浅谈空战武器的进化:从机枪到导弹,越来越激烈的空中战争

挂满导弹的F-15战斗机,导弹无疑是当代战机的核心武器

文:桌面战争兵棋|卖萌的砖头

莱特兄弟实现人类的飞天梦想之后,战争的战场也顺势延伸到了天空,而想要取得在天空战场中的优势,提高战机的性能就是最根本的方法。所以在战争需求的推动下,一代又一代的新型战机涌现了出来。一般速度被视为衡量战机性能的最重要指标,速度较慢的螺旋桨战斗机,早期的亚音速喷气式战斗机以及现在的超音速喷气式战斗机就可以大致看作战斗机速度发展的三大阶段。然而战斗机的本质是一种战争机器,今天就从其装备的武器来看看其发展的轨迹。

骆驼式战斗机,武器为2挺7.7毫米维克斯机枪

机枪:最朴实的机载武器

在20世纪初飞机的技术刚刚应用于军事时,多是用于侦察,当人们发现在空中遇到敌方的飞机还什么都做不了的时候,就发觉了为飞机配备武器的必要性。实际上当时飞机可选的武器并不多,不外乎就是枪炮,火炮虽然威力大但结构复杂,而且重量较大,所以上机难度比较大。而枪的话,自然首选就是机枪了,既可以提供连续的火力有助于提高命中的几率,多发命中又足以对战机造成致命的伤害,再加上结构简单安装方便的优点,机枪理所应当地成为了早期战斗机的“标配”。

福克Dr. Ⅰ三翼战斗机,武器为2挺7.92毫米的斯潘道机枪

一战时期的战斗机就以机枪为主要武器,而且机枪的安装方式相当直接,一般设置在发动机的上方,其后的驾驶员就可以直接进行瞄准和射击的操作,比如英国的“骆驼”式战斗机,就在其发动机上方并列安装了2挺7.7毫米维克斯机枪,而其主要对手德国的福克Dr. Ⅰ三翼战斗机则装备的是2挺7.92毫米的斯潘道机枪,这两型战斗机在一战时期已经堪称火力强劲。说到在发动机上方安装机枪,问题就来了,机枪的射击弹道不就穿过螺旋桨了吗,这样不会敌机没打到先把自己的螺旋桨打烂吗。

机枪射击协调器原理图

这在当时确实是一个问题,为了解决这一问题,法国的罗朗·加罗斯设计了一套“偏转片系统”,实际上就是给螺旋桨加上用于弹开子弹的金属偏转片,这一装置确实起到了保护螺旋桨的作用,但缺点也很明显——加装了偏转片后螺旋桨的性能受到影响,直接导致战机的性能下降,同时子弹弹开的方向不受控制,反弹的子弹有可能击中飞机的其他部位。而彻底解决这一问题的是德国的荷兰人安东尼·福克尔,他发明了著名的“机枪射击协调器”。这个装置的原理也很简单,就是在螺旋桨轴上安装一个凸轮,突起部分对应每一片螺旋桨的位置,在机枪射击过程中每当螺旋桨叶片转至枪口前方时,凸轮就触发联动机构,隔断枪机使机枪停止发射,以达到保护螺旋桨的目的。

机枪设置在发动机上方,为了保护螺旋桨就需要“射击协调器”

机炮:对威力的追求

而随着飞机技术的发展,到了二战时期,金属结构已经普遍运用在战斗机上,同时对于发动机、油箱以及驾驶舱等关键部位的防护也不断加强,为了应对防御力的上升,战斗机的武器也不得不进行加强。加强的方法也就两种,要么增加数量要么加大口径,增加机枪的数量确实可以显著提高战斗机的火力密度,但是机枪的威力受限于口径,如果是遇到装甲防护好的战机,就可能出现命中次数多但打击效果却不好的尴尬情况,尤其是二战时期皮糙肉厚的轰炸机,小口径的机枪对其来说就和挠痒痒差不多,所以机载武器不可避免地向增加口径方向发展。

Bf-109战斗机的机炮装备于螺旋桨中央,图中机型还加挂了MG151 20毫米机炮吊舱

20毫米就是枪和炮之间的界限,当12.7毫米这类的大口径机枪也足以满足战斗机的火力要求时,20毫米及以上口径的机炮就开始出现在战斗机上。德国著名的Bf-109战斗机,最经典的武器配置就是2挺MG131 13毫米机枪和1门MG108 30毫米机炮。Bf-109在英吉利海峡上最主要的对手,英国的“喷火”式战斗机从B型开始就至少装备2门20毫米西斯帕诺机炮,与之搭配的可以是4挺7.62毫米机枪,2挺12.7毫米机枪甚至是再加上2门20毫米西斯帕诺机炮。而一向以简单粗暴著称的前苏联,其二战时期最强的拉-7战斗机直接装备3门20毫米施瓦克机炮,足见机炮已经成为了当时战斗机的主流武器。

