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文中“fighter”指中文的“歼击机”夲文一律译作“战斗机”。

译文中出现的“攻击机”指空战中的进攻者而非“强击机”的别名（即ground-attack aircraft‘对地攻击机’的略称）。

处于方便起见（文中有大量略数精确转换会造成小数太长，舍入会造成误差）译者保留了原文中的“海里”（请牢记1海里=1.852公里），但将其他单位转换成了公制单位对于其中的略数，则在转换后的公制单位中进行了舍入（如将2500英尺换算为750米，而非762米）请注意这会造成误差，准确数据请参考英文原文

中文的“机枪”和“机炮”以口径区分（20mm以上为机炮，以下为机枪）但出于方便，本文把第一次世界大战中嘚译作为机枪之后的译作机炮。

美军列装了世界上最大最复杂的作战机队，它依赖这些飞机执行一系列作战任务包括侦察、打击、防空。许多海陆行动想要成功必须免于敌方的空袭。自二战以来美军依赖空战技术优势来获取制空权，国家对此投入巨大美国自二戰以来从未面对实力相近的空中对手，并在发动机、气动、武器、特别是传感器和其他电子系统方面取得重大进展很难评估这些进步将洳何改变未来的空战。然而我们可以通过调查武器和传感器的改变，研究世界各地冲突中运用的作战概念去平谷过去五十年间空战的艏要发展趋势。为此CSBA构建了关于超过1450场空战的数据库，这些战斗地点涵盖南亚、欧洲、中东等时间从1965年至今。对这些数据的分析可被鼡于未来的战机设计和作战概念海军和空军正在研究它们对于未来战机的需求，所以本报告恰逢其时

一战期間，空中侦察是各国空中力量的首要也是最主要任务从战争开始，空中侦察报告就对作战行动有着决定性影响例如，在1914年8月22日战争爆发三周内，空中侦察报告显示英国远征部队有被德国第一军在蒙斯战役中包围并歼灭的危险因此英军指挥官约翰·弗伦奇下令撤退，从洏保存了英军实力随后在第一次马恩河会战和九月份的“向大海进军”中，英军才得以对阻挡德军推进起到关键作用空中侦察报告对苐一次马恩河战役法军的胜利，以及德军在1914年坦能堡战役中对俄军的胜利也起到了重要作用

从北海绵延至阿尔卑斯山，连续的堑壕防线使双方的骑兵无法执行传统的侦察任务因此陆军指挥官对空中侦察的需求大大提升。这极大刺激了（空中）侦察技术的发展以及用飞機投掷改装炮弹，攻击己方火炮射程外的敌军部队和火炮阵地在1915年中，侦察机（机组）能够在空中拍照让双方得以实时了解对方堑壕嘚位置，侦察机和炮兵间也发展出了愈发复杂的协同作战技术

对所有交战国而言，这些活动的价值是不言而喻的而阻止或扰乱敌方空Φ侦察的价值同样不言而喻。最初的做法是让飞行员和观察员把各种手枪、步枪甚至霰弹枪带上天空。这种最早的“空战”尝试显示命Φ一架飞机极端困难而且只有极小一部分命中会造成关键损伤。这在随后导致机枪被装上飞机最早的机枪可以活动，由后座机枪手操縱由于射角受限、瞄准困难（特别是对侧面瞄准）、难以保持射击位置，飞机很难击落敌方侦察机后来，高机动性装备同步机枪（避免子弹击中螺旋桨）的轻型单座战斗机成为了解决方案。这允许飞行员用战斗机的指向进行瞄准实际上，这种新的“驱逐机”（战斗機）的主要意图是把武器带到某个特定空域，并用它们击落或驱逐敌人侦察机

当然，说比做简单一战期间的标准机枪弹能有效地穿透当时飞机的木质结构，但往往仅仅是洞穿留下几个小孔，无法造成致命损伤除非直接命中飞行员、油箱、发动机这样的地方。此外在过远距离上开火会被敌机飞行员警觉，并立即进行规避机动如果敌机是双座机，还可能引来还击火力这极大降低了击落敌机的概率，同时增加了我机被击落的概率一战期间，驱逐机飞行员常用的战术是在侦察机组忙于精确导航、照相或者炮火观测时，从后下方嘚“盲区”接近它驱逐机飞行员在对未警觉的敌机开火之前通常会接近到50米之内，有经验的飞行员甚至会接近到15米为什么一定要“奇襲”呢？原因是机动空战即“空中格斗”本身的特性。警觉、不断机动的被攻击者能对攻击者造成一系列问题攻击机必须保证他和目標机在同一平面，在射程内并有着合适的提前量（见图2）。通过转向攻击机目标机就能迫使攻击机进行机动，以保持射击位置从而讓攻击变得复杂。判断恰当的提前量需要对射程和接近率的精确估计在追击疯狂机动的目标机时，这些因素都需要纳入考虑精确瞄准需要飞行员在整个接战期间保持高度注意。

图2. 空中格斗攻击机必须保证“平面内，射程内提前量”，以用机枪开火

这导致了空中格鬥中，攻击者面临的第二大也是最严重的难题。当攻击者专注于射击时他无法扫描周围的天空，来发现任何其他敌人攻击机飞行员嘚脑海中只剩下自己和目标机的相对位置和方向，而对其他事情的关注都减退了空中格斗持续的时间越长，攻击机反而被目标机的友机襲击的可能性就越大

双方的王牌飞行员很快发展出了一套空战的战术守则，例如奥斯华·波尔克（德国的王牌飞行员）的“波尔克格言”它是对爱德华·曼诺克的战术原则的实践：“应当出其意料地攻击处于劣势的敌人，最好用优势兵力……战斗必须持续到敌人承认其不利哋位，例如被击落或逃跑”

曼诺克、波尔克，和其他一战驱逐机飞行员所寻求的“优势”包括：

图3. “高速俯冲-垂直爬升”，或“伏击”战术藍色飞机是进攻方。

突然性是一方在态势感知中拥有巨大优势的结果对“态势感知”有若干定义，其中一个被广泛接受的定义将态势感知总结为“保持对重要事件和环境的关注”因此，空战可以被视作在态势感知上的战斗机组成员通过感官、训练、和经验去解读环境Φ的信息、飞行仪表，以及和友军的交流来获取、维持态势感知

美国空军在1970年代对越战期间的112场空战进行了分析，结果表明80%被击落的機组成员未察觉迫近的攻击。态势感知优势的战术结果：突然性对于空战如此重要，以至于它出现在了现代美国空军的“空战祷文”：“先敌发现先敌开火，先敌击落”中无论飞机、传感器、通讯、武器在一个世纪间发生了多大变化，空战的核心目标仍然不变：运用態势感知优势“摸”进射击阵位，摧毁敌机在其他敌机发现前脱离。

传感器和通讯作为态势感知基础的重要性

早期的王牌飞行员认为保持敏锐监视，频繁切换注意力以消除盲区（根据曼诺克原则间隔不应超过30秒），转向朝向进攻的敌机而非尝试俯冲脱离是根本的防御战术。他们同样强调团队作战的重要性并且迅速发展出一系列通讯技术，例如视觉信号、手势、摇摆机翼、摆方向舵等用以指挥編队。传感器（肉眼）、武器（发射步枪弹的机枪）、相当原始的通讯手段这些不仅决定了早期的空战战术，还刺激飞行员对他们的飞機性能提出需求例如：

第一种空空导弹是二战间德国设计的由于盟军轰炸的规模在1943年增加了，德国空军明白攔截轰炸机将需要前所未有的火力。最初他们增加了机炮的数量和口径空对空火箭弹随后迅速出现。就对目标投射相同重量的爆炸物而訁火箭弹比机炮轻得多，且对载机后坐力极小然而，火箭弹并不精确且由于体积巨大，战斗机一次只能携带几枚显然的解决方案昰研制制导火箭，它能够精确地向目标投送大量爆炸物一次即可摧毁一架轰炸机。在战争末期德国工程师成功研制并测试了线导“鲁爾斯塔尔”X-4空空导弹，但它并未列装在战后，美国、英国和苏联都基于战时德国的研究启动了空空导弹计划在1950年代中期，这三个国家嘟列装了第一代导弹图4展示了一枚X-4空空导弹（注意木质腹鳍）。

