軍用飛機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀研究及未來發(fā)展趨勢(shì)展望

引言

在萊特兄弟于1903年成功實(shí)現(xiàn)飛行夢(mèng)想之后,人們逐漸發(fā)現(xiàn)了飛機(jī)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的潛力,第一次世界大戰(zhàn)引入了大批量的飛機(jī)用于實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗及偵察目標(biāo)。而在20年后的第二次世界大戰(zhàn)期間,軍用航空技術(shù)領(lǐng)域得到了充分發(fā)展。現(xiàn)代航空的一些主要新發(fā)明均源于當(dāng)初的軍用航空項(xiàng)目,若沒有源于軍用項(xiàng)目的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和航空電子技術(shù)的不斷優(yōu)化及完善,現(xiàn)代航空也不會(huì)達(dá)到如今的技術(shù)成就。

1軍用飛機(jī)

軍用飛機(jī)的定義即為空軍、陸軍和海軍執(zhí)行軍事任務(wù)的飛機(jī)的統(tǒng)稱。根據(jù)軍用飛機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)可將其分為以下幾種類型:

1.1戰(zhàn)斗機(jī)

戰(zhàn)斗機(jī)(制空戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)、攔截機(jī))是設(shè)計(jì)用于空對(duì)空戰(zhàn)斗、戰(zhàn)術(shù)地面攻擊和近空支援的飛機(jī)。(1)制空戰(zhàn)斗機(jī):大型戰(zhàn)斗飛機(jī),造價(jià)昂貴、性能優(yōu)越,用于在敵軍領(lǐng)土上空主導(dǎo)戰(zhàn)場(chǎng)。由于其成本較高,針對(duì)其的制造生產(chǎn)通常規(guī)模較小。(2)攻擊機(jī):耐用的輕型戰(zhàn)斗飛機(jī),主要用于近空支援對(duì)抗地面目標(biāo)。(3)攔截機(jī):攔截機(jī)是戰(zhàn)斗機(jī)的一種,專門用于攔截和摧毀敵軍飛機(jī),該類機(jī)型通常具有較高飛行速度?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)是多用途飛機(jī),同時(shí)可用于空中戰(zhàn)斗和地面攻擊任務(wù)。但時(shí)至今日,其不僅可用于偵察、訓(xùn)練,同時(shí)也能用于各種電子戰(zhàn)爭。

1.2轟炸機(jī)

轟炸機(jī)是通過投擲炸彈和發(fā)射導(dǎo)彈對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行攻擊的飛機(jī)。由于戰(zhàn)斗機(jī)自身所具備的高敏捷性、在密集的敵軍空中防御上的高生存能力和用于精確打擊的高適應(yīng)性,如今該類機(jī)型也可用于戰(zhàn)術(shù)地面攻擊。即便如此,一些主要國家空軍部隊(duì)中大型轟炸機(jī)仍在服役。由于其所擁有的大規(guī)?？罩写驌裟芰?轟炸機(jī)通常被用作執(zhí)行戰(zhàn)略任務(wù)。未來,無人機(jī)會(huì)逐步承擔(dān)起該類戰(zhàn)略攻擊任務(wù)。

1.3教練機(jī)

教練機(jī)是用于訓(xùn)練飛行員,或傳授飛行員飛行或戰(zhàn)斗技巧的飛機(jī)。通常而言,教練機(jī)偶爾也可以參與低強(qiáng)度的戰(zhàn)斗過程。

1.4偵察機(jī)

偵察機(jī)是用于監(jiān)視敵軍活動(dòng)和收集情報(bào)的飛機(jī)。目前除戰(zhàn)斗偵察機(jī)以外,在現(xiàn)代軍隊(duì)中該機(jī)型基本被無人機(jī)所代替。

1.5運(yùn)輸機(jī)

