平衡與取捨:漫談中俄戰機的翼尖掛架設計_風聞
帧察点-帧察点官方账号-微信公众号帧察点,微信之外第一分发平台。2020-03-04 17:54
殲-6最早掛載霹靂-2導彈的嘗試,源於1964年7月的“647任務”,將翼下原副油箱掛點改為掛載導彈,由空24師修理廠負責改裝驗證,同年底交付部隊試用。但部隊在使用中發現,這樣雖然提升了火力,但也導致殲-6的航程下降明顯。因此在1969年8月首飛的殲-6Ⅲ上,為了讓掛載副油箱和掛載導彈互不影響,參照西方F-5等型號的做法,加裝了翼尖掛架。
▲為殲-6Ⅲ加掛霹靂-2導彈
然而由於定型極其倉促,導致殲-6Ⅲ批產時出了很多質量問題。雖然在1975年集中返修之後,殲-6Ⅲ算是堪用了,但翼尖掛架增加的阻力使得飛行員對此並不喜歡,霹靂-2的性能在當時也已經落後,因此殲-6Ⅲ在服役後期不少都拆掉了導彈掛架。到了上世紀90年代台海戰備期間,航空兵部隊對部分殲-6(主要是殲-6甲全天候型)加改裝導彈時,則在副油箱外側增加一對霹靂-2B的掛點,不過此時無論是殲-6還是霹靂-2B都已經進入生涯末期,改裝只能起到聊勝於無的作用。
▲圖為一架改裝後掛彈的殲-6,霹靂-2B(1981年定型時稱霹靂-2乙)主要降低了霹靂-2的引信不可靠“早炸”問題的發生概率,導引頭抗太陽干擾能力也有所提升
在上世紀7、80年代,通過由越南提供的F-5A和黃植誠起義帶來的F-5F,國內獲得了狀態良好的美製翼尖掛架實物,由此參考研製了用於“飛豹”的翼尖掛架。雖然在“飛豹”定型試飛期間,飛機和成品的故障和缺陷暴露得比較充分,保證定型後裝備部隊的“飛豹”有着很高的出勤率;但隨着部隊使用程度的深入,仍有一些定型時未充分檢驗的問題暴露了出來,翼尖掛架就是一例。
▲收藏於中國航空博物館的F-5F,可見兩側翼尖的掛架(也稱發射滑軌)
事情説來並不複雜,殲轟-7A定型服役後不久,曾在一次訓練中出現了翼尖掛架空中掉彈事故,事後分析,事故是由於吊掛結構未充分考慮空戰中承受持續過載的情況導致的。以空空導彈研究院為主,各方對掛架結構進行了綜合改進,雖然增加了一些重量,但最終保證了使用時的安全可靠。
由於此時正值“梟龍”的04/06架飛機進行武器、副油箱等外掛物的安全分離檢查試飛,而作為國產外貿戰機中首款使用翼尖掛架的型號,“梟龍”使用的霹靂-5E和殲轟-7A使用的霹靂-5C在掛載相關數據上基本一致,因此後者的改進內容也被用在了“梟龍”及後來的“獵鷹”上。
▲隨着歷年中巴聯訓的公開報道,巴基斯坦空軍訓練的高標準、大強度逐漸為人所知;從“梟龍”服役多年來並未有什麼“掉鏈子”傳聞來看,當年“飛豹”遇到的問題早已得到了妥善解決
而説到我軍戰機的翼尖掛架,當然少不了“側衞”系列,雖然除了電子戰型等特例之外,它們基本均有翼尖掛架,但安裝方式卻是從翼尖向下延伸,而非向兩側延伸。這事兒得説到蘇-27研製期間的那次“推倒重來”——在各項大改中,主翼形狀要從T-10階段的卵圓形改為T-10S階段的梯形。
為了解決大改後帶來的顫振問題,同時增加武器攜帶能力,飛機就得在翼尖加裝名為“嵌入式專用裝置”(也就是一些資料裏常能看見的VSU/俄語寫作ВСУ,與其他武器掛架的字母+數字命名法,比如翼下掛載R-73時使用的APU-73不同),換句話説是個兼做掛架使用的防顫振配重。
▲從T-10到T-10S(蘇-27S)的氣動變化
所以,這個掛架的設計實際上得優先保證作為配重的性能。經過計算,如果採用常規的向兩側延伸的掛架,要達到同等抗顫振強度下的重量較大;另外,這樣掛載意味着要麼在導彈上增加額外的側向吊環,保證導彈在翼尖和翼下掛載時都能正常使用;要麼不增加側向吊環,把導彈旋轉90°後掛上,但需要在自動駕駛儀裏增加一套指令——翼尖掛架下的導彈發射後,應旋轉90°回正。此時R-73導彈的研製工作已經處於收尾階段,研製單位也不想為此多費功夫,就使得掛架成了現在的樣子。
