第一章 军用飞机的产生及发展

1903年12月17日,美国莱特兄弟在北卡罗来纳州的基蒂霍克首次驾驶世界上第一架有动力可持续飞行的飞机升空成功。这一成就开辟了人类征服天空的新纪元,之后不久,这一作为当时“高科技”的产物便被引向了军事领域。飞机很快就被用于军事侦察,在1911年的意土战争中,人类有史以来从空中投下了第一枚炸弹,意大利用飞机轰炸了土耳其军队的阵地。在第一次世界大战期间,飞机已被大量用于军事活动,执行多种作战任务,如侦察、轰炸、运输、空战、支援地面作战等。在第二次世界大战中,军用飞机的活动则更加积极广泛,几乎涉及到所有重要的作战行动和战场,对战争胜负的影响也更加重要。战后,虽然出现了相对长的“和平”时期,但军用飞机的发展不仅没有停滞,反而更加快了速度,并已形成了一个庞大的家族。并且由于飞机参战,使人类的战争也终于从平面真正进入立体化时代。

第一节人类对飞行的探索

从遥远的远古时代开始,全球各地的人们一直向往能像鸟儿一样插上腾飞的双翼,回旋于天地之间,云海之上。因此古代中国有龙飞凤舞、神仙腾云驾雾的传说;阿拉伯国家有飞毯、飞车的故事;西方想象出天使、带翼的骏马的神话,体现了不同民族渴望飞向天空的心愿。

一、古代人对天空的向往

虽然人们编造了很多关于御风飞行神仙的幻想,但是真的要把梦想变成现实,还是首先选择了最直观的方法,即缚上双翼,模仿鸟类的飞行。据《汉书·王莽传》记载,公元19年,当时的皇帝王莽准备发动攻打匈奴的战争,下令在民间招募具有特殊技能的壮士。一个勇敢的年轻人自称会飞,王莽让他当场表演。此君“取大鸟翩为翼,头与身皆着毛,通环引纽,飞数百步而坠,莽知其不可用”。这位勇士用飞禽的羽毛做成翅膀,绑在胳膊上,从高处跃下,滑翔了数百步远才落到地面。此法虽不甚成功,未被王莽采纳,但开创了滑翔飞行试验的先河。

在西方,此种尝试也很多。大约在公元1020年,一名叫奥立弗的英国男子,试图像鸟一样展翅飞翔。在这次冒险行动中,他越过两百米的距离后,重重地跌下,摔断了胳膊和腿。尽管受伤不轻,但奥立弗看上去却相当满意。他说:“我犯了一个小小的错误,忘记了将一个与鸟的尾巴类似的东西穿戴上,下次一定能成。”不过,当他伤愈后,却再也没有勇气冒险了。

1507年,有位叫约翰·达米安的意大利人在苏格兰做了一次人力飞行试验。他用母鸡的羽毛制作了一对翅膀,然后,从斯特尔林格城堡的高墙上往下跳。结果像块石头似的,直坠地面,折断了双腿。达米安非常懊恼,他说:“我真蠢,使用了母鸡的羽毛,而母鸡是不会飞翔的。我应该用鸟儿的羽毛做成翼面,这样我就有把握飞起来了。”但是他痊愈后,也像奥立弗一样,未进行过新的尝试。意大利科学家约翰‘波若利对人力飞行问题进行了长时间的研究和计算后,于1680年写了一本这方面的书。他在《运动的动物》一书中,详细地分析了为什么人离开机器的帮助,永远无法升空。他认为,单靠人的双臂是绝不可能飞起来的,因为人类胳膊的肌肉与鸟类相比,远不够强壮,根本就难以支撑住自己的体重在空中飞行。

现代人都知道约翰·波若利的观点是完全正确的。但在当时,很多人对他的说法嗤之以鼻,不予理睬。1742年,有一个法国人,虽然他的岁数已不小了,但仍童心未泯,发誓要飞过巴黎的塞纳河。他将两个自制的翅膀绑在胳膊上,然后登上河边一幢房子的屋顶,奋力一跃……很快就坠落在一艘停泊在岸边的小船上。幸运的是,他仅仅摔断了一条腿。

二、飞向天空的努力

随着人们对空气、空气动力和人类所处环境认识的逐步加深,古代的一些智者开始不再执著于人力飞行,他们另辟蹊径,试图利用大自然中的能量和当时已掌握的技术,开发出可以载人升空的物体。很多古人制造的看似简单和幼稚的航空器,其设计原理正是今天现代航空器所使用的,古人的智慧,对世界航空科学技术的启蒙和发展起到了重要作用。

在美国华盛顿国家航空与航天博物馆的飞行器陈列室的入口处,有一块说明牌,上面用醒目的文字写道:“最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。人们并没有把它们仅仅当作玩具和庆典时燃放的焰火,而是开动脑筋利用它们的原理制造载人航空器。

例如,利用风筝试验载人飞行。风筝是中国人发明的,相传最早产生于春秋时代,它由线、索牵引的重于空气的平面或框式物体,是通过与相对来流间形成一个倾斜的夹角,来产生气动升力的。这和现代飞机的飞行原理基本相同,很多早期的飞机设计师都曾认真研究过风筝升空的机理。据说,刘邦的大将韩信就使用过大型风筝,载人升空,对项羽的军队实施侦察。1825年,一名英国的中学教师乔治·波科克才制成了一只能够吊起一个人的大风筝,其女儿玛莎被缚在这只风筝上,迎风升起90多米。玛莎因此而成为西方国家中乘风筝上天的第一人。即使在飞机出现以后,风筝也并未完全失色。甚至在第二次世界大战期间,德国海军的潜水艇,还常常用风筝带着水手升到空中,以侦察敌方的舰船。

将火箭作为运输工具,进行载人飞行实验,这一想法和壮举,最早就发生在中国。明朝时,有一位名叫万户的勇敢官员试图利用火箭和风筝组合成一种飞行器,借助火箭的推力和风筝的升力将人送人天空。万户在一把座椅的后背上安装了47枚当时能够买到的最大的火箭。试验时,他将自己绑在椅子上,两手各拿一只大风筝,然后令仆人点燃火箭。虽然他最终失败了,但这种勇于尝试的精神,是极为可贵的。万户是“第一个企图利用火箭进行飞行的人”。国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户”,以纪念这位先驱者。

三、没有翅膀的飞翔

轻于空气的航空器,其渊源也在中国。原始的热空气气球——“松脂灯”,又称“孔明灯”、“天灯”、“云灯”等,出现于中国的五代(公元907至960年)时期。其原理是在一个空心的用纸和竹篾扎成的球体或筒体内充人热气,热气由点燃的松脂提供,使它的比重轻于空气而浮在空中。公元1271年至1368年,元军在作战时,曾将不同颜色的“灯球”升到空中作为联络信号。这种原始的“孔明灯”传到了日本后,作为玩具很快就流行开来。