英国喷火式战斗机,装备20毫米西斯帕诺机炮

以其中比较著名的20毫米西斯帕诺机炮为例,早期的MK. Ⅱ射速为600~650发/分钟,炮弹初速868米/秒,可以发射穿甲弹、穿甲曳光弹、高爆弹、高爆燃烧弹以及穿甲燃烧弹等多种炮弹,发射穿甲弹时同等距离上穿深比7.62毫米机枪的要高3倍不止,对大多数战斗机来说足以一发入魂,对轰炸机也可以造成可观的伤害。主要的缺点是600发左右的射速不算太快,前苏联的施瓦克机炮机炮射速可达800发/分钟。这一缺点在后期的MK. Ⅴ上得到了一定的改善,MK. Ⅴ在保证炮弹初速没有明显降低的前提下,将炮管长度缩短了约30厘米,并且射速提高至700~750发/分,不过此时二战已经结束了。

西斯帕诺机炮的主要型号,从上至下为Mark.Ⅰ,Mark.Ⅱ和MK.Ⅴ

导弹:射程与精度的胜利

在二战期间枪炮统治了机载武器,但实际上还曾有一种昙花一现的对空武器,那就是航空火箭。其中比较著名的为前苏联的RS-82火箭弹和德国的R4M火箭弹,前者广泛装备于前苏联的I-15、I-16战斗机,并且在1939年哈勒欣河战役中就有使用火箭弹击落日军的战机的记录。而后者则装备于德国著名的Me-262喷气式战斗机,在对付盟军的轰炸机群时取得了不错的战果。然而火箭弹并未成为主流的武器,主要原因就在于当时的火箭弹并无制导系统且只能直射,在空中缠斗中想要用一枚火箭弹命中敌机难度实在是太大,只有在使用多枚火箭弹齐射并打击轰炸机这种笨重的大型目标时,才可以发挥出火箭弹威力大的优点。

前苏联的RS-82火箭弹

而随着科技的进步,当给火箭弹搭载上制导系统使之成为导弹后,其在机载武器中的地位就发生了翻天覆地的变化。众所周知,导弹已经成为了现代战机最主要的对空武器,导弹无论是射程、命中精度还是威力都在航空机炮之上,载弹量或是导弹唯一的限制。世界上第一种投入实战的空空导弹是美国的AIM-9B“响尾蛇”空空导弹,该型导弹在1956年正式进入美军服役,制导方式为红外制导,射程约为7千米。

我国曾缴获AIM-9“响尾蛇”导弹,前苏联在其基础上研发了AA-2导弹

说起来我国还和AIM-9B有不小的纠葛,在1958年我国的歼-5战斗机在浙江上空迎击台湾地区空军的F-86战斗机,台湾地区的F-86就携带了AIM-9B“响尾蛇”导弹,凑巧的是正好有一枚发射的AIM-9B没有爆炸,并且坠落至地面后被我国发现并回收。之后前苏联就向我国索要了其技术资料和部分实物,并于1960年在其基础上研发出了AA-2空空导弹,我国也在不久之后的1962年从苏联获得了AA-2的技术资料和样品,并进行仿制,仿制型号被称为“霹雳”-2。

挂载AIM-54“不死鸟”的F-14“雄猫”战斗机

无论是AIM-9B、AA-2还是“霹雳”-2充其量都只是近程空空导弹,即便如此它们也直接改变了机载武器的格局,而射程更远的空空导弹的出现,直接拉开了超视距空战的序幕。美国F-14“雄猫”战斗机装备的AIM-54“不死鸟”空空导弹射程可达144千米(AIM-54C),虽然AIM-54因为体积和重量过大而被早早淘汰,但现在美军装备的AIM-120D空空导弹的射程依然可以达到近140千米,在这个距离上机炮完全无用武之地。AIM-120采用惯性制导加指令修正制导加主动雷达末端制导的复合制导模式,具备“发射后不管”的攻击能力,同时对目标的跟踪能力和抗干扰能力也很强,这些都保证了AIM-120对目标的命中率。除了美国的AIM-120,俄罗斯的R-77以及我国的“霹雳”-15都是非常先进的空空导弹,这些导弹就是当代战斗机最锋利的武器。

AIM-120导弹发射瞬间

结语

虽然说导弹已经成为了当代战斗机最主要的武器,但绝大部分战斗机都还保留了机炮,一是因为在对地攻击时机炮效果依然不错,二是毕竟导弹载弹量有限,万一导弹打完了至少还有机炮可用。机载武器的发展可以说就是战机发展的缩影,导弹之所以可以替代枪炮成为最主要的武器,就是因为枪炮已经不再适应越来越快的战斗机速度和机动性能,导弹成为了最有效的攻击武器,而机载雷达技术以及制导技术的发展又为导弹提供了设备基础。如果有朝一日战斗机上再次应用了划时代的技术,那其武器系统肯定也会迎来又一次更新换代。