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自古以來,人類都希望能發展空中作戰的武器,因為居高臨下攻擊敵人,可克服很多地理上攻擊的困難。但直到上世紀初發明了飛機,才展開人類空戰的歷史。
人類最初發展空中攻擊敵人的武器是熱氣球(又稱為飛艇)而不是戰機,1898年,德國人齊柏林發明有金屬架的飛艇,稱為『齊柏林飛艇』,第一次世界大戰期間德軍曾以『齊柏林飛艇』空襲倫敦。但由於飛艇充滿易燃的氫氣,很容易遇熱爆炸,而1903年美國萊特兄弟發明的飛機,卻沒有飛艇易燃的缺點,故軍事家開始研究發展軍用飛機。
最先以飛機作軍事用途的是意大利,1911年意大利入侵土耳其北非屬地利比亞,一名意大利軍人駕駛飛機飛越土耳其軍陣地,在機上擲下數個手榴彈攻擊土耳其軍,雖然對未能造成土軍任何傷亡,卻是人類史上首次利用飛機作出的空襲。
至1914年第一次世界大戰爆發,最初交戰雙方都開始以飛機作軍事用途,主要是用作偵察,有時敵對戰機在空中相遇都會互相攻擊,但最早的戰機攻擊方法很可笑,有的時飛行員手榴彈互相投擲,有的飛行員帶埋手槍上機作攻擊,有的更向敵機投擲磚塊。至1915年,法國人首先在飛機上安裝固定機槍,在螺旋槳的空隙間射擊,後來德國人對此作出改良,成功在飛機上安裝了兩台機槍,發射子彈的效率也改良。
最初的戰機速度慢,機動性又差,戰機與戰機間又沒有方法通訊,故早期空戰大多是一架戰機與一架戰機之間的『單挑格鬥』,並無整體戰略可言。在戰機成功將戰場由平面發展成立體,第一次世界大戰後,意大利軍事家杜黑在1921年出版其著作《制空權》,就指出戰機的出現令戰爭產生前所未有的改變,掌握制空權意味著戰爭勝利,故建設軍隊除了以往的海軍陸軍外,還要建立獨立的空軍。在第一次世界大戰之後列強都開始明白制空權的重要,開始建立空軍。
杜黑的《制空權》指出,未來戰爭戰機會將戰爭由前線帶到後方,敵人的基礎設施、交通樞紐、工業區甚至民居都會成為攻擊對象,因為對敵人後方的空襲會癱瘓敵人的補給,打擊敵人的士氣。各國的戰機發展都朝向杜黑的理論出發,各國出產大量戰鬥轟炸機,二次大戰期間,交戰各國都不同程度上受轟炸機空襲。
戰機另一個重要發展是配合航空母艦作戰,早在戰機出現時,已有人構想戰機可否在戰艦上起飛及降落,那麼戰機可隨艦隊運往世界各地海域協助海軍作戰,最先英國人成功將一艘戰艦改裝成可容許戰機升降的航空母艦,之後日本人於1922年建立第一艘航空母艦『鳳翔號』。為配合海上攻擊敵艦,航空母艦上的轟炸機會配上魚雷。