本文原載于《兵器》雜志2006年6月刊,。本次轉載時經(jīng)重新二次內容完善及編輯、補充部分插圖和整理,。

戰(zhàn)斗機敏捷性決定空戰(zhàn)性能

戰(zhàn)斗機之間所進行的格斗一直是空中戰(zhàn)場上最驚險,、最殘酷的戰(zhàn)斗形式。自從戰(zhàn)斗機之間的交戰(zhàn)出現(xiàn)之后,，戰(zhàn)斗機的敏捷性便一直是關系到空戰(zhàn)勝負的關鍵因素之一,。

一戰(zhàn)時期的“駱駝”戰(zhàn)斗機，二戰(zhàn)中的拉-5,、雅克-3,、P-51和“零”式戰(zhàn)斗機，戰(zhàn)后噴氣時代的F-86,、F-8戰(zhàn)斗機以及第三代的F-15和F-16戰(zhàn)斗機都是在強調機動性的同時具有較好敏捷性的空戰(zhàn)飛機,。戰(zhàn)斗機的最大對手同樣是戰(zhàn)斗機，而一架性能優(yōu)異的戰(zhàn)斗機無疑會給飛行員帶來更多的榮譽和生存機會,。

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機已經(jīng)越來越向電子化,、自動化的方面發(fā)展，先進的傳感器和計算機技術的應用使超視距作戰(zhàn)成為現(xiàn)代化空戰(zhàn)中最主要的作戰(zhàn)手段,。超視距空戰(zhàn)雖然從上世紀90年代初期的海灣戰(zhàn)爭開始在歷次戰(zhàn)爭中表現(xiàn)出了越來越重要的作用,，但即使是具備了高隱形性能、超音速巡航能力和較強超視距作戰(zhàn)能力的第四代戰(zhàn)斗機也仍然無法完全避免近距離格斗空戰(zhàn),。

根據(jù)世界各國對新一代戰(zhàn)斗機的技術發(fā)展和作戰(zhàn)環(huán)境的分析可以看出,，只要交戰(zhàn)雙方在裝備技術和指揮控制水平上的差距不是過大，那么近距離格斗空戰(zhàn)仍然將占據(jù)空戰(zhàn)中20%~30%的比例。不可避免的格斗空戰(zhàn)要求戰(zhàn)斗機在強化隱形性和超視距作戰(zhàn)能力的同時,，還必須具備足夠強的格斗空戰(zhàn)性能,。

戰(zhàn)斗機的機動性和可控性之間有著直接的聯(lián)系，而敏捷性可以說是機動性和可控性的因數(shù)之和,。一架機動性能出色卻難以控制的戰(zhàn)斗機是不能稱為高機動戰(zhàn)斗機的,。戰(zhàn)斗機機動性、可控性和敏捷性之間的關系和效果,，可以用朝鮮戰(zhàn)爭中F-86和米格一15之間的空戰(zhàn)來分析,。單純以戰(zhàn)斗機的機動性數(shù)據(jù)為依據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，如果米格-15的飛行控制性能與F-86一樣好,，那么米格-15將完全可以在空戰(zhàn)中壓制住F-86,，但是參加朝鮮上空作戰(zhàn)的中國和蘇聯(lián)飛行員都認為米格-15是一種非常難以操縱的飛機，這就使F-86戰(zhàn)斗機依靠操縱性和敏捷性上所具有的優(yōu)勢,，在與米格-15的空戰(zhàn)中占據(jù)了明顯的優(yōu)勢,。

圖示：蘇聯(lián)米格-15是世界上最早投入使用的噴氣戰(zhàn)斗機。高空高速飛行性能突出,，特別是良好的加速性能和爬升性能優(yōu)于同期的西方同類飛機,，垂直機動性壓倒了對手，在水平機動性方面則與對手持平,。但它也存在不足,，例如機載設備、座艙舒適性都不如F-86,，航程也略短一點,，火炮威力雖大，但備彈較少,，持續(xù)作戰(zhàn)能力就更差些,。