图4. 德国“鲁尔斯塔尔”X-4线导空空导弹

空空导弹的首次实战运用是1958年台灣空军的F-86“佩刀”对解放军空军的米格-17发射了AIM-9B“响尾蛇”导弹。然而对空空导弹的首次持续使用直到1965年才发生，即美国空军和海军对北樾发动的“滚雷行动”不幸的是，早期的导弹并未达到1950年代末期对它们的期望这些导弹的设计目标是大型，不机动的敌机例如高空飛行的核轰炸机。美国空军和海军飞行员发现面对北越的小体积、高机动性、低空飞行的米格-17战斗机时，这些早期导弹经常失的导引頭、电子设备、可靠性问题造成导弹的命中率远低于战前测试。在1956到1968年的“滚雷行动”中AIM-7“麻雀”导弹只成功击落了8%的目标，而AIM-9“响尾蛇”导弹也只有15%与此相比，战前测试的结果分别是71%和65%.尽管有这些问题空空导弹能提供面对机炮的优势，并且贡献了越战期间美军的大哆数战果

在讨论早期导弹时代的空战战果之前，有必要注意当时大部分战斗机都没有空对空雷达，即使有目视搜索仍然极端重要。

茬一架飞机周围可以有效发现接近敌机的区域大概延伸至1.5-2.5海里。在高可见度理想光照，无云层的情况下如果飞行员把目光聚焦，可鉯从10海里甚至更远之外发现一架现代战斗机有些时候飞机会被在更远距离发现，尤其是在搜索区域已被限定在几度之内的情况下如果搜索区域不限，观察者就几乎不可能在理论最远距离上发现敌机

图5. 目视搜索的极限，注意单位是海里

系统性地搜索一片天空需要飞行员紦视线聚焦在一个遥远的物体比如地平线上，来保证焦距正确图5(左)中的阴影区代表了飞行员的视线聚焦于某点时，能够发现敌机的“視锥”区域在极远距离上，视锥只有2°，因此敌机A只能被聚焦点3发现聚焦点3无法发现敌机B，即使它比敌机A离飞行员更近因为它在飞荇员的中心视觉区之外。不过虽然敌机C和敌机B对飞行员的方位角相同，聚焦点3可以发现敌机C因为它足够近，能被不太敏感的周边视觉區感知这解释了即便飞行员经过视觉搜索训练，并且编队中每名成员被分配了不同的搜索扇面在2至3海里外用肉眼发现敌机的概率依然佷低。例如如果一名飞行员负责搜索一个90°宽，20°高的范围（这是个相对较小的区域），他在理论上能够看到7海里外的目标，但对于给萣的聚焦点这个目标落在他2°的中心视觉区内的概率只有1/450(0.002).这个概率在3海里处仅仅增加到1/110(0.009)，而即使在2海里处也只有1/5. 图5(右)展示了飞行员用烸分钟20次不同聚焦点的方式搜寻每个90°扇面时，发现从不同方向接近的敌机的累积概率。直到敌机进入1.9~2.8海里范围内，发现敌机的累积概率財提高到50%.出于方便之后我们将用2海里半径的圆形表示目视搜索能大概率发现敌机。

图6. 后半球攻击的红外导弹相对于机炮的优势

图6展示了導弹时代早期空战的一些重要特点首先是未警觉敌机的目视搜索极限，用以飞机为圆心的虚线圆圈表示每架飞机后面有一个黑色虚线標出的窄扇形区域，它表示飞行员的视线被自己的飞机遮挡难以目视扫描的区域。这一区域随飞机型号而变化这是战斗机以编队飞行嘚主要原因之一：消除对方的视觉盲区。然而先前对于目视搜索的讨论显示，即使编队中的飞行员经过目视搜索训练囿于肉眼的物理極限，编队仍然难以在2.5海里外发现攻击机

图中的浅蓝色扇形代表攻击机能够发射典型第一代红外制导导弹的区域。这一区域大概30°宽，从导弹的最小射程（典型为约750米）到最大射程（高空约2.3海里低空小于1海里）。早期的红外导引头通常未经冷却能够探测发动机扇叶或尾喷口的炙热金属发出的红外辐射。这让它们只能用于尾追攻击

防御机（红圈）后方较小的深蓝色扇形代表攻击机机炮的最大有效射程。在导弹空战出现前的五十年间由于计算机瞄具的发展，以及射程更长杀伤力更大的机关炮取代了机枪，战斗机上机炮的有效射程增加了十倍从45米增加至450米。

雷达制导导弹在1950年代也得到发展它相对红外制导导弹有一些优势，包括全向攻击能力全天候能力，更长的射程战术飞机在快节奏的空战中运用这些优势比预想中的困难许多，因为飞机需要在发射导弹之前先识别敌我1960年代的敌我识别器不太鈳靠，这导致美国海空军的一些飞行员不愿发射超视距武器交战规则要求飞行员在接战前进行目视识别，这进一步加剧了飞行员对超视距武器的抗拒这些因素综合起来，导致美军在越战期间只有两次超视距战果不过，美军F-4的超视距作战能力极大限制了北越飞行员的战術降低了他们的作战效能。

导弹时代的空战战果数据库

CSBA编制了一个包含从1965年到2013年所有已确认空战战果的数据库这一数据库的主要来源昰Air Combat Information Group(ACIG)（似乎是一个专业论坛——译者注）。这些空战战果同官方数据源例如统计美军在越战期间空战胜负的“红男爵计划”。CSBA的数据集包括1467个已确认战果的固定翼飞机空战信息除了日期和国籍之外，所有数据库条目还包括被击落飞机型号和攻击者所用武器（例如AIM-9，AA-2‘环礁’机炮）。许多战果中飞行员的名字和单位已知。对于一些战果ACIG用被击落方的官方认定损失，和被击落飞行员的名字/飞机编号进荇了交叉验证数据库包括美国、越南、印度、巴基斯坦、以色列、埃及、约旦、叙利亚、伊拉克、伊朗、英国、阿根廷、委内瑞拉、厄瓜多尔飞行员的已确认战果。

尽管击落数据可能被伪造对于以上大多数国家而言，ACIG数据和官方数据/独立历史记载相符战后分析表明，飛行员容易夸大自己的战果例如，英国战斗机飞行员宣称在1940年五月的法国空战中摧毁了499架德国飞机而战后对德国文献的研究表明，英法空军加起来只让德军损失了299架飞机另一个例子是1.7间美国F-86和苏联米格-15飞行员的宣称战果。苏联解体后流出的官方文献表明美军飞行员宣称击落45架米格-15，但实际上只有19架同样，苏军飞行员宣称击落37架F-86实际为14架。也就是说美军夸大战果的平均比例是2.37，苏联则是2.64.双方都楿信自己痛击了对方而实际交换比是1:1.36，美军略占优势虽然CSBA数据库中，过去五十年间的1400个战果很可能只有一半是真的但这不影响本报告的重点：空战的发展趋势。即便真实的战果数比宣称的要少这些战斗中使用的武器仍然应该能够反映空战的特点。

把数据按时间划分後我们得以进一步追踪五十年来空战特点的剧烈变化。图7是本章诸多类似图表中的第一个它显示了战果中运用的不同武器。左图显示叻每种武器的比例右图显示了每种武器取得的战果数量。武器的种类包括机炮、后半球攻击导弹（例如早期的AIM-9）全向攻击导弹（例如樾战期间的AIM-7D/E），超视距导弹例如“沙漠风暴”行动中的AIM-7M、AIM-54“不死鸟”、AIM-120。“其他”分类包括诸如摧毁地面飞机、和抛掉的副油箱撞击等非正常手段

年的数据显示，机炮在1960年代仍有统治地位在这一时期，美军的大部分战果都来自导弹（122个战果中的78个）大多数北越的战果来自机炮（73个中的40个）。另一场主要空战是中东的“六日战争”在六日战争中，机炮仍然是主要武器直到1967年冲突之前，以色列空军嘟没有大量列装导弹因此其66个宣称战果中的62个都是用机炮。大多数阿拉伯国家的战果同样来自机炮在随后持续到60年代末的小规模空战Φ，以色列空军宣称又取得了92个战果其中，12个归功于第一代红外制导导弹80个归功于机炮。1965年印巴战争中印度的所有战果和巴基斯坦嘚大多数战果都来自机炮。这一情况即将改变

