决战长空:从狗斗到超视距作战
2023-10-31飞羽社
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对于现代战争而言,谁掌握了制空权,谁就掌握了战争的主动权。为了拿下这至关重要的制空权,各国不断投入资源,研发出了一代又一代战机,而空战的模式也伴随着航空技术的发展而不断升级。
速度为王,狗斗之中抢优势
两项技术改变空战模式在第二次世界大战末期,纳粹德国研发出了世界上第一种喷气式战斗机ME-262,为空战的历史创下了一道分水岭。
在这道分水岭前,各国空军使用的都是活塞螺旋桨动力战斗机,最大速度往往只能达到700 公里/ 小时,不到地表音速的3/5,而在此之后,速度更快甚至能超越音速的喷气式战斗机正式登上历史舞台。
一代战机装备的对空武器也只有机枪、机炮和航空火箭弹,这些武器的发射轨迹是一条不可改变的抛物线,这也就要求飞行员必须非常仔细地将弹药发射方向对准敌机,才有可能将对手击落。
在这种技术背景下,“高度-速度- 火力”空战模式成为主流。即飞行员在发现敌机后率先爬升到高空,利用敌机尾后的盲区接近,再通过俯冲获得很高的速度迅速向敌机开火,在敌机甚至都没反应过来的情况下结束战斗。即便攻击没能得手,也可也利用速度优势快速爬升脱离战斗,再准备进行下一轮“爬升- 俯冲加速- 开火”的循环。这个过程仿佛两只狗互相追逐撕咬对方的尾巴,所以被形象地直译为“狗斗”(Dogfight)。
不难看出,在这种空战模式下,谁的战机加速能力更好、最大速度更高,谁就能在空战中占据优势。于是第二代战机通过装备更强大的发动机,拥有了超音速飞行的能力,“高度- 速度- 火力”学说在此阶段发扬到了极致。甚至在研发第三代战斗机时,各国仍然将最大速度作为战机最重要的指标来看待。
但一些新技术的出现给空战模式带来了翻天覆地的改变。
两项技术改变空战模式
首先是空空导弹的成熟。尽管最早的空空导弹AIM-9B 早在1956 年就投入了服役,但在早期,空空导弹的性能极差,在大多数情况下只能作为机炮的辅助武器使用,直到20 世纪60 年代中期,导弹技术才真正成熟。
其次,第三代战机安装了机载雷达。机载雷达能在较远的距离上发现敌机,这就使得敌军很难再使用从高空偷偷接近发起偷袭的战术。而导弹则可以在锁定目标后,通过气动舵面或矢量折流板等控制手段改变自身轨迹,自动追击目标,导弹的导引头也具备一定范围的视场,这使得飞行员只需要大致将机头对准敌机就能完成锁定与攻击。
越南战争期间,空对空导弹被第一次大规模应用到战争中,代替航炮成为主要的空战武器。美军发现,此前“高度- 速度- 火力”学说已经无法适应机载雷达和导弹主宰的天空了。在机载雷达和导弹两项技术的加持下,具备更高瞬间盘旋能力(也就是灵活性)的战机,或具备优秀稳定盘旋能力(也就是能保持长时间机动)的战机,在空战中就可以更快地使用导弹锁定敌机击败对手。
而前三代战机由于過分追求极限速度,往往都没有太强的灵活性,并且其采用的涡喷发动机,也由于耗油率过高、加力飞行时容易过热,难以在持续的剧烈机动中长时间提供大推力。
在总结了越南战争的经验教训后,美国飞行员约翰·博伊德创立了强调在持续盘旋机动中保持能量的“能量机动”学说,正式取代了“高度-速度- 火力”学说,成为当时空战的主流思想。
花式“走位”的空中格斗
在“能量机动”学说的指导下,世界各国在发展第四代战机时都制定了全新的指标。
例如四代战机不再追求极限速度,反而更多地要求在跨音速区间持续机动。比如典型的四代机苏-27 最大速度为2.35 马赫①,但其却能在0.8 马赫下进行持续机动,这是三代战机所不具备的能力。
