由于核威慑理论的迅速发展,战略轰炸机部队成为空军发展的重中之重。老式的活塞发动机被全部淘汰,由更先进的涡喷/涡桨发动机取代。早期战略轰炸机的发展方向是载弹量更大、升限更高、航程更远。为了提高性能,德国人研究的后掠翼技术终于在大型飞机上得到应用。美国人首先推出了采用 35 度后掠翼的 B-47。该机在美国军机史上有一定地位,正是在该机基础上,发展出了著名的 B-52——这种“祖父级”轰炸机至今仍然在役,并仍将继续服役一段时间,堪称最长寿的轰炸机。苏联方面则针对性地推出了图-95 和米亚-4,米亚-4 采用涡喷发动机,由于性能不佳很快退役。图-95 则采用涡桨发动机驱动的同轴反转螺旋桨,和它的对手 B-52 相仿,同样成为此后数十年苏联/俄罗斯空军战略轰炸机部队主力,并发展出多种不同用途的改型。中型轰炸机方面,英国人在 50 年代推出了“3V”系列轰炸机——即“勇士”、“火神”和“胜利者”。其中“火神”参加了 1982 年英阿马岛之战,但表现平平。苏联方面比较有名的是图-16,该机也有多种改型,并发展出民用运输型图-104。法国只研制出 SO.4050“秃鹰”轰炸机,这实际上是一种双发双座轻型轰炸机,性能一般,但因在 1967 年“六日战争”中被以色列空军用以成功突击埃及最南端的卢克苏尔和巴斯纳空军基地而成名。

B-52 的退役仍遥遥无期

初露峥嵘——一战期间的军机发展和技术进步

从沉寂到苏醒——军用飞机在“和平”假象下的艰难发展

血色顶峰——二战期间的军机大发展

蹒跚学步——1945 年到朝鲜战争期间早期喷气式飞机的发展

更快、更高、更强——50~60 年代的军机发展

飞向未来——60 年代末以来作战飞机的发展

随着时间推移,空地一体防御体系性能日益完善配套,轰炸机再也不能象以往那样大摇大摆长驱直入了。在这种情况下,超音速轰炸机应运而生。美国研制出无尾三角翼布局的 B-58,这是一种 M2 一级的中程战略轰炸机。但因使用、维护方面的诸多问题而很快退役。M3 一级的重型战略轰炸机 XB-70 则胎死腹中。苏联方面推出图-22 作为回应,这是一种常规布局飞机,和 B-58 相比,该机要幸运得多,一直服役到苏联解体以后,并有少量出口。法国也来凑热闹,发展出幻影 IV 超音速中程轰炸机。

B-58 的机腹吊舱中可装载武器和燃油

50 年代以后,美苏空军对专用攻击机失去了兴趣,认为高速战斗轰炸机足以取代其地位。苏联空军甚至撤销了强击航空兵。而美国海军则继续坚持发展专用攻击机,并研制出如 A-4、A-6 等一系列经典机型。这一时期,欧洲方面在意大利菲亚特 G.91 之后,也没有专用攻击机出现。尽管“鹞”最终是以攻击机的面目出现,但其原形 P.1127 和发展型 P.1154 在当时却是作为垂直起降战斗机来研制的。但在接下来的几场战争中,残酷的事实证明,在当时的技术条件下,战斗轰炸机并不能取代专用攻击机,由于防护能力不足,使得战斗轰炸机在严密防空体系下的生存率要低于专用攻击机,而其飞行性能也并不完全适合低空攻击。

A-4 的机动性能堪比战斗机

50~60 年代的技术发展

新颖的气动布局

在德国研究基础上发展而来的无尾三角翼布局,具有结构强度高、重量轻、内部容积大、跨音速阻力小和焦点移动小等优点,特别适合高速飞机。不过这一布局的缺点也非常明显——机翼升力系数低,机翼后缘用于布置升降副翼,无法放襟翼增升导致起降性能差;大过载机动时在机翼后缘产生较大负升力。为此,瑞典的 Saab-35 将机翼外侧后掠角减小,构成所谓的“双三角翼”,缓解了上述问题。

60 年代后期开始出现变后掠翼布局。这种布局兼有大展弦比平直翼低速升力特性好和大后掠角小展弦比机翼高速阻力小的优势,一度引起航空界的广泛兴趣。但这种布局设计难度高,重量大,结构复杂,在一定程度上抵消了变后掠技术带来的优势。第一种实用的变后掠翼飞机 F-111,其舰载型正是由于结构超重而停止发展。投产的空军型也由于过于笨重而不具备当初设想的对空作战能力。

F-111A 的机翼变化过程

飞行控制问题及其解决措施

随着飞机速度迅速提高,飞行控制问题日益突出。

首先是横向控制问题。早在二战时期就已经发现由于机翼刚度问题,使得飞机在接近副翼反效速度时效率急剧下降。而进入超音速时代,机翼相对厚度进一步减小,这一问题更加突出。对此,最早是采用加大机翼根梢比的方法,借以提高机翼刚度。接着引入扰流片进行横向控制,还避免了副翼偏转造成的不利偏航效应。后来差动平尾开始出现,利用平尾不同步偏转产生横向力矩进行高速横侧控制——这一技术后来被广泛采用。

F-22 的平尾差动

初露峥嵘——一战期间的军机发展和技术进步

从沉寂到苏醒——军用飞机在“和平”假象下的艰难发展

血色顶峰——二战期间的军机大发展

蹒跚学步——1945 年到朝鲜战争期间早期喷气式飞机的发展

更快、更高、更强——50~60 年代的军机发展

飞向未来——60 年代末以来作战飞机的发展

其次是“惯性耦合”问题。当初 X-1 对高速飞行的研究试飞就已经发现:超音速后,飞机的方向稳定性将随着飞行速度的增大而下降,由此引发“惯性耦合”问题。这是由于飞机质量分布在滚转时产生的不稳定力矩造成的。当这种不稳定力矩超过飞机垂尾提供的稳定力矩时,飞机就会失控。F-100 曾经因为这一问题全面停飞,造成严重损失。解决这一问题,一是提高飞机高速方向稳定性,另一途径是引入先进的自动飞行控制系统,利用舵面自动偏转提高稳定性。

需要指出的是,在这一时期,失速尾旋问题并没有得到明显重视和很好的解决。当时飞机的设计思路是首先保证飞机的高性能和高机动性,为此不惜牺牲其大迎角飞行品质。对于可能出现的尾旋问题,主要采用告警方式加以弥补。因此这一时期的飞机尾旋特性都不好,尾旋事故频频。如在 1966 至 1970 年间,美国空军因尾旋而损失飞机 225 架!

多转子发动机和变循环技术