戰(zhàn)斗機發(fā)展過程中對敏捷性的要求出現(xiàn)了幾次比較明顯的變化。一般在和平時期所發(fā)展的戰(zhàn)斗機大多通過犧牲敏捷性來強化飛行速度,、高度和增加更多的武器與設備,，那時的全導彈戰(zhàn)斗機就是這種裝備思想發(fā)展的頂峰。然而在戰(zhàn)爭期間或根據(jù)實際戰(zhàn)爭經(jīng)驗所發(fā)展的戰(zhàn)斗機則相對更加重視敏捷性對空戰(zhàn)的作用,。

根據(jù)越南戰(zhàn)爭和中東戰(zhàn)爭的經(jīng)驗所發(fā)展的第三代戰(zhàn)斗機就是重視機動性和敏捷性思想的代表,，而現(xiàn)在發(fā)展中的三代改進型戰(zhàn)斗機和更加現(xiàn)代化的第四代戰(zhàn)斗機則在強調超視距空戰(zhàn)能力和較好的飛行性的同時，開始將敏捷性放到了一個非常重要的位置上,。

對戰(zhàn)斗機敏捷性的要求

在整體氣動設計水平相當?shù)那闆r下,，戰(zhàn)斗機的機動性能與飛機的過載具有直接的關系。目前國外廣泛裝備的第三代戰(zhàn)斗機在機動飛行時的最大過載已經(jīng)達到了9g,。這個過載標準基本上達到了人體可以承受的極限,，即使飛機的結構強度和過載還可以繼續(xù)提高,，但是飛行員體質上的局限已經(jīng)很難依靠提高飛行過載來加強戰(zhàn)斗機的機動性。

圖示：F-16針對越南戰(zhàn)爭空戰(zhàn)經(jīng)驗大幅度優(yōu)化視距內格斗性能,，是美國第一種能夠進行9G過載機動的戰(zhàn)斗機,，也是美國首先采用線傳飛控、人體工程學座艙的戰(zhàn)斗機之一,。

戰(zhàn)斗機要在格斗空戰(zhàn)中搶先獲得優(yōu)勢的位置,，具備更高的轉彎角速度是最為明顯的方法，但是提高轉彎角速度必然會帶來超過飛行員可承受極限的大過載,，同時高過載轉彎也會產(chǎn)生很大的阻力,，而高阻力將會迅速消耗掉戰(zhàn)斗機的能量，使戰(zhàn)斗機無法保持足夠的能量對機頭位置進行有效調整,。

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機對敏捷性要求與傳統(tǒng)的機動性要求之間存在有明顯的不同,。傳統(tǒng)的機動性一般是通過單位剩余功率、轉彎角速度等能量機動指標作為對比的依據(jù),，但是這些數(shù)據(jù)只能比較出戰(zhàn)斗機在穩(wěn)定狀態(tài)下的機動能力,，只適合于判斷對目標后半球實施穩(wěn)定攻擊的作戰(zhàn)能力，而不能清楚地表現(xiàn)出敏捷性在作戰(zhàn)中所體現(xiàn)的戰(zhàn)術特點,。

戰(zhàn)斗機之間的空戰(zhàn)如果還是以第三代戰(zhàn)斗機設計時的尾追（后向）攻擊為基礎,，那么近距離空戰(zhàn)將以持續(xù)轉彎機動為主要特征,。交戰(zhàn)雙方誰的持續(xù)轉彎速度余量較大,，即誰的動能占有優(yōu)勢，那么誰就會在空戰(zhàn)中獲得搶先射擊的機會,。在以持續(xù)轉彎機動動作為代表的空戰(zhàn)中,，戰(zhàn)斗機的推重比和翼載荷將起到?jīng)Q定性的作用。