運(yùn)輸機(jī)是用來運(yùn)輸貨物、軍隊(duì)、傘兵、軍火、戰(zhàn)斗器械、武器裝備等的飛機(jī),種類可分為輕型和重型。輕型運(yùn)輸機(jī)通常不具備空中戰(zhàn)斗能力,但其內(nèi)部容量較大,可滿足運(yùn)輸任務(wù)需求。

1.6電子情報(bào)和預(yù)警機(jī)

電子情報(bào)和預(yù)警機(jī)通常是指裝有精密電子設(shè)備以用于電子情報(bào)收集的飛機(jī),它們可用于在哨位前指揮和通信。除此之外,預(yù)警機(jī)也經(jīng)常用于各種運(yùn)輸,或改為民用業(yè)務(wù)和支線飛機(jī)。

1.7空中加油機(jī)

空中加油機(jī)是一類攜帶了額外的燃油和特殊裝備,用于在飛行過程中給其他飛機(jī)加油的飛機(jī)。

2軍用飛機(jī)的主要技術(shù)任務(wù)

軍用飛機(jī)的主要任務(wù)是制空和為地面力量提供空中支援。軍用飛機(jī)有時(shí)也可執(zhí)行非戰(zhàn)斗任務(wù),如運(yùn)輸、空中加油和偵察等。

(1)空對(duì)空:制空,對(duì)抗入侵的軍用飛機(jī)以保衛(wèi)領(lǐng)空,同時(shí)護(hù)衛(wèi)空對(duì)地戰(zhàn)斗機(jī)執(zhí)行攻擊任務(wù)。

(2)空對(duì)地:空對(duì)地包括以下兩點(diǎn):1)在戰(zhàn)場(chǎng)上用炸彈、導(dǎo)彈和重炮攻擊可識(shí)別目標(biāo),并為地面武備力量提供武力支援。2)深入敵方領(lǐng)土執(zhí)行轟炸戰(zhàn)略或其他戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)。

(3)偵察:使用合成孔徑雷達(dá)有效載荷執(zhí)行在敵軍領(lǐng)空的低空飛行和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。

(4)電子戰(zhàn)爭和空中預(yù)警:軍用飛機(jī)利用在操作間內(nèi)安裝的高精密電子設(shè)備可執(zhí)行相關(guān)任務(wù),包括以下三點(diǎn):1)電子支援措施/電子對(duì)抗及其他形式的電子戰(zhàn)爭,包括通過電子干擾方式影響敵方的空中防御系統(tǒng),以此保護(hù)友方系統(tǒng)。2)信號(hào)情報(bào)/圖像情報(bào)和其他形式的可見情報(bào)和信號(hào)情報(bào),以作為預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)的一種手段。3)為前線指揮站提供輔助以實(shí)現(xiàn)指揮和通信功能,尤其是在遙遠(yuǎn)的軍事作戰(zhàn)區(qū)和敵軍后防線區(qū)。

(5)運(yùn)輸:在友方領(lǐng)空區(qū),快速運(yùn)輸日用品、武器裝備和士兵到遙遠(yuǎn)的作戰(zhàn)區(qū)域。此類運(yùn)輸既可是小規(guī)模的運(yùn)輸,亦可是大規(guī)模的兵力調(diào)動(dòng)。

(6)空中加油:為了延長航程且增加任務(wù)時(shí)間,可在飛行過程中為其他軍用飛機(jī)加油。

(7)空投:在軍用飛機(jī)難以直接著陸的區(qū)域,通過特殊的運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行空投士兵,并提供必要物資。

3軍用飛機(jī)先進(jìn)技術(shù)

3.1現(xiàn)代科技體系的不斷完善

自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得軍用飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了超音速飛行,增加了航程,使其能覆蓋全球(通過空中加油),且大幅提高了其運(yùn)輸能力。目前而言,軍用飛機(jī)主要的先進(jìn)技術(shù)包括以下幾項(xiàng):

(1)空氣動(dòng)力學(xué):設(shè)計(jì)工具如計(jì)算流體力學(xué)(CFD)、高效機(jī)翼設(shè)計(jì)、超臨界機(jī)翼、推進(jìn)集成和阻力優(yōu)化。

