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淺論噴射戰機分代(上)

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*感謝好友提出初稿錯誤

*本文參考:全球防衛雜誌、英文維基

*本文分上下兩篇



<前言>

自飛機在二十世紀出現以來可謂發展神速,短短三十餘年間,從最早的木骨蒙皮的雙翼機進展到全金屬製的單翼機,引擎馬力不斷上升,劃時代的噴射引擎也出現在世人眼前。
使用噴射引擎的噴射機出現時正逢二戰,實用化的噴射機毫不令人意外的首先以戰鬥機之姿出現在戰場上,開啟了戰鬥機的新世代。

噴射戰機服役迄今已有六十多年歷史,在漫長的一甲子歲月中,戰鬥機不斷的發展且有所突破,為了區分這些戰機的差異,戰鬥機分代法油然而生。
最早我國軍事界受美國影響,採用美式分代法,亦及所謂的四代分代,和蘇式(俄式)分代法的年代分界相去甚遠。

然而隨著一九八零年代末,蘇聯鐵幕逐漸敞開,在巴黎航展上Su-27嶄露頭角,使各國空軍為之一驚,俄式分法遂逐漸影響到西方國家,我國也在這時期開始接受俄式分法。
除卻俄、美兩大體系分代法,歐洲各國尚有各自的分代,更甚者,連航空業的龍頭都有自己的一套分法。
我國在一九九零年代取得新世代武器後對新式武器以「二代機/艦」之名稱呼,原為表彰其與舊有武器世代上的差距,反倒不知不覺間成為我國的武器分代法,如經國號依我國的標準即稱做二代機,也導致不明究理的部份同好將之錯認為美俄標準的二代機,錯估其實力,這樣的情況下自然鬧了不少笑話、爭端。

這樣「百家齊鳴」,各有一套分法的情況,在西元二零零九年後獲得改善,美國新提出的分法在代數上跟進俄式的五代,而分代標準則混合了戰機年代與技術標竿。
西方諸國情況不得而知,然我國的各家主流雜誌,如全球防衛雜誌,或我國各軍事研究領域的專家紛紛採用了此種分法。
儘管代數分法的歧異逐漸變小,仍然有許多國內軍迷對戰機代數分法感到困惑,舊時的美式分法以及現行的美式分法不斷產生衝突,時常在對岸網站交流的同好受對岸影響,採用舊時的美式分法,而另一部分同好則改採新式的美式分法。
更多的人在兩造的爭論之下徬徨,使的我國對於戰機分代的標準依然模糊不清。

在此僅就新式美式分法以及英文維基百科上的相關資料,整理出第一代到第五代戰機間的差異,供同好參考。


<第一代戰機>

一九三九年,世界上第一架噴射機He-178首飛,開啟了飛機的新時代。
He-178配備一具渦輪噴射引擎,由機首進氣,主翼為傳統的直線翼,為配備後三點式起落架,儘管該機最高時速僅有五百九十八公里,滯空時間也僅有十分鐘,卻仍以歷史上第一架成功試飛的噴射機名留青史。


(He178是採用直線翼的第一架噴射機)

隨著時間過去,一九四三年,世界上第一架實用化的噴射戰機Me262開始量產,在一九四四年時首次出現在戰場上,立刻為盟軍飛行員帶來恐懼。
德軍第一架噴射機出現在戰場上後,英美等盟國加速了原先進行的噴射機研發,其成品分別為格洛斯特的流星式(Gloster Meteor)、貝爾的P-59空中彗星(Bell P-59 Airacomet),而後者性能極差,甚至不如活塞式的P-51野馬式(North American P-51 Mustang),鑒於空中彗星式拙劣的性能,美國陸軍航空隊遂又委請洛克希德研發一款P-80流星式(Shooting Star)。

在戰爭趨近終焉的一九四五年,納粹德國航空業的潛力被完全激發出來,諸如Me163等用喪心病狂形容也不為過的火箭戰鬥機,也有如Ta183這類後掠翼的傑作機,只可惜來不及生產,兵敗如山倒的德軍終於在一九四五年五月投降,首惡希特勒自盡身亡。

德軍戰敗後,德國航空人才、累計的資料被盟軍掠劫一空,Ta-183這款後掠翼、T型尾翼的傑作機的資料也被掠奪,而三角翼等劃時代的翼型也為盟軍所知悉。


  (XP-86吸收德國的研究資料,毅然將FJ-1的直線翼改為後掠翼)

