飞行表演从看热闹到看门道
发布时间:2019-09-29
出品:科普中国
制作:老徐诺维奇
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  22日上午,北京的天空被国庆庆典合练的飞机编队刷屏了!在一般人眼里,从空中飞过的编队最有辨识度莫过于这个带着彩虹的编队了。 

  

飞机、大飞机、喷射彩虹的大飞机 

(图片来源:中国新闻网 

    

  稍有常识的人都知道,前方顶着盘子的四发“大盘鸡”,是有空中帅府之称的大型预警机——空警2000。自从服役以来,“大盘鸡”就占据了轰六雷打不动的空中梯队领队机的位置。这次阅兵也应该不例外——这次演练的画面也说明了这一点(当然,谁能抢走它的位置,这个话题军迷们可是翘首以盼第四个20呢)。而紧随其后拉着彩色尾烟的护航队伍,是空军八一飞行表演队。那么,我们也可以确认,新中国成立70周年大庆的盛大的阅兵式上,被称为蓝天仪仗队的空军八一飞行表演队将再一次拱卫着领队机带领飞行编队飞过天安门广场上空。 

  不同于以往的在领队机左右如雁翅排开的护航队伍,这次演练中我们看到了在领队机后侧的八机箭型编队,这是护卫领队机的全新的编队形式,更富有动感。而细心人还能注意到,这个箭型编队的队形间距,要比随后的大编队紧密的多,这正是飞行表演队编队飞行表演的特征。也就是说,虽然这次八一飞行表演队执行的还是仪仗性任务,但是编队是以特技飞行的密集编队的方式进行的,学术一点,叫八机箭型编队拉烟通场——一个极简版飞行表演 

  飞行表演,看的是什么? 

  飞行表演,在国内也称特技飞行表演。是随着航空工业发展起来的一种航空文化,其特点就是惊险刺激的空中特技表演加鲜艳亮丽的涂装,目的是给观众美的享受。 

  “飞行表演是一种绚丽多姿、惊险壮美的特技飞行,世界各国飞行表演队的基本使命就是通过特技飞行表演,充分发挥飞机性能,展示飞行员的精湛技艺和职业素养,彰显国家和民族的精神、力量、文化。”这是空军官微对中国空军八一飞行表演队的一条短视频的配文,也是对飞行表演活动最好的阐释。 

  但是,这并不全面。军方飞行表演队所使用的表演机,更是国家科技实力、军事实力和航空工业实力的体现:大国的空军飞行表演队,基本都是自己的主力新锐歼击机。和蓝天使/雷鸟/勇士/雨燕/八一的主力歼击机相比,巡逻兵和红箭的教练机正好和他们在安理会里的地位相一致。 

    

  飞行表演初期:“飞起来了”,来看我的飞机发明 

  飞行表演的历史全程伴随着飞机的发明和发展。飞机这种重于空气的飞行器最初飞上蓝天的时代,作为发明者,展示自己的发明的途径,不外乎就是通过一场飞行表演活动来展示自己的新发明。莱特兄弟的飞行者一号的试飞,其实也是一种非正式的飞行表演。而在飞机完成其作为广义上的生产工具的功能定位之前,类似马戏表演的飞行活动几乎是飞行冒险者们的主业。 

  http://n.miaopai.com/media/xCHfeA~s2rW20XyP3w8eFfzJ04FYdwB4 

  复刻版飞行者1号的表演,早已没有那种冒险气息,却多了几分怀旧色彩。 

    

  飞行表演进阶期:炫酷的特技,来围观 

  早期的飞行先驱们,在观众们已经不再为“飞起来了”而欢呼的时候,他们纷纷用飞的更快,和更花哨的特技表演动作来赢得喝彩。在发动机的轰鸣声中,展现了人类开始用自己的智慧征服天空——这正是第二次工业革命的精神内涵核心之一。比起超出观众视线的更高更快,表演者更倾向于用显眼涂装的飞机飞更花哨的特技机动,甚至用人在飞机上表演杂技这种更为冒险的方式赢得喝彩。这一传统仍在西方一些民间飞行表演队中保留着。 

古典的双翼机,为空中杂技表演提供了较大的余地。 

(图片来源:http://news.sina.com.cn/w/p/2009-04-13/145417600072.shtml 

    

