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戰鬥機百年進化史──《知識大圖解》

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F-16戰隼戰鬥機。 Source: wikipedia

從第一次世界大戰期間法國上空的近戰纏鬥,到現代噴射戰機的電腦遙控對壘,空戰歷史的悠久程度其實已經不下飛機本身。

荷蘭工程師安東.福克(Anton Fokker)1915 年發明了射擊斷續器,這個簡單的裝置讓固定式機槍可以在飛機螺葉旋轉的同時開火掃射;率先採用此設計的是福克 E 單翼戰鬥機(Fokker Eindecker),由於成效卓著,英國皇家空軍甚至稱之為「福克災難」(Fokker Scourge)。福克的設計催生了一場國際軍事競賽,各國紛紛開始致力研發更快、更靈活、火力更強大的戰機。

一戰結束後,各國開始體認到稱霸天空就等同於掌握了戰略優勢,因此1939年第二次世界大戰揭幕時,空中爭霸戰已不可同日而語。梅塞施密特Bf 109戰機(Messerschmitt Bf 109)時速高達500公里以上,行進速度比福克E快了三倍以上;在西班牙內戰初試啼聲之後,便隨即投入波蘭、法國的侵略行動之中。這款強大、輕巧又武裝齊全的戰機,完全將戰鬥機的性能和配備推向了新的境界。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

如今,空戰已經成為地面戰略能否成功的關鍵。勞斯萊斯設計的噴火式戰機(Spitfire)等盟軍機種早在第二次世界大戰初期便已投入戰鬥,而且比起德軍戰機更是有過之而無不及。二戰的最後數個月已可以見到新世代戰機遨翔天空,雖然對於希特勒來說,新戰機太晚加入,數量也不足以扭轉局勢,不過梅塞施密特 Me262 無疑是史上第一款噴射戰鬥機,時速可達870公里。

1950 年至 1953 年韓戰期間,天上仍然可以見到末代螺旋槳推進戰機的蹤影,但隨後全球便正式進入噴射時代。冷戰時期,蘇聯的米格-15 戰鬥機(MiG-15)、美國的 F-15 戰鬥機以及其他前所未有最迅捷的戰機霸佔了整個天空,終日不停盤旋巡邏。垂直起降飛機也於此時問世,專門設計來在航空母艦上部署;隱匿監視科技也在暗地裡悄悄發展,以便進行檯面下的戰爭。

到了現代,戰鬥機在戰爭中扮演的角色依然相當關鍵。新一代噴射戰機有了電腦輔助,比起以往戰機功能更多元,也能同時肩負多項任務,除了降低飛行員發生意外的風險,也對敵軍造成更大的威脅,有利鞏固空中的主宰地位。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

新時代軍事科技讓空戰徹底改頭換面

打從梅塞施密特Me 262「飛燕」戰機在二戰首次升空後,噴射戰機科技日新月異的腳步便從未停歇。現代戰機與過往的重大差異之一是對於靈活度的要求;舊式戰機只針對特定任務進行設計,例如轟炸、護航或偵察,但現代機種必須具備多種功能,甚至必須同時執行各項任務,舉例來說,歐洲戰機公司(Eurofighter)出產的颱風戰機(Typhoon)就在機身下方加掛了十數枝托架,可以攜帶多種對空、對地武器或額外的燃料艙,以備任務時間延長所需,因此足以勝任各種任務。

飛機的速度愈來愈快,武器系統也愈加精準,因此即便是反應快如閃電的頂尖飛行員,如果缺乏電腦科技輔助,也必須使出渾身解數才有機會避免一升空就被擊落。雖然大家都很清楚,飛行員絕對需要超高的技巧、過人的耐力、同時多工的技能,以及在壓力下快速反應的能力,但機載電腦毫無疑問已經是現今每架戰鬥機不可或缺的一部份了。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

電影《捍衛戰士》中非常經典的抬頭顯示器就是戰鬥機駕駛艙電子設備的一大革新,可以將目標追蹤、感測、導航等資訊直接傳遞給飛行員。抬頭顯示器的電腦連接到整架飛機的內外部感測器,接收到資料後可以進行統整、排定優先順序或甚至提供建議,以便飛行員迅速因應威脅、進行反制或安全降落,而且在整個過程中雙眼還能緊盯著危險區。

過去數十年來,戰鬥機科技與電腦能耐雙雙大幅成長,經歷了數代更迭,不過根本原則仍然是以協助飛行員操控飛機為主。舉例而言,歐洲戰機公司開發的人機介面與飛行控制系統包含語音操控、自動駕駛、自動油門還有飛航指引,一切設計都是為了輔助駕駛;此外,最新一代的雷達系統可以預先辨識危險並將之分級。有了這些科技,難怪飛行員仍然會覺得和這些機器之間有種特殊的情感。

戰鬥機的演進

打從人類實現翱翔天際的夢想後,便一直努力探索擊落空中敵人的新方法;早期飛行員會將身體探出駕駛艙以手槍、散彈槍朝敵人開火,但一路發展下來,空戰的樣貌已大幅轉變。

戰爭確實非常殘酷,但也提供了絕佳的環境,讓航空科技得以迅速發展茁壯。綜觀整個發展歷程,有些重大突破造就了我們現今對於軍用飛機的認識,例如伸縮式起落架、封閉式駕駛艙、內部武器系統、噴射引擎、彈射座椅,以及抬頭顯示器等。

本文將介紹兩款指標性戰機,讓你了解這些新科技與組件如何協助戰機翱翔空中戰場。

戰鬥機的未來發展

使用無人機偵察敵軍位置與作戰部隊的頻率漸增,因此有人認為傳統的噴射戰鬥機在往後的戰爭中可能會毫無用武之地。2013年,諾斯洛普.格魯曼公司(Northrop Grumman)製造的X-47B無人原型機首度測試於航空母艦起降,象徵未來可能會步入無人攻擊/轟炸機的時代。波音公司(Boeing)的QF-16則由除役的F-16戰機改造而成,以便遠端遙控,現在經常用於空中標靶訓練。雖然這些無人噴射機目前都僅做為測試飛彈系統的靶機,但我們也發現遙控飛行的精準度已日漸提升。

政府與業界都表示,未來軍用飛機必須與人工智慧更密切結合,甚至建議由真人駕駛噴射機與無人機一同出任務。美國國防高級研究計畫局(DARPA)的研究顯示,無人機成群行動效果更好,這也使得後續研究更加關注無人機在戰場上應該如何與友機配合,而不是單純仰賴人工遙控。早在 F-35 閃電二式與 FC-31 鶻鷹戰鬥機等第五代戰鬥機普及之前,各國政府便已紛紛著手尋覓讓第六代軍事航空科技更經濟實惠的先進解決方案。

 

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年01月號)

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