《出鞘》2019-01-14：天兵怒气冲霄汉:双发重战如何在空战中“咸鱼翻身”

源济

天兵怒气冲霄汉:双发重战如何在空战中“咸鱼翻身”
新浪军事  2019年01月14日

在之前的《出鞘》中，有网友留言“一直想了解现代空战理论，尤其是重型机针对轻型机的对抗优势（不是对比优势）体现在哪里？比如文中提到的歼-16干翻歼-10C”。那么本期《出鞘》我们就来从空战理论及其技术的发展来简单谈谈轻型战斗机与重型战斗机的对抗。




上世纪30年代，“空权教父”杜黑的“空权论”风靡了世界各大国航空兵部队（此时一部分国家还没有建立独立的空军）。所谓“空权论”我们之前也有提到过，主要是指“使用轰炸机对敌方城镇、工业中心等重要区域进行战略轰炸并借此散播恐怖气氛来摧毁敌方的斗志”。在“空权论”的感染下，整个30年代的航空兵建设思想，都是以轰炸机作为绝对核心的。




虽然不管是杜黑还是杜黑的追随者都认为“轰炸机是不可防御的”，但战争的客观规律就是“有攻必然有防”。被空袭一方会绞尽脑汁的组织兵力对入侵本国领空的轰炸机进行拦截。在拦截兵力中，防空火炮笨重而难以快速部署，于是战斗机成了能够最有效的拦截轰炸机的“机动兵力”。这也解释了为何从这时开始美国陆军航空兵的战斗机全部被称为驱逐机（Pursuiter）。其所“驱逐”的对象其实就是轰炸机。




为了应对这种“拦截”，进攻方也同样需要在进攻机群中编入一定数量的战斗机与拦截方的战斗机进行纠缠以减轻轰炸机的压力，使之能够顺利突防。但问题也就此而来：轰炸机需要进行长途跋涉，在远离本土的敌国空域进行作战，但当时世界各国的主流战斗机通常只能满节流阀巡航数十分钟，很难满足为轰炸机护航的任务需要。所以航空兵部队迫切需要一款航程足够大的战斗机。




为了满足“大航程”的需要，护航战斗机需要尽可能大的载油量，为了携带尽可能多的燃油，飞机的尺寸也需要进行进一步的放大。飞机变大变重之后，为了保证飞机的充足动力，其搭载的发动机也从一台增长为两台。按照这样的思路，1936年世界上第一款重型战斗机BF-110首飞。随着BF-110战斗机的诞生，各国航空兵部队纷纷效仿，在30年代末掀起了一阵重型战斗机的风潮。




当然，这种长航时、长航程的战斗机也不光可以用于护航轰炸机，在拦截战斗机对己方进行轰炸的任务中也可以有极佳的表现。由于轰炸机作战高度较高，拦截飞机需要预先爬升到较高的高度“以逸待劳”，而进攻方的进攻时间、进攻方向又存在极大的不确定性。如果拦截飞机航时过小，很容易错过拦截窗口而导致任务失败。那么显而易见的，有充足滞空时间的双发重战是最适合执行此类任务的飞机。战后，满足这一任务需求的重型战斗机逐渐发展成为了现在我们熟知的重型截击机。




从设计上来讲，双发重型战斗机的诞生并不是为了同当时主流格斗飞机——轻型战斗机去争一个高低的。毕竟保护轰炸机不受敌军战斗机骚扰并不需要直接击落前来拦截的战斗机，其自身用来做截击机使用的时候，作战对象又主要是敌军的轰炸机，而这些笨重的目标完全没有什么像样空战能力。




作为采购这些飞机的“甲方”自然会希望这些飞机在达到主要设计目标的同时尽量的强化空战能力，但以当时的技术水平来说，这一点又几乎是不可能达到的。想必对空战历史有一些了解的军迷们都知道，从一战到二战，空中格斗战术历经了从“绕圈圈”到 “能量空战前奏”的转变。虽然这时明文化的“能量空战”理论尚未诞生，但是飞行员大抵都知道：高打低者胜、快打慢者胜、机敏性强打机敏性弱者胜这样的空战原则。




所谓“高打低”，是指在其他条件相同时，高度较高的一方对高度较低的一方拥有进攻上的主动权。高空飞机可以凭借高度优势任意选择阵位切入进攻或加速脱离战场。现在我们所说的“BZ战术（Boom and Zoom）”就是这一原则的实际应用。而一架战斗机在有限的时间空间内爬升的高度，起到主导作用的，往往是飞机的机翼载荷。而通常来说，轻型战斗机由于较轻的体重，机翼载荷会比重型战斗机更好，在爬升时的表现也往往要更出色。




所谓“快打慢”其实与“高打低”原理上是相通的——“高打低”的飞机从高空下降到低空使由于“势能转动能”，飞行速度也会得到极大的提升。在其他条件相同的情况下，飞行速度较快的一方比飞行速度较慢的一方拥有进攻和脱离上的主动权。基于这种原则，美国海军、陆军对F6F、P-51等战斗机被日本零式战斗机咬尾这一场景的指导战术是：加速后右转脱离。