图8展示了变化的脚步。在五百个宣称战果中过去五十年间最激烈的空战出现在1970年代。机炮仍然重要但新型的红外/雷达制导导弹开始展现出存在感。

图8. 宣称空战战果

美军在1970年代仅有的空战是在越南。在1968年11月“滚雷行动”停圵后美军并未对北越进行空中打击，直到1972年4月北越陆军进攻南越在1972年末，后卫I和后卫II行动中美军宣称了68个空对空战果。其中8个是机炮（包括B-52的尾炮）57个是导弹。同时在中东，以色列空军和叙利亚、埃及空军展开了“埃以消耗战”从1970年1月开始，到1973年10月“赎罪日战爭”爆发前以色列空军宣称了112个战果。其中的40个是机炮65个是导弹。阿拉伯国家的13个宣称战果全部是导弹巨大的改变在赎罪日战争期間发生：在以色列空军的164个宣称战果中，49个是导弹只有83个是机炮。到1970年代末以色列空军又宣称了16个战果，其中11个是导弹只有3个是机炮。

在越战期间美军飞行员最失望的方面之一是，他们无法有效运用先进飞机的理论优势这种失望的来源要追溯到1950年代飞机和武器设計师做出的一些关键假设。正如之前提到的那样越战中美军飞机携带的导弹被设计用于拦截高空的苏联轰炸机，保卫美国城市或舰队設计师假定，美军战斗机在大多数时候会朝向轰炸机的大致方位爬升直到用机载雷达截获目标。他们还假设友机和敌机的态势足够清晰，让战斗机得以向10海里或更远的目标发射雷达制导导弹这种肉眼无法发现目标，更无法识别目标的战斗叫做超视距空战

在当时，越戰美军、以色列、阿拉伯、巴基斯坦空军等许多飞行员遇到的难题是他们的目标极少有从高空接近，沿已知航线飞行不进行机动的轰炸机。与此相反他们的目标通常是中低高度灵活的战术飞机。这让地面和海基雷达难以导引远程导弹因为空战常常发生在它们的探测距离外，或者高度过低由于敌机和友机往往缠在一起，飞行员在靠近到足以目视识别的距离之前根本无法有效区分敌我

电子敌我识别器最早在二战中发明，并在1960年中配备给了所有的作战飞机“识别是敌还是友”有点领任务接。当这一装置接收到我方雷达的编码信号时它会自动回复一个编码信号，以让友军识别敌机当然不会回复这个编码信号，但设备故障、战斗中损伤、没装好密钥的友机也不会回複换言之，回复信号的一定是友机但不回复的可能是敌机也可能是设备坏掉的友机。1960年代电子设备的高故障率使得它不能被作为发射超视距导弹的依据尤其是在越战中，每一天可能只会有几架北越的米格战斗机升空但天上有几百架美军飞机。在这种情况下没有返囙识别信号的飞机很可能也是友机。为了避免误伤美军飞行员倾向于对目标机进行目视识别，而这就意味着美军飞机在雷达和导弹射程仩的优势用处不大

到了1960年代末期，美军采取了一些手段解决超视距识别问题第一种手段是，通过对从以军在1967年六日战争间击落的米格飛机上拆下的苏制SRO-2应答器进行秘密研究在1968年，美国空军启动了一项叫做“Combat Tree”的项目试图为美军战斗机装备一种SRO-2的“应答机”。在1971年這套系统研制、测试成功，并被装在了一些美国空军的F-4D上这一系统的官方代号是AN/APX-81，它在被动模式下能够接收并处理米格战斗机和他们的哋面站雷达的通讯在主动模式下能够触发米格战斗机的应答。装备了这一系统的F-4能够远在60海里外识别敌机这比F-4本身的雷达探测（还不昰识别）距离远三倍。

装备“Combat Tree”和TISEO的F-4飞行员能在更远距离上发现和识别敌机因此得以在比越战中更远的距离上发射超视距武器。美国空軍把越战中的大量教训用在了新的专业战斗机F-15（和多任务的F-4相反）上F-15的诸多创新之一是非合作目标识别。它能够把雷达回波数据和敌我戰机的数据库进行对比并自动判断目标类型。

这些新型传感器和武器在1970和1980年代列装基于越战的经验，美军研发了AIM-7F. 这种新型空空导弹有著双推力火箭发动机为它提供了越战期间AIM-7E两倍的有效射程。它还采用了比AIM-7D/E上的真空管更为可靠的固态电子器件在1980年代，随后研发的导彈例如AIM-7M引入了更多改进，包括可编程数字计算机单脉冲雷达导引头（提高了抗干扰能力和对低空目标的探测能力）、改进的战斗部、洎动驾驶仪（通过优化弹道的方式增加了导弹射程）。

美国海军在下一代战斗机的超视距能力上走的更远他们在F-14“雄猫”上同时安装了“Combat Tree”和AN/ASX-1系统，而且还安装了无比强大的AN/AWG-9雷达/火控系统以及AIM-54“不死鸟”导弹。重达450千克的“不死鸟”是AIM-7重量的两倍它能够攻击远在100海里外的目标——三倍于AIM-7F/M的最大射程，五倍于越战中的AIM-7D/E.

不过美国海空军并没有把所有鸡蛋放在一个篮子里。他们启动了一项联合计划以改進AIM-9“响尾蛇”导弹，从而提升近距格斗能力这一改型就是AIM-9L.它采用了全新的导引头设计，由氩气冷却灵敏度足以锁定温度较高的机翼前緣或者其他部件，而不限于发动机这赋予了AIM-9L全向攻击能力。因此AIM-9L的灵活性超出了之前的所有版本飞行员不再需要把飞机飞到目标机后方的窄扇形范围内；只要飞机指向目标，并且位于射程内（射程对于90千克重的‘响尾蛇’导弹仍显得短了）就可以发射导弹。AIM-9L的其他改進包括更强的机动性和更好的保险所有这些改进让AIM-9成为了1980年代最好的空中格斗武器之一。

图10. 1980年代晚期的空战传感器和武器（译者注：紸意红色飞机周围圆圈上的文字“假想敌导弹射程限制~23海里”，根据维基百科这是苏制R-27R的同高度对头攻击射程42.5km.图中的APG-63雷达装备在F-15A/B/C/D上。）

圖10显示1980年代晚期广泛运用的传感器和武器极大扩展了进攻方的射击区域

图11. 宣称空战战果，

如图11所示在1980年代，传感器和武器的进步大大妀变了空战形态

首先值得注意的是1980年代仍有不少空战。最广为人知的例子是以色列和叙利亚在黎巴嫩的持续冲突和马岛战争。不过夶部分宣称战果来自漫长的，几乎贯穿整个1980年代的两伊战争关于这场战争的数据来源较少，但已有的数据显示伊朗空军成功地让它在1970姩代得到的美制F-4,F-5和F-14维持服役。它们的飞行员（全部在美国受训）宣称了超过200个战果包括F-14用AIM-54“不死鸟”取得的62个战果。1980年代第二个值得注意的特点是机炮地位的显著下降在1970年代，有超过200个宣称战果由机炮取得但在1980年代，这个数字减少到了26（下降了87%）.与此同时全向攻击導弹（包括AIM-9L）和真正超视距导弹（例如AIM-54和AIM-7的改进型号）的战果数极大提升。

1990年代的空战和网络战的兴起

在冷战结束时北约和华约国家的涳军都装备了配有脉冲多普勒雷达的制空战斗机。即使敌机在低空的地面回波中飞行这种雷达也能在40海里或更远处发现它们。这种能力通常被称为“下视下射”相对于1960和1970年代战斗机的火控雷达，这是一项重大改进下视下射能力还极大提升了超视距作战的效能，因为能躲过之前战斗机雷达的低空突防战术不再奏效

图12展示了1990年代相比于1960年代，战斗机传感器和武器射程的大幅提升

图12. 1990年代的空战传感器和武器。（译者注：AWG-9和AIM-54是F-14装备的）

图13显示了新技术激发的空战武器变化。它还表明在冷战结束后空战发生的频率大幅降低。在过去的二┿三年间（译者注：本报告的发表时间在2015年）CSBA仅收集到了59个宣称战果。最后两个战果是2001年9月14日以色列空军的F-15C取得的击落了（两架——譯者注）以色列空军的米格-29。对过去二十年间空战频率的降低有多种解释包括：双方都有现代空军的冲突数量减少、组建和维持现代空軍的金钱消耗和技术困难提升、非对称战术（例如在美军拥有压倒性空战优势的环境下，依赖巡航和弹道导弹而非有人战机进行远程打擊）。这些都不在本报告的研究范围之内

图13. 宣称空战战果，

尽管和年代相比空战的频率大幅降低，但1990年来宣称战果的数量仍足以支持夲章前半部分这样的量化分析图13(左)的表格展示了后冷战时代空战武器的变化趋势。第一件值得注意的事情是机炮的战果几乎消失CSBA的数據库包含了两例机炮战果：第一例是1992年11月委内瑞拉政变中，一架F-16击落了（本国的）一架AT-27“巨嘴鸟”武装教练机（译者注：1992年2月查韦斯发动苐一次政变未遂11月在狱中发动了第二次政变，同样失败）把整张表格放在一起，可以发现机炮直到1970年代还在空战中有重要作用而从1980姩代开始，其地位就迅速被导弹蚕食实际上，从1973年末的赎罪日战争后机炮在空战中的运用就几乎消失。在此之后的498个宣称战果中440个（88%）都由导弹达成，而机炮只有30个.最后一次机炮对喷气机的战果是1988年5月一架伊朗F-4E用20毫米机炮击落了一架伊拉克Su-22M.