1772年,在法国巴黎的一次博览会上,一些艺人演示了一种类似于孔明灯的“日本灯”,引起了一对名叫蒙哥尔费的法国兄弟的极大兴趣。他们回家后,立刻着手进行了一系列试验,终于在1783年10月15日制作出热气球,搭载着法国年轻科学家罗齐尔升到26米的空中,实现了人类升空的理想。同年11月21日,罗齐尔和另一人乘坐蒙哥尔费气球,从巴黎郊区升空到约1000米高度飘飞25分钟,在距离起飞地约8.9公里的地方,安全返回地面,完成了人类历史上的首次自由飞行。蒙哥尔费兄弟为此受到法国国王的表彰并授予勋章,分别被任命为法国科学院院士和国家研究院通信院士。在蒙哥尔费兄弟研究热气球并取得成就后不久,法国物理学家查理又制造出了飘飞性能更好的氢气球,克服了热气球因需携带燃料而减小了气球有效载荷的缺点,1783年12月1日,查理和他的助手乘坐氢气球在巴黎上空翱翔了2个多小时,飞行高度达610米,行程43公里,实现了首次氢气球载人飞行。

短短的十几天内,两种气球相继载人飞行成功,使整个法国处于极度的狂热之中,街头巷尾都在议论和赞美气球,大多数人已不再害怕乘气球上天,而且都以能够从天空中一睹大地的风采而自豪。这种情绪迅速漫延到欧洲和其他地区,英国、意大利、奥地利等国相继开展了对气球的研制和飞行。由于氢气有易燃易爆的缺点,20世纪二十年代以后,又出现了氦气代替氢气的氦气球。

由于气球没有动力装置,不易操纵飞行方向,只能随风飘移,因而对气球的利用受到很大限制。于是人们开始对气球进行创造性的改进。1784年,法国陆军军官梅斯尼埃对气球的结构进行改进,将气球的外形设计为“雪茄”状,由人力驱动螺旋桨提供动力,成为飞艇的雏形。1852年,法国人亨利一吉法尔建造了一艘以蒸汽机为动力的“雪茄”形飞艇。之后,法国军官罗纳德和克瑞伯斯,在飞艇上安装了操纵面,解决了飞艇的全向操纵问题,1884年,他们驾驶一艘长51米、装有9马力电动机的飞艇,以每小时19.3公里的速度飞行了4.2公里,实现了有动力完全操纵的飞艇飞行。

1789年,法国成立了气球学校,1793年,法国政府设立了气球部,专门负责制造、装备和维修气球。1794年4月,法国成立了世界上第一个气球侦察分队。但是,当时法国统帅拿破仑却没有敏锐地觉察到气球可以在空中居高临下地进行战场观察的特殊作用,下令解散了气球队,以致在后来的滑铁卢之战中没有及时发现敌军而分兵搜索,未能及时地集中兵力,史学家认为这是拿破仑战败的原因之一。

1908年,中国清朝在湖北陆军第8镇,江苏陆军第9镇和直隶陆军第4镇先后成立了气球队,陆军大学还编印过《气球学》一书。

早期的飞艇以电动机或蒸汽机为动力装置,体积大、重量沉,后来出现了以石油为燃料的小型化的内燃机,成为飞艇理想的动力装置。德国人齐柏林从1900年至1906年,对飞艇的结构进行了重大改进,先后设计了LZ—1、LZ—2、LZ—3型硬式飞艇。这些飞艇以金属框架保持其气动外形,飞艇的气囊由多个分隔的气囊组成,以防止氢气爆炸事故,并增大了飞艇的体积。齐柏林大大提高了飞艇的技术性能,为飞艇的商业和军事运用开辟了广阔的前景,迎来了辉煌一时的齐柏林飞艇时代。但是,由于飞艇体积大、速度慢、受强风等气象条件影响大,以及气囊内氢气易燃等弱点,终于因其存在致命缺陷而被淘汰,其地位由飞机所代替。

四、飞机飞行的早期实验及滑翔机的成功

气球,尤其是飞艇的出现,初步实现了人们升空航行的理想,但是它们的载运量太小,特别是速度过于缓慢,操纵性也不那么灵活,从而激励人们去探索和研究更为实用有效的飞行手段——比空气重的飞行器。

固定翼飞机和直升机是两类重于空气的飞行器,在航空发展史上虽然真正实用的直升机要比固定翼飞机出现得晚,但人们对直升机的研制却要比固定翼飞机早得多,甚至可以追溯到古代。

中国东晋时代学者葛洪在其所著的《抱朴子·内篇·杂应》里曾提到过一种飞车,在后人的不少学术著作或小说中也多次出现过飞车这一东西,它的基本构造是在车体上安装数个放大了尺寸的“竹蜻蜓”,下面设机关驱动,可以认为,飞车的飞行原理是“竹蜻蜓”旋转以后向下压空气,与此同时“竹蜻蜓”就受到空气向上的反作用力,从而使飞车升空。意大利达·芬奇除研究前面提到的扑翼机外,也曾研究过安装螺旋形螺旋桨的直升飞行器,但与他研究扑翼机一样,他设计的草图一直尘封到1893年才被世人发现。当然无论是中国古籍中所说的飞车,还是达·芬奇设计的直升飞行器,都不能真正飞行,但应肯定其所运用的原理与现代直升机升空的原理是基本相同的。那为什么人们对直升机获得升力的原理要比对固定翼飞机获得升力的原理领悟得早,而有实用价值的直升机却比固定翼飞机出现得要晚呢?这是因为,要直升机向上飞起来应该说还比较容易,但要向前却是真正的困难所在,而且旋翼的传动装置技术复杂,这对古代即使到19世纪末,人类所拥有的技术水平、工艺水平和材料来说,尚存在着无法解决的困难。

飞机的出现,归根到底还是人类从研究鸟类飞翔中获得启示的结果,在人们向鸟类学习飞行时,发现了鸟有两种飞行方法:扑翼飞行和定翼翱翔,当人们在研究扑翼飞行屡屡碰壁以后,有些人就把注意力转向探索定翼翱翔,这便促进了固定翼飞机的研究和发展。

从飞行原理上分析,为了使固定翼飞机飞行,必须解决三个主要问题:飞机飞行的动力、升力以及稳定性和操纵性。

关于飞机飞行的动力,1769年英国工程师瓦特发明了蒸汽机,19世纪70年代,又出现了内燃机,从而为解决飞机的飞行动力创造了条件。在早期研制的飞机上,曾经出现过以蒸汽机为动力的飞机,如美国人海勒姆·史蒂文斯·马克西姆(即马克西姆机枪的发明人)曾设计过安装2台132.3千瓦蒸汽机作动力装置的飞机,但包括乘员在内的飞机总质量超过了3500千克,用现在的航空术语来说,由于推力与质量之比太小,飞机自然难以起飞。但内燃机体积小,质量小,功率大,即推力与质量之比大,使飞机飞行的动力得到了圆满解决。

关于飞机飞行的升力,涉及产生升力的飞机机翼翼型(机翼剖面)和整个飞机的气动布局等问题。在早期,飞机机翼的翼型主要是参照鸟的翅膀设计的,如1853年曾有人设计过一种非常近似鸟翼形的飞机。