獲悉德軍的設計資料後,美、蘇、英等國才得以設計出新銳戰機,在氣動布局上有所進展,如美國北美在設計XP-86(日後的F-86 Sabre軍刀)時,是以海航採用的FJ-1狂怒式為基礎,該機和多數活塞式戰機相同,乃是使用直線翼;而XP-86原先也將沿用FJ-1的直線翼設計,但在取得德國的後掠翼資料後便毅然決然改為後掠翼,締造了盟軍第一代噴射機中最具代表性的一架。
承襲二戰戰機的指標,多數第一代噴射戰機沿襲了戰末盟軍對戰機的需求-----多功能的戰鬥轟炸機,要能進行空戰、纏鬥,最好還能對地密接支援,如同二戰的P-47雷霆式戰機般稱職。
因雷達發展尚未成熟,多數一般戰機並沒有雷達以及全天候作戰能力,夜幕低垂時只能交由攔截機負責。


  (由T-33發展而成的F-94,裝備雷達並以火箭、機砲為主武裝,是典型的攔截機。圖為F-94B)

而在二次大戰中完全發揮出來的戰略轟炸機之實力,使盟軍擊敗軸心國,卻也令盟軍自身對這股力量感到畏懼-----如並沒有戰略轟炸機的蘇聯,加上雷達的進展,戰機衍生出了專司攔截的攔截機此一支系,攔截機被要求擁有雷達、高爬升率、高速,能攜帶火箭、大型機砲等武器,故而較一般的日間型戰機來的笨重,憑藉著雷達與地面戰管單位的指引,攔截機可快速攔截目標,並以火箭、機砲對戰略轟炸機做出致命打擊。

第一代噴射戰機時速雖較早期的活塞式戰鬥機來得快,但仍未突破音障,最高時速約在次音速徘徊,並且仍以機槍、火箭為主要武裝。

第一代的噴射機在二戰結束後沒多久迎來了高峰期,盟軍的各式新戰機投入服役,並在一九五零年爆發的韓戰一決雌雄。

隨著航空技術的進展、及韓戰爆發後再次被激發各國研發潛能,飛彈等在二戰末期就稍微探頭的先進武器裝備上了戰機,更大推力的引擎、更優化的氣動佈局使戰機終於突破音障-------在年代與技術的進展下,戰機的世代,來到了第二代。


<第一世代戰機代表>

國家/廠商
型號
首飛
備註
德國梅賽希密特
Me262
1941
以活塞引擎、渦噴混搭完成首飛
德國亨克爾
He162
1944
木製機身,性能評價兩極
英國格洛斯特
Mesteor流星
1943
英國德哈維蘭
DH.100吸血鬼式
1943
美國貝爾
P-59空中彗星
1944
性能極差,未大量採用
美國洛克希德
P-80流星式
1944
只花一百四十三天就研發成功
美國瑞安(Ryan)
FR-1火球式
1944
噴射/活塞引擎戰機
美國麥克唐納
FH幽靈一式(Phantom)
1945
Phantom II即為量產四千多架的F-4
蘇聯米高揚格列維奇設計局(米格)
Mig-9
1946
蘇聯雅克列夫設計局
Yak-15
1946
同上
Yak-17
1946
美國共和公司
F-84雷霆
1946
我國空軍也曾使用
美國北美航空
FJ-1狂怒式
1946
USN的艦載機,後改良為USAF的F-86,是真正定義上第一架通用戰機
英國霍克
海鷹
1947
艦載機
美國格魯曼
F9F黑豹
1947
美國海軍(USN)使用,艦載機
瑞典SAAB
SAAB J21R
1947
由螺旋槳式的J21改造而來
美國北美航空
F-86軍刀
1947
西方的第一代戰機代表,韓戰盟軍取得制空權關鍵
美國麥克唐納
F2H女妖式
1947
蘇聯米格設計局
米格十五
1947
蘇聯第一代戰機代表
美國諾斯洛普
F-89蝎式
1948
以火箭為主要武器,攔截機
美國道格拉斯
F3D空中武士
1948
USN艦載機
瑞典SAAB
J29
1948
蘇聯拉沃奇金
La-15
1948
因事故頻傳於一九五三年退役
蘇聯雅克列夫
Yak-23
1947
法國達梭
Ouragan颶風式
1949
法國戰後第一架噴射機
英國德哈維蘭
DH.112毒液Venom
1949
美國北美航空
F-86D軍刀
1949
配備雷達改為頷式進氣的F-86,後影響到義大利飛雅特的G.91
美國洛克希德
F-94星火式
1949
以火箭為主武裝的攔截機
加拿大國營航空公司
CF-100Canuck
1950
非F-100超級軍刀的授權生產,為優秀的攔截機
美國共和
F-84F雷紋式
1950
F-84主翼改為後掠翼的型號
加拿大
CL-13 Sabre
1950
美國F-86的授權生產改良型
蘇聯米格設計局
米格十七
1950
米格十五的改良型,相對應的型號是美國的F-86H
英國德哈維蘭
海毒液 Sea Venom
1951
毒液式的艦載機型,皇家海軍使用
英國格洛斯特
標槍式Javelin
1951
法國達梭
神秘式 MD.452
1951
又譯為秘幻式
美國北美航空
FJ-2/3狂怒式
1951
更改為後掠翼的FJ-1
美國麥克唐納
F3H惡魔式
1951
在經過一番設計,更換雙引擎後,成為F-4幽靈二式
美國沃特
F7U彎刀式
1951
英國德哈維蘭
海雌狐Sea Vixen
1951
蘇聯雅克列夫
Yak-25
1952
引擎掛置方式如同現在客機,雙引擎,為使用機砲的攔截機
法國神秘四式
MD.454
1952
瑞典SAAB
SAAB 32
1952
澳大利亞
CAC Sabre
1952
軍刀機授權生產版
美國北美航空
FJ-4
1954
中共瀋飛
殲五 J-5
1956
米格十七授權生產版
  