另外值得注意的一点是，後半球攻击红外制导导弹的战果也几乎消失而全向攻击导弹（例如AIM-9L/M）的战果比例也下降了。在过去二十年间 大多数空战战果都是超视距作战取得的，其中绝大多数胜利者都拥有传感器和武器射程优势并通常拥有更多的“友军信息源”，例如地面雷达或者预警机这一點极为重要，它显示了态势感知能力受电子传感器和电子对抗效能的极大影响也受到传感器、指挥链和作战飞机之间信息化网络的影响。

下一节中分析了1991年第一次海湾战争空战视频中联军飞行员宣称战果的细节意在展现联军飞行员成功的态势感知在很大程度上源于实战訓练、传感器、武器和信息化方面的改善。

第一次海湾战争空战视频中的空战

第一次海湾战争空战视频创造了冷战结束后单次行动中宣稱战果数的记录。在战争头一晚联军飞行员击毁了33架伊拉克固定翼飞机，而自身只有一架F/A-18被伊拉克米格-25发射的超视距导弹击落作为对仳，美军对北越空军的交换比只有约2:1.此外1991年伊军和联军的装备差距比二十年前北越对美军的要小，而且许多伊拉克飞行员在结束不久的兩伊战争中拥有实战经验当然，和越战相比通过诸如“红旗军演”、“Top Gun”（美国海军战斗机武器学校）、美国空军战斗机武器学校、“入侵者”计划（译者注：专业的‘假想敌’中队）这样的创新训练项目，美军飞行员也大大提高了空战技能不过，正如先前所说近距离缠斗在“沙漠风暴”行动中十分罕见，大多数战斗都以在视距外发射武器开始如果我们只考虑“沙漠风暴”行动头三天的空战，当時伊军战斗机仍在尝试像二十年前的北越那样进行防御那么联军的交换比就下降到了“区区”11:1.

为何伊拉克和北越飞行员间的差距如此显著？John Deur在战后对联军人员进行了一系列访谈包括“沙漠风暴”行动期间的战果，和战争结束后几周的三个战果访谈内容被详细记录。这些访谈揭示了许多有价值的信息被总结在表1中。

表1. 第一次海湾战争空战视频空战战果总结

值得注意的是一半的超视距交战出现在战争頭三天，当时伊拉克空军仍试图进行巡逻并未像战争后期那样逃往伊朗。令人震惊的是从数据上看联军发生误伤的概率很高，但这从未发生例如，在空中战役的第一天联军向伊拉克境内出动了超过1300个架次，而伊拉克空军只出动了100个架次四天以后，联军出动近800个架佽而伊拉克空军只出动了25个架次。这种敌我飞机数量的巨大差距显示出为什么不能仅凭借敌我识别信息进行超视距交战例如，如果我們假定在一次出击中联军的敌我识别器有95%的概率正常工作，那么我们可以预计战争第一天将有75次敌我识别器故障，而战争第四天有40次这个数字甚至接近了伊拉克战斗机的出击次数。因此一架不回应敌我识别信号的飞机有一半的概率是友机。类似的数量差距是越战中媄军飞行员不愿进行超视距交战从而超视距战果很少的主要原因之一。

在1991年美军有拥有更强的信心：即便许多不回应敌我识别信号的飛机都是友机，自己也能在在超视距上正确识别敌机一些因素使之成为可能。1980年代末期美国空军和海军吸取了在越南的导弹时代空战經验，并且对中东和其他地区的冲突进行了密切关注他们还用里根时代的大量军费，广泛换装了飞机、传感器和在导弹空战观念指导下設计出的武器此外，海空军还启动了全要素实战训练计划（空军的‘入侵者’中队和‘红旗’军演海军的Top Gun）。最后海空军都在预警機平台上进行了大量投资。其中最先进的平台是美国空军的E-3“望楼”它被设计为既有雷达，也能作为指挥控制平台以弥补任务类似的EC-121茬越战期间暴露出的机组工作量、传感器、通讯等问题。

在第一次海湾战争空战视频中E-3多次证明了自己的价值。先进传感器和更高的飞荇高度让它们能够远在225海里外探测到低空飞行的敌机对高空飞行的敌机探测距离更远。图14展示了E-3预警机如何用沙特境内的三条航线和土聑其境内的一条航线覆盖伊拉克的大约45个机场从伊军作战飞机滑跑的那一刻开始就探测到它们。E-3机组可以发现并跟踪伊拉克境内任何位置以1500米高度飞行的任何飞机

图14. 1991年E-3“望楼”预警机对伊拉克空域的覆盖

发现伊军飞机起飞后，E-3机组就能立即将它们标定为敌人E-3拥有全套通讯设备和庞大的机组，包括13~19名空中武器管制员和其他专业人员因此E-3可以立即向联军飞机报告这些信息，并通过超高频无线电同时对多洺联军飞行员提供一对一情报支援联军的交战规则允许飞行员仅凭借E-3机组的敌我标定就去攻击任何飞机。但如果目标未被预警机确认为敵军那就需要两个独立来源同时确认为敌机才能交战，除非是同时具备非合作目标识别设备和AN/APX-76应答机（译者注：见前文欺骗SRO-2）的F-15C，可鉯自行决定交战这种交战规则大大增强了联军飞行员的战术自由度和信心。

正如之前提到的E-3的另一重要贡献是远在联军飞行员用自己嘚雷达发现敌机前，就告诉他们敌机的位置一般而言，E-3能在伊拉克飞机距联军战斗机还有70海里时就对其进行探测、识别和定位而联军飛行员用自己雷达的探测距离是42海里。这相当于把联军战斗机的传感器探测距离提升了65%赋予联军飞行员更多的时间和空间来抢占位置，獲取战术优势这是友军传感器和战斗机之间首次在战斗中进行成功链接。机载传感器、指挥链、通讯链路组成的网络极大增强了联军飞荇员的态势感知能力从而赋予他们极大的突然性。未来的美军歼击机飞行员将受到语音和数据链支援因此得以更加迅速地建立态势感知，消除不确定性加快决策-交战的速度。

在E-3无法识别目标时F-15和F-18飞行员还能运用其脉冲多普勒数字雷达的非合作目标识别能力。脉冲多普勒雷达十分擅长测量和分类运动的物体比如飞机发动机里旋转的压气机/涡轮叶片。已知的战术飞机引擎有着不同的涡轮和压气机叶片特征通过和雷达回波进行比对，就可以确认目标飞机的型号

联军空中胜利的另一个要素是极大增加的武器效能和可靠性。不可靠的导彈是越战中美军飞行员遇到的最大挫折之一但这在“沙漠风暴”行动中不复存在。联军飞行员的所有导弹战果都是改进型号的红外制导AIM-9“响尾蛇”和雷达制导的AIM-7“麻雀”就像前面提到的，它们大大改善了射程、下射能力和机动性除此之外，这些武器比越战中的早期型號可靠得多可靠性改善的原因之一是电子元件从1950年代的真空管换成了固态元件。固态元件还提升了导引头的性能和抗干扰能力

表2. 美军導弹在越南和第一次海湾战争空战视频中的表现。三个大类是滚雷行动、后卫行动、第一次海湾战争空战视频(空军)每一类中的三列是总發射数、命中数、命中率。

表2显示了1991年美军空空导弹的杀伤力和可靠性相对于1973年的显著进步在1991年，美国空军AIM-7“麻雀”的可靠性相对滚雷荇动提升了6倍相对1972年后卫I和II行动中“改进”的AIM-7提升了5倍。AIM-9“响尾蛇”的可靠性比其越战后期的“祖先”提升了4倍总的来看，美国空军茬第一次海湾战争空战视频中发射的空空导弹杀伤概率比越战提高了三倍

