战斗机飞行高度

战斗机的技术性能定义[包括计算]

起飞重量=飞机的基本重量+起飞油量+实际业务载重量

最大起飞重量是指因设计或运行限制，航空器能够起飞时所容许的最大重量。

最大起飞重量是航空器的三种设计重量限制之一，其余两种是最大零燃油重量和最

大着陆重量。

原理

起飞时航空器必须能产生大于航空器本身重力的升力，才能使航空器离开地面

升空。由于航空器只能产生有限的升力，因此航空器本身的总重必须受到限制，以

保障能够正常起飞离地。

在实际应用中，最大起飞重量还要受其他因素的限制，如跑道长度、大气温度、

起飞平面气压高度和越障能力等。在确定民用航空器最大审定起飞重量时需要满足

一定的适航标准，一般在国际民航组织规定的国际标准大气条件下测定。在这个情

况下，即使在达到V1速度后一具引擎熄火，飞机都必须能够安全起飞。

飞行前，飞机的总重都会被计算出来。飞行员会跟据总重计算飞机所需的起飞

速度并确保总重在最大起飞重量以下。

限制因素

最大起飞重量受以下几个因素影响：

机身设计→飞机本身重量和气动设计

引擎种类和推力→机翼能产生多少升力是取决于空气流过机翼的速度。一具高

推引擎可以令飞机加速更快和有更高的速度。

气压→较高的气压可以令机翼产生更多升力。

以上因素决定了飞机的最大许可起飞重量。但还未计及起飞时的环境因素，这

些因素包括：

机场高度（气压高度）→气压高度变化伴随着空气密度变化，密度变化会使发

动机性能和机翼效能发生变化。

气温→气温升高会导致空气密度变小，使得发动机效率降低。

跑道长度→跑道长度会影响飞机离地前的可用加速距离，如果跑道过短，飞机

有可能没有足够时间加速到预期起飞速度。

跑道状况→跑道有积雪或凹凸不平就会产生较多阻力使得飞机加速较缓慢。

障碍→如果机场起落航线上有障碍物，那么最大起飞重量还要受进一步限制，

必须保证航空器有足够的越障能力。

实用升限

是指飞机在实际飞行中能够达到的最大平飞高度。

爬升率

又称爬升速度或上升串，是各型飞机，尤其是战斗机的重要性能指标之一。它

是指定常爬升时，飞行器在单位时间内增加的高度，其计量单位为米／秒。飞机在

某一高度上，以最大油门状态，按不同爬升角爬升，所能获得的爬升率的最大值称

为该高度上的“最大爬升率”。以最大爬升串飞行时对应的飞行速度称为“快升速

度”，以此速度爬升，所需爬升时间最短。飞机的爬升性能与飞行高度有关，高度

越低，飞机的最大爬升率越大，高度增加后，发动机推力一般将减小，飞机的最大

爬升率也相应减小。达到升限时，爬升率等于0。爬升率又称爬升速度或上升串，

是各型飞机，尤其是战斗机的重要性能指标之一。它是指定常爬升时，飞行器在单

位时间内增加的高度，其计量单位为米／秒。

飞机在某一高度上，以最大油门状态，按不同爬升角爬升，所能获得的爬升率

的最大值称为该高度上的“最大爬升率”。以最大爬升串飞行时对应的飞行速度称

为“快升速度”，以此速度爬升，所需爬升时间最短。飞机的爬升性能与飞行高度

有关，高度越低，飞机的最大爬升率越大，高度增加后，发动机推力一般将减小，

飞机的最大爬升率也相应减小。达到升限时，爬升率等于0。以F-16战斗机为例，

该机在海平面的最大爬升率高达305米／秒，高度1000•米时，降至283米／秒，

高度为10000米时，则降至100米／秒，当高度达到17000米时，其最大爬升率只

有12米／秒。

推力重量比

表示发动机单位重量所产生的推力，简称为推重比，是衡量发动机性能优劣的

一个重要指标，推重比越大，发动机的性能越优良。当前先进战斗机的发动机推重

比一般都在10以上。

翼载

翼载是指飞机的满载重量W和飞机的机翼面积S的比值W/S。翼载的大小直接

影响到飞机的机动性能、爬升性能以及起飞着陆性能等。

襟翼

襟翼是安装在机翼后缘附近的翼面，是后缘的一部分。襟翼可以绕轴向后下方

偏转，从而增大机翼的弯度，提高机翼的升力。襟翼的类型有很襟翼等等。

副翼(Aileron)是指安装在机翼翼梢后缘的一小块可动的翼面。飞行员操纵左右副

翼差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做横滚机动。

副油箱(Droppablefueltank)是指挂在机身或机翼下面的中间粗、两头尖呈流线

型的燃油箱。挂副油箱可以增加飞机的航程和续航时间，而飞机在空战时又可以扔

掉副油箱，以较好的机动性投入战斗。

失速

我们知道，机翼能够产生升力是因为机翼上下存在着压力差。但是这是有前提