后来,人们经过对鸟翼构造的深入研究,发现鸟在定翼翱翔时,升力主要由鸟翼的曲面产生的。19世纪90年代,英国人霍雷肖·费雷德里克·菲力普斯利用早期风洞的吹风试验,发现了几种比较理想的上凸下凹曲面翼型,创立了翼型原理,并使翼型设计能在实验室通过风洞吹风试验进行验证。

关于飞机的稳定性和操纵性,也是主要与翼型和气动布局有关。无论是1882年俄国军官亚历山大·费多罗维奇·莫扎依斯基设计的近似于方形的平板式机翼,还是1886~1889年法国人克莱芒·阿代尔制造的完全仿照蝙蝠翼形状机翼和不设操纵面的飞机,以及同时期其他先驱者设计制造的飞机或模型机,试飞时纷纷出事,没有解决好稳定性和操纵性是主要原因。

实践证明,先通过滑翔机滑翔飞行,取得科学的翼型和气动布局设计,解决了其升力和稳定性及操纵性问题后,再在滑翔机上安装适宜的发动机,使之成为能够载人的动力飞机,实现连续动力飞行,才是研制飞机的正确途径。

说到滑翔机,首先应介绍英国航空科学家乔治·凯利,早在1809年春天,凯利就成功地制造了世界上第一架滑翔机并进行了滑翔飞行。1849年,他曾让一个年约10岁的小男孩乘坐他制作的滑翔机从一座小山滑下,然后在观看的人群头顶上通过。他还曾让他的马车夫乘坐他1853年制成的一架滑翔机飞越一座山谷。凯利对于航空事业的贡献是多方面的,他在青年时代曾研究过旋翼直升机,而航空理论方面的贡献尤为突出。他是世界上第一个阐明重于空气航空器飞行原理的人。大约在1801年,凯利对鸟类飞翔的动力进行了研究,并于1804年在旋转臂上试验了一架滑翔机模型,又成为第一个利用旋转臂进行航空科研的人,从而为空气动力学的诞生和形成奠定了基础。他还提出了飞行器应采用流线型外形和机翼采用曲翼面的重要性。他系统地概述了现代飞机的概念,论证了现代飞机的基本组成和布局,他认为飞机应该包括机身、水平和垂直尾翼。此外,凯利曾从1807年开始研制热气发动机和火药发动机,探索质量更小的飞机动力装置。凯利撰写的《关于空中的航行》等理论著作,为后来的飞行器研制者提供了宝贵的经验。1903年的飞机发明人之一韦尔伯·莱特在1909年提到凯利时说:“他把飞行科学推进到了一个以前从未达到过的水平”。

另一位对滑翔机做出重要贡献的航空先驱者是德国工程师和滑翔飞行家,最早设计和制造出实用滑翔机的奥托·李林达尔。李林达尔自幼酷爱飞行,少年时曾进行过飞人试验,他长期观察研究鸟的飞行规律,并用自制的仪器对观察结果进行验证。1889年,他写成了《鸟类飞行——航空的基础》一书,论述了鸟类飞行的特点,分析了鸟翼的形状和结构,指出机翼也应像鸟翼那样具有弓形截面才能获得更大的升力。

1891年,奥托·李林达尔与其弟古斯塔夫·李林达尔合作制造了一架蝙蝠状固定弓形翼滑翔机,成功地进行了滑翔飞行,飞行距离超过30米,从而验证了曲翼的科学性。此后5年,他先后制造了5架单翼滑翔机和2架双翼滑翔机。开始时采用跳板方式起飞,后来改为在山坡上奔跑的方式起飞。起飞时,李林达尔用两臂支撑在滑翔机内,经过奔跑起飞后,身体坐在滑翔机中部安装的吊架上,依靠移动身体掌握滑翔机重心,控制滑翔机滑翔飞行的方向和速度。为了便于进行飞行试验,他在柏林附近建造了一座人工山。1893年后,他已能自如地操纵滑翔机滑翔90~230米远的距离。仅在柏林附近人工山试飞场进行了2000多次滑翔飞行试验,每次都留下详细记录,积累了丰富的资料,撰写成《飞翔中的实际试验》等书。他准备在充分掌握稳定操纵以后,在滑翔机上安装蒸汽机以实现动力飞行,但不幸的是,1896年8月8日,他在里话韦山驾驶滑翔机飞行时坠山受伤,翌日死于柏林的一所门诊所,他留下的最后一句话是“必须做出牺牲”。李林达尔虽然未能实现动力飞行,但他通过滑翔机进行的大量飞行实践和研究为后来的飞机研究者提供了宝贵的经验,他的著作被译成各种文字出版,特别是后来的莱特兄弟从他的经验中获得了许多启示。

凯利和李林达尔两位航空先驱者为20世纪初期动力飞行成功做出的重大贡献,使他们成为航空事业的伟大人物永垂史册。

滑翔机,这种没有动力装置、重于空气的固定翼航空器,它在下滑时,能够依靠自身重力进行稳定下滑飞行;在上升气流中,又能够像老鹰展翅那样平飞或升高。在其面世之初,充当了研制飞机的开路先锋,以后曾被广泛用于军事活动。在第二次世界大战中,希特勒曾在1943年7月25日利用滑翔机营救被囚在意大利亚平宁山的最高峰格兰撒苏(战后改名为科尔诺)山顶旅馆的意大利法西斯头子墨索里尼。在美、英盟军联合进行的诺曼底登陆战役的空降作战中、阿纳姆空降战役和莱茵河战役的空降作战中,都投入了超过千架的滑翔机。20世纪50年代以后,由于运输机和直升机的发展,空降滑翔机逐渐被淘汰,主要用于训练飞行员,但少数国家仍在研制新型无人驾驶滑翔机用以执行轰炸任务。

五、飞机的诞生与初步发展

飞机的诞生可以说是20世纪最重大的发明之一。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而两千多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上天空,但它确实可以称作是飞机的鼻祖。20世纪初,有一对美国兄弟在世界的飞机发展史上写下了浓重一笔,创造了“人定胜天”的奇迹。他们就是莱特兄弟。

在当时,大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能,而莱特兄弟却不相信这种结论,从1900年至1902年他们兄弟进行一千多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。1909年莱特兄弟创办了飞机公司。

研究初期的飞机使用的都是单台发动机。在飞行中,常常会出现发动机突然关机的故障。这对飞行安全始终是个致命的威胁。1911年,英国的肖特兄弟申请了多台发动机设计的专利。他们的双发动机系统,能使每一个飞行员都不用担心因发动机停车而使飞机下降。这在航空安全方面是一个重大的进展。人们把按照肖特专利制造的第一架飞机称为“3·2”型飞机。这个名字告诉人们,这种飞机装有3副螺旋桨,2台发动机。同时机上还装有两套飞行操纵机构,因此,两名驾驶员不必换座位就都能操纵飞机。

