坚实的航空理论：科学评估的基础

那么是不是不能给战斗机的空战能力打分呢？不是的。现在人们已经发展了不少评估战机能力的方法。这些方法首先根据对未来空战的分析判断，确定诸方面的权重，然后根据对战机气动外形的分析、对工业科研能力的估算，再结合少量的公开数据，战斗机的空战能力评分：对不同战斗机之间相同的项目的一一按同一标准估分，进而量化飞机的作战效能。
　　这里我们就在上一专题对现代空战的分析判断的基础上，用一一评估了世界第四(五)代战斗机的作战能力，评分排序。由于被评估的不少参数并没有确定数据，所以在我们在每一项评估中都给出了所依据的技术评价原理，说明了所采用的评分理由。和缺乏细分分析，没有理论依据的随性打分完全不同。而整个理论介绍和分析对广大对于现代战机技术本质知之不多的读者来说，也具有较强的参考性。【详细】

升阻比——极为重要的基础性指标

在分析的最开始，我们必须通过分析，确定出战斗机一个极为重要的参数的相对比值——“升阻比”。顾名思义，这是飞机飞行中所获得的升力与阻力的比值。这一数值几乎就等同于空气动力效率，愈大愈好。飞行器的升阻比越大，其空气动力性能越好，对飞行越有利。
　　由于空气动力分析复杂性，我们先给出最终结论表格，再一一解释。F-22、YF-23、歼-20、T-50、F-35这五种典型的现代战斗机的升阻比评估如图，其中的原始增益，是相对常规布局的第三代战机而言的。【详细】

在传统的飞行理论中，飞机的迎角是不能够超过其特定的失速迎角（一般在25-40度左右）的，否则飞机就会因上翼面的气流场分离而失速，进入尾旋甚至坠毁。随着现代航空科技的发展，通过采用推力矢量技术等方法，已经使飞机有可能超过失速迎角了。【详细】

第三代战机的过失速机动

“过失速机动”是指飞机在上仰超过失速迎角之后区域的战术机动。这一概念包括两个层次的要求：
　　一、在超过传统的失速迎角之后，仍然具有稳定飞行的能力，而不会失控进入尾旋；
　　二、仍具有可靠的绕立轴、横轴或纵轴进行旋转的机头指向能力，仍然有能力完成可操纵的战术机动。
　　对于第一点，大部分第三代战斗机(特别是第三代后期)都具有这种能力。但对于第二点，第三代常规布局战斗机只能依靠自身的气动特性保持稳定，直至因惯性等退出大仰角状态为止，其间飞行员只具有有限的控制俯仰状态的能力，并不具备过失速状态下的偏转和滚转能力。
　　如苏-27战机最为著名的“普加乔夫眼镜蛇机动”， 机动过程中飞行员快速向后拉杆使机头上仰至110度～120度，形成短暂的机尾在前，机头在后的状态，然后推杆压机头，再恢复到原来水平状态。只能说跨入了过失速状态，但还不具备控制能力，不能随意机动。【详细】

第四代战机的过失速机动

但对于 F-22来说，以上就不必担心了，凭借先进的TVC（推力矢量技术），F-22可以利用双发推力矢量差产生控制力矩，在近70°的大迎角下，机头指向的改变速率可达近90°/秒，还能保持这一仰角进行360度横滚。在此迎角之下，机头能精确地停留和指向某一角度，并且有足够的低头控制能力。
　　F-22可以依靠TVC提供的推力矢量分量，维持和实时调整这个迎角，控制俯仰角和攻角误差在0.5°以内，以便机头指向目标、锁定和开火，随后快速推杆，使飞机回复到较小的迎角（还原和复位）。
　　总之，要具备过失速机动性，良好的大迎角飞行品质和有效的控制手段是必需的两大基础。除了TVC，鸭翼也是有效的控制手段。歼-10首席试飞员雷强就曾透露，歼-10能做仰角达160°～170°的“眼镜蛇机动”，而且稳定性及保持时间比苏-27更好，形成短时间内战机后仰近乎倒飞的不可思议飞行状态。
　　关于这一描述，很多军事迷和航空迷都认为纯属吹牛。但实际上，鸭翼差动能达到与TVC差动近似的大迎角控制能力，区别只是鸭翼无法提供向下的克服地球重力的推力矢量分量，不能保持大仰角状态而已。
　　歼-10的双腹鳍，大垂尾的气动设计，加上鸭翼差动能够实施对左右涡流体系的主动控制，使得歼-10在相当大范围迎角能都有很好的横侧向稳定性。苏-27能甩到110°，静不稳定度更高，俯仰操纵面效率更高的歼-10甩到160°是可能的。更先进的歼-20就更不用说了。【详细】