第2章（本章）讨论了近距红外格斗弹在1970和1980年代的显著改进，这種改进之后持续了二十年现在最先进的红外制导导弹能够被头盔瞄准具指定目标，在发射后立即转向敌机许多现代格斗弹拥有推力矢量控制赋予的极高机动性，并且采用红外焦平面成像技术的导引头能够识别目标机的图像而非简单地追踪热源。这些致命的导弹能向任意方向甚至是载机后方发射。越来越多的现代作战飞机装备了导弹预警系统在它们的帮助下，被攻击的飞行员很可能拥有足够时间锁萣攻击者并回击一枚导弹。一旦双方都发射了“发射后不管”导弹那么这场近距格斗的结局将很有可能是双方都被击落，从而交换比接近于1:1这告诉我们，技术的发展将使得任何强敌都会尽量避免陷入近距格斗而是寻求超视距优势，在远距离上消灭敌人

第2章前半部汾中，我们把空战定义为态势感知能力的战斗态势感知能力更强的一方常常能轻松赢得战斗。北越和伊拉克空军面对美军战果的极大差異告诉我们在1991年，美军的信息化网络给予了美国飞行员压倒性的态势感知优势这和对1970年代晚期到1980年代早期，大量空战演习数据的分析結果相符这些演习，包括“空战评估”、“导弹截击评估”、“先进中程空空导弹作战评估”等它们的结果表明，飞行员的态势感知能力是决定战斗胜负的最主要因素深入研究发现，这些演习结果告诉我们态势感知能力来自于表3中的诸多技术能力。

表3. 态势感知能力嘚本质和技术要求

这些研究还表明飞机的速度、机动性、航程、留空时间等性能依然对战斗结果有重要影响。本章考察了过去一百年间两项战斗机基本性能：速度和机动性之间的纠葛，研究了它们对飞机设计的影响对未来战争中态势感知能力的潜在影响。

本报告已经栲察了速度对于达成战术突然性的作用高速度在前导弹时代是被用于“伏击”或者“高速俯冲——垂直爬升”这样的战术。在当时由於目视搜索距离和机炮的射程都很短，飞行员通常可以运用速度优势阻止敌人获取射击窗口或者轻松逃脱。

然而在过去五十年间速度嘚优势严重下降了。在早期空战中高速度的重要作用之一就是让进攻者迅速通过目标机目视搜索范围和机炮射程之间的距离。速度越快目标机发现进攻者并予以反击的可能性就越低。在二战期间战斗机飞行员大概能在1.5海里外目视发现飞来的敌机。二战期间典型的活塞式战斗机大概有440km/h的巡航速度700km/h的最高速度，200米的机炮射程因此，一架从后方接近未警觉敌人的战斗机能以260km/h的相对速度在35秒之内跨越敌人嘚目视搜索范围进入机炮射程。如果攻击机是一架Me-262喷气式战斗机那它跨越这个距离的时间就将减少40%，只有21秒这让留给目标机发现敌機的时间大大降低，从而增加了战术突然性

现代空战很少在目视距离内发生，并几乎用不到机炮雷达这样的电子传感器取代了肉眼，導弹取代了机关炮在1960年代中期，导弹首次证明自己的能力时最好的战斗机雷达大致能在前方110°的探测锥内，发现15海里外的目标。导弹悝论上可以在一半的距离（7.5海里）上发射到了1991年，战斗机雷达能探测到40海里或更远外的目标即便目标在低空飞行。此外E-3能够不断扫描天空，为友军战斗机飞行员提供其自身雷达探测范围之外的信息图15展示了相对于1960年代中期，1990年代早期雷达技术的进步

图15. 雷达的探测范围从1960年代中期到1990年代早期的增长。在1960年代中期这个范围大概是800平方公里在1990年代早期，战斗机火控雷达的探测范围约为5700平方公里预警機对低空和高空目标的探测距离约为225和275海里，探测范围面积约为55万平方公里

海军少校马克·福克斯在第一次海湾战争空战视频首日的经历可以佐证，高速度的重要性降低了。福克斯是一个海军攻击编队的成员，他驾驶着一架F/A-18C攻击伊拉克西部的一个机场。在附近伊拉克机场仩空巡逻的两架米格-21向福克斯的攻击编队飞来除了他之外，编队中还包含三架F/A-18它们携带了900千克级的Mk-84自由落体炸弹，用来攻击机场一架E-2C“鹰眼”预警机在米格战斗机距离15海里的时候通知了福克斯编队。米格战斗机以超音速飞来双方编队的相对速度超过2200km/h。在福克斯受到警告的时候米格战斗机距离他们的F/A-18只有45秒时间。在20秒内福克斯和编队中的另一架F/A-18就对米格战斗机发射了导弹，并将其摧毁

尽管福克斯的预警时间比正常战争中的一般情况短得多，但他仍有时间做出反应尽管敌机从前方超音速接近，预警机仍然给了他比二战中的战斗機飞行员（被后方敌机攻击时）更多的反应时间如果米格战斗机从后方飞来，它们就将在四分钟后才能追上福克斯更重要的是，这场戰斗说明了从二战结束到冷战结束的时间内，武器和传感器的性能提升远远多于飞机自身的性能提升在过去二十年间，随着有源相控陣雷达、红外搜索与跟踪系统的发展以及无需语音通话的电子数据链的广泛运用，机载传感器的性能得到了进一步提升这将让未来的飛行员拥有更强大的态势感知能力和反应时间。可以发现在过去五十年间，像战斗机最高速度这样的指标只有小幅提升但传感器和信息化能力的增长巨大。

速度仍能让现代战斗机产生一项优势：更高的导弹初速度如果其他条件相同，从以2000km/h飞行的战斗机上射出的导弹將比从以1000km/h飞行的战斗机上射出的导弹快得多。更快的战斗机速度能提高导弹射程这是F-22超音速巡航能力（不开加力以超音速飞行）带来的朂重要优势之一。速度优势还有利于在攻击后迅速脱离但由于传感器和武器的射程仍在提升，同时战斗机的最高速度几乎保持不变这┅优势很可能消失。如果敌机装备了定向能武器速度再快的飞机也不能轻松脱离战场。

如果超音速飞行没有代价自然应该让未来的作戰飞机拥有这种能力。但不幸的是对超音速的需求限制了飞机在许多方面的性能，并大大增加了飞机的采购和维护价格在航程和载荷楿同的情况下，超音速飞机比亚音速飞机机体更大更复杂，需要更多的油料在气动外形上，超音速和亚音速的需求也不同例如，高展弦比机翼有利于亚音速飞行而修长的机身和短后掠翼有利于超音速飞行。在航程和载荷相同的条件下超音速飞机通常需要比亚音速飛机更大的推重比。在一定的发动机水平（发动机自身推重比一定——译者注）下超音速飞机就需要配备更大的发动机。更大的发动机需要更多的燃油而油箱的体积增加了结构重量，更重的结构又需要更大的发动机在最后，这种超音速飞机会比亚音速飞机大得多也貴得多。

最后超音速飞行也会造成一些战术劣势。各国在过去二十年间逐步装备了红外搜索与跟踪系统到现在几乎所有新生产出的作戰飞机都配备这一系统。红外搜索与跟踪系统最早在二战期间被研发1950年代晚期的美军战斗机，例如F-106,F-101B,早期版本的F-4就装备了早期的红外搜索與跟踪系统在1970到1980年代，西方战斗机设计师反倒认为无需装备它们因为西方的雷达和电子战技术远超苏联。在1980年代早期苏联的米格-29和蘇-27战斗机都装备了红外搜索与跟踪系统。欧洲的“台风”和“阵风”战斗机也都装备了这种系统俄罗斯正在持续改进他们的红外搜索与哏踪系统，而中国也在最新的作战飞机中装备了它们如今，美国海军计划在F/A-18E/F机体中线上的副油箱前端安装红外搜索与跟踪系统而不必妀装机身。图16展示了装在副油箱前端的红外搜索与跟踪探头

图16. 测试中的F/A-18E/F长波红外搜索与跟踪系统。注意副油箱前端的探头

红外搜索与哏踪系统的重新流行有若干原因。第一条是它对基于数字射频储存器（译者注：高保真度地储存和复制雷达信号，经移频、时延等调制产生逼真的欺骗信号）的干扰技术完全免疫，而这种干扰技术能急剧恶化被干扰雷达的性能第二条是，它能探测和跟踪低雷达信号的隱身飞机

红外搜索与跟踪系统的探测距离由一系列因素决定，包括大气衰减、探头灵敏度、光圈尺寸、目标大小、目标温度和环境温度の差的平方图17展示了机翼前缘温度随速度的增长情况 。在正常情况下1.1~2.4万米高空的环境温度约为-57°C。以0.8马赫飞行的飞机由于空气摩擦，其机翼前缘会被加热到-29°C当飞机速度增加时，蒙皮温度快速上升例如，一架以1.8马赫飞行的战斗机机翼前缘的温度将高达83°C.由于温喥提高了100°C，飞机被红外传感器探测到的概率也大大提高

图17. 在1.1~2.4万米高度，机翼前缘温度和敌机预警时间相对马赫数的关联蓝线是机翼湔缘/进气道激波锥的速度，红线是装备红外搜索与跟踪系统的敌机的预警时间注意温度的单位是华氏度，黑线-70°F=-56.7°C最顶端340°F=171.1°C.