1927年至1932年中,座舱仪表和领航设备的研制取得进展,陀螺技术应用到飞行仪表上。这个装在方向支架上的旋转飞轮能够在空间保持定向,于是成为引导驾驶员能在黑暗中、雨雪天中飞行的各种导航仪表的基础。这时飞机中就出现了人工地平仪,它能向飞行员指示飞机所处的飞行高度;陀螺磁罗盘指示器,在罗盘上刻有度数,可随时显示出航向的变化;地磁感应罗盘,它不受飞机上常常带有的大量铁质东西的影响,也不受振动和地球磁场的影响。这些仪表以灵敏度高、能测出离地30多米的高度表和显示飞机转弯角速度的转弯侧滑仪,此外还有指示空中航线的无线电波束,都是用来引导驾驶员通过模糊不清的大气层时的手段。

1910年12月10日,在法国巴黎展览会上,有一架飞机在表演时坠毁。驾驶员被抛出燃烧的机舱。但是,这架飞机却引起人们很大关注。因为它使用的是一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员本人,他是罗马尼亚人,名叫亨利—科安达。他设计的发动机是用一台50马力的发动机使风扇向后推动空气,同时增设一个加力燃烧室,使燃气在尾喷管中充分膨胀,以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。

20世纪30年代后期,活塞驱动的螺旋桨飞机的最大平飞时速已达到700千米,俯冲时已接近音速。音障的问题日益突出。德国设计师,奥安在新型发动机研制上最早取得成功。1934年奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。1939年8月27日奥安使用他的发动机制成He—178喷气式飞机。喷气发动机研制出之后,科学家们就进一步让飞机进行突破音障的飞行,经过十多年之后这项工作终于被美国人完成。

飞机的发明,使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑,需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便,于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器,通称直升机。

1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生,它是美国工程师西科斯基研制成功的VS—300直升机。VS—300直升机有1副主旋翼和3副尾桨,后来经过多次试飞,将3副尾桨变成1副,这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。

VS—300直升机诞生之后,影响巨大,尤其是从20世纪50年代开始,直升机的制造技术发展迅猛。50年代中期以前,直升机的动力装置处在活塞式发动机时期,此后飞机就进入了喷气涡轮时期。

飞机,这对于生活在20世纪以前的人类来说是一个“人间奇迹”。

第二节、早期的军用航天器

人类渴望飞上夫空的美好愿望,为航空技术的发展提供了生生不息的动力。经过世世代代的不懈努力,人类首先在轻于空气的飞行器方面实现了飞行的梦想。

一、热气球在战争中的应用

热气球诞生地的法国,首先认识到气球在军事上的的用途。1794年,法国军队建立了世界上第一支军事“气球分队”,主要执行战场侦察任务。1796年6月26日,法军在弗勒鲁斯战役中,利用系留气球载人,对敌军阵地进行目视侦察,为法军的胜利作出了贡献。1870年9月至1871年1月普法战争期问,法军共从被围困的巴黎城中放出66个气球,运出155人和9吨邮品。继法国之后,气球在其它一些国家的军队中也得到重视和应用。人们很快发现,航空器是最适用于进攻的武器。在1849年爆发的意奥战争中,奥地利军队在围攻威尼斯城时,炮兵中尉弗兰茨·乌查特斯共放出近二百个各携带30磅炸弹的热气球轰炸威尼斯,这是战争史上首次使用热气球进行的空中轰炸。

二、飞艇的发展及其在战争中的应用

18世纪,气球诞生,人类飞行的愿望得以实现,开始了探索蔚蓝天空的第一步。由于气球在天空中飞行时只能随风飘荡和发动机技术的进步,人们开始考虑在气球吊篮上安装带螺旋桨的发动机,以此控制气球的飞行。1885年,实用的汽油发动机问世,飞艇终于找到了合适的动力装置,至此,一种靠充气产生升力、由发动机推进、可驾驶其向任意方向飞行的飞艇就应运而生了。世界第一艘接近实用能操纵的飞艇是法国人亨利·吉法尔于1851年制造成功的。该艇长44米,直径12米,容积为2499米3,动力装置为3马力的三叶螺旋桨蒸汽机。1852年9月24日,吉法尔驾驶飞艇从巴黎郊外跑马场起飞,以10千米/小时的速度飞行了27千米至特拉普,创造了世界上飞艇第一次飞行的纪录。其后的多次试验发现,软式飞艇存在不少问题,飞艇的气囊不仅难以保持外形的恒定,而且容易破损。飞艇真正进入实用阶段是从硬式飞艇的出现开始的。所谓硬式飞艇,是指由金属、木材等制成框架,再在表面蒙上蒙布制成的飞艇。骨架通常是圆形的。由纵梁和连接纵梁的横梁构成,里面装有很多充满气体的小气囊用于提供飞艇的升力。世界上第一艘真正实用的硬式飞艇是由德国的退役军官冯·齐伯林伯爵于1898年制造成功的,定名为LZ—1号。该艇直径11.73米,长127米。框架由一根纵向龙骨和24根木桥条、大量的纵向和径向的张线组成,框架外面蒙有防水布。艇内有16个气囊,容积为22500米3,载重量为8700千克,总升力达13吨,艇分前后2个舱室,各装有16马力的发动机一台,时速约为28千米。1900年,齐柏林驾驶他那庞大的硬式飞艇成功飞越了康斯坦茨湖,引起轰动。1903年11月12日,法国的勒博迪兄弟驾驶自己制造的飞艇一次飞行了61千米。1905年,齐伯林制造成功Lz一2型飞艇。该艇装有两台85马力的发动机,在1906年1月的试飞中,飞行速度达到每小时53千米,高度达到457米。1907年,齐伯林制造的LZ一3型飞艇创造了留空2l小时的纪录。1912年,一艘齐柏林飞艇实现了人类首次环球飞行。

正像许多新的科技发明首先被用于战争一样,飞艇很快被用于军事领域。1907年,德国军事委员会购买了LZ—3型飞艇,用于装备部队。随后,法、俄、英等国也相继组建了飞艇部队。在1911年的意大利与土耳其进行的战争中,意大利首次使用了3艘飞艇对土耳其进行侦察和轰炸。很快,轻于空气的飞行器技术已经达到了相当高的水平,按当时的技术水准来说,可以认为是科学和工程技术上的经典之作。每艘飞艇都具有优美的线条,巨大的尺寸,大马力航空发动机,发出特有的“嗡嗡”声推动着一艘艘飞艇在天空飞行。到第一次世界大战前,德国共装备了15艘飞艇,其中11艘是齐伯林式。飞艇的容积为1.8~2.7万米3,时速为80~90千米,飞行高度为2500~3000米,有效载重量为8~11吨。当时,飞艇载重量大,飞行距离远,是进行远程侦察与轰炸的最佳武器。因此,飞艇被装上火炮、机枪和炸弹等武器,以便用于轰炸城市和军事设施、攻击潜艇、战场侦察等。飞艇成为重要的空袭武器,得到普遍使用。

