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3.雷迅的飞控可以二次开发嘛

4.求苏、俄、美、战斗机型号

被美国制裁了六年,大疆为什么还活得好好的?

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一边是乌克兰战场上空本属消费级的大疆满天飞,开始引发业界讨论廉价民用无人机是否正在成为“游击队的空军”;

另一边是3月12日,美国设计软件公司Figma宣布封禁大疆公司账户,并连一点反应时间都没给, 表示因无法登陆而拿不到的设计文件,会在两周内通过邮件发给大疆。

Figma并不是完全不可替代的设计软件,但国内的同类软件为了差异化竞争,大多有各自的侧重点,所以单一某个软件又很难完全替代Figma。

大疆此次面临的问题主要有两点,一是可能会被打乱研发设计的节奏,影响产品迭代的速度;二是可能需要增加成本,用以购买多个软件来替代Figma。

从2016年到2022年,长达六年的时间里,美国对大疆的限制和制裁不断加码。但事实却是,大疆再次期间一直都保持了消费级无人机市场上70%以上的市占率,在北美的市场占比甚至一度到过85%。

美国国防部前脚宣布军方禁用,美军后脚就“不听话”的花了几十万美元买大疆的无人机,还带动了伊朗和英国的军方购买潮。美国给大疆加关税,大疆反手就给美国本土销售的产品等比例涨价保持利润率,市占率甚至不降反升。

美国为了制裁大疆几乎算得上绞尽脑汁,但被制裁的第六年,大疆怎么依然活得好好的?

总统换了三届,大疆还是大疆

那一年1月26日,特勤局在巡逻时发现白宫南部的草坪上出现一架坠毁的四旋翼无人机,军方和特勤局为此如临大敌,最后却发现,这台小东西来自美国情报人员的酒后瞎玩,由于操作不熟练外加酒后脑子不灵光,东西飞到了白宫哥们也不知道,回屋就睡觉去了。

晚宴上的确笑声一片,但无论是台上演讲的,还是台下坐着的的特朗普,没人真的把这件事当成一个笑话来处理。

从某种程度上讲, 这张在白宫门前对大疆挥舞棒球棍的,并不是一个笑话,而是一种表态,甚至是一种预言。

2016年,美国议员开始以网络数据安全为由提案限制大疆;2017年美国正式对大疆发起调查;

2018年5月,美国国防部陆军部以备忘录形式,要求所有下属部队停止购和使用大疆,禁用大疆的一切无人机产品。

然而所有限制措施都没能挡住大疆每年300%-500%的业绩增长,大疆依然占据了美国消费级无人机市场的75%左右的份额,一度被美国人寄予厚望3D Robotics也因为防抖云台的量产能力和GPS系统时常出现连接错误等问题,被大疆打得找不着北。

美军自己也对禁令颇有微词,这一年8月,美国空军特种部队向上打了个购报告,表示我们试了美国本土的Tiny Whoop、Ebee、3DR Solo,但都无法满足需求。 “由于作战任务紧急又缺乏本土替代品,希望特批购35架大疆无人机Mic Pro铂金版。”

根据CNN披露的购单等消息,陆军部禁令下达后的一年时间里,“不大听话”的海军和空军们,分别花费了近19万美元和5万美元购买大疆制造的无人机。

美国空军购单

2019年,此前所有措施都没能生效的美国开始对制裁措施加码,国防部在《2020财年国防授权法案》里明令禁止联邦资金购买中国制造的无人机,商务部则宣布将大疆被列入贸易管制黑名单,对其产品变相增加关税。

大疆也没怂,反手将美国本土受影响的型号“涨价”处理,最多的涨了230美元,最少的也涨了120美元左右,平均涨幅大约在10%到13%。

美国普通消费者和相关公司也在用钱投票,为了在涨价前买到机器,带来了一波集中购买潮,一度将大疆的市占率推到了85%。

美国空军因为想购一些已经停产的型号,甚至在这一年考虑过直接和大疆合作订单。但 大疆一贯不做军品,包括美军在内的各国军方,其实都是通过公开销售渠道进行购买的,甚至有一些是士兵们自己在亚马逊上下的单。

美军想要停产型号,大疆官方发言人利斯伯格的回应是:经销商可能还有库存,要不你们去问问?

2020年10月,美国内政部长下令停止进一步购买中国无人机,两个月后,大疆“喜提”美国商务部实体清单。

但大疆在消费级市场上的优势,已经有点挡不住了。唯一给大疆带来过麻烦的对手3D Robotics已经被打得直接退出了市场,包括微软等在内的其他品牌最高市占率也不超过4%,而大疆在民用市场的全球市占率至今维持在70%左右。

另一边,美国对大疆的围追堵截,和美国军方找不到替代品只能反复横跳的现状,让各国部队都开始注意起民用无人机在军事上的应用。

2020年7月,乌克兰国家边防局发了个消息,说通过边防局和英国大使馆的双边合作框架, 从英方获得了总价约4.46万美元的10架无人机 ,用于空中巡视边界,保卫国土安全。

