朝鮮戰爭的前世今生(十八)宿敵,米格15與F86_風聞
西方朔-2020-12-05 09:09
大鵬人文我所寫的不一定是真理,但可保證絕非謬誤。135 人贊同了該文章首先向各位讀者朋友道個歉,拖更時間有點長,今天起到週末,保證每天1更。
由於接下來將涉及空軍作戰,這裏我先詳細介紹一下朝鮮天空的兩位主角,米格15與F86。
作為一名業餘、非專業、娛樂型自媒體作者,其實我自認為戰鬥機才是我寫作的強項。
跟大部分人的印象不同,這兩種飛機並不是一個數量級的飛機,F86是一種比米格15要大很多的飛機。
F86長度為11.44米,翼展11.32米,高度4.47米,機翼面積29.20平方米,空重4578千克,最大起飛重量為7359千克。
作為對比,米格15 的指標是:機長10.13米,翼展10.08米,機高3.4米,機翼面積20.6平方米,全機空重3636千克,最大起飛重量5111千克。
也就是説,F86的翼面積幾乎是米格15的1.5倍,最大起飛重量是1.4倍。
注意二者的體型對比
這在當時而言,是數量級的差距,相當於現在所説的重型與中型的區別。
那麼為什麼F86會這麼大呢?這就要涉及到戰鬥機設計理念了。
看過我之前文章的朋友可能還記得,我説過,決定戰鬥機機動性最基礎的有兩個指標,一個是推重比,一個是翼載荷。
推重比是發動機推力與戰鬥機重量之比,翼載荷是戰鬥機重量與機翼面積之比。
其實戰鬥機格鬥的場景你可以想象成兩個屁股後面裝了火箭的人,拿着手槍在空中對射。怎麼打最划算呢?當然是從對方的上方、後方開槍,這時他打不着你而你卻能從容瞄準。怎樣才能擁有這種局勢呢? 一個垂直方向加速升起更快,搶佔高點俯衝攻擊;另一個是水平方向轉圈更靈活,轉彎半徑更小,能夠繞到對手屁股後。
而推重比就是的是垂直爬升指標,而翼載荷則影響水平機動性、起降性能等指標。
二戰後期噴氣式飛機才正式參戰,在這個時間設計的飛機往往有很多螺旋槳飛機的影子,F86就是這樣。
最初,F86的原型機採用了平直翼,這種翼型的好處就是低空、低速環境下有着良好的可操縱性,特別是在航母上進行的起降操作時,各種攻擊機大都選用這種翼型。當然其缺點也很明顯,巡航耗油率、飛行速度都會受到很大影響。
有人會問,在航母上操作?F86不是空軍的飛機嗎?
錯,最早主導F86設計的是美國海軍,美國空軍在1947年才成立,之前分屬海軍航空隊和陸軍航空隊。
美國海軍根據二戰對日作戰經驗,認為戰鬥機最重要的性能就是能夠為飛行員提供穩定的射擊環境,也就是説,速度慢點無所謂,關鍵是提升飛機在格鬥中的可操縱性。
但是,德國投降後,美國開始蒐羅德國的各種高新技術,在蒐羅過程中,發現了一個關於戰鬥機的重要研究成果,即後掠翼構型在0.9 馬赫時有極大的效費優勢。
常見的機翼形狀,右上角為後掠翼
平直翼飛機在近音速時會受到壓縮效應的強烈衝擊,後掠翼延遲了激波的產生,並且在超音速時產生的激波強度比平直翼小得多,使得高速操控性較好,但同時德國人也指出,後掠翼會導致對新手很不友好的翼尖失速(機翼與氣流方向的角度超過某個臨界值後,會產生不受控制的俯衝顛簸運動,發動機發生振動,駕駛員感到操縱異常),而且低空、低速環境下的飛行穩定性很不好。
美國人於是開始了緊張的風洞試驗,發現後掠翼確實是個好東西。於是,在1945年8月,原型機都造好了的F86被改成了後掠翼,這也大大延遲了其服役時間,導致F86參軍比米格15晚了兩年。