条件的，就是要保证上翼面的的气流不分离。

当机翼的迎角较小时，在相同的时间里气流绕过上翼面所通过的路程比流过下

翼面的路程长，所以上翼面的气流速度比下翼面的快，由于气流的速度越快压力就

越低，因而产生了上下翼面的压力差。

但是如果机翼的迎角大到了一定程度，靠近机翼翼面附近的气流在绕过上翼面

时，由于自身粘性的作用，流速会减慢，甚至减慢到零，而上游尚未减速的气流仍

然源源不断地流过来，减速了的气流就成为了阻碍，最后气流就不可能再沿着机翼

表面流动了，它将从表面抬起进入外层的绕流，这就叫做边界层分离。当气流从机

翼表面抬起时，受外层气流的带动，向后下方流动，最后就会卷成一个封闭的涡，

叫做分离涡。像这样旋转的涡中的压力是不变的，它的压力等于涡上方的气流的压

力。而涡上方的气流流线弯曲程度并不大，所以其压力与下翼面的压力相比小不了

多少，这样机翼的升力就比原来减小了。这种情况就叫作失速，对应的机翼迎角叫

做失速迎角或临界迎角。

如果我们给出机翼的升力系数和机翼迎角之间的关系，可以看出，当机翼的迎

角达到临界迎角之前，升力系数随迎角增大而增大；当迎角超过临界迎角之后，升

力系数就下降了。由于机翼的升力系数与升力成正比，所以说明了当机翼迎角大到

一定程度之后，升力的确下降了。机翼升力系数与迎角的关系

失速之后的机翼气动效率极低，已经不能够产生足够的有效升力。所以对现在的飞

机，都要求在临界迎角以下一定范围内飞行，不允许靠近更不允许超过，以避免发

生尾旋等危险。

尾旋

尾旋是飞机在超过临界迎角后绕其自身的三根轴自转的同时、重心沿陡的螺旋

线航迹急剧下降的自发运动，又称螺旋。尾旋的特点是迎角大，约20度-70度；螺

旋半径小，甚至只有几米；旋转角速度高可达每秒几弧度，下沉速度大，甚至达每

秒百米。

尾旋不是飞机的正常飞行状态，一般是因为飞行员操作不当造成飞机迎角过大

或遇到突风而发生的。由于尾旋的不可控性，极易造成飞机的坠毁，正常情况下应

该尽量避免进入尾旋。但为了训练飞行员遇到尾旋时的处理能力及研究尾旋的改出

方法，某些机动性较高飞机，如歼击机、教练机，允许有意进入尾旋并改出。机动

性较差的飞机，如轰炸机、侦察机以及非机动性飞机，如旅客机、运输机，则严禁

进入尾旋。由于尚不能保证飞机在任何情况下都不会意外地进入尾旋，多年来尾旋

事故屡有发生。

完整的尾旋运动由三个阶段组成，即进入阶段、尾旋阶段和改出阶段。尾旋阶

段又可分成尾旋过渡阶段和垂直尾旋阶段。垂直尾旋阶段是研究尾旋的主要阶段。

根据飞机是由正飞或倒飞进入，尾旋又分为正尾旋和反尾旋。根据尾旋时飞机俯仰

角的不同，尾旋还可分为陡尾旋、缓尾旋和平尾旋。

采用失速特性较好的翼型和机翼平面形状，尽量使质量沿机冀机身分布合理，

减少大迎角时机翼、机身对尾翼的遮蔽以提高舱面效率等，是保证飞机具有满意尾

旋特性所经常采用的设计措施。

边界层分离

当流体流过物体的时候，由于流体本身的粘性，靠近物体表面的流体的速度为

零，而离开物体表面一定距离的流体的速度则不受粘性影响，此处的流动可以按照

无粘来处理。在物面和可以按无粘处理的流体之间的这一部分流体就是边界层。

边界层是一个薄层，它紧靠物面，沿物面法线方向存在着切向速度的梯度，并

因此而产生了粘性应力。粘性应力对边界层的流体来说是阻力，所以随着流体沿物

面向后流动，边界层内的流体会逐渐减速，增压。由于流体流动的连续性，边界层

会变厚以在同一时间内流过更多的低速流体。因此边界层内存在着流向的逆压梯度，

流动在逆压梯度作用下，会进一步减速，最后整个边界层内的流体的动能都被粘性

应力给耗散掉，不能再朝下游流动了，然而远前方的还未减速的边界层还在源源不

断地追赶上来。就向被堵塞的水池的水会溢出一样，边界层内的流体也会因为无法

继续贴着物面流动而“溢出”—边界层离开了物面，它分离了。边界层分离之后，

它将从紧靠物面的地方抬起进入主流，与主流发生参混。结果是整个参混区域的压

力趋于一致。

由上面的原理我们可以知道，边界层要分离必须满足两个条件，一个是流体有

粘性，第二个是流体必须流过物面。

边界层分离如果发生在机翼上将产生很严重的后果，那就是失速。边界层分离

还会使机翼的阻力大大增加，机翼被设计成园头尖尾的流线型就是为了减小阻力。

在高亚音速飞机上采用的超临界翼型，也是为了避免边界层的分离。

航空科技人员为了克服边界层分离所做的努力，贯穿了近代航空的发展历程，

始终是推进航空科技发展的重要动力之一。

超音速巡航