结果大家一看,这十架无人机其实是大疆的Mic,系列里最贵的专业版也才12888人民币一架, 十架加起来都没超过13万元,折合成美元大约是2万多。

从2015年那架四旋翼无人机坠毁在执掌的白宫草坪上,到2022年治下设计软件公司Figma宣布封禁大疆公司账户。七年过去,都换了三届,但大疆还是那个大疆。

嗯,只是更强了。

技术就是竞争力

在大疆制裁与反制的故事里,流传最广的是那段被加关税反手涨价的桥段,看起来好像特别燃,但平心而论,那其实是一个极为理性的商业决策,背后是大疆强大的技术力和有足够竞争力的优越产品,不是凭一腔热血就能做到的事情。

用大疆公关总监谢阗的话说, “大疆无人机能拆开的每一个零件都是自己生产的,底层代码都是自己的,无论是专利还是研究方法,任何无人机公司都很难绕过大疆。”

而这种专利与技术的积累,并不是一蹴而就的。

除了创始人汪滔,还有两个对大疆至关重要的人,一个是汪滔在香港 科技 大学的研究生导师李泽湘,另一个是哈尔滨工业大学深圳校区机器人方向的教授朱晓蕊。两个人在大疆走得只剩一个出纳的时候,一起给汪滔投了100万人民币,刚好又赶上哈工大(深圳)相关专业的第一届研究生毕业,才算给大疆解决了钱和人的问题。

李泽湘和朱晓蕊都是做学术的,加上汪滔自己和最早一批来自港科大、哈工大的技术团队, 大疆最初的班底就有极其浓厚的工程师氛围。大疆内部有很多人甚至觉得汪滔建立的研发体系可能是国内效率最高的,技术文档写得能当教科书,“有这种研发习惯的人很难不成功”。

而事实也在验证这句话。

2009年3月,大疆做出了自己的第一款第一个能量产的直升机飞控产品XP 3.1,技术领先+竞品很少,实现了商业上的盈亏平衡;

2010年就迭代推出了第二代直升机飞控Ace one,重量从XP 3.1的700-800克降到了100克左右,单价也从XP3.1的两万多降到了一千多块人民币,很快将营收水平稳定在了百万级别,之后又迅速迭代推出了新一代直升机飞控WooKong。紧接着又在WooKong基础上改出了自家的多旋翼飞控WooKong-M。

凭借WooKong系列,大疆直接迈过了年收入千万及单个产品收入体量破千万的门槛,进入了不差钱的阶段,从业务起步算起来,整个过程一共才用了不到3年。

很多人说大疆在无人机市场上的优势是先发优势,这句话的判断只对了一半。

因为同时代国内的无人机创业公司不止大疆一个,但没人能有大疆这样强的技术和人才储备,也就没人能跟得上那样快的产品迭代速度。

大疆的优势,本质上是由研发团队技术实力兑换为产品迭代速率,再一点点滚大的雪球。

更重要的是,汪滔对技术发展路径的认知造就了他对产业趋势出奇敏锐的洞察力。他从一开始就判断无人机主要的三个技术难点在“飞控、云台,和图传”,并为此制定了三个产品研发方向。

其中图传的需求还没有起来,且难度较高,所以选择先进行外包; 被优先倾斜到了飞控和云台的技术研发上。

而云台的研发,又成就了大疆的下一轮爆发。并成为了大疆挡住海外创业公司冲击的重要技术优势。

一场让大疆成熟的硅谷商战

2011年,印第安纳州曼西市举办的无线电遥控直升机大会上,汪滔结识了美国人科林·奎恩。奎恩当时经营一家做航拍的创业公司,想找一找有没有谁家的无人机能拍摄出稳定的,而这正是大疆的一个重点研究方向。

几个月后,大疆在德国纽伦堡的Toy Fair展会上发布了用大疆自研云台技术的那款“禅思Z15”,这是全球首个民用的高精度云台,几乎一夜之间引爆业界。科林·奎恩则已经加入大疆,在美国成立了大疆的北美分公司,他持有48%股份,大疆持有剩余52%。

一年后的2013年1月,大疆发布了具有跨时代意义的那款无人机产品: DJI Phantom,大疆“精灵”。

现在所有人都在说专业无人机市场和消费级无人机市场不一样,但在大疆“精灵”出现之前,压根就不存在“消费级无人机市场”。

就像Apple II开创了个人电脑产业,特斯拉开创了电动 汽车 产业一样,是大疆用“精灵”这款产品,开创了非专业无人机的市场,直接带动了2014年整个无人机产业的融资潮,高通、雷柏、英特尔跑到中国找项目,出手就是5000万美元级别。

而负责美国公司运营的科林也是个营销奇才,提出了“ 未来无所不能 ”的广告语,并利用他参加《极限挑战》等综艺节目积累的明星在Facebook等社交媒体上大肆宣传 Phantom,进一步打破了普通消费者对无人机的认知壁垒。

那段时间也刚好是Go Pro开始爆红的时候,从禅思到大疆精灵的前两代产品都只有云台,并没有自己做相机,而是默认搭载GoPro。科林牵线希望大疆和GoPro深度合作,结果对方在谈判中要求拿走三分之二的利润,科林还答应了,一下触碰了汪滔的雷区。

这也算是无人机发展史上的一段公案, 很多媒体后来在报道时简单将汪滔和科林之间的矛盾,归于利益分配的问题,其实是不准确的。

回顾大疆起家的前半程,几乎所有的竞争优势,都是硬生生通过技术演进和研发迭代建立起来的 。大疆内部研发部门的权重一直很高,过万名员工里有近一半从事工程开发工作,公司每年研发投入占比15%左右。