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从物理学上来讲，在相同的流体力学设计水平下，湿润面积（与空气阻力方向垂直的飞机横截面面积）越小，飞机在飞行中受到的阻力也会越小，飞机飞行就会速度越快。一般而言，重型战斗机的发动机往往吊挂于机翼两侧，而轻型战斗机只需要将一台发动机安装在驾驶员座舱面前；这相当于重型战斗机的每一台引擎除了发动机吊舱以外，还要额外承担一半驾驶员座舱的湿润面积带来的巨大阻力。这显然不适合飞机的高速飞行——这也解释了为何在竞速比赛中夺冠的竞速机中，单发轻型飞机占到了绝大多数。




当然，上面这些还不至于导致重型战斗机在与轻型战斗机对抗中的“绝对劣势”。更要命的问题在于重型战斗机的“机敏性”。我们知道，如果进攻飞机的机动性、敏捷性比被进攻飞机差太多，那么即使进攻飞机拥有更好的阵位，也很容易被防御飞机通过机动带入自身的优势区并发起反击。机动性方面，在格斗中体现最突出的一点是飞机的盘旋能力。驱动飞机进行盘旋的力主要来自于机翼的升力，这也使得机翼载荷越小的飞机盘旋能力越强。关于机翼载荷的问题上文已经说过，这里我们就不再重复了。




关于飞机的“敏捷性”，后来将“能量空战理论”明确化的美国“疯子上校”约翰·博伊德就重点强调过飞机的敏捷性对空中格斗的作用——他将美国F-86战斗机在朝战、越战中交换比高于爬升率、极速都优于F-86的米格机的技术原因，归结于F-86战斗机拥有远胜米格机的“敏捷性”。在这里，敏捷性主要指飞机的滚转率、加减速率等。




在活塞机时代，飞机的推重比都比较低，加减速性能要在较长的时间和空间范围内才会拉开差距，于是滚转率实际上就成了飞机“敏捷性”的代言人。但在飞机进行滚转的时候重型机过宽的翼展、过大的翼面积和远离飞机轴线的沉重的引擎吊舱都是巨大的负担。这灾难性的导致了几乎所有重型战斗机的机敏性都被同代的轻型战斗机“吊打”，举例来说，一架喷火战斗机很有可能一个防御桶滚就能甩脱一架BF-110战斗机的咬尾。




当然，上面的分析仅仅是一般情况，这里也不排除个别特殊情况，如：美国传奇重型战斗机P-38闪电，由于极致简约的设计，其空重甚至低于同时代的“重型轻战”——P-47雷电。这使得其盘旋能力、爬升率都要优于P-47；再如：德国末代另类重战Do-335，虽然采用了双发设计，但是通过“一前一后”的方式集中布置于机体中轴，极大地优化了飞机的滚转率并减小了飞机的湿润面积。但总的来说，同时代的轻型战斗机在空中格斗中拥有更大的优势这一点是更加普遍的情况。




这一情形在空战进入喷气时代后得到了改变。喷气式发动机的发明使战斗机的动力获得了革命性的提升。显而易见的是，多一倍的推力并不需要付出多一倍的重量的代价，这使得双发重战的推重比往往要比轻型战斗机（无论是单大推还是双中推）更高。同时，飞机发动机上庞大的螺旋桨桨叶也被淘汰，这使得重型战斗机的两台发动机可以集中布置在飞机中轴附近，既避免了增加过大的湿润面积，也避免了中轴两侧机体的重心太过靠外而造成飞机敏捷性的下降。




我们上文提到的“能量空战理论”，用直白的语言总结就是，在飞机产能相似的时候，能量利用效率更高的飞机具有更大的优势；在飞机能量利用率相似的时候，产能更高的飞机更具优势。此时，在重型机和轻型机的机敏性相差无几（能量利用率相似）的大前提下，重型机的诸多优势得以显现。比如：双倍的出力带来的产能优势；相同重量的燃油、弹药对机体推重比影响较小的优势等等。




进入上世纪90年代，空战理论又发生了新的变革：随着主动雷达制导中远程空空导弹的普及，战斗机的超视距空战从“排队枪毙，谁怂谁死”，变成了一种比较灵活、可靠的空战手段。这时，战斗机的事态感知能力和武器载弹量又成为了决定空战效能的重要因素。即，能在更远的距离上发现敌人并调整阵位发起进攻的一方占有更大的优势；能够发射更多导弹“以量取胜”的一方占有更大的优势。




重型战斗机由于机体较轻型战斗机更大，能够支持安装更大孔径的雷达和更多的电子设备，发电量也因为多装了一台发动机而更加澎湃，这使其事态感知能力更强；同时如上文所说，重型战斗机先天就比轻型战斗机有更大的航程/载荷比，这使其在执行相同的任务时可以携带更多的弹药。两相叠加，重型战斗机在喷气时代“咸鱼翻身”的现象也就不难理解了。




所以在最后我们还是要说一句题外话，“重就是好，大就是美”，空军战斗机走对了“重型四代机”的路，海军也应该学习其先进经验，不要走上美国人“为了省钱而强行通用”的歧途。那么本期《出鞘》就到这里，我们下期再见。