第一次世界大战爆发后,1914年8月4日,德国第1、2集团军的先头部队越过比利时边界,第二天开始进攻列日要塞。在地面部队进攻的同时,德军使用齐柏林飞艇进行大规模轰炸。尔后,使用飞艇轰炸比利时的安特卫普,在东线轰炸华沙,在北海区域对协约国的海军进行不间断的跟踪侦察。人们普遍认为,一艘飞艇的作用相当于5~6艘巡洋舰。由于当时防空体系不健全,就连飞机都无法阻止飞艇的袭击。因为当时雷达还没有出现,飞机在夜间根本无法有效地发现与跟踪飞艇。即使发现了飞艇,唯一能做的事情也不过是用机枪在它的粗厚外皮上戳几个小洞洞。人们很快发现,飞艇的最大价值,在于轰炸敌方的后方城市,从空中摧毁对方的战争潜力,打击其民心士气。德国军方天真地认为,齐柏林飞艇是他们手中的王牌武器,可以无往不胜,无坚不摧。当时德国空袭作战的基本作法是:通常飞艇在傍晚从德国本土基地起飞,华灯初上的时候到达英国上空。由于当时还不懂得灯火管制,英国城市的路灯和房屋里面透出来的灯火就成为飞艇飞向目标的最好的路标。当飞艇投下炸弹后,掉头东飞,于第二天黎明之前返回德国。1915年1月19日,德国第一次出动5艘LZ—38型齐柏林飞艇横跨英吉利海峡从1500米空中空袭了东英格兰。5月31日,德国陆军LZ—38号飞艇在林纳茨上尉的指挥下首次空袭了伦敦,炸死7人,炸伤31人。10月20日,德国陆海军又有11艘飞艇轰炸伦敦。飞艇的空袭在英国人中造成了极大的恐慌。

据英方资料,在第一次世界大战中,德国出动飞艇对英国实施空袭51次(德国资料为37次),投炸弹5806枚,约合196.5吨,炸死577人,炸伤1538人,约有80艘飞艇毁于协约国的炮火和风暴。

另据有关资料,第一次世界大战前后,英、德、法、美等国共制造了466艘飞艇。其中最为著名的是德国的飞艇。齐伯林自制造出第一艘硬式飞艇之后,在短短20多年的时间里与他人合作制造出了129艘各型飞艇,大大加强了德国的军事力量。后来由于飞机的蓬勃发展,影响了飞艇的制造和使用。1937年5月6日,德国巨型飞艇LZ—129“兴登堡”号(该艇长244米,最大直径39.65米),在飞抵美国新泽西州的莱克赫斯特上空准备系留停泊时,尾部突然起火,并点燃了氢气,飞艇焚烧殆尽,35入不幸遇难。在当时,飞艇有着难以克服的缺点,特别是当时飞艇使用的氢气易燃,20世纪30年代中期连续发生重大事故,飞艇发展从此陷于停滞。也正是由于飞艇的种种问题,飞机作为一种新的航天器发展了起来。

第三节、飞机在军事上的应用及发展

八十世纪初,美国的莱特兄弟致力于研究有动力、能驾驶的飞机。从1900年至1902年,兄弟二人进行了l000多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了人类历史上第一架具有动力、驾驶员能够控制的飞机一“飞行者”I号。

一、飞机在一战中的应用

莱特兄弟发明的飞机,使用的是一台水冷式4缸活塞式发动机,在1090转/分时可产生8.8千瓦的功率。这一年12月17日,缨日&莱特兄弟驾驶他们制造的飞机进行4次试飞,最后一次飞行了59秒,飞行距离260米。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功,开创了人类的航空时代,为此,美国国会于1909年受予莱特兄弟荣誉奖。1905年莱特兄弟制造成功世界上第一架实用的飞机,能连续转弯做圆圈飞行和8字飞行,飞行时间超过半小时。为了取得军方对研制飞机的支持,1905年1月,莱特兄弟中的奥维尔·莱特致函美国陆军部,对飞机的军事价值进行了展望。他指出:多次飞行表明,飞行已经达到了用各种方式更加广泛地实际使用的程度,其中之一就是在战时执行侦察任务和传递信息。1907年8月1日,在第一架飞机诞生的故乡,美国陆军通信兵建立了航空处,从此,飞机走进战争,成为推动战争革命的有力武器。

这个时期,对军用飞机发展影响最大的是它在军事上的潜在价值及对国家安全构成的潜在影响,引起了世界各国和世人的关注,人们开始对飞机在军事领域中的作用和使用问题进行积极探索。1908年英国作家H·G·韦尔斯发表了小说《空中战争》一书,他基于l783年研制成功的气球、1852年研制成功的飞艇、1903年研制成功的飞机为武器的空中力量而设想的空中战争,把人们的战争观念带入了新的境地。特别是他在书中的预言:“各国的空中力量将使战争的进行及战争的社会结果发生彻底变革”,对人们的思维产生了重要启迪作用。著名的意大利军事家朱利奥·杜黑于1909年在《航空问题》一文中指出:“今天我们充分认识到掌握制海权的重要性,但不久制空权将变得同样重要。……陆军和海军不应把飞机看作仅仅是一种用途有限的辅助武器。他们更应把飞机看作是战争大家族中的第三位兄弟。”(《世界空中作战八十年》,中国人民解放军空军指挥学院科研部编,上海科普出版社,1988年6月,第5页)飞机的军事价值得到了欧洲各国的高度重视,继美国后,英国、法国、德国、意大利和奥匈帝国等,相继建立了军事航空部队和相应的军事组织机构。到1910年,这五个国家共拥有50架飞机。空军的雏形出现了。

使用飞机进行战争始于1911年发生的意大利与土耳其的战争。在这次战争中,意大利的飞机连进行了空中侦察与轰炸。尽管轰炸效果很差,却显示了飞机蕴藏的巨大的潜在军事价值,引起了世界各国的瞩目和效法,有力地促进了军事航空技术的发展。意土战争后到第一次世界大战爆发前,欧洲又发生了摩洛哥战争和两次巴尔干战争,其间幼小的军事航空部队接受了战火的考验,获得了很大的发展。

1914年,第一次世界大战爆发。参战的多数大国的军队都编有军事航空部队,飞机总数约有1000架。其中,协约国的英、法、俄三国共有飞机477架,飞艇21艘(英国拥有飞机113架,飞艇6艘;法国拥有飞机138架,飞艇4艘;俄国拥有飞机266架,飞艇11艘)。同盟国的德国和奥国共拥有飞机268架,飞艇12艘。其中,德国拥有飞机232架,飞艇1l艘;奥国拥有飞机36架,飞艇1艘。上述五国投入大战的飞机有745架,飞艇33艘。航空技术为战神插上了翅膀。到战争末期,各国在前线作战的军用机达到8000多架,在4年的战争中,世界共生产了18.19万架飞机,投入作战的约10万架。不但飞机的飞行性能有了质的提高,而且产生了对地攻击、空战、侦察、运输等专业分工,形成了轰炸、攻击、空战、侦察、运输等机种,组建了相应的兵种部队,由单纯执行侦察、通信、炮校等战场勤务,发展为执行远程轰炸、对战场目标攻击、空战等多种作战任务,在战争中发挥了重要作用,表现出了巨大的使用价值和远大的发展前途。在战争中,飞机的性能有了很大的提高。如速度在1914年时一般是每小时80~115千米,4年后增至180~220千米;飞行高度从2000多米提高到8000米;飞行距离从几十千米增大到400多千米。大战初期飞机的重量只有几百千克,到大战后期,战略轰炸机总重达到13600千克,最多可装弹3400千克。大战后期,英国率先建了世界上第一个独立的空军,开创了空军建设的先河。

