鹰击长空—现代版灰烬战线历史科普+设定完善:战斗机的历史及本设定中的编制问题

战斗机(英语:Fighter aircraft或Fighter Jet)
是一种空对空战斗用的军用飞机,主要用以对抗敌方的航空器,攻击空中目标,夺取、维护战场上的制空权,故其设计着重于提升机动力与运动性能。战斗机通常也被视为一个国家最重要的空中战力,亦是历来最复杂和精密的单人用武器。
历史上第一款名义上的的战斗机是1913年法国的莫兰-索尼耶L单翼机。法国人率先实现了在螺旋桨上安装钢制子弹偏导片,使机枪子弹不会击中螺旋桨。这个系统让飞行员可专心驾驶飞机并进行射击,同时也无须额外配置机枪手,但会使机枪的射速变慢。

由于苏联将对抗空中目标的飞机称为истребительная авиация(歼灭用航空器),并且最终将战斗机称为Истребитель(字面意义为歼灭者,相对于英文Fighter字面意义为为战斗者),也可以把战斗机称为歼击机。而新中国在进行国防建设的时候,跟随着苏联的体制进行建设,从而导致歼击机这个称呼一直沿用至今,但是在官方分类中,很早就不再使用歼击机这个称号,但是为了统一称呼,中国的战斗机/战斗轰炸机,依旧使用“歼”字作为开头。
另外为对应空中轰炸和空中侦查的发展,战斗机还发展出一个分支:截击机(Interceptor)。截击机的用途是在敌方轰炸机和侦察机进入己方空域前,以其速度和爬升能力争取时间及高度优势并将其摧毁。由于截击机是针对飞行高度较高的轰炸机与侦察机,在设计上以爬升率和飞行速度为优先。第二次世界大战之后,有鉴于核武器的威胁,许多国家一度将截击机视为与一般战斗机同等重要的机种。不过由于空对空导弹科技的成熟和战斗机技术的发展,截击机的功能已可通过配备导弹的空优战机以及多用途战机来满足,完全没有必要再发展专门的截击机。
在第一次世界大战中,军用飞机首次出现在战场上,主要负责侦察、运输、校正火炮等辅助任务。在战时,敌对双方的飞行员相遇时,往往利用五花八门的各种武器互相攻击,例如手枪、石头等,试图击落飞机或者是击毙飞行员,这就是空战(Combat)最早的起源。
这个阶段的战斗机还处在萌芽期,结构多以木材加上布料蒙皮构成,机翼从单翼到三翼都很常见,主要的武器多半改自陆军使用的轻机枪为大宗。英国曾经使用火箭对付盘据在英国城市上空的德国飞船。在对付地面目标上,早期的炸弹是由手榴弹或者是小型炮弹稍加改良而来,由机上的成员以手掷的方式瞄准释放,投掷准确度不高,破坏力也低。
在这个时期影响未来空战颇大的一项发明就是射击断续器。这个由荷兰所发明的装置,让机枪的子弹能够在转动的螺旋桨间隙中射出,飞行员完全不用担心子弹会与螺旋桨撞击的危险,而机枪的设置位置能够接近飞行员的瞄准线,从而提高准确度,但射速慢则是缺点。

到一次世界大战结束时,战斗机的基本型态大致上已经有了雏型:以小型机为主,强调运动性,需要有向前射击的固定武装。
而到了一战和二战之间,战斗机的设计开始采用流线型设计,流线型飞机设计包含的项目非常的广,从机身外壳的平滑,减少机身外部突出的部分与张线,外型由方正改为圆滑曲线,不得不突出的部分则以曲线圆滑的外壳遮蔽以减少阻力,采用收放式起落架等等。
除了在流线型设计上下功夫之外,动力系统的开发和使用材料的研究都影响到往后飞机设计的概念与可以使用的资源。在动力系统方面除了输出马力更大的发动机的开发之后,汽油辛烷值对于发动机的操作影响也逐渐被了解,同时,螺旋桨的极限性能以及替代的动力输出也陆续在各国进行研究。新一代的输出动力研究当中以喷气发动机和火箭发动机这两项影响后世最深。
到了30年代中期,各国最先进的战斗机设计多半具有这些特点:单翼,以金属为主的结构与外壳,后三点收放式起落架或者是有流线型外壳的固定式起落架,采用液冷式发动机的设计多于采用气冷,火力由采用步枪口径的轻机枪提升至12.7毫米(0.50英寸)以上口径的重机枪甚至是20毫米以及更大口径的机炮。