超音速巡航能力，是要求飞机具有在发动机不开加力的情况下，能在M1.5以上

做超过30分钟的超音速飞行。

目前的常规战斗机，只有打开加力时才能做超音速飞行，而且耗油量会猛增1-

2倍。超音速飞行时间只有几分钟，而且机动性也较差。而具有超音速巡航能力的

飞机，可以克服以上不足，大大提高其作战效能：可以更快的速度飞抵战区执行任

务；可以高速脱离战区摆脱敌机攻击；可以外推拦截线，使敌方轰炸机和攻击机在

更远处被拦截；可以超音速状态发射导弹扩大攻击区。

由此可见，具有超音速巡航能力将是第四代战斗机所必须具备的技术指标。美

国的第四代战斗机F-22就具有超音速巡航能力。

那么怎么才能使战斗机具有超音速巡航能力呢？主要措施有两条：一是采用先

进的气动外形设计，使飞机的阻力尽量减少：翼身融合体技术就是一种，它能提高

飞机的升阻比，减少超、跨音速波阻。二是采用性能先进的发动机，使发动机最大

推力大，具有较好的速度特性。从目前研制的水平来看，最佳方案是选用小流量比

加力涡扇发动机。

美国的F-22飞机之所以具有真正有效的超音速巡航能力，首先是采用了先进的

气动外形设计。主要内容有：翼身融合技术；大根梢比的切尖菱形机翼，前缘后掠

角为42度，后缘前掠角为17度，襟翼前缘和主翼后缘均各带弧度；保形天线、保

形武器舱和菱形进气道等等，这些设计使飞机气动外形干净光滑，气动阻力小。

其次，是采用了先进的动力装置。该机装有两台F119加力涡扇发动机。由于发

动机在设计中采用耐高温材料和先进热循环技术，将涡轮前燃气温度提高到1853-1

923K，总增压比提高到25，因而产生的推力大(单台最大推力为104.5千牛（即为1

0663公斤）。使其有足够的剩余推力。同时，又因其流量比小(只有0.15-0.25)，

使其速度特性得到改善。不存在推力不够和过分耗油问题，所以，在不加力的情况

下就可使飞机飞行速度达到超音速，而使它具有超音速巡航能力。

马赫数

常写作M数，它是高速流的一个相似参数。我们平时所说的飞机的M数是指飞

机的飞行速度与当地大气(即一定的高度、温度和大气密度)中的音速之比。比如M1.

6表示飞机的速度为当地音速的1.6倍。

作战半径

飞机遂行战斗任务时，能作往返飞行的最远距离。是衡量飞机战术技术性能的

主要指标之一。计算作战半径时，应从载油量中扣除地面耗油、备份油量和战斗活

动所需油量。作战半径的大小与飞机的飞行高度、速度、气象条件、编队大小、战

斗任务和实施方法等因素有关。

最大速度

也称最大平飞速度，指在一定高度上，飞机强度和推力所能允许达到的最大定

常平飞速度。由千米／小时表示。由于随高度的变化，最大速度绝对值也各不相同，

因此应在此值后面标出所测量时的高度值（米）。

巡航速度

飞机在巡航状态（指可以持续进行的速度、高度等参数基本不变的一种比较经

济的飞行状态）下的平飞速度。一般是最大速度的70～80％，用此速度飞行常能飞

出最远距离。

实用升限

飞机能维持平飞的最大飞行高度叫升限，内分理论升限和实用升限。实用升限

是爬升率略大于零的某一定值（对喷气飞机而言取5米／秒）时所对应的最大平飞

高度。

转场航程

飞机尽最大可能携带燃油后所能达到的最远航程，此时并不优先考虑其他有效

载重的载重量。此种状态适用于飞机非作战远程转移。

最大续航时间

飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行的时间，一般是指用巡航速度作经济航行所

达到的数值。此值常成为海上巡逻机、侦察机、预警机的考核指标。

战斗机中关于“巡航飞行能力”中的“无加力”是指什么？

早在飞机还在使用活塞式发动机的时候，技术人员就发明了发动机注水技术，

例如著名的P－47雷霆式战斗机，采用了发动机注水技术，即向气缸内加注易汽化

的液体(水或水和其他液体的混合物)，用以加大燃气流量。从而在短时间内，大幅

度提高发动机的功率，改善飞机的爬升和高空机动性能。这就是“开加力”的前身

了，到了喷气时代，绝大多数发动机都配有加力燃烧室，以提高发动机的瞬间功率

或者使飞行速度能够超过音速。但是“开加力”的情况下飞机的耗油量会急剧上升，

航程就会直线下降，据说F－4“鬼怪”这样的典型二代机在开加力超音速飞行的时

候只能维持9分钟，可见耗油量的巨大。因此除非必要，否则战机在执行任务时往

往采用巡航速度飞行。所谓巡航速度就是飞行速度与耗油量的比是最经济的状态，

能使飞机飞的最远，我想开过车的朋友应该有个比较形象的认识。