为了增加战机的持续机动能力,四代战机在动力系统上使用涡扇发动机取代了涡喷发动机;在气动上,尽可能增大机翼面积,以增强战机灵活性。在理想状态下,空战中的四代战机在较远的距离上就能发现敌机,随后调整航线以占据更好的初始位置。但由于同为四代战机的对手也能采取同样的手段,所以双方到最后往往都会以对头飞行的状态发生目视接触。
因此,对头接触便成为最典型的空中格斗情景。对头接触发生时,双方会先使用机炮试图击落对方,但由于两架战机的相对速度很快——甚至超过两倍音速,没有多少时间可以用来瞄准,所以成功的概率并不高。
随后,双方就会发生对头交汇,并选择进入双环空战或者是单环空战②。赢得了单环或双环的一方,就能咬住对手6 点,进入优势的咬尾状态,如果一切顺利,那么他就能使用导弹锁定对手赢下空战。但被咬尾的一方也不会坐以待毙,为了避免被锁定,他们会使用滚筒机动或剪刀机动规避,再瞅准时机通过破S 机动改变态势,反过来咬住对手的6 点,或更大胆一些使用眼镜蛇机动、钟摆机动等动作。
四代机间的空战就是这样的复杂与刺激,相较于更多依赖通过高空俯冲偷袭的前几代飞机,现代的空中格斗就像是发生在空中的舞蹈。
① 马赫
一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器,是飞行速度与音速的比值。当马赫数大于1 时表示飞行速度比音速快,小于1 则表示比音速慢。因奥地利物理学家恩斯特·马赫首先提出这个概念,所以用他的名字命名。
② 单环空战
就是两架战机在交汇后向同一侧转向,两架飞机的轨迹最终会形成一个环。在单环空战中,转弯半径较小的一方会取得胜利。而双环空战则是两架战机在交汇后向不同的方向转向,轨迹最终形成两个环。在双环空战中,转弯角速度高的一方会取得胜利。
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在空战中,飞行员用“点钟方位”来表示自己与敌机的方位。他们把飞机当作表盘的中央,机头为12 点,机尾为6 点,而“咬对手6 点”就意味着从正后方追击。
百里之外的超视距空战
四代机面世后不久,机载雷达等探测系统的性能也获得了很大提升,平板缝隙扫描雷达、相控阵雷达纷纷问世,战斗机发现敌机的距离被提升到了几十公里甚至上百公里。
于是,在先进雷达引导下使用中远程导弹进行超视距空战成为可能,俗称“(肉眼)看不见就打”,这是空战模式的又一次巨大革命。大量超视距空对空导弹如美军的AIM-120、俄罗斯的R-77、中国的霹雳-12被开发了出来。这些典型的中距空空导弹最大射程都能达到120公里左右,而不可逃逸射程则视情况不同能达到30~40公里左右。
不可逃逸射程,就是导弹锁定后敌机难以通过机动规避的射程,这个指标除了取决于导弹自身性能外,还受到发射导弹时战机的高度和速度影响,通常情况下战机发射导弹时的高度和速度越高,所发射导弹的不可逃逸射程就越大,在超视距空战中就能获得优势。因此在进行超视距空战时,飞行员必须做到更早发现敌机,瞅准时机加速并爬升,发射导弹后迅速降低高度。
超视距空战对近距离空中格斗形成了所谓的“降维打击”,因为如果飞行员能在超视距空战中击落对手,就没有必要进入近距离格斗。各国为了在超视距空战中取得优势,又开发了不易被雷达探测到的第五代隐身战机,如美军的F-22,而我国的五代机歼-20也在2011年完成了首飞,并在2017 年服役。
回望历史,空战模式在技术的不断迭代下快速发展,而一国的空军也只有保持锐意进取的势头,主动对新战术新打法进行探索,才能在战争中立于不败之地!