<第二代戰機>

一九五三年韓戰結束後,第一代噴射機之間的大規模空戰畫下句點,韓戰中的空戰經驗深遠的影響到了新一代的戰機設計。

一九五零年代的各國航空技術突飛猛進,後燃器的問世使引擎能將空氣燃燒更完全、產生更大推力,世界平飛時第一架突破音速的噴射機F-100超級軍刀式(Super Sabre)於焉誕生。
除了引擎推力的增加,得益於承襲自納粹德國的航空技術或自身的研究,新世代戰機在氣動布局上也有顯著長進,如三角翼、後掠翼、可變翼等,機身則因翼面積理論的提出有了改變,阻力大幅減少,氣動布局全方面的優化是新的戰機能突破音速的要素之一。

航電系統在此時也進入一個新的階段,雷達小型化致使一般的戰轟機、戰鬥機也能搭載雷達,由雷達提供空戰資訊,同時伴隨著飛彈的成熟,戰轟機與攔截機主武裝逐漸改為較為聰明的飛彈,第二代戰機的機砲數量逐漸減少、甚至完全不裝備機砲。


(幻象三是第二世代的三角翼戰機代表)

一九五零年代,冷戰「溫度」極速上升,不論是北約還是華約都具有使用核武摧毀敵方的能力,即「互相保證毀滅」,在這種情況下,戰鬥機循第一世代的發展,持續往前走向另一種極端。

戰轟機得雷達小型化之俾益,開始具備全天候作戰能力,而因核打擊的需求,戰轟機和攔截機相同,被要求具有高速------與後者不同的是,戰轟機的高速用於低空突防,即以極高的飛行速度、在雷達不易探測的低空飛行,藉以突破敵方攔截機的攔截、地面防空武器的阻擊,於敵軍上空投下核彈,或以火箭、傳統炸彈等轟炸敵軍。
戰轟機的機動性較攔截機為高,但速度、爬升率則遜於後者,如F-100超級軍刀式便是典型的戰轟機,低空的纏鬥性能尚可,有時也會負責空優巡邏任務,但還是以執行密接支援、對地攻擊為主。


而攔截機則承襲第一代之需求------更高的飛行速度、爬升率,配備性能良好的大型雷達,用以導引各式飛彈攔截敵機。
但在裝備大型雷達、複雜的航電設備與飛彈後,攔截機的運動性大幅下降,纏鬥能力或多或少的減低,所幸攔截機所負責攔截的對象是笨重且緩慢的戰略轟炸機,較差的運動性也不成問題。
另一方面,有鑑於一俟美蘇開戰,機場很有可能遭到摧毀,美蘇兩方不約而同地要求戰機必須擁有短場起降能力(CTOL,conventional take-off and landing),甚至開始發展垂直起降戰機(VTOL,vertical take-off and landing)。
最後隨著向量推力的成熟,英國在一九六零年代末推出了世界上第一架成功服役的VTOL戰機鷂式(Harrier,國內多譯為獵鷹),因其航電、機動性能以及未能突破音速等特徵,鷂式仍劃為第二世代。