  经过了多年的演变之后,飞行表演这一活动万变不离其宗,始终是在观众席视野范围内的区域内,组合爬升、俯冲、滚转、筋斗等基本动作成为成套的表演动作。而多机飞行表演的时候,还可以加入队形的变换与飞机之间的互动来使表演内容更丰富,更惊险刺激。 

    

  “国字号”飞行表演:秀的是实力 

  飞行表演活动,特别是军方直辖的飞行表演队,表演机来自现役装备,飞行员从歼击机飞行员中选拔轮换,展示的就是国家军事实力。一个飞行表演队,表演的水平怎么样,反应的就是这个国家空军的整体素质水平。 

  既然是表演队,那么编队表演一般来说是必不可少的。通过队形变换就能展现出远多于单机表演的艺术效果。所以,编队飞行飞的好,队形紧实,编队动作不掉队,散开后集结迅速到位等等,反映的是表演队的整体训练水平和飞行技巧掌握程度,进一步,就反映国家是否能选拔出足够的经验丰富的飞行员来建立一支飞行表演队。很显然,只有几架飞机的迷你空军和飞行时数无法保障的菜鸟空军是不可能有条件选拔出足够的飞行员维持常规性的表演活动,在航展上频繁出错的空军的训练水平也自然令人生疑。 

  美国海军“蓝天使”表演队祖传的规矩,表演飞行员不穿抗荷服飞,加上超密集的魔鬼编队,堪称完美飞行表演队。超密集编队除了反映了飞行员的胆大心细的优秀飞行技能,也反映了飞机良好的低空低速操纵性。作为F-14战机铁杆粉丝的笔者除了对“蓝天使”目前的座机F/A-18“大黄蜂”战斗机不满外,实在是挑不出其它的毛病。而俄罗斯的异种机型的“俄罗斯勇士”(苏27系列飞机)+“雨燕”(米格29)两支表演队的混合编队表演,如同同型机编队的严整,非常有独到之处。 

蓝天使的超密集编队总是这么令人印象深刻,早年的“鬼怪”就能飞出如此密集的魔鬼编队,而如今的大黄蜂密集编队保持了这个优良传统——编队里的擦碰都已经家常便饭——飞行安全主管一定有颗大心脏。 

(图片来源:蓝天使官网) 

    

  除了飞行表演水平,另一个重要数据:表演频次,也是体现该国空军实力的重要参数。这里不能不谈到美国空军的“雷鸟”表演队,它每年高密度的巡回表演是非常难比拟的——官网上今年和明年的表演场次均为30余场。 

  这反映了“雷鸟”的飞行员有很好的体能和训练水平,在频繁的转场和表演间隙还能完成日常的训练。还体现了美国空军的顶级后勤:充裕的零配件供应,经验丰富的地勤人员。加上F-16良好的维护特性和充裕的重型运输机运输地勤人员备件与保障设备,从而保障了“雷鸟”巡演的高出动率。别忘了,雷鸟可是很多美国的“小伙伴”家里的主力战斗机,雷鸟能做到的高出动率,也意味着一般的F-16作战部队同样有可能将战斗机维护到非常高的妥善率。 

  现代精锐战机其实是非常娇贵的,一些维护性不好的飞机,经常被扣上“机库皇后”的名字被大加嘲讽,如美国的F-15A战斗机和B-1B轰炸机。F-16能在军贸市场上挤兑的“本家兄弟”F/A-18F-20没啥销路,这种良好的维护性也是重要的加分项:毕竟,广告做的再好,不如用事实来说话,看看“雷鸟”一年飞多少场来的硬气。 

  

“大象漫步”的雷鸟机群 

(来自雷鸟官网afthunderbirds.com 

    

  顺便说一句,1987年,雷鸟作为F-16入华的前奏,还在北京南苑机场进行了飞行表演。然而时过境迁,F-16入华很快就搁置了。5年后,一群苏27sk从北方的共青城飞到了中国,使用苏27各种子型号的俄罗斯勇士表演队也就成了珠海的常客。而30年过去,北京南面的大兴机场已于近日启用,南苑机场也到了停止民航运营的时刻。 

  

当时的北京市民在雷鸟机群前的留影 

(图片来源:https://www.guancha.cn/history/2013_04_20_139890.shtml 

    

