現代戰鬥機,是飛得更快了,還是飛得更慢了?
答案不該很明顯嗎,隨著發動機越來越強大,它們應該會越飛越快呀。
但事實卻是,它們不僅沒有飛得更快,很多時候,反而還飛得更慢了。比如越戰時期的F-4鬼怪,最高速度可以飛到2.2馬赫,而到了21世紀的F-35閃電II時,最高速度卻降到了馬赫1.6,足足比前者慢了735公里,中間幾乎差了一架波音747。
這種情況不光發生在美國的戰鬥機上,我們的殲-8IIM最高可以飛到2.4馬赫,可到了殲-20,不也降到只有2馬赫了嗎。
實際上,這裡有張表格,清楚的向我們展示了戰鬥機的平均最高速度,是怎麼從4代機開始,一路快速下滑到5代機的。
所以,這究竟是為什麼呢?
飛機最早被用作軍用,可以追溯到一戰。它們一開始,只是被用來當作偵察和觀測的工具,但是很快,大家就發現,戰鬥也是可以延續到空中的嘛。只要我帶上手槍揣上手榴彈,繞到敵機的邊上,就可以對它進行攻擊了。
所以你看,這種情況下,最大的優勢是什麼呢?是看誰飛得快嘛。飛的快的那架總是可以追上飛得慢的那架,搞完破壞之後還能快速離場,留下對手在那兒乾瞪眼,你說氣不氣人。
於是把飛機變快,就成了當時最重要的戰鬥經驗。
一戰期間,戰鬥機的平均最高時速被提高了78公里。到了二戰,這條經驗似乎還沒有過時。誰飛的更快,就能更快的攔截對方的轟炸機;誰飛的更快,就能更好的躲避地面高炮的轟擊;誰飛的更快啊,就可以囂張到連對方的戰鬥機也不放在眼裡了。
比如英國的蚊式轟炸機,它就根本不具備任何自衛的能力,連一杆槍都沒有裝,為什麼呢?因為它太快了,快到了對所有德國的戰鬥機都是免疫的,幹嘛還要浪費寶貴的槍支彈藥呢。
好了,既然“天下功夫,唯快不破”這條經驗,已經得到了兩次大戰的背書,那它必將在未來發揮更大的優勢——說的就是戰鬥機的噴氣時代和帶加力燃燒室的超音速時代了。
到了上世紀5、60年代,不管是美國、歐洲還是蘇聯,都相繼開發出了自己的飆速神器,比如F-100和F104,超級幻密和幻影III,閃電,以及米格-19、米格-21等等。
哪一個都能在開了加力之後輕鬆飛過音速,尤其是到了米格-25,直接用自己2.8馬赫的極速,嚇得美國人加緊了開發新一代戰機的腳步。
但飆高速到了這一階段,還真的有那麼好用嗎?這樣的問題,在頭腦發熱的時候是肯定問不出來的,只有事後稍微冷靜一下,才會想起來去琢磨琢磨。
60年代末期,當美國空軍已經積累了數年在越南上空空戰的飛行資料後,他們決定,拿出來分析分析。而就是這個分析,幾乎跌掉了所有人的眼鏡。
因為在超過10萬架次的作戰中,所有飛機加起來飛過馬赫數為1.4的時間,只有僅僅幾分鐘;而到了1.6馬赫,就只有幾秒鐘了;再統計到1.8呢,0!沒有任何一架飛機飛到過1.8馬赫的速度,哪怕這些參戰的飛機,都擁有飛出兩馬赫的能力。
這是不是太反直覺了,給你了必殺你不用,非要跟別人在這兒慢慢耗,為什麼呢?
空軍一開始也是很鬱悶,直到,他們做了一項研究,才揭示出背後的真相。
原來,它主要跟兩個因素相關。第一個是,轉彎率。轉彎率越高意味著機動性越好,越能搶佔有利位置和角度,從而首先向對方開火。而不幸的是,轉彎率它和速度是息息相關的,這點,但凡你騎過腳踏車或者開過車都能理解。在這兒,能獲得最佳轉彎率的馬赫數是,0.7左右。於是不管飛行員一開始把速度飆到了什麼程度,但是在進入戰鬥時,他都會傾向於把速度控制到亞音速的。
當然,他們一開始真的會用超音速儘快的飆到戰場嗎?實際上,也不會。這就是第二個因素了,作戰半徑。一旦飛機開始開啟加力燃燒進入超音速,其消耗的燃料就開始狂飆起來了,也許,比飛機本身的速度還飈得厲害,由此帶來的是不可接受的作戰半徑縮短。
縮多短呢?拿F-4鬼怪舉例,僅僅只是把速度從亞音速提高到1.5馬赫,就會讓它損失70%的作戰半徑,這個,誰能接受。所以,飆高速,到了此時,已經變得只是一個漂亮的指標了......呃,不太準確,應該說,是一個甜蜜的負擔。
這些飛行員是真不知道,工程師為了給他們更快的速度,都經歷了哪些驚人的挑戰。因為整個機身的設計,就是圍繞以它想要達到的速度來進行的。
當飛機需要飛過兩馬赫時,它的進氣口會複雜很多,這樣,才能將超音速的氣流減至亞音速,避免對發動機造成傷害;它的結構和材料需要向更耐熱方面傾斜、它的機翼需要向後掠的更加厲害;它的發動機要換上更加重型,但卻相對低效的低旁通發動機等等。
這些,不僅僅增加了飛機的重量、複雜程度和可維護性,更致命的是,所有這些特點,在速度降低到亞音速時,都會變成缺點,影響到飛機的作戰效能。而如果亞音速恰好正是它們作戰最多的階段,不就是在幫倒忙了嗎。
於是反思之後,4代機開始降速了,到了5代機,降的更加明顯了。
其中還有一個重要的原因就是,以往飛的快,躲掉的是炮彈,而如今還只是跑得快,能躲掉快你幾倍的導彈嗎?美國的AIM-120能夠飛出4馬赫,俄羅斯的S-300更是能飛出7馬赫,誰能閃得掉?
不如,把自己隱藏起來吧,讓雷達一開始就根本看不到。
所以多出的速度讓位給了隱身效能,所以21世紀的戰鬥機才飛不過它們50多年前的爺爺輩了。
最後,還有一個不爭的事實,這發動機的確越換越厲害了呀,要是厲害沒有貢獻在速度上,那貢獻在了哪裡呢?貢獻在了加速性上。幾乎所有的4代機和5代機,推重比都大於1,意味著,它們不僅能水平著飛起來,垂直加起速來,也是毫不含糊的。
所以21世紀的戰鬥機,還是要比它們50多年前的爺爺輩,飛起來強太多了。