汪滔曾回忆说创业之初其实没有什么特别清晰的商业逻辑,就是想做产品。这种略显懵懂的创业方式固然带来了很多问题,但背后是一个工程师对技术和产品近乎本能的追求,最终奠定了大疆以技术和产品为核心的公司文化。

大疆和科林最大的不同,在于二者对一家公司最重要的是什么,有着截然不同的判断 。对于大疆和汪滔来说,一个只能起到营销作用的GoPro要切走利润的三分之二,恐怕是不可能接受的。

在他们心里,也许只有决定了产品本身走向的研发和技术才配得到利润的大头,搞营销的不配。

这种矛盾在之后跟科林的谈判中表现得更加明显,科林觉得自己是开拓北美市场的最大功臣,甚至觉得自己塑造了大疆的企业形象,算得上大疆的二号人物,但汪滔给对方的定位则是区域营销和销售负责人,以至于二者出现了巨大估值差,谈判破裂。

2013年年底,汪滔将北美分公司员工电邮账户全部锁定,解散大部分员工,所有北美客户订单重定向至中国总部,大疆把此后对美国竞争的主动权,牢牢地抓回了自己手里

科林反手将大疆告至法庭,最终双方庭外和解,科林拿到1000万美金和解费,按照当年红杉进入大疆的15亿美金的估值折算,这个价格应该更接近大疆方面的心理预期。

而离职的科林火速入职美国一家无人机企业3D Robotics,扬言要让全世界认识3DR,但入职后的第一款产品Iris就没能达到预期,寄予厚望的Solo则频繁出现GPS系统连接问题,连稳定飞行都很难保证。产品上市的时候甚至连防抖云台的量产都还没实现,直到几个月之后才把云台部件给补上。

最终solo在和大疆“精灵3 Pro”的对决中溃不成军。3D Robotics备货10万台,最终只卖出去2万台,直接导致公司宣布退出消费级无人机市场。

大疆则和GoPro谈崩、踢出科林之后,很快发布了“精灵3”, 用上了其实早有布局的自研相机,加上“飞控、云台、图传”中的最后一项“图传”也不再使用外包的模拟图传方案,而用上了自己研发的数字图传。大疆完全实现了从硬件到软件的全方位的自主化。

2015年,因为白宫草坪上那架坠毁的无人机各种发表言论,反思是不是该限制中国无人机的时候,其实消费级市场最激烈的战斗已经结束了。

大疆所积累下来的技术实力, 被兑换成了公司的厚厚的竞争壁垒,别管是谁来,一时半会都很难动摇他的根基。

结语

2019年以后,美国国防部下属国防创新局曾出台过一个“蓝色无人机”,宣称为美军和联邦部门提供替代中国产品的“安全选项”,一边封禁大疆,一边给另外5家公司开了白名单,号称这五家公司的无人机,是美国陆军和国防创新局合作了18个月挑出来的“最佳无人机技术”。

美国内政部也挺配合,迅速停飞了约800架中国无人机,马不停蹄地跑去找这五家白名单公司买货重构机队。后来被英国媒体曝光了一份内部文件, 文件显示蓝色无人机项目平均售价高达2100美元,比中国同类产品的价格贵了8-14倍,表现却明显不如中国的无人机,无法满足内政部需求。

这份文件中,美国内政部声称, 如果只使用美国批准的无人机,将导致内政部的态势感知能力下降95%,只能满足任务需求的20%,将导致美国内政部“几乎不可能”有效开展工作。

美国联邦贸易委员会还配合宣布宣布打击“虚美国制造”,规定真正的美国制造必须要满足三个条件:一,产品的最终组装和加工必须在美国;二,产品的所有重要加工在美国;三,产品绝大部分零部件产自美国。

结果最后发现,美国实际上根本没有无人机的供应链。无人机所需的相机,云台,机身,电池都是中国供应。被美国开了白名单的五家公司里,至少四家公司在电路板等零件上,依赖中国大陆供应, 在小型民用无人机的领域,美国其实拿不出来能摆脱中国技术的替代产品。

而大疆崛起的过程中,李泽湘、朱晓蕊、香港 科技 大学、哈工大(深圳)、又处处都有深圳地区对产学研结合模式 探索 的痕迹。

在这个产业一开始崛起的时候,可能谁也没想到竞争的决定性力量,会被上升到大疆背后整个国家的工业发展和教育科研体系上来。

在被美国制裁的第六年,依然活得不错的大疆,或许也只是中国过去五十年产业发展过程中一个小小的成果吧。

参考资料

左林右狸《无人机江湖和汪滔的前半生》

晚点LatePost《对话李泽湘:孵化大疆、云鲸后,怎么培养更多 科技 创始人》

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Pixhawk一直再用来做项目,没有时间仔细研究代码,因为之前研究过一些无人机开源项目代码,其实大同小异。比如MWC,我之前曾经把里面的代码研一遍,并且进行多次开发,效果也不错。3DR的东西写的比MWC规范多了

雷迅的飞控可以二次开发嘛

雷迅的飞控可以二次开发。在新品体验活动中看到雷迅的飞控二次开发的产品,为了满足市场上飞控的更高需求而进行的二次开发。雷迅创立于2012年,从事于无人机应用与系统模块的研发,生产与销售,产品线覆盖无人机应用,飞行控制器等产品研制生产。

