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1.6 战机重要技术 |
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战机是一种先进的军事装备，其技术含量极高，其主要技术包括发动机技术、雷达技术、航电技术等。
发动机技术是战机的核心技术之一，它为战机提供飞行所需的动力，直接影响战机的航程、速度、爬升率等机动性能。
● 活塞式发动机
活塞式发动机是一种用于带动螺旋桨或旋翼的发动机，主要用于早期的飞机和直升机之上，后来逐渐被燃气涡轮发动机所取代，但目前仍广泛地在轻型战斗机、直升机上使用。
● 燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机是一种应用极广的发动机，它分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机四种。其中涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机，多用于早期的飞机；涡轮风扇发动机主要用于时速400~1000千米的飞机；涡轮螺旋桨发动机主要应用于对低速性要求较高的飞机（通常小于900千米/小时）；涡轮轴发动机则主要用于直升机。
● 冲压发动机
冲压发动机主要应用于导弹和无人机，它没有压气机和燃气涡轮，有着推力大和构造简单的特点，适合高空高速飞行，但是低速性能较差，所以很少被飞机采用。
推重比8一级的涡扇发动机，有美国的F100、F404、F110，西欧三国的RB119，俄罗斯的RD-33和AL-31F。它们目前装备在一线三代机上，如F-15、F-16、F-18、“狂风”、米格-29和苏-27。推重比10一级的涡扇发动机也已研制成功或即将服役，如美国F-22使用的F119、F-35使用的F135（F136在研制中），欧洲“台风”使用的EJ200，法国“阵风”使用的M88。
推力矢量技术是一种通过偏转尾喷流或喷管的方向来获得额外操纵力矩的技术。通过这种技术，可以让飞机的可操控性更强，对战机的隐身、减阻和减重有很大的好处。推力矢量技术由计算机、电子技术、发动机制造技术、自动控制技术等构成。
推力矢量发动机可以帮助战斗机完成各种高难度动作
1991年4月海湾战争结束后，五角大楼拿出500亿美元研制新型隐身战机，要求使用推力矢量技术。目前F-22的发动机，即惠普公司的F119所使用的就是二元推力矢量技术。俄罗斯也曾在米格1.44上试验推力矢量技术。目前俄罗斯的最新式战机上所使用的是轴对称矢量技术。
通过推力矢量技术，能够使战机获得更强的生存力和近距离格斗能力，而且对飞机的起降性能和航程、对地攻击性能都有不小的帮助。
在不采用推力矢量技术的情况下，发动机喷流的方向是与飞机的轴线重合的，它所产生的推力是由轴线向前，为飞机提供向前的动力。而采用推力矢量技术后，飞机可以通过对喷管方向的控制来获得更多的控制力矩，以此快速更改飞机的飞行状态，降低飞机对其他控制面的依赖。推力矢量技术最大的特点是不受飞机本身姿态的影响，能够在飞机低速或大攻角机动飞行、操纵舵面严重丧失可操控性的情况下控制飞机。
推力矢量发动机
由于常规战机的起降需要占用大量的跑道，所以它在军舰等狭小空间内的使用会受到严重限制。于是，为了让战机能够更好地在狭小的区域内起降，采用了垂直起降技术来装备战机。
战机实现垂直起降主要依靠发动机技术来实现，其方法主要有三种，第一是使用升力发动机提供升力，第二是使用偏转发动机喷管，第三是将升力发动机和偏转发动机喷管相结合。
V-22“鱼鹰”多用途飞机具有垂直起降能力