戰(zhàn)斗機在現(xiàn)代格斗空戰(zhàn)中基本都是采用具有全向攻擊能力的高性能空空導彈作為主要作戰(zhàn)武器,，而裝備有高性能紅外成像導引頭的新型格斗空空導彈已有能力在飛機的整個正迎頭±90°的范圍內攻擊空中目標,，因此現(xiàn)代戰(zhàn)斗機在進行格斗空戰(zhàn)的過程中，已不再需要繞到目標后方的狹小錐形空間范圍內進行攻擊,。具備在目標前半球范圍內進行迎頭攻擊和側向攻擊能力的先進空空格斗導彈從根本上改變了戰(zhàn)斗機格斗空戰(zhàn)所使用的戰(zhàn)術,。

裝備AM-9X和AIM-120空空導彈的美軍F-16戰(zhàn)斗機。先進空戰(zhàn)式器的使用大大提高了傳統(tǒng)第三代戰(zhàn)斗機的空戰(zhàn)能力,。

新型戰(zhàn)斗機強調敏捷性的要求主要是基于兩個方面的考慮：第一是因為全向攻擊導彈的出現(xiàn)使戰(zhàn)斗機降低了對穩(wěn)定攻擊機動動作的要求,，飛行員只需要將機頭對準目標就可以對目標實現(xiàn)比較高的殺傷率，而迅速調整機頭位置則需要戰(zhàn)斗機具有很高的敏捷性,；其次是新型戰(zhàn)斗機都將隱形性能作為一個重要的設計指標,，而隱形戰(zhàn)斗機之間的空戰(zhàn)更容易出現(xiàn)近距離格斗交戰(zhàn)。這兩個技術特點決定了現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)環(huán)境和性能要求與第三代戰(zhàn)斗機在設計時所處的環(huán)境已存在明顯的區(qū)別,，因此新一代戰(zhàn)斗機的技術和戰(zhàn)術發(fā)展必須按照作戰(zhàn)環(huán)境的變化進行適當?shù)恼{整,。

戰(zhàn)斗機使用全向攻擊武器的作戰(zhàn)性能更多地取決于戰(zhàn)斗機本身的瞬間機動性能和敏捷性,，能夠首先將機頭指向目標并使武器完成瞄準的戰(zhàn)斗機，將在激烈殘酷的空戰(zhàn)中獲得更多的勝利機會,。在交戰(zhàn)雙方都裝備有先進格斗空空導彈和可以得到良好預警支持的條件下,，建立在戰(zhàn)斗機敏捷性基礎上的機頭指向能力對作戰(zhàn)勝負的作用已經(jīng)超過了飛機機動性所得到的效果。

圖示：AIM-9X“響尾蛇”空空導彈裝有高性能紅外成像導引頭（上圖）和矢量噴口(下圖）,，與美軍裝備的聯(lián)合頭盔安裝提示系統(tǒng)配合使用后,，飛行員捕獲和跟蹤目標的能力大大提高，機頭不必像以往那樣對正目標也能獲得有效的開火機會,。

基于氣動基礎上的直接控制力和敏捷性設計,，在應用范圍和繼續(xù)提高的潛力方面都已接近極限，新一代戰(zhàn)斗機單純依靠氣動力控制已經(jīng)不能繼續(xù)滿足21世紀空中戰(zhàn)場對戰(zhàn)斗機的機動性和敏捷性的要求,。

過失速機動的概念和作用

根據(jù)國外采用數(shù)字仿真手段對戰(zhàn)斗機敏捷性的戰(zhàn)斗效益所進行的研究結果證明,，在對抗雙方戰(zhàn)斗機機動性相當?shù)那闆r下，一方僅僅通過提高敏捷性的技術手段所增加的戰(zhàn)斗效益就相當于增加發(fā)動機推力的30%和降低機翼載荷的23%,，而這個收益還僅僅是采用氣動力控制的手段所獲得的,。

但是飛機機動性和敏捷性的設計要求在飛機氣動設計的一些方面還存在矛盾，完全依靠氣動控制來兼顧機動性和敏捷性的要求是比較困難的,。在依靠常規(guī)氣動力控制手段來提高飛機敏捷性的技術難度迅速提高的情況下,，國外在上世紀70年代末期開始提出了一個超機動的概念，簡單來說就是戰(zhàn)斗機在遠超過最大升力迎角時,，通過對側滑和滾轉進行精確控制的機動飛行,，即戰(zhàn)斗機在過失速條件下仍可進行可控的機動飛行。