然而等到國產“側衞”需要改為發射尾翼翼展更大的霹靂-8/8B導彈時,蘇-27這種向下延伸的翼尖掛架就不如向兩側延伸的掛架兼容性強了,必須增加一個向下延伸的過渡段,才能保證導彈尾翼不與機翼干擾;也就有了殲-11B/BS和殲-15飛機上,經常被大家稱為“L型掛架”的這個識別特徵。
▲掛載怪蛇-5空空導彈的以色列F-16,由於掛架與機翼在一個平面內,因此導彈尾翼無論多大都影響不到掛載與發射
▲可以直觀看出霹靂-8的尾翼對翼尖掛架形制的影響,也能看出翼下掛載霹靂-8時,掛架同樣需要向下延伸一定距離,這都增大了飛機的阻力
▲隨着尾翼翼展縮小的霹靂-10空空導彈定型交付,殲-16和殲-11D等新一代國產“側衞”在翼尖掛架上的形制就回到了與VSU差不多的樣子
説到戰機是否選擇增設翼尖掛架,F-15和殲-10系列經常被拿出來證明,對於強調高速性能設計的飛機來説,不設翼尖掛架帶來的掛載能力損失,與提升的氣動性能相比是值得的。而在較少採用翼尖掛架的蘇/俄戰術飛機發展史上,也確實有過這麼一款在翼尖掛架上“先增後減”的例子。
▲蘇聯早在Ye-152-1、Ye-152M等高速飛行驗證機上,就曾測試過向兩側延伸的翼尖掛架
我們知道,區分蘇-27和米格-29這兩大蘇/俄三代機家族的一大特徵,就是有無翼尖掛架。然而在2001年的莫斯科航展上,卻有一架米格-29在翼尖掛載着一對R-73訓練彈亮相於地面展示中,其別無其他掛載的基本“乾淨”狀態,與身邊全副武裝賣力推銷的“兄弟們”截然不同。
▲該機的灰色塗裝,也與後來的樣子不同
該機説起來是米格-29M的第六架也是最後一架原型機,1991年交付試飛,都知道這時候趕上蘇聯解體,米格-29M項目也於1993年抱憾停止,此時也就飛了86個架次的該機只得封存賦閒。偶爾掛上一堆模型彈,在莫斯科航展上跟其他兄弟們一起練個攤兒,但囿於海灣戰爭後米格-29的糟糕名聲,收成也不算好。
▲1995年莫斯科航展上的它,掛載了R-77和Kh-31等導彈展示,垂尾頂部的156意為該機是米格-29M(代號9-15)的第6架原型機
轉機在世紀之交到來,隨着米格-29的RD-33系列發動機的“孃家”克里莫夫科研生產聯合體開始在推力矢量領域發力,急需一架狀態不錯的飛機作為驗證平台,一看幾個練攤兒的裏頭就屬156號機歲數最小,狀態最好,於是決定把這架飛機用於OVT項目(也就是推力矢量)的改裝驗證,計劃跟當時蘇霍伊正滿世界推銷的,同樣帶有矢量推力發動機的蘇-37競爭一番。
既然上了矢量,那麼其推銷用户的採購需求必然要以制空作戰為主,米格-29飛行性能本就不比蘇-27差,某些方面還更勝一籌;航程問題,一來米格-29M有所改進,二來靠空中加油也能對付一下;至於掛點數量有些先天不足的事兒,米格設計局果斷增加了翼尖掛架,這就造就了獨一無二的米格-29OVT。
▲當年的評價那也是相當的高(圖自《兵器知識》2002-10),有翼尖掛架時,俯視看去還有點F-18的意思
等到把兩台帶有矢量噴口的RD-33(當時稱RD-133或者RD-33-10M)裝上去,還為之整合了全新的電傳飛控系統之後,米格-29OVT已經在試飛中展現出了出色的飛行性能,接下來就是如何在航展上奪人眼球,做到比蘇霍伊此時主打的蘇-30MKI更勝一籌了。既然翼尖掛架在飛行表演中的作用只是掛個發煙罐而已,那還不如恢復原始的翼尖設計,讓氣動性能更加完美;所以這對翼尖掛架終究成了“支點”家族史上的匆匆過客。
▲正在賣力表演的米格-29OVT,已經改回了米格-29的傳統翼尖設計,發煙罐改在外側掛點佈置
當然後來的事兒我們也知道,叫好不叫座的米格-29OVT,最終仍只是克里莫夫的發動機測試平台,無論是米格-29K還是米格-35,都老老實實用着增推而無矢量的RD-33MK;反觀AL-31F的矢量推力改型,無論是用於蘇-30MKI/SM的小改型AL-31FP系列還是用於蘇-35S的大改型117S/AL-41F1S,都賺了個盆滿缽滿。一個型號的命運,固然要靠自我奮鬥,最終還是要看歷史的行程啊。