世界著名的垂直/短距起降战机有英国的“鹞”式攻击机和前苏联的雅克-38战机，此外，美国还未正式服役的F-35战机也具备垂直起降能力。
垂直起降战机的最大优点在于能够在较小的平地上起降，无须专门建造跑道和机场，在海军中的应用价值极大。而且，垂直起降战机有利于分散隐蔽，大大增强了战场生存力。
但是，垂直起降战机也有它明显的缺点，由于垂直起降对飞机的重量有极大的要求，而且非常耗油，所以大大限制了飞机的载弹量和载油量，影响其战斗力。
雷达是一种利用电磁波反射对空中、地面及海上目标进行探测和定位的电子设备，机载雷达是现代战机上不可或缺的一个重要组成部分。
世界上第一部机载雷达是英国于1937年研制的，并于1939年正式装备战机。在现代战机上，雷达的造价往往会占到战机总造价的25%~35%。
机载雷达是装在飞机上的各种雷达的统称，它主要用于侦察、导航以及控制武器使用。机载雷达的种类有很多，包括截击雷达、轰炸雷达、预警雷达、领航雷达以及空中侦察与地形测绘雷达等。
米格-35的机载雷达
现代战争是陆、海、空、天的多维战争，而雷达是获取信息的重要装备。从关键技术角度来划分，雷达可分为相控阵雷达（PAR）、超视距雷达（OHTR）、合成孔径雷达（SAR）和干涉仪合成孔径雷达（InSAR）、毫米波雷达（MMW）以及双/多基地雷达。而它们通常都会用到高速、实时信号/数据处理技术和雷达组网技术等。
截击雷达
主要用于为空对空导弹、火箭弹以及航炮等机载武器提供目标数据。该雷达和其他设备一起组成了战斗机的火控系统。截击雷达通常具有搜索和追踪的能力，在发现敌机之后，立即对其进行跟踪，并连续提供目标的相关数据，以便引导半主动寻的导弹攻击目标。现在许多截击雷达的探测距离都达到200千米以上，而且具有跟踪多个目标的能力。
APG-79雷达
轰炸雷达
顾名思义，就是为瞄准、轰炸地面/水面目标，为空地导弹及领航提供目标信息的雷达。轰炸雷达还能够与计算机和光学瞄准具配合，形成轰炸瞄准系统。
按照搜索方式不同，轰炸雷达主要分为两种，即前视轰炸雷达和环视轰炸雷达。前视轰炸雷达的天线波束指向机头下方，搜索扇形区域；而环视轰炸雷达则能够做圆周搜索。现在轰炸雷达的搜索距离可达300千米，而且当雷达探测到的目标信号和投弹标志重合时，还会实现自动轰炸。
预警雷达
主要装备预警机，用于空中警戒和指挥引导，具有很强的探测能力。
空中侦察与地形测绘雷达
作用是提供地面/水面目标的位置和地形等信息。
领航雷达
其作用是观测气象状况、地形物以及空中目标，确保飞机的飞行安全。在一些主要用于低空飞行的飞机上还安装有用来保障飞行安全的地形跟随雷达和地物回避雷达。
尾翼是安装在飞机后部的一种装置，主要作用是帮助稳定和操纵飞机。尾翼通常分垂直尾翼和水平尾翼两种。
水平尾翼的主要作用是控制飞机的纵向平衡、稳定和操纵，水平尾翼一般左右对称地安装在飞机的尾部，可按位置分为高平尾、中平尾和低平尾三种，例如英国的“三叉戟”飞机，其水平尾翼便安装在垂直尾翼的顶端。
由于飞机的飞行姿态会被飞行中的各种因素所干扰，所以给飞机加上一个具备恢复飞机原有姿态能力的尾翼，能对飞机起到纵向稳定的作用；而且，飞机在飞行中需要经常改变飞行状态，如爬升、平飞、下滑等，这也需要水平尾翼来进行有效操纵；为了增强可操纵性，一些飞机采用了全动式的水平尾翼。
水平尾翼一般位于机翼之后，也有特意把水平尾翼移到飞机机翼之前的，像一只展翅飞翔的鸭子，故又称为“鸭翼”，如俄罗斯的S-37（金雕）、欧洲的“台风”、法国的“阵风”、瑞典的“鹰狮”战斗机等都采用鸭式布局。此外，也有些飞机采用无尾翼设计。
水平安定面