戰(zhàn)斗機在進行超機動動作時并不需要很大的過載,，主要是依靠戰(zhàn)斗機很大的俯仰角速率,、突然加/減速和在極大迎角姿態(tài)下繞速度矢量進行滾轉的能力以及通過迅速改變的飛行姿態(tài)使戰(zhàn)斗機獲得很高的機頭指向能力。戰(zhàn)斗機在進行超機動動作的過程中能夠使機頭快速指向目標,，并獲得遠比常規(guī)氣動控制高得多的轉彎角速度,。這對于快速搶占攻擊位置和回避敵方的攻擊非常有利。因為超機動概念中的飛行動作基本上都是在超過最大升力迎角的大迎角下進行的,，所以目前普遍將超機動稱為過失速機動,。

過失速機動所要求的不但是飛機在超過最大升力迎角后具有可靠的姿態(tài)穩(wěn)定性，還要求在進行過失速機動的過程中飛機始終處于可控狀態(tài),，只有滿足了這兩個基本的要求才可以稱為過失速機動,。

過失速機動的性能基本上無法依靠常規(guī)的氣動控制來滿足。發(fā)動機推力矢量是目前滿足飛機在過失速條件下飛行控制能力最好的,、也是最為有效的手段?，F(xiàn)代化戰(zhàn)斗機實現(xiàn)過失速機動的途徑是通過對氣動設計和動力系統(tǒng)的綜合，將高可用升力,、大推重比航空動力系統(tǒng),、推力矢量控制和非定常氣動力效應進行綜合利用,。

目前，美國對于戰(zhàn)斗機過失速機動技術的研究走在世界的前列,。美國空軍和NASA在上世紀70年代末期發(fā)展的HiMAT高機動性遙控研究機采用氣動力控制為主,；AFTI/F-16驗證機對飛機火控-飛行-推進一體化技術進行了初步的驗證；美國與德國共同開發(fā)的X-31增強戰(zhàn)斗機機動性驗證機則是第一次將飛機的氣動控制與推力矢量控制綜合到一起進行設計,、以大迎角下進行的過失速機動性概念為根本研究目的的機型,。

美國對于過失速機動的研究不但時間早，而且所涉及的范圍和技術應用程度都非常高,。美國空軍開始裝備的第四代F-22A戰(zhàn)斗機是世界上第一種在設計開始就將推力矢量技術和常規(guī)氣動控制技術進行綜合考慮的實用化機型,。F-22A雖然在設計中沒有過多地強調過失速機動性能，但作戰(zhàn)迎角可達到60°,，已具備了非常強的過失速機動能力,。

較好的大迎角飛行能力使F-22A在敏捷性上相對常規(guī)第三代戰(zhàn)斗機擁有很大的技術優(yōu)勢。F-22A代表了目前世界戰(zhàn)斗機技術的最高水平,。如果想在格斗空戰(zhàn)中有能力對抗F-22A戰(zhàn)斗機,，那么就必須具備至少與F-22A相當?shù)拿艚菪浴?/p>

美國F-22A“猛禽”戰(zhàn)斗機具備良好的隱形性能，在視距外交戰(zhàn)中擁有較大的優(yōu)勢,。

過失速機動對飛機和飛行員的要求

現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機普遍采用了放寬靜安定度的設計來提高飛行性能,。對于靜不安定的戰(zhàn)斗機，飛行員必須在增穩(wěn)系統(tǒng)和相應的電傳操縱系統(tǒng)輔助下才能真正掌握對飛機的控制,。戰(zhàn)斗機在過失速機動過程中的飛行狀態(tài)將出現(xiàn)迅速變化,，飛行控制上的要求也使飛行員必須通過自動飛行控制系統(tǒng)來操縱飛機。

