二战以来飞机高速低速作战选择变迁

之前看了一下歼-8II飞机的高空高速性能，根据该飞机公开的性能，歼-8II可以在使用加力推进提升到1.8马赫后，关闭加力推进器并以军推动力巡航十分钟以上，此性能确实是令我深感震惊，因为公开资料下，F-22战斗机在不开加力维持超音速巡航的性能，是以1.6马赫巡航7分钟。

不过经过我的认真思考，结合最近从二战大马力星型发动机飞机的技术性能思考的空战话题，我认为这里实际上反映出了二战以来战斗机，在不同的技术时代，对于“高空高速”和“低空亚音速”的不同思考，现在请我发表愚见如下：

二战至第一代喷气式战斗机的指导思想：飞的越高越快，越有利于机炮作战

我们知道，在经历了二战的洗礼后，战斗机无论是性能还是空战理论都相比战前有着极大地飞跃。在二战前，飞机主要侧重的是200-300km/h盘旋狗斗的作战性能，但在二战中随着大马力，高空增压器的发动机的普及，飞机飞行高度不断攀升，最大速度也不断增加，至二战结束时，以P-51为代表的末代巅峰螺旋桨战斗机已经达到了高空10000米，速度约740km/h等级的标准。但由于螺旋桨战斗机不能突破音障，因此战后喷气式发动机便以突破音障为第一任务。在二战后至1960年的第一代战斗机，便是在这个思路不断发展的。

在这一阶段，喷气式战斗机的速度已经几乎达到了音速（如F86在1953年5月18日由女试飞员考科伦试飞中曾经突破了音障，达到了652英里的时速），但是由于气动理论的限制，这一阶段飞机还未广泛使用超音速进气道，使用“超音速面积率”等理论，因此仅仅能在极少数情况下突破音障（如俯冲）。因此，在气动技术革新后，对现代飞机影响极大的“第二代战斗机”出现了。

第二代战斗机：机炮为主，导弹为辅的高空超音速战斗机

在第二代战斗机上，各种先进技术终于让飞机摆脱了目视索敌，机炮迎战的二战业态，进入了导弹超音速战斗机的现代发展。由于在同一时代，携带核武器的超音速轰炸机的出现，使得冷战的核威慑强度骤然增加，因此世界各国的主力第二代战斗机主要目标就是消灭敌方的超音速轰炸机。为了拦截敌方超音速轰炸机，第二代战斗机普遍运用各种修型减阻技术（如中国在歼8II运用的拉长机身降低诱导阻力，对机身表面和尾部修型降低表面阻力等），并使用高空加速性能良好，且自身风阻较小的加力燃烧室涡轮喷气发动机，以及配备空对空导弹和雷达。但是，由于只考虑拦截笨重的超音速轰炸机，这一时代的第二代战斗机自身的机动性能相对有限，在飞到了超音速阶段时，可维持的作战过载通常不高于4G，而且很多极限速度通常是不携带武器的干净构型实现的，一旦挂载武器，其实际最大飞行速度和实际可发射武器的速度就会急剧下滑。因此，在二代机广泛投入战斗的越南战争和第三次，第四次中东战争中，二代机之间的作战除了不成熟的导弹对射外，更多仍然是如二战末期那样，首先凭借地面引导，让战斗机占据敌方后方的有利位置，然后加速俯冲冲向敌方队形，发射导弹后立即撤离的“BZ”（一击脱离）战术，极少转入盘旋格斗。而且由于相当一批二代机盘旋机动性不佳，甚至在越南战争、印巴战争中还有不少二代机死于一代机之手的案例。为此，美国著名飞行员和管理学者约翰·博伊德少校，对朝鲜战争至越南战争大量的空战案例研究得出了“能量机动作战理论”，并认为战斗机应当以优先打击敌方战斗机为设计思想，在此基础上，便诞生了如今仍然是各国主力的第三代战斗机。