然而,到了第二次世界大战的时候,随着意大利军事学家杜黑的《空权论》的发表,以及各式各样重型轰炸机的出现,战斗机便成为了不仅仅只是作为防卫国土与抵挡敌人轰炸机的力量,在摧毁敌人的空中武力与使用空中武力的能力上扮演非常重要的角色。
但是大战进行中,德国、日本运用战斗机夺取空优的方式、以及美国为轰炸德国发展护航战机、战斗攻击机等的运用经验,让战斗机的运用在二战后期起了微妙的变化。在朝鲜战争中,美军以单一任务机种单纯夺取空优的概念已经全面成熟。而苏联在二战中突出了战斗机要能在恶劣环境下可靠作战,如较短的起飞降落距离和较低的进近速度,并且以较他国更强调加速性和上升率,中低空的飞行性能的,对于后来的空地一体作战中飞机,也就是多用途战斗机要求有较大的影响。

在大战结束前,战斗机的发展已经到达一个顶峰,并且开启另外一个世代的来临。短短几年之间,战斗机使用的发动机出力从数百匹直线上升到超过两千匹马力,速度直线上升到接近音速的区域,航程超过2000英里,最高升限到达4万英尺。

1930年代螺旋桨性能的极限已经在试验环境下被了解,替代推力的研发在许多国家相继展开,其中又以德国与英国的脚步较快,他们以各自的技术开发出第一代喷气发动机并且在二次世界大战结束前让喷气战斗机正式服役。美国主要发展活塞式战机,虽然国内已经有不少成品但是为了集中战时资源所以并没有投入量产。苏联则因为战争的关系而中断相关的研究。日本除了有少量本身的研究成果之外,也多是使用来自德国的资料与样品协助发展。
即使大战结束前已经有喷气战斗机服役,双方并没有机会与对手作战,直到1950年朝鲜战争爆发时,彻底转变战斗机与空战的型态。朝鲜战争之后,喷气战斗机迅速在各国取代螺旋桨,成为第一线装备,除了极少数的区域冲突,像是足球战争之外,喷气战斗机之间的战斗已经成为常态。
进入喷气时代之后,除了动力系统的改变以外,尚有其他的系统的加入逐渐改变战斗机的功能,战术与性能。比较重要的包括:雷达;导弹;喷气发动机加力燃烧室;电传飞控;低可侦测性(又名隐身)。

从喷气战斗机开始服役之后,出现对于各种战斗机在发展历史上的世代划分。常见的划分方式有很多种,划分的基本原则是以较为普遍的共通点作为世代划分的分野。历史上欧美和苏联对于战机的世代划分曾有明显不同(如苏联的第四代战机根据美国原先的标准划分为第三代战机),但现在划分标准已较为统一
第一代:
第一代战斗机可以追溯到二战末期服役的机种开始,此一时期的喷气战机主要是争取速度上的优势。这些战斗机是最初使用喷气发动机为动力,摆脱螺旋桨在接近音速时的上限。这些飞机的外型设计仍然沿用过去的经验,像是德国的Me 262和美国的YP-59战斗机等,与二战时期的双发动机飞机设计相去不远,大多是使用前三点起落架。
在性能上,第一代战斗机的平飞速度比螺旋桨飞机要高,航程则受到发动机的效率的影响而较差,水平运动性能也较弱,对油门改变的反应低,发动机的寿命受到材料与设计的影响,也不如当时最好的活塞发动机。平飞的最大飞行速度在音速以下,武装承袭自二战,以机枪或者是机炮为主,并且能够携带副油箱、炸弹与火箭弹等武器。
在结构和使用的材料上,已经无法在部分地方继续以非金属材料构成,而必须以全金属,尤其是高强度的铝合金作为主要的机体结构。造成这种改变的趋势除了飞行速度高以外,高速下的控制面变形导致运动能力迟缓或者是大幅降低是两个主要因素。此外,喷气发动机产生的高温也需要耐高温的材料维系操作和安全。
当第一代发展到后期阶段,部分1930年代的技术与科技研究成果陆续的被运用,包括后掠翼、弹射椅、雷达测距仪等。同时外型设计也针对高速飞行进行改良,在战术上也随之改进。
这一段时期的机种如苏联Yak-15战斗机、MiG-9战斗机、MiG-15战斗机、美国F-80战斗机、F-84战斗机、F-86战斗机、英国的格罗斯特流星战斗机、吸血鬼战斗机,法国的神秘式战斗机等。


第一代战斗机多为轻型战斗机,在现代版灰烬战线中,初始编制一般为3机,轻型机编制
第二代:
第二代战斗机的发展路线延续第一代强调速度,实用升限以及操作高度等方面,尤其是最大飞行速度从亚音速,经过超音速,一直到两马赫的范围,这让这个时期的战机陆续出现了极端设计,例如作为高速却短腿的截击机F-104、MiG-21(后来证明它更适合缠斗),甚至往后准备作为B-70护航机的XF-108,其发展的经验主要都来自此一时期。为了达到这些目的,加力燃烧室在这个阶段开始成为战斗机必要的装备,空气动力领域相关的研究成果也逐渐广泛采用。除了增加后掠翼的角度以外,三角翼与几何可变翼是另外两类新型态的高速飞行机翼设计。而另外一项关键性的突破是机身采用面积律的理论来设计。