求苏、俄、美、战斗机型号

各时期主要机型

1、第一次世界大战

(1)、英国

F.B.5 Scout D F.E.2b Sopwith Pup F.2B 骆驼歼击机 Sopwith三翼机 S.E.5a

(2)、法国

Nieuport 11 Mieuport 17 Spad S.VII Hanriot HD.1 Spad S.XIII

(3)、德国

E. III D. II D. III Dr. I HD. 1 D. Va D. VIII D. VII

2、二次世界大战

(1)、美国

陆军航空队:P-35 P-36 P-38 P-39 P-40 P-46 P-47 P-51 P-61

海军:F2A F4F F6F F4U F7F F8F

(2)、英国

空军:飓风 喷火 格斗士 无畏 大鹏 莽汉 彗星歼击机 台风歼击机 暴风雨歼击机 Beaufighter

海军航空队:海燕 海火 萤火虫

(3)、苏联

I-15 I-16 MiG-3 Yak-1 Yak-3 Yak-9 拉格-3 La-5 La-7

(4)、德国

Bf-109、Bf-110、Fw-190、Ta-152、Do-335、He-219、Me-163、Me-262、He-280、He-162、Me-210、Me-410、He-100

(5)、日本

陆军航空队:战斗机 一式歼击机 二式单座歼击机 二式双座歼击机 三式歼击机 四式歼击机 五式歼击机

海军航空队:96式舰上歼击机 零式 紫电 紫电改 雷电

(6)、意大利

CR.42 MC.200 MC.202 MC.205 G50 G.55

(7)、法国

M.S. 406 D.520 Potez 630 MC-152 C.714 NC-600

3、喷射时代

(1)、美国

空军:F-80 F-84 F-86 F-89 F-92 F-94 F-100 F-101 F-102 F-103 F-104 F-105 F-106 YF-107 XF-108 F-110 F-111 F-4 F-5 YF-12 F-13 F-15 F-16 YF-17 F-19 F-20 F-117 F-22 F-35

海军:FH-1 F9F F11F F2H F3D F3H F4D F7U FJ-1 F-8 F-4 F-14 F/A-18 F-21 F-35

(2)、苏联/俄罗斯

米格-15 米格-17 米格-19 米格-21 米格-23 米格-25 米格-29 米格-31 米格-35 米格-42 苏-7 苏-15 苏-27 苏-30 苏-31 苏-32 苏-33 苏-34 苏-35 苏-37 苏-47 苏-50

(3)、欧洲国家

法国:神秘式 超级神秘式 幻影III 幻影5 幻影F1 幻影2000 阵风

多国合作:狂风战斗机 台风战斗机

瑞典:J 29 SAAB-32 SAAB-35 SAAB-37 JAS-39

英国

空军:吸血鬼 标枪 猎人 闪电

海军:毒液 海雌狐 弯刀 海鹞

(4)、中国

歼-5 歼-6 歼-7 歼-8 FC-1 歼-10 歼-11/SU-27 歼-12 Su-30 经国号

(5)、日本

F-1歼击机 F-2歼击机

(6)、以色列

幼狮歼击机 狮歼击机

在第一次世界大战中,军用飞机首次出现在战场上,主要负责侦察、运输、校正火炮等任务。在战时,敌对双方的飞行员相遇时,往往利用五花八门的各种武器互相攻击,例如、石头等,企图击毙对方的飞行员,这就是“空战”(Combat)最早的起源。1915年4月1日,罗兰·加洛斯驾驶装备了“偏转片系统”的莫拉纳·索尔尼爱L型飞机击落了一架德国侦察机。取得了歼击机空战的第一次胜利。随后,德国的“福克E3”式(外号信天翁)由于装备了性能更好的“机枪同步射击”装置,以其优异的飞行性能和跟猛烈的火力,成为第一次世界大战中性能最好,击落飞机数量最多的歼击机。被协约国方称为“福克式的灾难”。这个阶段的歼击机还处在萌芽期,结构多以木材加上布料蒙皮构成,机翼从单翼到三翼都很常见,主要的武器多半改自陆军使用的轻机枪。英国曾经使用火箭对付盘据在英国城市上空的德国飞船。在对付地面目标上,早期的是由手榴弹或者是小型炮弹稍加改良而来,由机上的成员以手掷的方式瞄准释放,投掷准确度不高,破坏力也低。

P-51与F-15战斗机

在这个时期影响未来空战颇大的一项发明就是机枪同步射击装置。这个由荷兰所发明的装置让机枪的能够在转动的螺旋桨间隙中射出,飞行员完全不用担心会与螺旋桨撞击的危险,而机枪的设置位置能够接近飞行员的瞄准线,从而提高准确度,但射速慢则是缺点。

到一次世界大战结束时,歼击机的基本型态大致上已经有了雏型:以小型机为主,强调运动性,需要有向前射击的固定武装。

2、两次大战间的发展

虽然在第一次世界大战结束之后,各国积极裁减军备,同时减缓国防工业的投资。在这一段时间当中,民用航空的需求带动许多技术与理论的发展与成熟,奠定30年代后期军用航空发展的快速演进。

民用航空需求有两大主轴,一个是对速度方面的追求,也就是各种竞速机的比赛与奖励。另外一个是客运与货运市场的逐渐成长。在这两个主轴上虽然需求方向不同,却对同一种发展趋势有共同推演的效果,那就是对流线型设计的要求。流线型的设计在于减低阻力,当飞机的阻力减低之后,对竞速机来说,那就是速度可以增加,对运输机来说,那就是提升航程或者是运输量,换句话说就是增加营运的经济效益。