過失速機動動作是戰(zhàn)斗機在小范圍內進行大角度的姿態(tài)調整,。戰(zhàn)斗機在過失速機動作戰(zhàn)中不僅需要強調飛機本身的機動性能,，對于飛行員本身也有很高的要求,。過失速機動飛行是一個飛行狀態(tài)急劇變化的過程,，部分飛行動作會與飛行員的感官經(jīng)驗完全不同。

如果飛行員平時沒有對過失速機動飛行進行長時間的熟悉和大量的基礎訓練,，那么過失速機動姿態(tài)變化與飛行員習慣之間出現(xiàn)的沖突會導致飛行員失去判斷能力和喪失意識,，甚至產(chǎn)生錯誤的判斷，并做出完全錯誤的操縱動作,。能夠操縱戰(zhàn)斗機進行過失速機動飛行的飛行員需要經(jīng)過長時間的適應性訓練,，而且需要建立起一整套與過失速機動相適應的指揮方式和戰(zhàn)術手段。

圖示：蘇聯(lián)/俄羅斯剛剛在氣動布局研究方面趕上美國,，F(xiàn)-22A又在失量推進和隱形性能方面占得先機,。美、俄在未來戰(zhàn)斗機研制的角力仍將繼續(xù)下去,。圖為俄羅斯蘇-27SMK戰(zhàn)斗機,。

在解決了飛機和飛行員的適應性問題之后,，機載傳感器和武器系統(tǒng)也必須適應過失速機動作戰(zhàn)時的技術要求。機載傳感器必須有能力在高速回轉過程中迅速地對目標進行跟蹤和瞄準,，機載導彈的導引頭也必須有能力在載機進行過失速機動的大角度姿態(tài)調整過程中穩(wěn)定跟蹤和瞄準目標,，而且導彈武器系統(tǒng)還要具備全包線范圍內發(fā)射的能力，絕不能出現(xiàn)載機將機頭指向目標,、而導彈卻不能發(fā)射的被動情況,。空戰(zhàn)中的戰(zhàn)機是稍縱即逝的,。如果機載傳感器和武器系統(tǒng)不能滿足過失速機動作戰(zhàn)的要求,，那么飛機本身單純具備過失速機動性能是沒有實際意義的。

過失速機動在平時和戰(zhàn)時的作用

只要近距離格斗在空戰(zhàn)中仍然不可避免,，那么對戰(zhàn)斗機敏捷性的要求就不會放松,。隨著具備低信號特征的第四代戰(zhàn)斗機在21世紀的廣泛裝備，戰(zhàn)斗機互相發(fā)現(xiàn)距離的降低使近距離格斗的危險性有可能在現(xiàn)有的基礎上得到增加,。如果新一代戰(zhàn)斗機不具備真正可靠的過失速機動能力,，那么將很難適應與第四代戰(zhàn)斗機相對抗的新時期戰(zhàn)場環(huán)境要求。

圖示：未來的空戰(zhàn)中可能還沒看見對手,，自己就被疾速射來的中距空空導彈擊落了,。空戰(zhàn)模式的變化也必然影響戰(zhàn)斗機的設計,。正因如此,，F(xiàn)-22A在研制之初就強調要獲得良好的隱形性能。

具備過失速機動和推力矢量技術的戰(zhàn)斗機在獲得了獨特的機動飛行性能之外,，對于保證飛行訓練中的安全性也是非常有效的,。根據(jù)美國空軍資料統(tǒng)計，在所有軍事航空訓練飛行事故中,，接近1/5的事故都是由于飛機進入失速尾旋或不可控制的偏離等極端狀態(tài)后發(fā)生的,。而我國空軍訓練中因為類似因素而出現(xiàn)飛行事故的比例還要更高。

采用推力矢量技術和具備過失速機動能力的現(xiàn)代化作戰(zhàn)飛機將通過提高飛機在極限姿態(tài)下的恢復能力來解決這個問題,。即使不考慮過失速機動技術對于提高戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)性能所起到的作用,，只要具備過失速機動能力的戰(zhàn)斗機可以將因為失速或偏離等原因出現(xiàn)的事故降低80%，那么就足以補償為滿足過失速機動設計所增加的成本和結構復雜性的代價,。