第二代战斗机多为轻型,除去特殊情况,在现代版灰烬战线设定中初始编制为3机,轻型机编制
第三代:
第三代战斗机出现于1960年代,这个阶段将先前累积的使用经验以及各种试验的结果加以整合。许多高速飞行时的现象和控制问题获得相当程度的解决,高后掠角度的机翼设计已经不受到青睐,三角翼和几何可变机翼与后掠角度小于45度的梯形翼成为设计的主流。发动机的输出透过耐高温特殊材料和冷却技术而更上一层楼。雷达与各类航电逐渐成熟与复杂化,机鼻进气口已经几乎完全被放弃,以配合大型雷达天线的安装需求,而这个需求使得飞机的大小和成本迅速高涨。

第三代战斗机出现了重型战斗机,三代机中的轻型战斗机在现代版灰烬战线中依旧采用初始3机编制,而重型战斗机则采用初始2机编制。
第四代:
第四代战斗机于1970年代陆续服役,这些飞机吸收第三代战斗机设计与使用上的经验,加上诸多空中冲突与演习显示出来的问题和需求,融合之后成为冷战结束前后最主要的角色。

·四代半:
4.5代战机主要是指延续第四代战机的发展成果进行修改,作为第五代战机 全面服役前的过渡机种。虽说是性能低于五代战机的过渡机种,但价格上比 起昂贵的五代战机有优势。4.5代战机中多数是四代战机的改良升级版本, 如俄罗斯基于苏27的数种升级版(苏30SM、苏34、苏35)、米格-35,美国 的F-15E、F-16V、F/A-18E/F,日本的F-2等,另有一些初始即以4.5代规 格开发的战机,如欧洲的台风战斗机、法国的阵风战斗机、瑞典的鹰狮战斗机等。

第四代和四代半战斗机出现了重型机,同样,四代机和四代半中的轻型战斗机在现代版灰烬战线中依旧采用初始3机编制,而重型战斗机则采用初始2机编制。
第五代:
是目前世界最先进的一代战斗机。第五代战斗机在科技上与前一代最大的差异就是低可侦测性技术的全方位运用。第五代喷射战斗机的确切特征是有争议且含糊不清的,但最早研制第五代战斗机的洛克希德·马丁公司将第五代战斗机定义为“在即使携带导弹的情况下也能全方位隐身、拥有低拦截概率雷达(英语:LPIR)、高性能机身、先进的航空电子设备,以及高度集成的电脑系统,能够与战场上的其他单位联网以了解情况”的战斗机(另有一说为俄罗斯的五超标准:即超隐身、超音速巡航、超机动、超视距、及超信息化),其中不包括美国空军在1981年对ATF要求的超音速巡航能力。目前已经开始服役的、符合以上定义的第五代战斗机,包括美国洛克希德·马丁生产的F-22猛禽战斗机及F-35闪电II战斗机,及由中国成都飞机工业集团生产的歼-20和俄罗斯苏霍伊航空集团生产的苏-57战斗机

第五代战斗机产量稀少,而且同位体造假极高,工期相较别的战斗机会长很多,初始编制为1机编制,重型机编制
按种类分类:
空优战斗机:
空中优势战斗机是一种战斗机,旨在通过建立对敌方空军的战术优势(空中优势)来夺取敌方领空的控制权。空中优势战斗机的主要任务是对灵活、轻武器的飞机(通常是敌机)进行空中作战,并消除对空域控制的任何挑战。有些空优战斗机拥有巨大的载荷,可以客串一下对地攻击。

典型机型:F-22猛禽;歼-20;苏-27;苏-30;歼-11;F-14雄猫;F-15鹰(F-15空优版本,不计算F-15SE等强化对地打击能力的飞机)
空优战斗机一般为中型机编制,初始2机
护航战斗机(已被空优战斗机所取代):
护航战斗机是第二次世界大战以来,指专门设计来护送轰炸机的战斗机。护航战斗机需要足够长的航程来确保能够与被护航的轰炸机共同抵达目标、保护轰炸机完成任务后再护送其返航。
在战后引入的喷气发动机和其固有的短航程导致护航战斗机体系非常难以建立。相关的渗透战斗机概念短暂出现公元1950年代和1960年代,但没有生产任何相关的飞机。专用护航战斗机的重要性在第二次世界大战结束后已经减弱,护航的任务在必要时改由现代化的空优战斗机执行。
现代版灰烬战线设定中没有护航战斗机选项,具体编制请参考空优战斗机。
截击机:
截击机(Interceptor)系一种特别强调以飞行速度和爬升率来截击敌方轰炸机与侦察机等高空机种的军用飞机,通常被视为战斗机的一个类别。截击机在第二次世界大战前后受到许多国家的重视,随着1960年代弹道导弹的成熟,战略轰炸机的重要性下降;加上战斗机逐渐拥有超音速巡航,截击机的功用已由一般的防空导弹或多用途战斗机取代,目前很少有国家还在继续研发专门的截击机。