  至于代表国家的军方表演队用什么飞机的问题,那更是大国门面。有条件的国家都会尽可能让军方背景的飞行表演队装备自产的飞机,而大国则坚定的要求主力歼击机作为表演机是不能让步的选择。军事实力稍微薄弱的国家也会选择门槛较低的国产教练机来展示航空工业成绩,实力再薄弱的国家那就只能选择买外国飞机来展示自己的飞行员训练水平了。 

  至于民间表演队,活跃的民间表演队代表了充裕的航空工业和航空服务业的支持,丰富的民间飞行员储备和飞行文化。也就是说,他们的周围,伴随着庞大的民用航空制造业和服务业的体系支持,这个体系里的零部件制造能力、维修保养的工程师团队远比能提供一点后备飞行员更加重要。 

    

  飞行表演,用什么机型有讲究 

  考虑到飞行表演的动作不能脱离观众视野太久,受高度宽度都有限的表演空域限制,飞行表演机的飞行品质,更倾向于低空低速下的灵活性与可操作性,有很小的盘旋半径和筋斗半径,较快的滚转速率等飞机性能上的要求。有选择的国家自然会从家底里选出合适的飞机组建飞行表演队。那么很显然,那些极度追求超音速性能的高速歼击机、截击机就不可能进入飞行表演队座机的行列,比如大名鼎鼎的米格25,寡妇制造者F104等等,大型的轰炸机运输机因为敏捷性因素,通常也不进行特技飞行表演。 

  根据考虑到飞机性能的区别,专业的航空飞行表演队一般分为三大类: 

  第一类就是使用主力歼击机的蓝天使/雷鸟/勇士/雨燕/八一飞行表演队。三代机都有优秀的低空低速飞行能力,前文说过,选用它们这是大国空军和航空工业的门面。另外就是军方飞机或者厂商的飞机也会在航展上进行单机飞行表演,这时候说不定还可以看到极限的过失速动作,当然也会有轰炸机、运输机的单机飞行表演。顺便提一下,美国为了宣传F-22A猛禽战斗机,还专门搞了一个F-22单机飞行表演队进行表演活动。这里还得加上陆军风雷表演队这种使用武装直升机的表演队,常年刀尖上跳舞的武装直升机的低空机动表演也是非常耐看的,但是专业的武装直升机飞行表演较少见,这里就不展开了。 

  第二类就是使用教练机进行飞行表演互动的其他国家。毕竟主力歼击机太贵了,教练机的飞行性能还很适合飞行表演活动的要求,于是这成为了绝大多数国家的选择。除掉英法这些航空底蕴深厚的老欧洲为了艺术表现力而特意用教练机之外,其他国家选用教练机的原因恐怕就是省钱和易上手。稍微有点追求的国家都会努力选用自己国家生产的教练机作为表演队座机,同样也是要为自己国家的航空工业做宣传,比如印度,韩国。中国空军同样在八一队之外依托飞行院校建立了使用初教机初教六的“天之翼”和使用中教机K8的“红鹰”两支飞行表演队。 

  第三类是民间飞行表演队。这是西方国家早期飞行冒险传统的传承,主要使用螺旋桨运动飞机或者古董飞机。欧美活跃着很多民间飞行表演队,规模大小不一,飞机型号极为庞杂。这些民间飞行表演队在各种航空节活动上做飞行表演,是欧美民间飞行运动极度发达的缩影。其中使用动力充沛的运动飞机飞行表演的动作可以比三代歼击机还好看,不少运动机飞行员能在表演中拉出11G12G的过载,远超战斗机的许可过载,意味着可以做出极为惊险刺激的动作。而如果某航展能请来二战老飞机来场飞行表演,那更是倍有面子的一件事。某英国人用一架退役的鹞式战斗机从中国换走的那架拉9,经过修复就重上蓝天投身了飞行表演行业。 

    

  “筋斗”、“落叶飘”,飞行表演动作也有讲究 

  下面结合示意图介绍一些典型或者特殊的特技飞行动作。(本套示意图来源:中国军网http://www.81.cn/jskj/2016-05/13/content_7054515.htm 

  基础动作:横滚,围绕机身中轴旋转。最大横滚速度也是战斗机基础飞行参数之一。 

 

  基础动作:筋斗。通常过山车喜欢的动作,如果是眼镜蛇动作翻过去形成了一个极小半径的筋斗,那叫弗洛洛夫法轮。 

    

