征战天空的五代战斗机

2019-01-15王金发

百科探秘·航空航天 2019年11期

王金发

从1909年第一架军用飞机“莱特A型”诞生至今，军用飞机已走过了110年的烽火岁月。在这110年的历史中，战争的催化、发動机的革新等都成了推动军用飞机发展的重要因素。

第二次世界大战期间，装配活塞式发动机的飞机发展迅猛，特别是在军用飞机领域。第二次世界大战末期，飞机的最大速度已达760千米/时，但是靠这种发动机驱动的飞机，飞行速度很难再提升。人们也曾用活塞式飞机进行过超音速飞行试验，结果都以失败告终。科学家发现当飞机的飞行速度接近音速时，飞机的机身、机翼、尾翼等部位会产生激波，阻力增大，这就是所谓的“波阻”。此外，螺旋桨在高速旋转时同样受到阻力的影响而使效率大大降低。要想使飞机提高飞行速度，必须革新动力装置。20世纪30年代，德国对喷气式发动机的研究工作取得初步成果。1935年，海因克尔和容克两家飞机制造公司开始进行喷气式发动机的研制工作。当时德国飞机设计师亨克尔找到研制喷气式发动机屡遭挫折的燃气涡轮专家奥海因寻求合作，两人一拍即合，一个设计飞机，一个设计燃气发动机。1937年3月，第一台单极离心式发动机首次运转。经过反复试验，1939年8月27日，装配了这台喷气式发动机的He-178飞机成功试飞，实现了世界首次喷气动力飞行，飞行速度达到640千米/时。

记录了喷气式飞机发展历程的希腊航空纪念封

同一时期，英国也研制出了喷气式飞机。1930年，飞行学校的学员弗兰克·惠特尔设计了一台离心式涡轮喷气发动机。1937年4月，第一台怀特离心式涡轮喷气发动机问世。1941年5月，这台发动机完成全寿命试车（为确定发动机的寿命，在地面试车台上，按照规定的试车程序及任务循环进行的长期试车），并装在E28/39飞机上，实现了英国的第一次喷气动力飞行。

第一代战斗机

第二次世界大战末期，许多飞机的飞行速度已接近音速。为了解决“音障”难题，1943年美国贝尔飞机公司制造出一架铝合金飞机，装配了一台火箭发动机。为减小阻力，飞机外形被设计得像一枚炮弹，起落架可以收放。但由于所载燃料只能维持约150秒的动力飞行，因此该机采用空中投放方案，由改装的B-29轰炸机作为“母机”进行空中投放，最后滑翔降落。这架飞机就是著名的X-1试验飞机。

在第二次世界大战期间，英、德两国的喷气式战斗机相继飞上蓝天。英国的“格洛斯特”E28/39、德国的“亨克尔”He一280、“梅塞施密特”Me-262等战斗机在空战中都表现不俗。虽然贝尔公司的X-1试验飞机用“硬拼”的方法实现了超音速飞行，为超音速飞行开辟了道路，但由于很多技术难点没有解决，它还不能作为军用飞机争霸天空。1947年，美国研制的第一架能在平飞状态下以超音速执行作战任务的战斗机F-86试飞成功。该机装配了1台通用电气J47-GE-13涡轮喷气式发动机，最大飞行速度为960千米/时。同年，苏联的米格-15试飞成功，该机装配了1台克里莫夫RD-45型涡轮喷气式发动机，最大飞行速度可达1078千米/时。

苏联研制的米格-15亚音速战斗机

第二代战斗机

20世纪50年代至60年代中期研制的战斗机被定义为第二代战斗机。这一时期，歼击机发展的主要特点是高速和多用途，如：美国的F-104，苏联的米格-21。米格-21从1953年开始设计，1958年装备部队，20世纪60年代已经成为苏联空军的主力制空战斗机。这一时期的战斗机加装了雷达、自动导航系统、可携带空对空导弹，飞行高度可达20000米以上，飞行速度达到音速的2倍以上。

第三代战斗机

第三代战斗机出现于20世纪60年代，这个阶段各国将先前累积的经验以及各种试验的结果加以整合，许多高速飞行时出现的问题得到了相当程度的解决。美、苏等国加大对战斗机研发的投入，在这个过程中科学家们发现：当飞机飞行高度超过11000米，速度达到3062.7千米/时的时候，飞机头部温度高达215℃;当速度接近3675.2千米/时的时候，温度可达335℃。所以，飞机的飞行速度超过一定界限时，因高速气流引起机体表面温度急剧升高而遇到的障碍，就被称为“热障”。为此，科学家们进行了大量的研究，新型三角翼和几何可变机翼与后掠角小于45度的梯形翼成为设计主流，而高后掠角的机翼设计已经不受青睐。