加速爬升性能[30%]——与推重比直接相关，也和阻力有关

机动性是一个涵盖范围很广的概念，影响因素也有很多。需要说明的是，这里说飞机机动性，主要是指亚音速机动能力，包括常规机动性、非常规机动和控制性能的集合。超音速机动能力另有权重参数。 战斗机的基本的机动性包括加减速性能、转弯、爬升和滚转性能，以及飞机的盘旋性能，其代表指标是爬升率、最大盘旋过载、加速时间和持续盘旋角速度。如果要推估分析，可以以推重比、剩余推力、翼载和升阻比等为参考指标，而这些指标又都大都可以最终推究到发动机推力和气动布局的本源上。
　　爬升率是指飞行器爬升时在单位时间内增加的高度，其计量单位为米／秒。它体现了飞机的垂直机动性。无论是格斗还是拦截，都需要应用飞机的爬升能力，在垂直片面内进行平飞加速、俯冲、跃升、筋斗等。因此爬升率历来都是战斗机最重要的机动性指标之一。爬升率的数值和单位都和“单位重量剩余功率”（SEP，其值等于飞行速度×（发动机可用推力－总阻力）/飞机当时总重）直接相关。SEP 和另一个机动指标——飞机加速性也直接相关。所以，推重比是飞机加速爬升的决定性指标。
　　在绝对数值上，第二代战机的海平面最大爬升率一般在200-250米/秒左右，第三代战机270-300米秒左右，F-22则超过350米/秒。此外，计算爬升率的需要各种飞机处于同等条件。我们在这里使用的是最大非加力推力下的正常飞行爬升率（机内半油，加典型战斗载荷）。具体的推重比（发动机推力/战机重量参数）我们将在后续专题中展开详细讨论，这里先给出数值。减阻增益的估算是指细长的歼-20、YF-23更符合面积律分布要求，短粗的F-22、F-35则压差阻力偏大。不过这并不影响大局。
　　加速爬升性能是飞机机动性的基础性指标，体现了飞机迅速改变自身速度、高度的能力，其占飞机亚音速机动性能的比重我们酌定为30%。【详细】

敏捷机动性能[50%]——鸭式布局占有优势

从放宽静稳定度的第三代战斗机开始，敏捷性这一概念从机动性中衍生、独立出来并得到重视。战斗机的敏捷性是指飞机迅速改变飞行状态的能力，从数学定义上来说，机动性反映的是飞机对其状态的变化率，敏捷性则反映了在单位时间内这一变化率的变化率。它突出了在机动性能的基础上飞机对指令的响应，强调了其时间特性，也被称之为瞬时机动性。而简单地说就是飞机反应敏捷迅速、操控响应性好。这是关于飞机机动性的高级评价，其代表指标是瞬时盘旋角速度。
　　如果一个飞机的盘旋性能非常好，但因为敏捷度低，所以需要5秒钟才能达到最大盘旋角速度，那么它在空战中必然失败，因为对手在其反应过来之前就已经占据优势将其击落了。而在空空导弹技术迅速发展的今天，敏捷性和机动性能更大的意义往往体现于机头指向性——为抢先发射导弹提供保证。
　　敏捷性与飞机的气动布局、静不稳定度、飞行控制系统等有关，特别是与飞机的升阻比有关，鸭式布局在这方面占有优势。
　　当然，敏捷性和机动性必须是完全在飞行员有效控制下的飞行姿态的改变，不可控的或不易控制的瞬变是没有意义的，必须与飞机的操纵品质一起做综合考虑。尤其是一些脱离作战需求，而一味地以表演为目的的敏捷性、机动性展示，是毫无意义的。
　　我们在这里把敏捷性和狭义的机动性——飞机进行盘旋或滚转，改变运动方向或姿态的能力，合称为敏捷机动性。这是飞机机动能力的关键指标，占飞机亚音速机动性能的比重我们酌定为50%。【详细】