二、二战中飞机使用的概况

第二次世界大战是人类战争历史上规模最大、参战国家最多的战争。在这场战争中,飞机从一战时期的配角,一跃成为大显身手的主角,其活动范围之广、参战数量之多、战果之显著、作用之大、战况之壮观惨烈,都超出战前人们的预想。战争的刺激使各交战国都开足马力制造前方急需的作战飞机,生产的军用飞机约70多万架,光是美国的航空企业就向军方提供了29.7万架飞机。战争初期,德国以战略空袭、空降、航空兵与坦克装甲部队联合进行的“闪击战”席卷西欧,一举夺取战略主动权。盟军在敦刻尔克撤退中,如没有英国空军殊死作战争夺海峡上空的制空权,30余万盟军恐将全军覆没。紧接着,英国空军成功进行国土防空,取得不列颠之战胜利,为盟军重返西欧战场建立了桥头堡。为了扭转被动,又和美军先于开辟地面战场4年开辟了独立的空中战场,进行了5年战略轰炸,共出动飞机412万架次,投弹270万吨,严重削弱了德国的战争潜力,极大打击了其民心士气,使其武装力量的水平降到最低程度,为盟军重返欧洲地面战场创造了条件。在诺曼底登陆战役中,英美共集中运输机、滑翔机3500余架,空降3.5万余人及大量武器装备。在苏德战场,德国在突然入侵苏联的当天就通过空袭击毁苏联1200架飞机,取得了战略主动。t943年苏军通过库班大空战夺得战略制空权,成为战略反攻的前奏。在北非战场,由于航空兵切断海上交通线,才迫使号称“沙漠之狐”的德军元帅隆美尔撤出沙漠。在亚洲太平洋战场,美军航空兵通过海空大战,从空中消灭日本海军主力,彻底改变了传统的铁甲巨舰的海战形式。接着,美军对日本本土进行了战略轰炸、海空封锁和空中原子弹投掷,在地面部队没有进入日本本土的情况下迫使其无条件投降。空中力量使第二次世界大战成为完全立体的、跨洲际和大纵深的战争,实现了自己的战略发展。大战结束不久,美、苏等很多国家相继建立了独立的空军。

第二次世界大战前,各发达国家设计的战斗机已经取得了很大进步,如:由笨重的木质结构双(多)翼机改变为具有更快速度的金属结构单翼机;由固定式起落架改为收放式起落架;由开敞式座舱变为封闭式座舱;由角度固定的定距螺旋桨,改变为可适合于在不同高度和气压中工作的变距螺旋桨。机载武器、机上的仪表、通讯电台、导航设备等,亦日益改进和完善。技术的进步,促进了性能的改善,飞机的速度、航程、升限等世界纪录不断被打破。

二战中空中的激烈交锋,促进了军事航空工业的发展,不但交战各国军用飞机的生产量急剧增加,为了夺取空中优势,列强们也在拼命地发展新技术、新装备和新武器。其中,最值得一提的是新式机载武器、雷达和机载雷达、早期喷气式飞机的出现。

1.机载武器的飞速发展

一是航空机炮日趋完善。在第二次世界大战中,由于歼击机速度增大、飞机装甲加强和油箱加装防护设备,使得以往的小口径航空机枪对飞机杀伤的效果大大地降低。因此,研制大口径机枪和高射速机关炮成为大势所趋,新式航空机炮成了歼击机和强击机射击军械中的主要兵器,而在许多情况下,也成了轰炸机的主要兵器。20世纪四十年代后,又出现了射速高、威力大的转膛炮和多管炮。航空机炮的口径从20毫米、23毫米到37毫米不等,二战末期苏联甚至还研制了45毫米和57毫米的机炮。应用比较普遍的型号有苏联的20毫米“史瓦克”(IIIBKA)机炮、HC—37航炮,美国的37毫米M—4炮等。其中,HC—37航炮外形尺寸长3400毫米、宽215毫米、高415毫米,一门炮和炮弹重237千克,射速240发—260发/分。这种航空机炮安装在了拉格—3歼击机、雅克—9T飞机、伊尔—2攻击机等多种机型上,二战期间共生产了8090门,为取得空战胜利做出了巨大贡献。

二是航空弹药种类增多。第二次世界大战期间,航空弹药得到迅速的发展,出现了集束炸弹、子母炸弹、穿甲炸弹和凝固汽油燃烧弹等新型航弹,航弹的重量也越来越大。英国曾制造过重达10吨的“大满贯”(亦称“巨响”)炸弹,1945年3月,英国用兰开斯特重型轰炸机将它投向了德国的比勒菲尔德铁路大桥,虽然偏离目标20多米,但却炸出一个30多米深的弹坑,产生的“地震”效果使大桥的几个横跨梁坍塌,而此前盟军曾耗费3000余吨常规炸弹都未能将大桥炸毁。

二次大战期间,德国和美国还相继研制出制导炸弹。20世纪三十年代末至四十年代初,德国最先研制成功并使用采用无线电制导方式的炸弹HS—293和FX—1400。HS—293有V2和V3两种型号,分别于1940年5月和7月研制成功,它们是在SC—500型普通航空炸弹上加装弹翼、尾翼和制导装置制成的飞机型无动力滑翔炸弹,重约800公斤。FX—1400是一种轴对称制导炸弹,全弹重1800公斤,无推进系统。1944年德国在空袭意大利舰队时曾多次使用这两种炸弹,击沉了4.25吨的“罗马”号战列舰。在第二次世界大战后期,美国也研制出了制导炸弹。

三是空空制导导弹的初现萌芽。1944年4月,德国在世界上率先开发成功一种新式的空战武器——机载空对空导弹,其代号为X—4该型导弹,伞长1.98米。弹翼翼展O.76米,在其尾部设有四个对称的X型安定面,动力装置为一台液体火箭发动机,发射后的最大飞行速度可接近1000千米/小时,最大射程约2400米,使用高度6400米。X—4型空对空导弹采用的是有线制导的方式,导线长度约为5.5公里,导弹离开载机后,可在飞行员的操纵下,机动追踪空中151标。德国研制这种导弹的目的主要是为了对付盟军的轰炸机群,希望它能使战斗机在盟军轰炸机的自卫火力范围外有效地将其击落。由于该型导弹研制得比较晚,生产导弹发动机的军工厂遭到空袭,因此这种导弹尚未来得及投入使用,第二次世界大战即告结束。虽然X一4未能在战争中派上用场,但它的出现,代表了一种全新的空战样式的诞生,为战后航空装备的演进和空战战术的变革,打下了基础。