(英國的鷂式為世界上第一架服役的VTOL,分代上屬於第二代戰機)

第二代戰機的氣動佈局開始出現以三角翼、後掠翼為主流的新翼型。
三角翼顧名思義,主翼外型為三角形,具有可提供較大升力、超音速阻力較低等優點,瞬間轉彎能力較佳,惟低空操作性能極差,這點直到日後第四代戰機的線傳飛控系統服役才能解決,在此時使用三角翼戰機執行低空突穿任務的風險十分的高。

而在航電系統,雷達的發展使得戰機全面配備雷達,但仍存在著性能上的差距,輕型的戰機依舊無法配備大型、探測距離遠的雷達,飛彈的發展也令原佔據戰機武裝首要地位的機砲、機槍開始為飛彈所取代,過度性質的火箭則開始退出戰機武裝的舞台。
攔截機及戰轟機間的差異也隨著航電系統的進展模糊,最後在一九五零年代末,劃時代美國海軍航空隊發展的F-4幽靈二式出世,若單從年代來看,一九五八年首飛的F-4不論是在新式美國分法(1950年~1960年代初)還是在舊式美國分法(1950年~1972年)中都是第二代戰機,但他卻又具備許多第三代戰機的技術指標,舊式的美軍戰機分代法即是以年代把F-4分在二代機,才使美軍的三代機對照蘇式的四代機-----如F-16、米格二十九,造成東西兩方的分歧。
而以劃時代的F-4出場為契機,攔截機和戰轟機逐漸統合為多功能戰機,進入了新式美軍分法、俄式分法的第三世代。


<第二代戰機列表>

國家/廠商
戰機型號
首飛
備註
美國道格拉斯
F4D天光/F-6
1951
1962年後改為F-6
美國北美航空
F-100超級軍刀式
1953
第一架突破音速的戰機
蘇聯米格設計局
米格十九
1953
美國康維爾
F-102三角劍
1953
因翼面積理論的應用得以超音速,但性能不佳,改良出F-106
美國洛克希德
F-104星式(StarFighter)
1954
暢銷十多國,我國亦有使用
美國麥克唐納
F-101巫毒式
1954
其改良的RF-101我國亦有使用
英國電氣
閃電式 Lighting
1954
英國第一架突破兩倍音速的戰機
美國沃特
F8F/F-8十字軍
1955
1962年統一編號後改為F-8
美國共和
F-105雷酋
1955
越戰時美軍戰轟機主力
英國福蘭
蚋式(Gnat)
1955
曾參與印巴戰爭等戰役
法國達梭
超級神祕式
1955
等同於美國F-100
瑞典SAAB
龍式(Draken)
1955
第一架雙三角翼戰機
蘇聯米格設計局
米格二十一
1955
越戰中大肆活躍,生產多架,是擅長纏鬥的攔截機
蘇聯蘇霍伊設計局
Su-7
1955
1960年代蘇聯主要戰轟機
英國Supermarine
彎刀式Scimitar
1956
艦載機
法國達梭
幻象三Mirage III
1956
一九六零年代世界三大輕戰機之一
義大利飛雅特
G.91
1956
原為北約通用戰機標案得標者,後來只有三國使用
蘇聯蘇霍伊設計局
Su-9
1956
在Su-7基礎改良而成的攔截機
法國達梭
軍旗四Étendard IV
1958
艦載機
中共瀋飛
殲六(J-6)
1958
米格十九授權生產版
印度
HF-24風神Marut
1961
印度第一架自製戰機,屬戰轟機
中共成飛
殲七(J-7)
1966
米格二十一的中共仿製型
法國達梭
幻象五MirageV
1967
戰轟機型的幻象三
英國霍克
鷂式(海獵鷹) Harrier
1967
世界上第一架垂直起降戰機
以色列IAI
鷹式戰機(Nesher)
1971
竊取法國幻象五設計圖仿製而來
蘇聯雅克列夫設計局
Yak-38
1971
蘇聯第一架垂直起降戰機



