在天空中打炮——战斗机机炮使用的发展

万磁王

　　热线瞄准以电子计算机为核心，将战斗机在各状态下（高度、速度、迎角、侧滑角、俯仰度、坡度、弹头初速、弹道系数等等条件）发射出的每一颗炮弹（不管此时机炮是否已经真的开火）相对于本机位置的弹着点都计算出来，并连接成一条动态的曲线，显示在平显仪上；热线的起点是一个十字，代表炮口，而最远的一点则对应瞄准具设计中的最大射程。
　　在热线上有一个活动的瞄准圆，处于圆心的特征点也就是俗称的热点，它代表的弹着点与炮口的距离正好等于该机与目标的距离。通常情况下热线瞄准的测距由雷达完成，无需人工干预，但必要的情况下仍然可以使用光学测距；方法和活动光环瞄准类似，首先装定目标的翼展数值，转动测距把手，使目标翼展视角等于瞄准圆环的直径。
　　在新的机炮瞄准方式中，由飞行员替代瞄准具判断目标的运动规律，当预计目标的运动轨迹即将与热点重合的时候，提前一个炮弹飞行到目标距离所需的时间开火；当机炮处于持续开火状态下，平显仪上显示目标与热点重合时，目标即被炮弹命中。

阵风平显仪的录像截图

　　由于不再需要跟踪-稳环过程，因此战斗机无需切入对方后半球进行稳定跟踪即可射击；而瞄准时间的大大缩短，使得在空战中的一方哪怕仅仅是占据很短时间的优势态势，例如在机炮射程范围内将机头（准确的说是炮弹的弹道方向）准确的指向对手，也有相当大的可能完成一次成功的致命攻击，将另一方击落。
　　相对于战斗机的飞行速度与交战空间，仅仅数百米的有效射程始终是机炮无法克服的致命缺陷。极大提升了机炮使用性能的热线瞄准方式，虽然远不足以对已经开始真正步入导弹时代的空战模式造成根本性的影响，但它表现出了一个明显的技术发展趋势，就是火力控制系统的反应速度将越来越快，机载武器系统的使用限制将越来越宽。
　　这个趋势很快以更加猛烈的势头在空对空导弹上展现出来，并彻底推动了空战理论的又一次转变。在新时代的空战中，中低空亚音速下近距离内进行反复的追逐、缠斗、咬尾的现象已经成为历史；谁更敏捷、更能先将自己的机头指向对方谁就能获得胜利。而这一阶段的产物，也就是1980年以后开始研制，强调跨超声速机动能力，普遍具备飞火交联功能的后期三代战斗机以及第四代战斗机。

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四：机炮的夕阳红——飞火交联
　　上世纪70年代以后，数字电路的应用使得战斗机的上的电子设备可以运行更加复杂的指令，实现更多的功能；对飞行控制系统如此，对火力控制系统也是如此。80年代以后的空战实际上已经没有机炮的发挥余地了，但是战斗机的自动化、综合化改进还是使机炮迎来了它在使用性能上的最后一次重大进步——这要归功于飞火交联功能的实现。不过与热线瞄准的广泛普及相比，具备这种新功能的战斗机数量其实还是相当少的——它必须以全权限数字电传飞控和综合化航电作为硬件基础。

飞火交联原理

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　　在全权限电传时代来临以后，战斗机的每一个操纵面，包括平尾、垂尾、副翼等在内，它操纵过程中的每一刻，操纵面偏转行程中的每一个角度，都是由飞控计算机控制的。这个时候飞行员控制的已经不是战斗机的具体舵面偏转，而是战斗机的整体姿态变化。数字化的电传系统，又使战斗机可以实现更加复杂的控制规律，这就为一种大胆的设想提供了硬件基础：以靠具有飞行、火力控制规律软件的数字计算机作为核心，用火力控制系统来主动干预战斗机的飞行，辅助、甚至是超越飞行员的操纵，让战斗机能够按照最合理、最优化的飞行姿态、轨迹去对目标进行攻击。
　　美国在上世纪70年代提出的综合飞行/火力控制技术就是这种设想的实用化，它在国内被俗称为飞（控）火（控）交联。它在通过雷达等设备获取目标的运动信息以后，会结合战斗机自身的状态精确预测目标的运动趋势，并实时计算出武器投放点和到达该点前的飞行轨迹。这个飞行轨迹的信号，一方面通过平显仪为飞行员提供直观的操纵、状态显示，可以由飞行员操纵飞机按照提示飞行，当飞机到达武器投放点时自动（或者飞行员手动）发射武器。另一方面这个飞行轨迹信号可以通过飞行/火力耦合器，向电传飞控下达控制指令，操纵飞机跟踪目标进行自动攻击。

飞火交联要求飞机具备直接力控制能力，以使飞行姿态和轨迹解耦。歼10的鸭翼差动能力代表它不仅具备直接升力控制功能，还具备直接侧力控制能

　　这种技术不仅大大减轻了飞行员的操纵负担，而且也大大降低了人为因素带来的反应迟缓和计算判断失误，表现出来的攻击能力是以往火力控制系统所不可比拟的。在实际试飞验证中，它甚至在机炮的作战性能上也实现了巨大的提升：依靠精确的飞行轨迹、姿态和开火控制，机炮的瞄准射击速度获得了进一步的大幅度提升，这使载机可以从任意方向对目标进行有效攻击——包括在对头交错飞行中对目标进行迎头攻击，这个过程中目标穿越机炮有效射程范围的时间仅有1秒钟左右。依靠这种在以往完全不可想象的优势，战斗机获得首次射击机会的时间缩短了一半，而射击次数和射击持续时间分别提高了3倍，命中率提高了2倍。

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五：结语
　　战斗机发展到今天，机炮及其使用方式已经再也没有获得较大幅度性能提升的余地了。事实上包括我国在内，针对红外导弹的导引头进行硬杀伤的机载激光武器已经陆续开始投入实验性使用。只是因为技术水平的问题，它还未能将体积与功耗控制到足以移植进战斗机的地步，只能先搭载在一些较为大型的飞机平台上。
　　按照现在的趋势看，也许在十几二十年以后，我们就能目睹机载激光武器开始取代战斗机的机炮；这种不再受到身管长度、指向、后坐力制约的武器，必然会形成与机炮完全不同的使用方式，并在相当程度上改变战斗机的近距空战战术。