水平安定面是水平尾翼中的固定翼面部分。在飞机水平飞行时，水平安定面不会产生额外的力矩，不过在受到扰动抬头时，便会产生一个使飞机低头的力矩，让飞机能够恢复到水平飞行姿态；同样，在飞机受到低头的扰动时，水平安定面也会产生使飞机抬头的力矩，直到飞机恢复水平飞行状态为止。也就是说，水平安定面可使飞机具备适当的静稳定性，例如飞机在空中进行匀速直线飞行时，水平安定面便起到在俯仰方向上稳定飞机的作用。
升降舵
升降舵是水平尾翼中可操纵的翼面部分，其作用是操纵飞机抬头或低头。当飞机需要抬头向上飞行时，驾驶员便操纵升降舵向上偏转，以产生使飞机抬头的气动力；如果飞机要低头，驾驶员便操纵升降舵向下偏转。
垂直尾翼是用于操纵飞机使其平衡和稳定的翼面，多数飞机都只采用一个垂直的尾翼，也有一些飞机采用的是双垂直尾翼或多垂直尾翼。一些多发动机的螺旋桨飞机为了提高垂尾的使用效率，将垂尾放在螺旋桨后的高速气流中。
隐身技术也叫隐形技术，专业术语为“低可探测技术”（low observable technology）。它利用各种技术手段来降低己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低被敌方探测设备发现的概率。
实际上，隐形技术可以看作是传统伪装技术的一种应用和延伸，它可以有效地增强部队的生存能力，增强对敌人的威胁。隐形技术使伪装术从防御发展到了进攻，从被动变为了主动。
隐身技术与反隐身技术是互相促进发展的。随着隐身技术的发展，反隐身技术也在不断地发展。目前发达国家对反隐身技术的应用和研究主要集中在以下方面：研制高灵敏度雷达、扩展雷达的工作波段、将雷达系统安装于空中或空间平台上、提高现有雷达的探测功能、开展高功率微波武器研究等。
飞机对雷达波的反射区域
波音公司在进行雷达波测试
其实隐形技术并不难理解。由于飞机机体会反射雷达波，飞机上的雷达和通信设备在工作时也会发出电磁波，而且工作中的发动机和其他发热部件也会发出红外线辐射，所以使得飞机很容易被敌方的侦察设备发现。而隐形技术就是通过多种途径，来改善飞机自身的这些特征信号，降低电磁波、光波和红外线的反射，尽可能让飞机的信号特征达到与所处的背景相当的水平，使敌人无法使用侦察设备发现，从而将自己隐蔽起来。
隐形技术主要包括红外隐形、磁隐形、雷达隐形、声隐形和可见光隐形等几个方面。常见的隐形手段包括：通过独特的外形设计和透波、吸波材料，减少飞机对雷达波的反射，并对飞机的发动机喷气口采取降温、隔热和散热等措施，降低红外辐射特征等。
目前，世界上许多第三代战机都或多或少地采用了隐形技术，而美国F-22、F-35和俄罗斯T-50等第四代战机更是将隐形性能列为最重要的战术技术指标之一。
机动过载是指飞机的机体结构在高速飞行中所能承受的最大加速度，其单位采用重力加速度“g”来表示。
根据牛顿定律F = m*a（a:加速度，m:质量，F:力），所有物体的加速度都是与作用于该物体上的力成正比的，所以加速度的大小直接反映了所受作用力的大小，也就是说机动过载的极限实际上就是飞机的结构所能承受的力的极限。
由于导弹所受结构限制不多，所以机动过载要比战机高许多，所以战机在被导弹锁定后很难摆脱。
不过，由于力还与飞机的质量有关系，所以不同质量的飞机在做同一动作或同一飞机在做不同的动作时，飞机机体的各部分所承受的力也是不相同的。
相对来说，质量大的飞机由于有受力极限，角加速度应较小；而质量小的飞机在同样的受力极限上可以达到更大的角加速度，具备更小的转弯半径和更强的机动性能。
受人体承受力所限，过载太高会让飞行员产生痛苦、黑视甚至昏迷等，一般飞行员只能承受7~8个g的过载，所以飞机的机动过载也没必要设计得太高，9个g以内即可。
在物理学中，重力加速度g通常是指地面附近的物体受地球引力作用在真空中下落的加速度，g约等于9.8米/秒 2 。若飞行员能承受7个g的过载，就是指飞行员的身体能承受7倍于体重的压力。