有人认为，“过失速机动”提高了战机的近距格斗战斗力，开辟了全新的空中格斗战术。主要是可控迎角扩大很多，大大超过了失速迎角，机头指向能力加强，截获目标机会增大，提高了武器的使用机会。
　　这些人的理由是，近距空战中最重要的作战品质就是迅速瞄准敌机的能力，在近距格斗时，战斗机瞬时角速度越高，及早发射格斗导弹机会越大。
　　通过过失速机动获取更大范围、更有力的“角度空战”优势，似乎就成为了一种抓住战机的捷径，在快速偏转机头实施对敌指向、或在转弯过程中尽快减速和改变飞行方向，引诱敌机冲过目标等方面非常有用。
　　而且传统格斗空战时，处于被动的一方通常采取急转弯、急剧升降等动作来破坏对方开火条件。飞机超机动时的角速度变化率大，可使近距离跟踪的导弹过载剧增，以致超载而丢失目标。【详细】

过失速机动绝非未来近距空战主流

但是，目前的“过失速机动”受制于机体强度和操控能力，都是在慢速状态甚至是最小速度状态下实现的，如“普加乔夫眼镜蛇”机动时飞机进入的时速度不能超过420公里。
　　在超机动时，飞机必须先迅速减速，大量丧失动能，短时间呈现一种“悬挂”和“滞止”状态，恢复后速度仍很低。在进入机动前和改出后，都十分脆弱，实战时极易遭到有效攻击。
　　在遇到保持一定的运动“能量”的对手面前，这种机动动作很容易被防范。以苏-27来说，如果它的“眼镜蛇机动”真的非常幸运地迫使对手冲前或者进入被攻击的不利状态，那么只要对手有足够的能量作高速向上机动，苏-27是一点办法没有，因为已经没有能量供其跟随机动了，而且此时苏-27的时速还在200公里左右，等加速完毕目标早就不知跑到哪里去了。
　　更为尴尬的局面出现在多机空战中，正在进行过失速机动的战机用“能量空战”的观点来看与“活靶”无异，试图做“过失速机动”将更容易受到其他敌机的攻击，会出现挨打而还不了手的局面。
　　另外，“过失速机动”的进入要求往往十分苛刻，难以把握，同时其可控性也较差。【详细】

舞术/武术：欧美与俄罗斯的观点差异

欧美战斗机普遍对展示其非常规机动能力不感兴趣。主要动作的名声也不如俄罗斯的响。在苏-27刚开始在国际航展上亮相时，美国的F-15飞行员解释其不编排尾冲机动、不做普加乔夫眼镜蛇的原因是不具有实战意义。当时曾受到哄笑，现在证明有一定道理。
　　实际上，在F-22投入研制前，美国空军就先后用F-16/MATV、F-15SMTD、X-29和X-31等多种试验机对它可能要用到的机敏性技术进行了广泛的试验。
　　例如，用F-15SMTD验证了二维矢量推力喷管，F-16/MATV验证了随控布局操纵系统，X-29验证了连续变弯边条技术、X-31验证了高机动和非常规机动。对非常规机动的研究，美国比俄罗斯要深入得多。但美国空军最终没有对非常规机动进行进一步的深入研究。
　　同样，中国空军对“过失速机动”也无深究的兴趣，装备苏-27已近20年，对“眼睛蛇机动”一直没有探索的兴趣。
　　这是因为“超机动”是在大量损失能量的前提下完成的。在能量机动理论被广为接受的今天，利用飞机的过失速能力快速转向瞄准所造成的飞机速度骤减是所有飞行员都不愿看到的。因此，过失速机动是只会在极端情况下才有可能使用的最后解决手段。
　　总之，目前来看，“过失速机动”更多的是属于俄罗斯为推销苏-27而编排的一种花拳绣腿般的“舞术”，作为表演而设计的机动性、敏捷性展示，难以在实战中加以运用。在遇上真正的“武术”时，结果很可能并不美妙。
　　因此空战原则上仍应以能量机动为主流，但是“过失速机动”却不失为一种极端条件下的保命方法，在今后探索出速度更快的“过失速机动”动作时，或许会增大它的战术价值。【详细】