  英麦曼筋斗,快速调头的飞行动作,非常具有实战价值。 

    

  锤子机动:在一个垂直平面内垂直爬升和下落,也是较快实现掉头的机动。这个动作和空战动作yo-yo有异曲同工之妙。 

    

  落叶飘:其实就是可控易改出的平尾旋动作。意外进入尾旋是导致很多坠机事故的原因,歼击机定型前后都要进行尾旋试飞研究改出尾旋的方式,而大型的轰炸机和运输机则严格禁止尾旋。顺便说,在2018年珠海航展上,装有新型矢量推力发动机的歼十B型试验机做出了漂亮的落叶飘动作,而从尾部的结构特征来看,这架飞机此前曾是歼十试飞尾旋的原型机。  

  

  大名鼎鼎的眼镜蛇机动,在不改变飞行方向的同时拉高机头的仰角超过90度。它的动作加强版叫弗洛洛夫法轮,如果是在水平面做这个动作,叫钩子。这个动作的战术价值极具争议性,即迅速改变机头指向的“超机动性”,带来的能量损失是否能够带来足够战术上的收益。 

    

    

  钟,迅速爬高,减速并改变机头指向的动作,与其很相似的另一个动作叫尾冲,区别在于开始下落时的姿态。 

  以上的动作就是一些单机飞行表演中的基础动作单元,将他们串联起来,就可以得到一场精彩的单机飞行表演。 

    

  一套完整的飞行表演是怎样的? 

  编队飞行表演由于飞机数量较多,机型也可以不限于同型机,各种队形变换带来了复杂的表演动作和更强的艺术表现力。下面是俄国网站给出的一套雨燕队的Mig-29飞行表演的动作分解,可以很清楚的了解到,一套飞行表演动作是如何由一个个单独的动作所串起来的。 

雨燕的表演动作分解说明。 

图中标注有每个动作顶点高度速度和改出高度速度,单位米和千米/小时。 

(图片来源:http://www.cannews.com.cn/2016/1026/159850.shtml 

    

  看完雨燕的分解动作,那么再理解下图这个歼十飞行表演的全套动作示意图。仔细观察,就可以发现这也是一个个动作单元串联成的。从这个图还可以发现,航展表演的整套动作,就在观众区域前方非常有限的空域里完成,对于飞机的低空低速操纵性和飞行员的操作有非常高的要求。 

空军建立60周年庆典活动上的歼十飞行表演的全套动作

(图片来源:新华 

    

  飞行表演中的沙雕队伍,说的并不只印度

  正经的飞行表演介绍结束,下面介绍一些不普(zheng)通(jing)的表演项目。 

  本节标题提到了印度,那么,二胡曲《江河水》伴奏的LCA原型机的飞行表演视频欢迎大家在B站结合弹幕欣赏。 

  https://www.bilibili.com/video/av771253 

  下一个出场的是俗称飞行棺材人操火箭的F104 

    

  (GIF动图) 

    

  这个极度危险的动作叫做Touch-Roll-Touch,国内有人叫他“贴地侧手翻”。F-104从跑道上升起,翻个身再落回地面。得益于找不到机翼的F-104转动惯量极小,能够迅速完成滚转动作回到地面。但是完不成坠毁的风险非常高,据说只有这唯一的一次成功记录。有兴趣的读者也可以到此网站上看这次冒险的完整视频。 

  https://foxtrotalpha.jalopnik.com/the-touch-roll-touch-was-one-of-the-craziest-maneuvers-1694004513 

    

  F-104的传奇还在于他的又小又薄的机翼,于是这个机翼经常也被作为趣味表演项目的道具:削皮器。在航展现场削个土豆什么的,能让参观静态飞机展示的观众感受到不一样趣味。 

  

美国人用极薄的F104机翼前缘削土豆 

(图片来源:http://www.rimnds.com/art/show.htm?id=483 

    

  飞行表演中,加装的拉烟器可以在飞机后方形成五颜六色的彩带,从而丰富飞行表演的形式,更好的给关注以美的享受。比如用尾烟来标识飞机的航迹,从而大大加强动感效果。下图的这个双机绕尾烟螺旋飞行的动作,是英国红箭表演队的拿手好戏,不过这些年,红箭的徒弟们在表演这个动作时很有青出于蓝而胜于蓝的架势。 

    