典型机型:米格-25;米格-31;英国宇航闪电;狂风;F-106三角标枪;歼-8;歼-10
截击机分轻型,和重型,初始2机编制3机编制都存在
夜间战斗机:
夜间战斗任务与日间战斗任务有极大的不同,尤其在早期雷达不成熟时夜间轰炸拥有相当好的隐蔽性,普通的战斗机相对不利于搜索敌人,因此夜间战斗机须特别强化夜间侦搜能力。因夜幕对战斗机也是掩护,因此机动力被放在次要地位,为搭载搜索设备和更强的火力,设计较日间战斗机庞大笨重,牺牲了性能优势。专职的夜间战斗机通常由大型战斗机或轻轰炸机改装,不会执行日间战斗任务,面对日间战斗机,其搭载的沉重搜索设备毫无作用反而成为动力负担,增强的定向火力也无法发挥,生存几率很不乐观。到了现代,随着雷达技术的快速成熟,战斗机的出勤不再受限于昼夜的影响,加上地面雷达侦搜技术成熟,传统的夜间战斗机隐蔽优势已降低。至今已经战斗机都已经可以全天候出勤而不需划分日夜间使用,不过新出现的电子作战飞机与隐形战机在设计与功能应用上与夜间战斗机都有异曲同工之妙.
现代版灰烬战线设定中不存在夜间战斗机,具体编制请参考多用途战斗机。
多用途战斗机:
多用途战斗机的设计目的是使用单一一种飞机就可以执行多个任务,其中相同的基本机身适用于多个不同的用途。开发多用途飞机的主要动机是降低使用普通机身的成本。
多用途战斗机可以担任更多的角色,如空中侦察、前方空中控制和电子战飞机。攻击任务包括空中拦截、压制敌人防空(SEAD)和近距离空中支援(CAS)等子类型。
德哈维兰蚊子是一种夜间战斗机,在第二次世界大战期间进行轻型轰炸和侦察
多用途飞机也被应用于一架飞机,该飞机既有主要作用,也有主要的空对空作战作用,还有空对地攻击等次要作用。然而,正如前文所述,那些以空战为重点设计的战机通常被视为空中优势战机,并且通常仅部署在该角色上,即使它们在理论上能够进行地面攻击。一个很好的例子是F-14雄猫对F/A-18大黄蜂;F-14最初被设想用于空中优势、舰队防御和拦截,一些变种后来获得二次地面攻击能力,而F/A-18从一开始就设计用于空对地打击,防御其他飞机的能力相对有限。另一个例子,欧洲战斗机台风和达索阵风被归类为多用途战斗机;然而,台风经常被认为是一种空中优势战斗机,因为它具有更高的格斗能力,而其内置的打击能力与阵风等同时代战机相比具有更轻的炸弹载荷,阵风战机牺牲了空对空能力以获得更重的有效载荷。

典型机型:达索阵风,欧洲台风;F/A-18大黄蜂;F-35“闪电”
多用途战斗机均为初始2机编制
战斗轰炸机:
战斗轰炸机同时具有攻击海上、地面目标和空中反击的能力,与以往执行轰炸时需要战斗机护航的轰炸机不同,战斗轰炸机本身具有防空能力,一架就可以确保任务顺利执行。战斗轰炸机的任务是对目标进行密接支援,作为战术轰炸机使用,它本身具有一定程度的空防能力,可以充分在区域冲突中与地面支援中展露头角。战斗轰炸机虽然具备2种飞机的功能,但直至第四代的战机为止,大部分的战斗轰炸机在空战上不如专用空战的战斗机,如F-15E在空战上不如F-16(由于武器挂载变化之故)。加上很多战斗机也具备一定的空对地能力,因此现代的战机发展多以空战为主、轰炸为辅,或一种专门空战的战斗机配合一种专门轰炸的战斗轰炸机,如:F-16配F-15E、F-22配F-35。更有甚者入中国会使用歼-20搭配歼-16使用。

典型机型:苏-34;歼-16;F-111土豚
战斗轰炸机均为初始2机编制