(2)機(jī)體:設(shè)計(jì)工具CAD/CAM、面向制造的設(shè)計(jì)、復(fù)合材料和有限元。

(3)推進(jìn):更多采用具有大推重比、低耗油率和推力矢量功能的高效航空發(fā)動(dòng)機(jī)[3]。

(4)航空電子:實(shí)現(xiàn)小型化、軟件、整體、數(shù)據(jù)融合、精確導(dǎo)航、玻璃駕駛艙、空中交通管理、先進(jìn)控制、先進(jìn)武器融合和電子軟件。

(5)系統(tǒng):更多的電子系統(tǒng)、電傳操縱、結(jié)冰探測(cè)、高效的機(jī)械系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)、合成孔徑雷達(dá)和其他類型的雷達(dá)。

(6)隱身:低雷達(dá)散射截面、低紅外信號(hào)、外形修形、推進(jìn)集成、內(nèi)置武器和特殊吸收材料,諸如此類特征使得飛行器可在敵方雷達(dá)面前隱形[4-5]。

(7)先進(jìn)武器和導(dǎo)航系統(tǒng):對(duì)于空中作戰(zhàn)、全球定位系統(tǒng))GPs)和激光制導(dǎo)彈的引進(jìn)大幅改變了攻擊任務(wù)剖面,增加了導(dǎo)彈的航程,因此降低了機(jī)組人員所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2軍用戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)的不斷提升

新基礎(chǔ)科技的發(fā)明使得軍用戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái)布局技術(shù)的提升成為可能。(1)渦輪噴氣推進(jìn):創(chuàng)造了新一代渦輪噴氣軍用飛機(jī)一第一代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)。該類戰(zhàn)斗機(jī)具有亞音速飛行和機(jī)動(dòng)飛行的能力。重點(diǎn)是近戰(zhàn)、內(nèi)置機(jī)槍和空空導(dǎo)彈的使用。)2)渦輪螺旋獎(jiǎng)推進(jìn):該類推進(jìn)方式在非戰(zhàn)斗軍用飛機(jī)領(lǐng)域得以充分發(fā)展,在低性能平臺(tái),如運(yùn)輸機(jī)和教練機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用是最具成效的。(3)加力燃燒室的渦輪噴氣推進(jìn):為第二代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的創(chuàng)造提供可能(20世紀(jì)50年代中期到20世紀(jì)60年代中期)。那些戰(zhàn)斗機(jī)有超音速飛行能力、改進(jìn)的機(jī)動(dòng)性和武器攜帶能力。(4)機(jī)體形狀調(diào)整:調(diào)整機(jī)身后部的幾何形狀來減少跨音速波阻的增加。(5)新一代航空推進(jìn)技術(shù):航空發(fā)動(dòng)機(jī)于近年來得到進(jìn)一步發(fā)展,推重比高達(dá)8的新型發(fā)動(dòng)機(jī)代替了推重比僅有4的舊款機(jī)型。(6)隱身技術(shù):新技術(shù)突破的出現(xiàn)降低了飛行器的雷達(dá)信號(hào)特征,如機(jī)體外形整形、使用雷達(dá)吸波材料、進(jìn)氣道和尾噴口的修形。此類特征正被用于第五代戰(zhàn)斗機(jī)。

4軍用飛機(jī)的未來發(fā)展趨勢(shì)展望

軍用飛機(jī)的未來發(fā)展趨勢(shì)是世界政治局勢(shì)、其他國家軍事威脅情況和科技進(jìn)步等綜合作用的結(jié)果,詳情如下:

4.1作戰(zhàn)概念的調(diào)整

冷戰(zhàn)結(jié)束之后的20世紀(jì)90年代期間,作戰(zhàn)概念主要是針對(duì)大型部隊(duì)和小規(guī)模沖突的傳統(tǒng)戰(zhàn)爭概念,而從"9·11"事件開始,以美國為代表的世界軍事強(qiáng)國逐漸改變了其軍事策略,將重點(diǎn)放在對(duì)抗全新威脅類型的恐怖主義戰(zhàn)爭上。

4.2武備力量的高速發(fā)展和更高的購置成本

全新武器和相關(guān)系統(tǒng)普遍具有較高的成本,包括第五代戰(zhàn)斗機(jī),由此導(dǎo)致相關(guān)機(jī)型的購置數(shù)量隨之不斷減少,大有以質(zhì)量取代數(shù)量之勢(shì)。

4.3新一代的軍事威脅

先進(jìn)的地對(duì)空防空系統(tǒng),包括近程和遠(yuǎn)程導(dǎo)彈,給軍用飛機(jī)帶來了嚴(yán)重的威脅。在這種情形下,要求未來的飛機(jī)具有全新的作戰(zhàn)概念和更強(qiáng)的生存能力。

4.4無人機(jī)技術(shù)的日新月異

隨著無人機(jī)在作戰(zhàn)能力、情報(bào)收集、監(jiān)控偵察等領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步,在當(dāng)前的大規(guī)模電子戰(zhàn)爭和攻擊任務(wù)中,無人機(jī)開始逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的載人機(jī),這是當(dāng)前世界范圍內(nèi)軍用飛機(jī)的一大重要發(fā)展趨勢(shì)。隨著近年來無人戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展、完善以及戰(zhàn)爭威脅類型的逐步轉(zhuǎn)變,關(guān)于未來傳統(tǒng)載人戰(zhàn)斗機(jī)是否有存在必要性的探討亦是甚囂塵上。

4.5全新的機(jī)載武器系統(tǒng)

全新的空空導(dǎo)彈,具有較高的機(jī)動(dòng)性和較長的航程,其允許戰(zhàn)斗機(jī)在多種復(fù)雜情況下均可與特定目標(biāo)實(shí)行交戰(zhàn)。精密的空對(duì)地彈藥的發(fā)展意味著炸彈和導(dǎo)彈的小型化與輕型化,這允許飛機(jī)每次出擊可執(zhí)行更為復(fù)雜多變的任務(wù)。

下一代軍用飛機(jī)的發(fā)展必須考慮作戰(zhàn)概念中先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展環(huán)境,包括網(wǎng)絡(luò)中心信息融合和先進(jìn)武器的使用。新一代的地對(duì)空作戰(zhàn)系統(tǒng)亦創(chuàng)造了更多變、更復(fù)雜的戰(zhàn)爭情況。

根據(jù)長航程先進(jìn)導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈和網(wǎng)絡(luò)信息共享的全新作戰(zhàn)概念使現(xiàn)代戰(zhàn)爭類型逐步發(fā)生了轉(zhuǎn)變,更先進(jìn)的導(dǎo)彈將在更遠(yuǎn)的距離發(fā)射,威力及威脅性與日俱增。而對(duì)于軍用飛機(jī)而言,其生存能力通常會(huì)比機(jī)動(dòng)性更為重要。

5結(jié)論及展望

不可否認(rèn),盡管當(dāng)前軍用飛機(jī)的技術(shù)水平相比二戰(zhàn)等早期階段有了階躍性的提升,但隨著作戰(zhàn)概念的不斷調(diào)整,以及以導(dǎo)彈為代表的先進(jìn)軍用武器技術(shù)的相應(yīng)提升,現(xiàn)代空戰(zhàn)特點(diǎn)也發(fā)生了相應(yīng)轉(zhuǎn)變。時(shí)至今日,以無人機(jī)為代表的全新機(jī)型目前有著逐步取代傳統(tǒng)的載人軍用飛機(jī)的趨勢(shì)。而對(duì)于現(xiàn)代軍用飛機(jī)而言,其生存能力通常會(huì)比機(jī)動(dòng)性更為重要。