2.雷达和机载雷达的发明

雷达是一种用于搜索、监视与识别空中目标,并确定其坐标和运动参数的“无线电探测和测距”装置。1935年6月,英国科学家罗伯特·沃森·瓦特设计出第一部实验型脉冲雷达,该雷达的频率为12兆赫,探测距离可达64千米。1936年,英国人开始在其东南沿海地区部署由瓦特等人研制的“本土链”对空警戒雷达系统。这些雷达虽然存在着体积庞大、探测精度较差等弱点,但它们能够发现一二百千米外的轰炸机等大型空中目标,可向英军和盟军提供早期预警,为防空作战行动争取到宝贵的时间。在不列颠空战中,地面警戒雷达发挥了非常重要的作用。

鉴于雷达所具有的受天候的影响小、观测距离较远等优点,英国人决定将其搬到飞机上,用于对付敌方的潜艇等海上目标。1937年7月,英国的有关部门研制出了世界上最早的机载雷达,并进行了首次空中实验,有效作用距离达到十几千米。1938—1939年,英国设计成功ASV型机载对海搜索雷达和AI型机载截击雷达。这些无线电定位系统采用的是米波波段。尽管早期的机载雷达体积和重量均很大,探测距离较短,且可靠性也很差,但它们总算是使飞机具备了全天候能力,可以在夜间和复杂气象条件下作战,这就比对手技高一筹。

在“不列颠战役”中,德国空军的轰炸机经常在夜间对英国的城市和工业目标进行轰炸。防卫伦敦等地区的“飓风”、“喷火”型战斗机,在白天干得很好,每每将德军飞机拦截和击落于城区和工业区之外。可是到了晚上,这些战斗机就成了“睁眼瞎”,在黑暗中到处摸索,只有当探照灯的光束偶然照到敌机时,才能获得攻击的机会。为了对付敌军夜袭的飞机,英国人又专门研制了一种夜间战斗机,他们在该机上安装一台雷达,增加一名雷达操纵员。这样的截击机,在速度和爬升率等方面显然不能与单座战斗机相比。为了保证截击机的飞行性能超过轰炸机,经过分析研究,英国人决定用布莱汉姆公司生产的一种双发轰炸机进行改型设计,并将其定名为布里斯托尔“英俊战士”。

1939年7月,“英俊战士”进行了首次试飞,成为世界上第一架夜间截击机。该机装两台功率为1065马力的布里斯托尔“大力士”星型活塞式发动机,配备有4门20毫米机炮和6挺7.62毫米机枪,火力强大,驾驶员坐在视界良好的前舱里,而雷达操纵员则位于后舱内。1940年11月“英俊战士”投入使用,并第一次在深夜击落德国的轰炸机,首开利用机载雷达拦截并击落敌机的先河。此后,一直到二战结束,它都是英国皇家空军最重要的、“令人生畏”的夜间战斗机。

为了与英国人抗衡,1943年10月,德国人开始在飞机上试装“利喜顿斯泰恩”机载雷达。尽管其作用距离近,截获概率也不够高,但试用结果表明,这是一种很有前途的新型机载设备。1944年3月30日夜晚,英国空军出动了近800架轰炸机对德国的纽伦堡实施大规模空袭,结果,被安装了“利喜顿斯泰恩”机载雷达的德国战斗机击落了94架。受当时技术水平的限制,开始时,机载雷达的天线大都装在机头的外面,很像分岔的鹿角。因此,此类天线被人们称之为“鹿角天线”。二战期间,一些著名的夜间战斗机,如英国的哈维兰“蚊”式MK、德国的亨克尔He.219A—2/R1、容克斯Ju—88G—7、道尼尔Do.217N—2等飞机均采用的是这种雷达天线。

1940年2月,英国人研制成功多腔磁控管,为机载雷达跨入微波波段创造了重要的条件。1942至1943年,英国和美国合作,相继开发出了Ht2S,H2X,SCR—520,SCR—720,AN/APQ—7等型号的轰炸和截击雷达,并投入使用。二战后期,这些机载雷达在完成轰炸、截击、反潜等任务中发挥了一定的作用。某些夜间战斗机,如美国诺斯罗普公司于1943年开始生产的P—61“黑寡妇”、道格拉斯公司研制的P—70、英国的“英俊战士”的改进型等,其配备的截击雷达的天线已安装在机头的雷达罩内了。

P—61是美国为夜间作战而专门设计的第一种飞机,它的尺寸相当于一架中型轰炸机。该机有多种改型,其中P—61C的翼展为20.2米,机长15.1米,机高447米,机上装有两台2800马力的活塞式发动机,最大起飞重量18.3吨,最大飞行速度692千米/小时。P—61飞机上设有驾驶员、雷达操纵员和射击员,配备有4门20毫米机炮、4挺7.62毫米机枪,还可挂4枚725千克的炸弹。由于它们主要在夜间作战,因此,全身都涂敷着黑漆,因此人们将其命名为“黑寡妇”。1944年7月,P—6l飞机在南太平洋上空执行了首次作战任务。该机以其优异的夜战性能,受到了美军的青睐,很快便取代了技术不够成熟的P一70等型飞机,而成为美国陆军航空队的标准夜间战斗机。

随着岁月的流逝,目前,“黑寡妇”这种二战期间的名机,在世界上仅存几架。北京航空航天大学飞机陈列场保留有一架。该机已成为稀世珍品。

3.早期喷气式飞机的诞生

飞机发明成功后不久,便有人提出了喷气推进的设想。二次大战前,英、德、意、美、苏等国都在积极探索喷气式发动机的原理和设计。在这场竞赛中,英国人和德国人处于遥遥领先的地位。1930年1月,英国空军军官F.惠特尔获得了涡轮喷气式发动机的专利。1937年4月12日,由他领导研制的世界上第一台离心式涡轮喷气发动机开始进行台架试车,其推力为200多公斤(2千牛)。然而,他还是比德国人晚了一步。这一年的3月,由J.P.冯—奥亨等人设计的第一种涡喷发动机HeS—3B已在德国运转成功。HeS—3B为轴流式喷气发动机,最大推力约500公斤。

1939年8月27日,德国人试制的世界上第一架涡轮喷气式飞机——“亨克尔”He.178,进行了一次划时代的试飞。该机采用硬壳式铝机身和全木质机翼,动力装置为一台HeS—3B发动机的改进型。它的最大速度可达700千米/小时。1941年5月15日,英国的第一架涡轮喷气式飞机——“格洛斯特”E28/39,也飞上了蓝天。该机的动力装置为一台F惠特尔设计的W—1发动机,其最大推力达6.5千牛。同年12月,意大利的CC—1,CC—2涡轮喷气式飞机,亦完成了从米兰到罗马的飞行。

1942年7月,亨克尔的竞争对手,梅赛施密特终于研制出了世界上第一种实用的喷气式战斗机——Me.262。该机连续创造了世界飞行速度纪录,最大平飞速度达到了惊人的850千米/小时。与同期的活塞式战斗机相比,Me.262A—1a的某些性能是超一流的,在飞行速度、高度和低空性能等方面,占有一定的优势,是个令人生畏的对手。在一次空战中,6架Me.262曾创造了在数分钟内连续击落15架B—17轰炸机的纪录。