阿联酋的骑士编队紧紧追随阿航的A380客机,非常帅的国家形象宣传广告 

(图源见水印) 

    

一箭穿心,非常受观众欢迎的表演造型,很多表演队都把这个作为必练动作。 

(图片来源:http://www.ce.cn/xwzx/gjss/gjtu/200802/20/t20080220_14574843.shtml 

    

用飞机尾烟写字,就是一种非常高级的活动助兴形式了 

(图片来源:https://www.guancha.cn/america/2015_05_07_318659_s.shtml 

    

  至于这种像印刷字体一样标准的天空“牛皮癣”,说穿了就是在飞机上挂上若干个程控发烟器,飞机往前飞的过程中间断拉烟,如通喷墨打印机一般形成字样,通常是用于广告宣传,技术含量比较低。 

美国某地使用飞机拉烟拉出的宣传口号 

(图片来源:http://www.xinhuanet.com//world/2016-01/03/c_128590738.htm 

    

  不得不提的航展坠机 

  特技飞行骨子里是冒险者的游戏,坠机在所难免,甚至有几次坠机就发生在航展现场。当然一般来说飞行员尽量会避免飞机落入人群的恶性事故,如乌克兰航展Su-27坠机那种人肉收割机的惨剧总是小概率事件。当然也有在航展上靠同行陪衬一摔成名的。比如是巴黎航展上的Mig-29坠机和Su30MKI的两次坠机事件成就了K-36弹射座椅的大卖;还是巴黎航展,盗摄的幻影3把苏联新鲜出炉的图144超音速客机拱到地上,成就了英法的协和式客机的一世传奇。 

雷鸟航展事故,飞行员弹射。 

(图片来自:http://www.china.com.cn/military/txt/2012-05/18/content_25415962_11.htm 

    

  回顾八一飞行表演队的历程 

  八一飞行表演队的数十年传承,除了传承不绝的华丽空中舞姿,还有与时俱进不断改进的飞机涂装和机型。下面,我们再看看八一队的机型与涂装演变,体验一下几十年来的时代变迁和技术进步。 

(图片来源:https://new.qq.com/omn/20180125/20180125A0TE3U.html 

    

  这是红白涂装的歼教五,八一队就是用它飞出了九机大编队。可惜之后再未见这种壮观的大编队。之前还有歼五、歼六的时代,可惜那时候的彩色照片难以寻觅了。 

  附送老歌《我爱祖国的蓝天》的MV链接,也算是老军迷的情怀了。当年基本无缘空中表演活动的军迷,个个都会对这个MV印象深刻。 

  https://v.youku.com/v_show/id_XMTExMTI3MjI4.html 

    

  然后,98年起出现在珠海的歼七EB,同样继承了红色涂装,军迷们终于有了一个相对容易的机会接触飞行表演和现场看八一表演队的飞行表演。 

(图片来源:https://new.qq.com/omn/20180125/20180125A0TE3U.html 

    

  后来,歼七EB改换了蓝白相间的涂装,后来升级歼七GB,沿用了蓝涂装。 

(图片来源:https://new.qq.com/omn/20180125/20180125A0TE3U.html 

    

  二十年来,八一队只缺席了一次珠展,然而这次也是作者唯一去过的珠展。当然,那次珠展的主角是他。 

(图片来源:http://pic.feeyo.com/posts/383/3832297.html 

  它后来也成为了八一表演队的座机,涂装先后使用过两种,还有一些试用的涂装方案。 

一张新老涂装同图的照片,上面是短暂使用的老涂装,下面是现役涂装 

(图片来源:http://cdn.feeyo.com/pic/20101121/201011211035022449.jpg 

    

  那么,曾编队出现在珠海航展上空的J20,未来会不会成为八一队的新一代座机,这又是很多人所期待的一个话题。2018年珠海航展上出现的这一20+20的阵容组合,经过了922日的预演活动可以确定不会是十一当天的领队阵容。但非常值得期待的是,在未来的某次阅兵式中,升级成新一代大盘鸡载机的Y20和使用了J20座机八一队的组合而成为新一代领队梯队。 

    

2018年珠海航展上露面的歼20和运20混合编队 

(图片来源:http://m.sohu.com/a/272878190_99900839 

    

  让我们一起期待国庆的典礼吧!  

  

(图片来源:http://dy.163.com/v2/article/detail/D36DI2TG05149D15.html 

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