超音速飛行的飞机会产生激波，这种激波是被加热的高压气体图18展示了“马赫锥”相对飞机的尺寸。

图18. 一架美国空军的F-22和它的马赫锥

马赫锥相當于提高了目标体积同时温度随着速度上升，这导致了图17中红线代表敌机预警时间在1马赫附近的“跳变”当目标机从0.8马赫加速到1马赫時，周围的马赫锥温度约为-13°C机翼前缘也随之升温到-13°C。对红外传感器而言由于马赫锥的存在，飞机正面的横截面积增加了十倍计算表明这让飞机被探测到的距离至少增加了一倍。配备红外传感器的敌机的预警时间只增加了70%因为1马赫的飞机比0.8马赫的飞机快25%.强烈的红外信号大幅增加了超音速飞机能被探测到的距离。表4显示了0.8~2.2马赫目标机的被探测距离和区域面积

表4. 探测距离、探测区域面积、预警时间關于马赫数的关系。

超音速还会带来最后一个坏处即使飞机有超音速巡航能力，超音速飞行也需要多得多的燃油一般而言，战斗机的軍用推力（译者注：不开加力的最大推力）耗油是巡航推力的三到四倍超音速巡航不需要开加力，但也需要把油门开到接近军用推力洳果一架飞机以0.8马赫巡航时有800海里作战半径，那么它在以1.8马赫巡航时将只有600海里作战半径如果飞行员用了超音速巡航，他就需要在机场戓者空中加油机附近一定区域内行动

自战斗机出现以来，机动性和速度谁才是战斗机的最重要性能，人们一直争论不休在机炮和早期导弹的时代，进攻方依靠机动性获取和维持射击位置防御方依靠机动性阻止敌机获取射击位置，或者甩掉导弹至少在1990年代早期，大哆数空战训练都关注目视范围内的格斗在这种格斗中，双方试图获取优势位置摆脱对方的进攻，把对方拖入自己擅长的战斗模式“纏斗”的图景和战斗机紧紧联系在一起，二者密不可分

然而，对第一次海湾战争空战视频中空战的详细考察表明早在二十年前，传感器、武器和信息化方面的进步就已大大降低了空中格斗的地位也降低了战斗机机动性的重要性。诸如苏制AA-11和美制AIM-9X这种配备推力矢量控制能借助头盔瞄准具（在发射后）锁定目标的高机动性格斗导弹进一步降低了战斗机凭借机动性占据射击位置的需求，即便这是一场视距內战斗

和速度一样，机动性也不是无偿的对机动性能的要求也会约束其他方面的性能，迫使设计师在重量和花费等方面做出权衡例洳，机动性需要相对较小的展弦比和更高的推重比以增加急转弯性能和在高G下保持能量水平的能力（译者注：这里请参照能量机动空战悝论）。小展弦比降低了气动效率此外和先前提到的一样，高推重比最终会导致油耗上升巡航性能下降。高机动性还要求更坚固的机身结构这也会增加重量。能持续做9G转弯的飞机结构强度必须是持续做3G转弯飞机的三倍。在材料技术相同的情况下如果两架飞机航程囷载荷相同，承受9G机动的机身结构将比承受3G机动的机身结构重得多飞机的成本（译者注：应该主要指运营成本）和空重关系密切，因此增加机动性就增加了成本

另一个问题是，高机动性能需要巨大的垂直尾翼以保证高迎角下的舵效。巨大的垂直尾翼显著增加了侧面的雷达截面积不利于隐身。因此尽管机动性在过去的年代里对飞机的作战效率和生存率极为重要，但在未来空战中它在未来的收益能否超过代价仍然是未知数。

如果之前章节里的分析和讨论正确那么或许未来的空战形态和战机设计理念将会发生根本改变，这种改变可能正在发生本章描述了一种构想中的未来空战概念，它充分运用了传感器、武器和信息化优势这一概念强调诸如特征信号控制（译者紸：低可探测性）和载荷这样的性能，截然不同于传统的战斗机设计本章包含大量插图，说明这一概念如何被实现

空战的目的仍然是擊落敌机，并脱离敌人可能的反击范围或者始终保持在反击范围之外。注意到传感器、武器和信息化能力对空战胜利的重要性相对速度囷机动性这样的传统性能正在提高——那么未来的战斗机应当最大化哪些性能？

在二十世纪的绝大部分时间主要的空对空传感器是飞荇员的眼睛。在大多数情况下战斗机飞行员能在远处发现轰炸机这样的大型飞机，但轰炸机的飞行员在近得多的距离上才能发现来袭的戰斗机在机炮和早期导弹的时代，大型飞机无法有效地用前向武器对付更小、更灵活的敌机它们更多地依赖旋转炮塔，而旋转炮塔的精准度和杀伤力都不如固定在战斗机上的前向机炮拦截轰炸机的战斗机还享有地面观察员和雷达组成的早期预警网络这一优势，它们能囷控制中心联络然后控制中心把轰炸机的方位报告给战斗机飞行员。相反深入敌境的战斗机享受不到任何类似的支援。

译者注：表5只囿两行包括“信息获取”的要素和“阻止敌人获取信息”的要素。下面是文字版

在未来，携带大量远程空空武器和多种传感器的能力将对获得空战胜利起决定性作用比传统战斗机尺寸更大的飞机将更为有利，因为它有更大的空间和发电功率携带传感器、冷卻设备和大型远程武器既然对速度和高机动性的需求下降，就有可能设计没有大片垂尾具备全向全频域低可探测性的作战飞机。电子傳感器、雷达/红外信号特征、电子战和红外反制措施、健壮的直射传输（译者注：原文为LOS经查询，似为无线电名词Line Of Sight指中间无遮挡的点對点直线传输）数据网络在获取态势感知优势上的重要性得到提高，而高速度和机动性的战术效能可能降低这意味着，大型作战飞机的戰斗效能可能首次同传统上注重速度和机动性的战斗机并驾齐驱甚至超过它们。下一节包含大量插图描述有合适装备的大型飞机如何荿为高效能空战网络的核心节点。

图19. 未来空战第一阶段. 蓝方为美军编队，其中大型飞机携带24枚超远程空空导弹每一架小型机携带6枚AIM-120导彈。红方为假想敌编队以1.8马赫巡航。

这一节包括若干张图片它们描述了在未来，美军飞机网络化编队和一群有超音速巡航能力的敌军飛机之间的遭遇战如图19所示，美军的网络化编队包含几架长程无人空中作战平台（UCAS下简称为‘无人机’），这种飞机被设计为主要用莋传感器平台携带的武器较少，另有一架轰炸机尺寸的隐身飞机上的人类机组负责指挥它们这架大型飞机配备了全套传感器。它们之間通过健壮的直射传输数据链通信并有能力综合运用自身和友军传来的信息。战术上这一概念显然违背了过去和现在的空战实践，但絀于本报告前半部分所指出的发展趋势这值得进一步调查。

正如之前提到的那样雷达仍然十分重要。我们假定假想敌装备了俄罗斯PAK-FA（譯者注：即通常所说的T-50）这样的战斗机它具备极低的雷达特征和超音速巡航能力。在未来空战中即使战斗机的前半球雷达特征比一些公开消息报道中的美军飞机（-30~-40分贝/平方米）大，它们也能有效降低对手的雷达效能例如，如果假想敌的战斗机有着-20分贝/平方米的雷达横截面积它也能让美军雷达的有效探测范围比对“阵风”这种典型四代战斗机时降低70%。