為了彌補後掠翼的翼尖失速問題,美國人在機翼前緣安裝了自動縫翼。縫翼倒沒啥可驚奇的,關鍵是1945年的全自動控制縫翼。這種縫翼根據所受的氣動力打開或者關閉,當縫翼向前滑動打開時,可以加速流經機翼上表面的氣流速度,得以增加升力並減小失速速度,在高速時,縫翼自動關閉將阻力減到最小。這就需要計算機計算複雜的氣動變化,也就需要編程,在當時簡直是外星科技。
為了提高飛機的可操縱性和設計穩定性,F86的機翼面積被設計的相當大,也就是朝着降低翼載荷的方向發展。而機翼面積大了,重量也會上升,由於初期沒有足夠推力的發動機(推力還是要大於米格15的發動機),所以其推重比一般。
同時,根據二戰與日本戰鬥機作戰的經驗,美國認為戰鬥機武器不需要威力太大,命中對方一發炮彈還是一發子彈都可報銷對手,而武器口徑小意味着高射速和大的載彈量,能夠有效提高命中率。所以,美國人給F86裝上了6挺勃朗寧M2HB12.7毫米機槍,6挺機槍的子彈會於離機首1000尺彙集於一點。
F86的設計過程就是這樣,回頭説説米格15。
蘇聯人的噴氣式戰鬥機經驗,基本是跟德國師傅學的。跟美國有一定的獨立性不同,蘇聯直接照貓畫虎,在德國Ta183驗證機設計的基礎上設計出了自己的戰鬥機,但不是米格15,而是米格9。
Ta183驗證機,真的沒有Q化,它長得就是這個樣子的。
德國人設計這種驗證機主要目的是驗證四項特性,即短進氣道、短機身、重裝甲和後掠翼的噴氣式戰鬥機。
蘇聯人的米格9就照着這個模樣做了出來,雖然機身有所放大,但是米格9的發動機推力也有所提升,較Ta183的1300kg提升到了1600kg。
但是飛機造出來,蘇聯人發現,他們照貓畫虎畫出來的是一隻病老虎。米格9的最大時速只有800KM/H,航程也是出奇的低,這些指標甚至不如Ta183,這是怎麼回事兒呢?
米格9,比它爹還醜
其實蘇美學習德國的噴氣式戰鬥機都是半吊子,人家德國人雖然用後掠翼,但是人家使用了薄型機翼,與傳統螺旋槳戰鬥機的機翼完全不同。在早期噴氣式戰鬥機的試驗中德國人發現:減小翼型厚度不僅降低了阻力,還能夠推遲激波的出現,而激波對於跨音速和超音速飛行有重要影響。雖然對結構強度提出了更高要求,但是相比性能的提高這種要求是可以接受的。
戰後美、蘇兩國在研製第一代噴氣式戰鬥機時均只引入了後掠翼技術,而沒有采用薄翼型設計,美國直到F-100才採用相對厚度7%的45°後掠翼,而蘇聯人則是直到米格21才發現了這個訣竅,而米格21設計完成那會兒朝鮮戰爭已經結束了。
順道説一句,米格9戰鬥機最初被斯大林排在援華戰鬥機的第一順位,還得按半價給錢,被周總理否了。總理表示,要給就給點好東西,中國不是廢品回收站。
斯大林感覺事情確實有點過分,於是連忙表示歉意,並於1951年破天荒的贈送中國372架米格-15飛機,包括12架烏米格-15(雙座)。中國於1951年6~8月間分3批接收,僅支付了運輸費,這是整個抗美援朝期間蘇聯人第一次贈送武器,第二次則是1953年贈送的12架圖-4轟炸機(蘇聯版B-29)。
連斯大林同志都感覺送米格9太丟人,連飛機都沒幾架的志願軍都不願接收,你説這個飛機得有多廢柴。
在1946年這個時點,蘇聯人並沒發現薄機翼的好處,那該怎麼改進呢?