流线型飞机设计包含的项目非常的广,从机身外壳的平滑,减少机身外部突出的部分与张线,外型由方正改为圆滑曲线,不得不突出的部分则以曲线圆滑的外壳遮蔽以减少阻力,用收放式起落架等等。

英国格斗士歼击机,是英国在二次世界大战前最后一款双翼歼击机设计

除了在流线型设计上下功夫之外,动力系统的开发和使用材料的研究都影响到往后飞机设计的概念与可以使用的。在动力系统方面除了输出马力更大的发动机的开发之后,汽油辛皖值对于发动机的操作影响也逐渐被了解,同时,螺旋桨的极限性能以及替代的动力输出也陆续在各国进行研究。新一代的输出动力研究当中以喷射发动机和火箭发动机这两项影响后世最深。

到了30年代中期,各国最先进的歼击机设计多半具有这些特点:单翼,以金属为主的结构与外壳,后三点收放式起落架或者是有流线型外壳的固定式起落架,用液冷式发动机的设计多于用气冷,火力由用口径的轻机枪提升至12.7毫米或者是0.50英吋以上口径的重机枪或者是20毫米以及更大口径的机炮。

二次世界大战时期

第二次世界大战是继杜黑发表他最有名的空权论著作之后,空中武力印证空权对于战争与作战的重要性,第二次世界大战开始印证了这套空权理论。轰炸机的发展肯定了理论部份的观点,但歼击机的发展可以说是大幅度的否定空权论当中的描述。歼击机不仅仅只是作为防卫国土与抵挡敌人轰炸机的力量,在摧毁敌人的空中武力与使用空中武力的能力上扮演非常重要的角色。歼击机不仅仅担任阻止轰炸机的任务,也推翻轰炸机可以通过一切防卫的理论,大战开始前,许多国家对于歼击机的发展强调拦截对方的轰炸机,飞行速度的重要性放在优先地位。也因此早期美国陆军是以“驱逐机”称呼当时的歼击机。

在大战结束前,歼击机的发展已经到达一个顶峰,并且开启另外一个世代的来临。短短几年之间,歼击机使用的发动机出力从数百匹直线上升到超过两千匹马力,速度直线上升到接近音速的区域,航程超过2000英里,最高升限到达4万英尺。

(1)、液冷与气冷之争

基于冷却的需要,液冷发动机的汽缸排列成挟长形,迎风截面积比气冷发动机要小,机身产生的阻力也相对较低,对于需要高速的歼击机来说相当重要,也是二次大战开始之际,许多有能力生产的国家首要选择。像是德国的Bf-109,英国的飓风与喷火歼击机,美国的P-40,苏联的MiG-3歼击机等等。

气冷发动机的输出发展潜能比较高,同时必须要以较大的输出来克服阻力。可是提升输出的重要方向之一就是增加环状汽缸的圈数,造成额外的冷却问题需要解决。散热不良的第二排之后的汽缸会使得汽缸的外璧因持续高温而变红,导致汽缸损毁的状况。美国国家航空咨询委员会(NACA)率先设计出多种可以降低阻力的发动机外罩,其他国家相继用或者是以此为基础发展,使得大出力气冷发动机的冷却和减低阻力的两大需求都获得适当的解决,广泛的被许多国家用,譬如德国的Fw-190歼击机,美国的F6F,F4U以及壮硕无比的P-47歼击机,苏联的La-5歼击机等等。

气冷发动机比液冷发动机有设计与生产的优势,对于工业设计或者是生产能力较弱的国家来说是常见的选择,其中又以日本的情况最为明显。日本当时较为先进的歼击机中,仅有量产以德国DB 601液冷发动机为动力的三式歼击机飞燕。

到了大战中期,为了满足输出马力需求大幅上升的状况,液冷发动机从极为普遍的V型12汽缸提升为X或H型24汽缸,气冷发动机则由一排,两排提升到4排汽缸的庞大架构。虽然这些活塞发动机能够提供二战前无法想像的动力输出,可是替代动力的发展在二战结束前已经逐渐明朗化,活塞发动机与螺旋桨的搭配注定要走下歼击机动力的舞台。

苏联La-5歼击机

(2)、空用的变化

随着金属结构成为歼击机的设计主流之后,机上携带的各种机枪炮的威力也必须提升以维持破坏效果。1930年代中期歼击机的武装有几种不同的使用型态:

用数量较多的口径的机枪,大部分与当时各国陆军的使用的或是轻机枪口径相同。譬如英国用8挺0.30英吋机枪。

用少数轻与重机枪的混合搭配,重机枪的口径也有陆军使用的相同。譬如美国以0.30和0.50英吋口径搭配。

用机炮与口径机枪混合搭配,机炮口径以20毫米居多。譬如德国和日本都是以20毫米机炮与轻机枪混合。

其他比较少见的包括只有一至两挺轻或是重机枪的武装型态,由于威力低,大战开始之后很快的就不再列入考虑之列。

各国在使用机枪或者是机炮的搭配上的着眼点在于同样时间内投射的重量,这也形成互有优劣的两派说法:

用数量较多的轻机枪,因为单挺机枪的理论循环射速较高,同样的射击时间内能够累积较多的弹头数量,总合重量不低。可是缺点是弹头本身的威力较低,面对一些保护设计甚至完全无法贯穿。

