长。造就了许多著名的空军战斗英雄,也探索了许多新战术。例如利用动能/位能/角点速度迅速转换的著名的YO-YO机动就是志愿军空军发明的,后来被美国空军作为基本战术写入他们的教程。

l  越南战争

越南战争是典型的第二代战斗机为主的空中较量(虽然双方还是投入了部分第一代战机)。美国从19648东京湾事件开始直接军事介入至197212月美军撤退为止,历时8年。

美空军的大规模军事行动大约分两阶段:

第一阶段美军称为滚雷行动。从19653月到196811月。历时3年半。这期间根据国外报道,美军共出动飞机30万架次(相当于每天246架次,其中包括支援飞机),投弹量64万吨,美军损失飞机865架。

第二阶段美军称为中后卫行动。从19725月到12月。美军共出动飞机7万多架次,投弹90万吨,损失飞机200多架。历时半年多的中后卫行动投弹量比历时3年半的滚雷行动投弹量还多,是因为该行动后期主要由B-52实施夜间投弹,投弹量大。但是B-52也被击落16架,损失率为2.2%,被击落的飞机主要由地空导弹和高射炮击落。

从战斗机方面看:

美国投入的战斗机有F-104F-105F-4,而越南方面除米格-17外,还装备了米格-21。这些第二代战机都达到甚至超过两倍音速。米格-21F-4都是生产超过5000架的第二代名机。

米格-21是为空战设计的轻型战斗机,飞机外形简洁,阻力小,机动性好。相比之下美国方面除F-104是轻型战斗机之外,F-105F-4都是多用途的重型战斗机。美国的几种战斗机机动性都不好,F-104为满足超音速设计,采用薄翼尖锐前缘,极易气流分离失速,曾被称为“活棺材”。而F-105加速性很差。从下表看出,美国飞机推重比较小,翼载较大。但是他们都装备有当时最好的机载雷达和导弹。

越南战争中的第二代战斗机

 

F-104

F-105

F-4

米格-21

正常起飞重量(公斤)

9000

17250

21500

7400

推力(公斤)

7170

12030

2×8120

5750

推重比

0.8

0.7

0.76

0.78

翼载(公斤/平方米)

493

482

437

321

越南空战中曾经多次出现亚音速的米格-17击落2倍音速的F-105。主要原因在于F-105带着炸弹以亚音速进入战区,米格-17埋伏在云中,在地面雷达指挥下迅速俯冲加速,攻击F-105。而F-105虽然号称两倍音速但是机动性和加速性很差,如果给它足够时间,它是可以加速到两倍音速,但是激烈的空战中时间不等人,在它还来不及加速前就被击落。这些事件成为东西方武器和军事专家关注和热议的话题。我国当时也及时总结出经验——强调战斗机的机动性,特别是中低空机动性。这个结论与国际上结论类似,但是却采用了不同的途径。国外立即开展了第三代高机动性战斗机研制,而我国却提出6万岁的口号(歼6当时机动性还算不错),对歼6长期不断地进行了各种改型,使我国战斗机研制停滞十几年,教训是深刻的。

越南战争中,越南的米格-17和米格-21都表现出比美国各型飞机更好的机动性,但是米格飞机常常被认为有腿短和近视眼的毛病,即航程短和没有机载雷达。有记载几次空战中越南飞机击落了美国飞机之后,由于燃油耗尽自己也没有回去。至于近视眼问题在越南战争中似乎还不十分突出,因为当时的特定条件:越南地域不大,地面雷达指挥系统基本完好,弥补了没有机载雷达的缺陷。

8年越南战争期间,北越空军歼击机共进行了480次空战,击落敌机350架,自己损失131架,损失对比为2.3:1。其中,F-4和米格-21的损失对比为1.4:1。年轻的越南空军在战争中也涌现许多王牌飞行员。据西方资料报道,其中击落最多的是一名上校,他击落13架敌机(有一种说法称越南空军习惯将使用过同一架战斗机的飞行员取得的战果加上一起)。此外有4个飞行员击落8架,一个飞行员击落7架,4个飞行员击落6……。取得这种战绩除了飞机性能因素外,可能更主要有两方面因素,一是美国空军主要进行对地攻击,飞机载弹后机动性进一步下降。而越南飞行员主要进行空战,打击机动性不好的多用途战斗机。更重要的是北越的地面雷达指挥和引导系统没有遭到严重破坏,因此其战斗机在地面引导指挥下比美国用战斗机机载雷达能更好地掌握空战态势,一般能很好占位,处于比较主动的地位。而美机远离南方,虽然有机载雷达,但是对于态势掌握不如越南,因此空战中比较被动。据美国在越南战争中的一个王牌飞行员讲,美国空军有28架飞机是在未发现目标时被击落,美国海军有5F-4也是在未发现目标时就遭受背后攻击被击落,只有一架是在格斗中被击落。但是战争后期投入E-3预警机和电子干扰之后,F-4 的损失明显减少。米格-21的瞄准雷达受到干扰,无法锁定目标,通过光学准瞄具发动攻击,战斗效率急剧下降。

第二代战斗机开始使用导弹,但效果不佳,据统计,当时导弹命中率平均约为7%,而理论上的单发命中率为75%,整整少了一个数量级。初期空空导弹机动性和跟随性差,目标机只要作不大的机动就可以摆脱。因此对于导弹的作用就产生两种不同的观点,当时我国认为导弹作用不大,因此强调机炮、近战、刺刀见红的200硬功夫,在某型新机设计中,以两门30毫米机炮为主战武器,导弹作为超载武器。而国外则大力改进导弹,从后来中东战争看,导弹命中率已经接近理论水平。

越南战争早期响尾蛇

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