<第三代戰機>

時間來到一九六零年代,持續進步的飛彈、引擎、雷達、航電系統、氣動佈局令戰機進入到新的第三代。
先進的地形繪製系統成為所有戰機都具備的航電,減少戰機在低空飛行失事的機率,紅外線感測裝置的服役讓戰機除了雷達外擁有另一項搜索敵機的裝備。
標定莢艙可清楚標示目標位置,精準導引的雷射導引炸彈炸毀傳統炸彈難以撼動的龐然大物,可干擾防空飛彈的電戰莢艙令生存性大大提高,再再都使戰爭型態為之改變。

航電系統的蓬勃發展、飛彈的進步令飛彈萬能論甚囂塵上,認為日後以飛彈主導的視距外(Beyond Visual Range,指在視線範圍外,一般而言是十五公里以上的距離) 空戰將會成為空戰的主流,傳統的近距離纏鬥(DogFight)將消失在空戰之中,致使機動性在第二代時被忽視,但隨著一九五零年代末的一些地區性衝突、氣動佈局的進步,第三代戰機機動性才有所起色。
  

(蘇聯可變翼戰機的代表:米格二十三)

過去在一二代戰機上頭大行其道的後掠翼到了第三代戰機為設計師們所摒棄,翼前緣後掠角不大於四十五度的梯型翼,可依情況調整角度的幾何可變翼與提供較低翼負荷的三角翼成為設計的主流,而與三角翼搭配,在機首或進氣道兩側增設前翼的三角翼加前翼構型也在此時出世。

幾何可變翼的研究最早於一九四零年代末開始,此種翼型可變換主翼角度,起降時將主翼向前偏轉可獲得較大升力與阻力,起飛距離大幅縮短,而飛行時主翼向後偏轉,致使阻力較低,有益於高速飛行,也可視情況調整機翼角度,惟後勤維修困難、結構複雜。
前翼又分近耦合前翼與長耦合前翼,前者穿音速性能較佳,後者則是高速性能較佳。


  (F-111使用了TF-30渦扇發動機為動力來源,但此發動機性能極不穩定)

渦輪噴射引擎在此時發展到巔峰,渦扇引擎開始裝備戰機,為戰機提供更好的動力來源。

一九六四年美軍大規模參與越戰,F-100等世紀系列的二代機與F-4、F-5等三代機在此役中與北越空軍交戰,中低空纏鬥性能有限的二代戰機和F-4這款多功能戰機在越戰時遇上了苦戰,而越戰的戰例也不如各國所預設的高空作戰,纏鬥多在中低空發生,經過越戰後,記取教訓的各國開始重視戰機於中低空的穿音速性能、靈活度,不再把過去的高空性能奉為圭臬,於是乎,隨著線傳飛控系統(Fly by Wire,FBW)的導入、航電系統的持續進步,戰機發展進入了第四代。

<第三代戰機列表>

國家/廠商
型號
首飛
備註
美國麥克唐納
F-4幽靈二式
1958
劃時代的戰機,同時也是美國三軍通用戰機中最有名的一款
美國諾斯洛普
F-5A/B自由鬥士
1959
前身N-156構型亦產生了T-38教練機。F-5A/B軍援多國。
後衍生出F-5E/F虎二式,我國為使用最多虎二式的國家
蘇聯圖波列夫設計局
Tu-28
1961
攔截機
蘇聯蘇霍伊設計局
Su-15
1962
曾擊落南韓一架客機
蘇聯米格設計局
Mig-25
1964
最大飛行速度紀錄為3馬赫,在一九九一年波灣戰爭中曾有擊落四代機F/A-18的紀錄
美國通用動力
F-111
1964
戰鬥轟炸機,渦扇發動機首次應用
蘇聯蘇霍伊設計局
Su-17
1966
戰轟機,日後衍生出Su-20/22
法國達梭
幻象F1 MriageF1
1966
蘇聯米格設計局
Mig-23
1967
可變翼戰機
瑞典SAAB
J-37 Viggen三叉閃電式
1967
前翼戰機
中共瀋飛
殲八(J-8)
1969
雙發版的殲七
以色列IAI
Kfir幼獅式
1973
改良鷹式,將發動機更換為J79的型號
法國達梭
超級軍旗式
1974
艦載機,在福克蘭戰爭、兩伊戰爭中曾有擊沉敵艦的紀錄
日本三菱
F-1
1975
由T-2教練機改良而來
南非
獵豹式
1983
仿幻象五,以色列提供技術



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