用少量的机炮,提升每一门的破坏力,但是当时机炮的循环射速比轻机枪慢很多,携带的数量也较低,飞行员需要谨慎的使用才不至于过早用罄,同时,机炮的后座力,重量与体积也限制安装的位置与数量。譬如日本在设计Ki-60歼击机的阶段发生机翼结构强度不足而必须放弃使用机炮的问题。

(3)、远程护航的需求

利用轰炸机对敌人进行战略轰炸,以摧毁有形的生产运输以及无形的士气,企图结束战争的构想在二次世界大战前受到各主要航空发展国家的注意。虽然在规模上小很多,日本是首先付诸实行的国家。德国稍后在不列颠空战时与英国互相展开大规模的日间与夜间轰炸行动。在这一场作战中,轰炸机无法如同杜黑所预测,能够自|由进行轰炸而不受到歼击机的影响。德国与英国在双方获得的经验上取不同的措施,其中利用歼击机担任护航与扫荡敌人歼击机威胁成为重要的项目。

美国在1942年开始自英国的基地出发对付位于欧洲大陆的德国占领区内的目标,即使英伦空战已经清楚的呈现出护航任务的迫切性,美国陆军航空队依旧认为依靠轰炸机的自卫火力加上适当的编队,就能够深入敌境达成任务。然而居高不下的损失让美国撤换第八航空军的指挥官的同时,积极寻求足以担任护航的歼击机种。

当时盟军使用的歼击机种当中,英国设计的机种作战半径仅能勉强来回于法国的部分目标,新服役的P-47因为阻力与发动机的关系没有办法进入德国领土。双发动机的P-38则有数量,性能以及对欧洲高空低温适应不良等问题。直到第八航空军开始接收P-51歼击机之后,护航的迫切需求才获得适切纾解,美国为此还将所有第八航空军的P-47与其他单位交换P-51,连英国订购的同一型机种也被暂借担任护航的工作。自从P-51携带副油箱伴随轰炸机进入欧洲大陆之后,不仅降低德国空军拦截的能力,同时扩大第八航空军能够有效轰炸的范围,最终压制德国的生产与运输系统。

除了短暂使用位于中国境内的机场,美国部署B-29轰炸机对日本轰炸时基于欧洲的作战经验,对于护航亦不敢掉以轻心,而以歼击机为轰炸机提供保护也成为日后许多新机种设计时需要考虑的性能项目。

多用途的演变

以歼击机携带或者是以机上的枪炮执行对地攻击任务,早在一次世界大战时期就已经存在,到了二次世界大战爆发之后,除了继续以歼击机执行类似任务以外,利用改装或者是较为落伍的机种专门执行其他任务的情况更为普遍,除了对地攻击以外,战术侦查是另外一类常见的任务型态。

以歼击机执行这些任务的方式大致上可以分类为:

以简单的改装套件,让歼击机可以携带相关的装备或者是武器,以执行这些任务。譬如加装火箭或者是兼作对地攻击的任务。

以现有的歼击机设计为基础,在工厂进行规模不等的改装,以执行其他任务为优先。譬如P-38歼击机的侦察机衍生型是将武器全部拆除,仅有侦查需要的相关设备。

利用退入第二线的歼击机执行其他任务,这种情况在许多国家都相当的普遍,企图以少许的经费达到多用途的效果。像是英国将飓风歼击机转为对地为主的机种。

歼击机多用途的变化除了在硬件方面发生影响之外,也对地面作战的战术起了重大转变,而这个转变就是地空联合作战的需求。虽然早在一次世界大战时期,以飞机支援地面部队作战早已经展开,然而想要与地面部队的作战需求可以相互配合,还需要双方在指挥,思想,训练以及装备上互相协调与改善,德国空军在二次世界大战展开之际是站在领先各国的地位上,而英国直到北非作战阶段才将地空联合作战的系统大致发展完全。尽管各国后来的发展稍有不同,但是配合地面单位的空中行动已经成为各国空军标准作战准则的一部分,战后还演变出以直升机作为支援工具的发展。

(5)、夜间歼击机的发展

第一次世界大战期间,欧洲地区已经出现在夜间利用飞船或者是轰炸机对敌人的城市目标进行轰炸,这个记忆延续到1930年代,成为各国思考夜间拦截可行性的重要来源。英国与德国是最早在这方面投入的国家,稍后加入的还有美国,其他包括日本、苏联或者是意大利,技术,或者是兵力规模都不如英德两国。

最早的夜间歼击机是以日间的单发动机歼击机直接改装之后执行任务,利用地面的探照灯、雷达、对空监视网与管制站的协助进行拦截,由于欠缺器材和起降的难度,使得单人操作的夜间歼击机容易出现任务损伤,发现敌机的比例不高。因此在机场与飞机上加装相关的飞行设备,加强夜间起降训练,并且改以多人多发动机的机种取代,这些机种包括轻型轰炸机或者是双发动机的重型歼击机等等。

英国首先在夜间歼击机上安装雷达,由专门的人员操作与指挥飞行员接近目标,接着在目视范围内加以攻击。尽管德国很快也在他们的夜间歼击机上安装雷达,英美两国借由共同合作,分担研发项目,在空载雷达的发展上一直领先各国。