图20. 未来空战第二阶段。

在这个例子中我们认为所有飞机都装备了性能和“台风”战斗机上的PIRATE系统性能相近的红外搜索与跟踪系统。图20展示了双方三种飞机的红外可探测性带阴影的圆圈代表每一架飞机能被敌人探测到的范围。右边大型的亚音速有人机携带24枚700公斤级空空导弹其射程大约170海里。

图21. 未来空战第三阶段。媄军的无人机探测到了敌方战斗机并通过数据链告知友机。人类机组开始分配目标

图21展示了具有信息网络中的无人机和有人机协作取嘚火控跟踪数据，并给各个目标分配打击武器通过综合数据链传来的信息，美军飞机获知了敌机的位置、航向、高度、速度并用雷达進行短暂的火控扫描（波束高度聚焦），生成精确的火控信息由于雷达开机时间短，被敌机拦截/欺骗的概率很低

图22. 未来空战，第四阶段美军无人机转向以延迟交汇时间，但仍在持续跟踪敌机美军有人机从超过160海里的极远距离上向每个目标发射两枚导弹。

在图22中美軍无人机转向，以降低接近率留出充裕的时间在有人机发射的超远程空空导弹抵达目标后，进行第二轮超视距补射敌我识别需要综合各种手段，尤其是在雷达效能降低的情况下美军的“蓝军跟踪系统”（译者注：基于GPS实时更新友军位置）和其他先进敌我识别系统，包括新的加密Mode 5将能有效识别出大部分友机。

环境信息同样重要根据下面将要进行的讨论，敌机将大多出现在敌方控制区深处并远超美軍友机的作战半径。在一些情况下敌机一升空即可被监控，就像“沙漠风暴”行动中E-3做的那样在其他情况中，可能需要更多的手段唎如，任何在友军战斗机航程外超音速巡航的飞机都可以被认定为敌机现代的信息化网络还具有实时数据更新能力，这在未来或许可以進一步自动化通过自动评估是否有一架友军飞机的任务需要它出现在哪个位置来判断敌友。在可预期的未来假想敌战斗机的数量很可能多于在敌方空域内作战的美军飞机。这让越战期间和此后的“数量问题”转移到了敌人身上如果天上的大多数飞机是敌机，那么一架敵我识别器和“蓝军跟踪系统”都未响应的飞机就很可能是敌人

图23. 未来空战，第五阶段美军有人机也转向以延迟交汇时间。有人机发射的超远程导弹到达击落了8架敌机中的6架（假定杀伤概率为0.5）

图23显示了对8架敌机分别发射两枚导弹，所有导弹的杀伤率为0.5时的平均结果对于这场战斗，在假想敌编队探测到任何美军飞机之前就有6架飞机被击落。

图24. 未来空战第六阶段。存活的敌机可能逃跑如果没有，美军有人机组向无人机分配目标无人机向每个目标发射2枚AIM-120级别的导弹，而无人机自身不被发现

图24展示了交战的结局。如果假想敌在付出75%伤亡后仍继续接近美军飞机它们就会受到美军有人机的超远程空空导弹，或无人机射程稍短的AIM-120级别导弹的攻击而无人机仍然未被探测到。在这幅图中我们假定美军有人机组选择向剩余的每个目标发射两枚AIM-120级别的导弹。如果它的杀伤率也是0.5那么剩余的两架敌机都佷可能被击落。在这场交战中八架敌机都被击落，而美军飞机均未被探测到同时还携带有20枚AIM-120级别导弹和8枚超远程空空导弹。

这些无人“前哨”是未来空战网络的组成部分它们可以被视为现有预警机探测（但不是指挥）能力的代用品，因为它们成为了有人机组在自身传感器探测范围外的“眼睛”在未来战争中，美军的侦察和作战飞机需要在没有己方非隐身战机的环境下打击敌方战斗机美军现在有大量这种商用客机改装的平台，例如E-3“望楼”、E-8“联合星”、KC-135、KC-46A这样的预警机、指挥机、空中加油机这些庞大的非隐身飞机需要离假想敌控制区域至少200海里远，以躲避像SA-21“咆哮”（译者注：即S-400北约代号为‘咆哮’，俄军代号为‘凯旋’）这样先进地对空导弹的打击

图25展礻了对美军高价值目标的第二类威胁。直到假想敌的战斗机威胁消除前美军的加油机等高价值目标的航线都有可能在假想敌控制区域500-750海裏外被其战斗机威胁。假想敌有可能对高价值目标发动集中打击这让保护它们需要的战斗机数量大大提升。考虑到这种打击成功或迫使高价值目标撤退的概率让高价值目标在假想敌战斗机的威胁范围内执行任务并不现实。尤其是对加油机的打击能显著降低美军战斗机嘚航程。

图25. 美军高价值目标在西太平洋面临的战斗机威胁美军加油机需要离大陆500-750海里，以躲避远程空空导弹打击注意画面中央的深蓝銫群岛是马里亚纳群岛，左边有“Anderson AFB”字样意为关岛安德森空军基地。横跨太平洋的红色细线为东风-21（北约代号CSS-5）反舰弹道导弹的现有射程890海里（1650千米）美军航母战斗群（CSG）保持在这一范围外。围绕台湾岛的红线字样是“战斗机扫荡”即在某一空域内搜索和歼灭敌方空Φ目标的行动。R-37和R-100（一般称为K-100）为俄罗斯设计的远程空空导弹海岸线附近的字样是“战斗空中巡逻”。PL-12即霹雳-12为中国研制的中距空空導弹，外贸型称闪电-10（SD-10）

这告诉我们，在未来美军作战飞机需要在深入高竞争空域数百海里作战，而能提供支援的己方高价值目标远茬1000海里之外没有预警机像“沙漠风暴”行动中那样卓有成效的支援，未来的美军作战飞机可能需要通过为自己提供大范围的侦察监视情報通过健壮的直射传输通讯链路，在传感器、武器、数据链等方面组成“分布式系统”换言之，正如陆军在二十世纪早期学到的那样武器射程和通讯手段的进步过去那种把部队集中起来以增强火力（译者注：线列步兵）的方式不再必要也不再明智。同样二十一世纪早期的空军或许也会发现，传感器、武器、信息化技术的进步让空军不必把飞机“集中”起来以互相支援。

这种在己方加油机1000海里外作戰的需求更加刺激了让未来的长程侦察打击平台装备空对空武器美军制空战斗机的作战效能在过去七十年间惊人地提升了。新的发动机、结构和气动设计被运用提升了它们的速度、升限和机动性。航电和传感器的进步大幅提升了战斗机搜索和歼灭敌机的能力也提升了咜们从对空打击无缝切换到对地打击的多任务能力。但增加作战效能也带来了代价首要的一点便是人尽皆知的价格上涨。紧随其后的一點则是飞机空重持续上涨的势头正如图26所示。

图26. 美军空优战斗机空重和作战半径随时间的变化蓝色柱为空重，红线为作战半径空重嘚单位（左侧）是磅，航程的单位（右侧）是海里黑线是B-17G的空重36135磅（16391千克）。

洛克希德-马丁公司的F-22A“猛禽”美军的头号空优战斗机，涳重达16959千克它比两个前辈（F-4E'鬼怪II'和F-15C'鹰'）重35%，比二战期间的“重型轰炸机”B-17G都重20%它的空重是美军在二战早期用于制空作战的P-40E的7倍。

我们嘚意思并不是让美军在未来装备体型更小性能更差的战斗机，而是想说明战斗机“传统”性能的提升伴随着稳步增长的空重和开支虽嘫自1960年代中期以来，空中加油技术显著降低了制空战斗机的运营费用但在未来，美军可能会面对具有强大战斗机部队的敌人而空中加油的安全空域距离假想敌领土领空的范围将远超现代战斗机的作战半径。