二战中,盟军装备使用的唯一的喷气式战斗机,是由英国格洛斯特公司于1943年开发成功,1944年投入批量生产的“流星”MK.I及其改进型“流星”MK.DI。该型飞机在世界空战史上首创了用喷气式飞机成功拦截德国V—1飞航式导弹的战例。

不过,诞生于的二战后期的早期喷气式战斗机,由于技术尚未成熟,其可靠性以及飞行品质,则还存在着一些缺陷,而且早期的涡喷发动机的推重比小,耗油率高,飞机的航程和作战半径并没有多大提高,甚至还不如最先进的活塞式战斗机,因此其生产量不大,战绩也不显著,没能改变活塞式战斗机一统天下的局面。

第四节、军用飞机的分类和构成

军用飞机是随着飞机在战争中的大规模应用而不断发展的。两次世界大战与战后连绵不断的局部战争,既为军用飞机提供了用武之地,也对军用飞机不断提出新的需求,促进军用飞机不断向前发展。军用飞机在战争中的使用,极大地改变了战争面貌,对于战争与军队建设产生了深远影响。

一、军用飞机的分类

军用飞机按照不同标准,可进行不同分类。其中,按飞机的技术特征和用途分类,是基本分类方法。

(一)按技术标准分类

按照技术特征对军用飞机进行分类,实际上没有一种通行标准。这主要是因为影响飞机性能的技术很多,而且使用得也较随便。分析起来,主要有按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类,按推进装置进行分类,按飞行技术性能进行分类等。

按组成部件的外形、数目和相对位置进行分类。有以下分类方法:按机翼的数目,可分为单翼机、双翼机和多翼机。按机翼相对于机身的位置,可分为下单翼、中单翼和上单翼飞机。按机翼平面形状,可分为平直翼飞机、后掠翼飞机、前掠翼飞机和三角翼飞机。按水平尾翼的位置和有无水平尾翼,可分为正常布局飞机(水平尾翼在机翼之后)、鸭式飞机(前机身装有小翼面)和无尾飞机(没有水平尾翼);正常布局飞机有单垂尾、双垂尾、多垂尾和v型尾翼等型式。

按推进装置分类。按推进装置分类,可分为螺旋桨飞机和喷气式飞机;按发动机的类型,可分为活塞式飞机、涡轮螺旋桨式飞机和喷气式飞机;按发动机的数目,可分为单发飞机、双发飞机和多发飞机。

按飞机的飞行性能进行分类。按飞机的飞行速度,可分为亚音速飞机、超音速飞机和高超音速飞机。按飞机的航程,可分为近程飞机、中程飞机和远程飞机。按飞机升限,可分为中低空飞机和高空飞机等。

另外,还可按起落装置的型式,可分为陆上飞机、水上飞机和水陆两用飞机。按飞机的活动空间,可分为飞机和航天飞机、空天飞机等。

(二)按飞机用途分类

按用途分类是军用飞机通用的分类方法,也是基本方法。空军的基本战术作战单位通常按飞机的用途分别组建。按这种方法分类,军用飞机可分为:战斗(歼击)机、攻击(强击)机、轰炸机、战斗轰炸机或战斗攻击机、多用途战斗机、反潜机、侦察机、预警机、电子对抗飞机、空中加油机、军用运输机、救护机、军角教练机等。

(三)按有无驾驶员进行分类

按有无驾驶员进行分类,军用飞机可分为有人驾驶飞机和无人驾驶飞机两类。无人机是比有人机稍晚出现的一种飞机,在一个较长时间内,无人机主要作为飞机和高射炮、地空导弹打靶的靶机。从20世纪60年代开始,无人机进入侦察领域,成为空中侦察的重要武器。随着技术的发展,无人机开始充当诱使敌方雷达开机、导弹发射的诱饵机、电子干扰机等作战支援任务。在近期的战争中,无人机开始担负攻击地面目标的任务。如今,无人机已经活跃在战争的各个角落,成为空中战场的一支重要力量。

本书按照军用飞机的用途分章介绍,在每种用途军用飞机的介绍过程中,按发动机将其分为活塞式和喷气式不同时代进行详细介绍。

二、军用飞机的基本结构

军用飞机主要由飞行平台、机载设备,机载武器系统组成。

1.平台。飞行平台指飞机本身,主要包括机体、机翼和尾翼、起落装置、动力系统、飞行控制系统。

(1)机身。机身用于安置人员,装载设备、货物、武器、动力装置和燃料等。机翼、尾翼都固定在机身上,有的飞机的起落架支柱也固定在机身上。

(2)机翼。机翼的功用是在大气中运动时产生升力,还装有副翼和扰流片;没有尾翼的飞机,机翼上装有纵向操纵装置(升降副翼),此外,机翼上还装有增升装置。

(3)尾翼。尾翼分为水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼一般由水平安定面和升降舵组成,垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成。有的飞机将水平尾翼做成一个整体,可以操纵偏转,称为全动平尾。有些飞机没有水平尾翼,在机翼前面装有水平小翼面,称为前翼或鸭翼。水平尾翼保证飞机的俯仰稳定性、操纵性和平衡。垂直尾翼保证飞机的方向稳定性和操纵性,并与机翼、副翼、扰流片或差动平尾共同保障飞机的横向稳定性和操纵性。

(4)起落装置。用于保障飞机起飞、着陆、在地面(水面)上停放和清行中支持飞机。它包括起落架、机翼增升装置、起飞加速装置和着陆减速装置,有的飞机还有拦阻钩等。起落架在飞机飞行时一般可收起,一些老式飞机和低速飞机的起落架不能收起。起落架有轮式、浮筒、船身、滑橇等型式。

(5)动力装置。航空发动机及保障发动机工作的各种装置和系统的总称。包括推进系统、起动系统、操纵系统、燃油系统、滑油系统以及发动机固定装置、推力方向控制系统和灭火设备等。现代飞机最常用的发动机是燃气涡轮发动机,包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和螺旋桨风扇发动机。活塞式发动机只用于轻型飞机,火箭发动机用于试验飞机和加速装置上。

(6)操纵系统。用以传递操纵指令、驱动舵面和其他机构以控制飞行姿态,有主操纵系统和辅助操纵系统之分。前者用于操纵飞行轨迹,包括驾驶杆(盘)、脚蹬、方向舵、连接升降舵(或全动平尾)和副翼的传动装置以及其它专门装置;后者包括调整片、襟翼、减速板、可调安定面和机翼变后掠角的操纵机构。按控制指令的来源不同,飞机飞行控制系统又可分为飞机人工飞行操纵系统和飞机自动飞行控制系统。

2.机载设备。包括驾驶导航仪表、发动机仪表、无线电通信设备、雷达、电气设备、环境控制和生命保障设备。军用飞机还装有电子对抗等特种设备。

3.武器系统。武器系统是军用飞机特别是作战飞机所特有的,是区别于军用飞机与非军用飞机的主要标志。包括武器和弹药、火力控制系统、武器装挂和发射装置等。

军用飞机的魅力 - 第一章 军用飞机的产生及发展
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