美国P-61夜间歼击机

二战期间服役的夜间歼击机除了美国生产的P-61歼击机以外,原始设计都不是针对夜间飞行,像是德国He 219歼击机(多用途飞机)和英国蚊式歼击机(高速无武装轰炸机),日本月光夜间歼击机(长程护航歼击机)等。战争结束时累积的使用经验,让各国体认到雷达不仅仅是在夜间作战能够发挥功用,对于远距离或视野不佳的白昼环境也是非常适合的装备,因而促成雷达转变为歼击机不可或缺的作战设备。

(6)、舰载机的兴起

二次世界大战使舰载机开始普遍,并且在海上作战中扮演重要的脚色。除了类似一次世界大战期间担任火炮观测与修正之外,舰载也用于执行机执行巡逻、轰炸、攻击、争夺制空权等任务。在航舰上操作的歼击机不仅有机会和敌对阵营的同类型飞机交战,也可能面岸基飞机,尤其是更为轻巧的歼击机。

为了在航空母舰上操作,舰载歼击机的结构需要加强,重量会比较高,性能上会比类似技术与工艺能力下生产的陆上歼击机稍差,这方面是舰载机先天不利的地方,为了不让性能差距过大,设计团队必须考虑周详才不至于让海军的歼击机处于下风。

令美军闻风丧胆的日本海军的零式舰上歼击机

二战时期大量使用舰载歼击机的只有日本,英国与美国。其中日本和美国在太平洋地区以航空母舰上的航空兵力进行大规模的作战,也是美国海军进行两栖登陆作战时唯一的空优维系者。

进入喷气时代

1930年代螺旋桨性能的极限已经在试验环境下被了解知道,替代推力的研发在许多国家相继展开,其中又以德国与英国的脚步较快,他们以各自的技术开发出第一代喷射发动机并且在二次世界大战结束前让喷射歼击机正式服役。美国的对于喷射发动机的认识不深,起步较慢,直到英国提供蓝图与样品之后,美国才开始加入发展的行列。苏联则因为战争的关系而中断相关的研究。日本除了有少量本身的研究成果之外,也获得来自德国的资料与样品协助发展。

米格-9(MIG-9)战斗机

即使大战结束前已经有喷射歼击机服役,双方并没有机会与对手作战,直到1950年韩战爆发时,彻底转变歼击机与空战的型态。韩战之后,喷射歼击机迅速在各国取代螺旋桨,成为第一线装备,除了极少数的区域冲突,像是足球战争之外,喷射歼击机之间的战斗已经成为常态。

5、重要发展里程碑

进入喷气时代之后,除了动力系统的改变以外,尚有其他的系统的加入逐渐改变歼击机的功能,战术与性能。比较重要的包括:

(1)、雷达

雷达最初是使用在夜间拦截任务上,二战时期的使用经验延伸出两种发展路线。一种是利用小型雷达测距仪追踪目标的距离,协助飞行员找到最佳射击时机,提高一般飞行员的命中率。这条路线的发展很快就和第二种合并,也就是持续改进二战拦截用空载雷达系统,朝向功能更多,简单化,使用限制更少的方向发展。早期喷射歼击机常见的机鼻进气口设计,为了将空间腾出来安装更大的雷达而移动到机身其他的部位,自10年代以后设计服役的歼击机,机鼻的空间都留给雷达使用。

二战时期大多数安装在歼击机上的雷达需要专门的操作人员负责,直到大战末期美国海军开始在F6F和F4U歼击机上加装由飞行员操作的雷达之后,第一次开启单座歼击机配备雷达的纪录。随着电子相关技术的发展,雷达的功能愈来愈多,除了协助炮瞄准敌机以外,还可以搜索与追踪视野以外的目标,导引导弹,侦测地面目标,计算撞击点到描绘前方的地形并且与自动飞行系统合作进行回避等等。然而多功能也代表雷达的操作愈来愈复杂,像是美国F-4歼击机需要后座雷达官在显示幕上判断目标的资讯。直到电脑成为雷达系统的一部分,将接收到的讯号加以处理,简化,分类之后以简单的符号和数字加以显示,譬如F-15歼击机的AN/APG-63雷达,才使得雷达提供的资讯能够更快速的被运用,以提高状态意识(Situation Awarness,SA)的掌握,再加上利用都普勒效应的滤波技术,灵敏度更高的天线,高、中与低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)的使用等,雷达得以摆脱过去遇到地面噪声就会瘫痪的窘境,也可以在地面噪声中找出敌机的位置。

JL-7机载火力控制雷达

2000年以后空载雷达的发展路线主要是在使用主动原件的电子扫描阵列雷达和低被截收率(Low Probability of Intercept,LPI)技术等方面。前者用固定的雷达天线,天线上有许多小的讯号发射与接收单元,这些累积的讯号利用改变相位的方式,能够对前方空域进行比传统机械雷达快百倍以上的频率扫描,也能够同时对多目标追踪,或者是快速在不同波形,频率,PPF和模式之间切换。后者配合低可侦测性技术的运用,降低雷达使用时讯号被发现的机率。

(2)、导弹

在歼击机上携带导弹的构想于二次大战末期展开,德国首先引用空对空导弹的试验,美国则进行空对地导弹的验证。歼击机使用导弹对付其他飞行目标的最大动机是对付高飞的轰炸机,尤其是携带的战略轰炸机。这种威胁升高到几架轰炸机就足以重创一个大型城市,远高于二战时期需要数千架次以上,大量传统才足以相比的破坏效果。为了对抗此种极高毁灭威力的新武器,携带头的空射火箭也一度被当作应急的手段。