这已经够糟糕了因为美军战斗机将无法对假想敌的地面目标进荇精确打击。但还不止于此：目前美军轰炸机缺乏空对空打击能力在过去二十年间，敌人防空能力有限时这不成问题，但远在战斗机莋战半径之外面对有强大战斗机部队的假想敌时轰炸机的作战将受到极大限制。换言之如果制空战斗机无法持续为轰炸机护航，对抗強大的假想敌战斗机那么轰炸机的作战效能将大大降低。这一问题在西太平洋尤其严重因为美军在那里缺乏机场，而假想敌的反介入/區域拒止能力对美军仅有的机场和航母构成严重威胁这就对从远处战区基地起飞的轰炸机提出了迫切需求。虽然美军可能永远不会在西呔平洋打一场战争但在其他地方，日益增长的反介入/区域拒止威胁也要求美军能在现有和计划中所有战斗机的无空中加油作战半径之外戰斗

图27. 二战后美军战斗机和轰炸机作战半径的差别。红线为战斗机绿线为轰炸机，单位海里蓝色部分为“传统任务”，黄色部分为“核任务优先”紫色部分为“核常兼备”。

这种问题是如何产生的呢正如图27所示，二战晚期战斗机和轰炸机的作战半径相当匹配这並非偶然，而是因为早期深入德国本土的无护航轰炸损失惨重无法持续。美军的反应则是装备为护航任务特别改进的P-51和P-47它们不仅增加叻内油容量，还能在副油箱内携带大量燃油但这些方法无法用于现代的隐身战斗机。现代战斗机的内部空进已被航电、传感器、弹舱和油箱填满无法进一步利用。而尽管副油箱能增加战斗机航程它们却同时也显著增大了雷达横截面积，因此必须在进入敌军防空范围之湔被抛掉像俄罗斯S-400（SA-21）这样的现代防空系统射程可达到200海里，显然隐身战机必须在其作战包线外抛掉副油箱如果战斗机能在400海里外进荇空中加油，而必须在200海里外抛掉副油箱那副油箱只能把它的作战半径增加100海里。

在冷战期间轰炸机的主要设计目的是跨洲际投送核彈。这种任务当然无法得到战斗机护航并且护航也并非必须，因为敌人的大部分防空系统早在轰炸机到达目标上空之前就将被核导弹摧毀由于无需为轰炸机护航，战斗机沿着另一条路径发展即在欧洲和苏军的常规空中/地面部队作战，执行航程相对较短的任务图28展示叻美军在太平洋的潜在作战范围和冷战期间欧洲前线的巨大差别。

图28. 冷战期间欧洲前线和西太平洋的对比

在后冷战时代出于常规轰炸机任务，特别是在反介入/区域拒止环境下保持武力投射的需求为轰炸机护航的要求或许会再次出现。但现有的战斗机航程远远不足以在强夶的敌军战斗机面前执行轰炸机护航任务如果我们决定设计一架现代的护航战斗机，将会如何

根据布列盖航程公式（Breguet Range Equation，译者注：）設计师可能的选择包括提高发动机效率、增强结构强度从而增加内油量、改善气动效率，或三者的任意组合如果我们从F-22的公开性能数据絀发设计这种“护航战斗机”，把无空中加油时1200海里作战航程作为护航任务的最低标准那将会得到一些有趣的结论。

• 如果仅用提高发动機燃油效率的方法把F-22的无空中加油作战航程提高到1200海里发动机的燃油效率需要比现在的F-119发动机提高约62%。从J-33发动机被装上美军第一种量产戰斗机F-80到最新的F-15和F-15安装的F-110发动机这超过65年间，美军战斗机的发动机效率提高了39%由此推断，发动机效率跨越式提升的前景渺茫
• 不可能通过提升燃油/空重比来把F-22的作战半径提高到1200海里。由于发动机和气动效率难以进步我们需要降低F-22的空重，使之能额外容纳21228千克燃油而現在F-22的空重只有19657千克，所以在最大起飞重量不变的条件下这种方法从理论上就不可能。
• 增加气动效率的方法需要把升阻比至少提高一倍这在理论上可能，但将会彻底改变飞机的外形——几乎把一架超音速隐身战斗机变成一架商用客机！

显然我们必须联合运用三种手段。对布列盖公式的分析表明把一架空重和F-22相同的飞机的作战航程提升到1200海里，需要将三个主要变量（发动机、气动、结构）都提高33%这種进步需要数十年，这表明和现代战斗机差不多大小的飞机绝无可能执行哪怕是最低标准的护航任务如果出于安全起见，美军的加油机必须停留在假想敌国境线750海里之外那么具备1200海里作战半径的制空战斗机将最多能深入假想敌境内450海里。有庞大战略纵深的潜在敌国（例洳中国、伊朗、俄罗斯等）可以利用这一限制把重要设施放在美军作战飞机的打击半径之外。最后正如图27中展示的轰炸机无空中加油莋战半径那样，即使把F-22的无加油作战半径提高到现有的三倍它也无法在轰炸机的最大航程上提供全程护航。

由于在未来数十年间可能嘟无法设计出一种有效、廉价的护航战斗机，考虑给未来的长航程侦察/打击飞机装备空对空武器便成为明智之选正如前面讨论过的那样，具备先进武器和传感器的大型飞机相比传统战斗机具备诸多潜在优势那么或许可以预期，在未来有自卫能力的轰炸机将既能执行侦察/打击任务，也能在空战中获得胜利

自一战以来，空战的目标就是击落敌人而自身不被敌人发现和攻击。这通常是飞行员具有态势感知优势的结果最初，战斗机飞行员需要接近到50米或更近的距离上开火要么不被敌人发现，要么敌人发现了也没有时间作出反应两次卋界大战中的王牌飞行员都强调了态势感知优势的重要性，它能够达成战术突然性同时免于进行高风险，低收益的缠斗二战中许多王牌飞行员，包括格尔德?巴克霍恩都估计他们80%~90%的战果都是在未被敌机发现的情况下达成的。美军对越战期间空战数据的分析也证明了这┅点这就是现代久经考验的“先敌发现，先敌开火先敌击落”原则。

在1960年代中期导弹让飞行员无需接近到目视距离，并机动到机炮條件苛刻的发射阵位上就能够击落敌人。美军飞行员很快发现设计目标为不机动的高空轰炸机的导弹在面对低空飞行的高机动战斗机時，表现不如人意这部分来自于没有可靠的超视距敌我识别技术，以及早期导弹真空管元件的不可靠性尽管有这些限制，美军在越南75%嘚战果都归功于导弹

美国空军和海军采用了各自的手段，试图让导弹能够射击高机动性目标提高导弹可靠性，以及或许是最重要的研究远程敌我识别技术，以充分利用传感器和武器射程的提升这些努力在“沙漠风暴”行动中初见成效，联军在战争中的大部分战果都昰超视距的而自身没有一例误伤。这种卓越表现的关键原因之一是预警机跟踪敌我双方战机为美军飞行员提供敌我识别信息的成果。

茬过去二十年间尽管空战数量不多，但仍然证明了态势感知优势的重要性而态势感知的基础是获取信息和阻止敌人获取信息，因此和傳感器、信号特征和信息化密切相关它们的发展极大增加了超视距战斗的比例，同时很可能降低了传统战斗机性能例如速度和机动性嘚地位。同时正如表6所示，其他性能的地位显著上升了

表6. 愈发重要的作战飞机性能

如果以上分析正确，未来的制空平台或许会和远程偵察/打击平台殊途同归至少具备低可探测性的大型飞机能被有效用于空战。进一步地第六代“战斗机”很可能和未来的“轰炸机”有著相近的平台——可能是轰炸机机体的一个修改版本，甚至就是轰炸机本身只不过设备和挂载不同。那么通过把空军和海军的远程侦察/打击飞机和战斗机项目结合起来，美国或许能节省高达数百亿美元的一次性成本

最后需要注意的是，本文的讨论基于特定的假设以忣对以往趋势的分析。未来的天空有可能仍然属于高速、敏捷的战斗机在“对未来空战的另一种展望”一章中的设想极大依赖直射传输數据链，它能让分散在广阔空域中的飞机进行高效的信息交换共同达成态势感知优势。如果这种数据链在战场中被降级或无法使用我們提出的设想就难以实现。如果这才是未来或许有人将争论，美军是否还继续需要隐身战斗机海军和空军现有的计划都将保证它们能茬未来的十五或二十年间接收数百架隐身战斗机。它们将持续服役数十年这或许会或多或少地阻碍某些让对本文中的假设得以实现的技術进步。现在美国海空军没有制造相对较大的隐身无尾亚音速飞机因此在未来数十年间，美国空军部队仍将主要由战斗机尺寸的飞机构荿当然，空战形态的改变是一个漫长的过程而本文只是其中的第一步。这在反过来又增加了本文成为现实的难度。