第三代战斗机：以优化跨音速机动作战能力为主的导弹战斗机

在第三代战斗机中，由于空对空导弹和地对空导弹性能大幅提高，导弹足以拦截任何的超音速轰炸机，因此靠机动性拦截敌方轰炸机已经不是第一要务，同时因为越南战争、中东战争中F-4，F-5战斗机大量被用于对地攻击，各国装备的战斗机也开始向着多用途发展，因此第三代战斗机的主要目标变成了敌对的战斗机。考虑到战斗机挂载弹药后难以超音速飞行，同时在材料强度的限制下，战斗机难以在超音速下做出剧烈机动，因此第三代战斗机不再盲目追求超过2.0马赫的高速性能，更加追求战斗机能够保持机动，和外挂导弹能够安全释放的1200km以下阶段，也就是高亚音速-跨音速的速度段进行战斗。同时，由于防空导弹的不断进步，战斗机通常只敢挂载炸弹进行超低空突防，那么敌方战斗机也必定会等候在此和我方空战，因此战区也从同温层降低到了低空层，这也是第三代战斗机和第二代战斗机的不同点。

因此，为了适应阻力急剧变化的跨音速阶段，以及大气稠密的低空空域特点，在第三代战斗机广泛运用了翼身融合，扭转机翼，边条翼和升力体设计，降低跨音速的激波阻力，同时提升大迎角的发动机进气效率，并使用电传飞控，降低战斗机在阻力和操作性急剧变化的跨音速段的操作困难。不过对于“典型作战速度”来说，苏联和美国的认知是不太一样的：

美国认为，在双方对射导弹后，双方进入格斗状态时应当仍维持在0.9-1.2马赫的阶段，并认为发扬能量作战优势，打BZ战术更有利于红外导弹对射；

苏联认为，双方在规避对方的中距弹后，速度会降低更慢到0.6马赫左右，同时苏联认为在此阶段应以水平机动性来实现双方的格斗作战。同时，苏联的机场设施较差，苏联认为进一步提升低速机动性还有利于起降安全和飞机发动机失效后的迫降。

因此，在三代机上，就能明显看出F-15和苏27的机动优势区间有明确差别。在跨音速和超音速段上，F-15，F-16的SEP（剩余能量）更大，更有利于靠能量空战击败对手；而在亚音速阶段，苏27更能利用自己的回转优势击落对方，尤其是在仅机炮空战时，苏27在亚音速比F-15有更好优势。在飞机出现事故时，苏27凭借优秀的增升设计，单发飞回机场并不困难，甚至有飞行员跳伞后飞机仍能平飞很久，到燃料耗尽后坠毁的案例。

第四代战斗机：全新气动理念使得高空高速和低空大迎角机动得以融合（只讨论F-22和歼20，F-35设计优化和三代机一样重视亚音速机动性）

虽然第三代战斗机在低空和跨音速段表现出色，但是在高空高速段拦截敌机时，部分性能甚至不如少数特化的二代机，如中国歼8系列凭借上文所述的优秀高速机动性，迄今仍有一批J-8FR侦察型在持续服役，可以有效的在危险区域以1.8-2.0马赫穿梭并拍摄情报图片。因此，在第四代战斗机，如歼20和F-22上，设计师就使用最新的气动理论，将第二代战斗机的高空高速和第三代战斗机的低空高机动合二为一。

为了权衡高空高速和低空高机动性，第四代战斗机在第三代战斗机广泛运用的气动理论上进一步升级，首先是利用机头几何结构实现进气气流预压缩，并使用除附面层技术（如嘉莱特进气道和DSI进气道）消除大迎角情况下发动机进气附面层干扰，同时利用电传飞控技术实现全机身可动控制面的同步操作，使得飞行员能够超越手柄和踏板的限制，在飞机进行机动时操作更多控制面；然后就是飞机减阻，让飞机具备在超音速机动时尽可能维持高速时间的能力；最后则是强化机身（大量运用钛合金承力结构），让飞机具备在超音速情况下仍能维持5-6G机动的能力，这样一来，当具备“超音速巡航”的四代机进入超音速阶段时，可以利用这一特色连续规避大量的对方空对空导弹，同时飞机不会太快失去速度，就算飞机进入亚音速阶段，仍能通过自身亚音速机动击败对手。因此，四代机是结合了二代机的高速和三代机的低空机动性，并大幅发展的型号。