到了1950年代中期,最早的雷达与红外线导引空对空导弹开始量产,而第一次使用导弹的喷射机空战出现于中华民国空军以F-86歼击机携带AIM-9响尾蛇导弹与中国空军的MiG-17交战。理论上使用导弹可以提高对敌机的摧毁比例,尤其时雷达导引的导弹能够在夜间和视野较差的环境发挥作用,而飞行员不需要像过去一样靠着大量的运动才能够进入目标的后半部,以取得较高的命中率。因此许多国家出现以导弹全面取代机枪或者是机炮,甚至打算取代歼击机的主张。像是美国的F-4,苏联的MiG-21与英国的闪电都曾经以导弹作为空战的唯一武装。

“霹雳-12”(PL-12/SD-10)中距空空导弹

越战时期,美国与北越空军交战的经验显示,当时的导弹可靠度太低,舍弃机炮是一个过于草率的决定。但是导弹的重要性已经受到实战的确认,成为无法抗拒的潮流。

后燃器

后燃器相当于装在喷射发动机后面的第二个燃烧室,在紧急的时候以大量的燃料提供非常大的推力。这种紧急动力的概念在二战时期已经很普遍运用在活塞发动机上面。像是德国使用的GM-1注入装置(也就是笑气)与美国使用的汽缸注水等。刚刚进入喷射时代,苏联与美国都曾经进行于涡轮段前方再度注入燃料点火的试验,然而这个手段对于涡轮叶片的耗损提高许多。等到后燃器的发展逐渐成熟之后,成为歼击机不可或缺的装置。除了于战斗中使用以外,起飞或者是需要加快爬升的时候,都会使用后燃器。即使如F-22或者是台风歼击机等机种宣称能够在不使用后燃器的情况下维持超音速巡航,他们还是继续使用后燃器作为必要时的紧急能量补充。

(4)、线传飞控

线传飞控系统的概念就是将飞行员的控制命令透过电线与电子装置转换为对控制面的驱动讯号与力量,舍弃传统使用的钢缆的方式,最早的简单线传飞控的实际运用可以追溯到二战时期德国以单发动机歼击机(Fw 190或Bf 109)与一架轰炸机(譬如Ju 88)结合的楔寄生(Mistel)有人导引。美国是二战之后最早对线传飞控进行试验与运用的国家,最初的研究目的是要提升飞机的飞行安全,降低因为钢缆或者是滑轮等装置失效导致失去控制的问题,对大型飞机相隔距离很远的控制面也可以提高反应与效率,此外,还能够减少重量与这些装备使用的空间。

而今日所谓的线传飞控不仅仅只是单纯地以电路传导飞控命令,更重要的是可以有多部电脑介入飞控系统操作,过去飞机在空气动力设计上必须考虑稳定的问题以利飞行员控制稳定的飞行状态,但线传飞控的发展让先天不稳定的机体构型飞上天成为可能。因此线传飞控对于歼击机的重大影响在于将传统的静稳定推向静不稳定设计,提高总体可用升力和飞机的运动能力,此外利用电脑配合对飞行状态的监视,能够防止飞机失去控制,或者是让飞机在接近失去控制的状态下仍然足以保持能够稳定飞行。此外,线传飞控还可以整合不同控制面的使用型态,突破过去钢缆机械式的瓶颈,作出过去无法想像的动作,譬如飞机以朝上或者是朝下的姿态保持不改变高度的水平飞行。以电脑软件控制飞机的方式,在更新控制系统上也比过去的硬件要简单与快速。

线传飞控是第四代后期歼击机的标准配备,在追求更高的运动能力的趋势下,成为不可或缺的重要系统,目前的发展方向是与动力系统结合,将过去两个分离的系统的控制整合使用。

(5)、低可侦测性

低可侦测性又被称为匿踪或隐身,这项技术是为了降低飞机被侦测到的机率、距离和避免被持续追踪的可能。自从雷达于二次世界大战初期开始运用于对空警戒以来,相关研究不断的进行,而广义的降低侦测的手段当中,除了电磁波以外,同时要考虑的还包含红外线、声波与可见光等。

二次大战时期的经验发现已非金属类材料为主要结构的飞机,能够降低雷达发现的距离,用翼身融合,也就是飞翼设计的飞机也有类似的效果。1950年代的研究显示一些涂料对于特定波长的电磁波有明显的吸收效果,这种被称为雷达吸波收材料(RAM)曾经使用于U-2、SR-71以及越战期间担任侦查任务的无人机上,然而效果并不如预期,同时成本效益不佳,甚至会导致飞机过热而失去控制的问题。

SR-71侦察机

直到美国获得苏联的一篇有关电磁波研究的论文之后,透过改良和运用电脑运算,方才开透过计算,以外型设计降低电磁讯号反射强度的先河。

其他降低侦测的手段还包含在燃料中加上特殊成分,降低排气的温度,改变发动机喷嘴的形状以及与周围冷空气混合的效率,在飞机机身涂上特殊颜色的涂料,减少目视发现的距离,与周遭环境融合,减少反光或者是改变外型线条等。而在夜间进行任务则是利用天然条件作为妨碍侦测的另外一种手段。