蘇聯人的思路很簡單,大力出奇跡,既然速度不行,那就用大推力發動機。
可是問題來了,這種發動機蘇聯造不出來。
沒關係,在1946年,東西方之間還沒有劍拔弩張。蘇聯趁着東西方關係還沒有惡化的時候,設法從英國進口了25台先進的尼恩和德文特渦輪噴氣發動機,前者的仿製品成為了米格15的動力,其加力推力達到了2700kg。
德國人在設計Ta183的時候,其主要作戰對象就是美英的遠程轟炸機羣,所以德國人為其設計了四門30毫米MK108機炮,用來針對各種空中堡壘的重裝甲。
而蘇聯人則繼承了這一點,他們為米格15裝上了一門37毫米機炮和兩門23毫米機炮,任何一門航炮的一發炮彈足以擊穿美軍重型轟炸機的保護裝甲。
同時,由於Ta183的作戰假想地域為德國本土的防空作戰,所以其不需要大航程,對載油量就沒有過多要求,所以機身就可以設計的緊湊些,這樣還有利於縮短進氣道,這些也都被米格15繼承了。而機身緊湊了,就使其整機空重控制的很好,所以其推重比要高於F86。
還有,為了抵禦美國遠程轟炸機上那些可怕的防禦機槍轉塔,Ta183還在關鍵位置加裝了防彈裝甲,這些米格15也照着做了。
但是,後掠翼構型有可怕的翼尖失速,美國人用外星技術彌補了,蘇聯人可做不到,德國人也沒想出好的辦法。於是,蘇聯人再次發揮了其簡單粗暴的良好傳統,他們在米格15機翼上裝上了4個翼刀,來改善飛機俯仰安定性。但是翼刀只能推遲上仰發生的迎角,但不能消除上仰的發生,新手飛行員仍然面臨可怕的飛行陷阱。
順道説一句,咱的飛豹也是後掠翼,也是用翼刀。
就這樣,米格15和F86的大致特性就出來了。
米格15的推重比、滾轉、中高度爬升、最大垂直升限優於F86;F86的水平盤旋、極速、可操縱性、高速狀態下飛行穩定性要優於米格15。
而在可維護性、機體壽命、對新手的友好程度、人機交互等方面就不用介紹了,這些從來都不是毛子的強項。
但必須要指出的是,在整個冷戰時期,這兩型飛機是在同一時點美蘇技術差距最小的主戰機型。
綜上:米格15更像是一種截擊機,其速度快,升限高,垂直爬升快,武器威力大,非常適合打轟炸機;而F86更像空優戰鬥機,它就是為了打戰鬥機而存在的。
最後需要説明,在朝鮮戰爭的前半段兒,美軍的主戰機型不是F86。因為F86正式交付是在1949年3月,朝鮮戰爭爆發那會兒交付美國空軍的也就300架,而且當時的美國空軍剛剛成立,手下的飛行員大都是菜雞,接手新的飛機需要相當長的適應期。所以,在相當長的時間裏,美空軍主力戰鬥機是F84,海軍主力戰鬥機是F2H女妖和F9F黑豹,這三者嚴格來説都偏向戰鬥轟炸機,跟專業制空的米格15相比處在劣勢一方。
在朝鮮戰爭後期,一個叫約翰·伯伊德的美國飛行員進入朝鮮參戰,他駕駛的機型正是F86。與其他美軍飛行員相比,他的打法更為激進,或者可以説是粗狂。
當時米格15打F86都喜歡垂直爬升,欺負F86爬的慢,搶佔制高點,然後俯衝攻擊;而F86打米格15則喜歡水平轉圈,利用雲層掩護,讓米格15繞彎追,很容易使其進入因失速導致的尾旋,也就是飛機沿着一條小半徑的螺旋線航跡一面旋轉、一面急劇下降,不是飛行老手很難改出。
但是這些打法伯伊德都不喜歡,他最喜歡的一招是敵人追擊時,他踩油門逃跑,當敵人加速追趕時,他就突然踩剎車,飛機會拉起,敵機就會衝到前頭,他再開火射擊。
這是一個相當相當危險的飛行動作,可是他就是喜歡用,直到後來駕駛F100時仍然是噁心不改。
然而,當時只是菜鳥的他只能飛僚機,並沒有太多的自主權。但是他仍然喜歡冒險,甚至不惜違抗軍令多次飛進中國領空。1953年6月30日,他取得了人生第一個、也是唯一的戰果,在中國境內擊落了一架米格15。
還沒等他大展身手,朝鮮戰爭就結束了。
回國後,他先是去了內華達州的內利斯空軍基地當教官,這個空軍基地就是後來大名鼎鼎的“紅旗軍演”的演習場;然後他又去學習理論知識,去喬治亞學習航空物理。
這樣,他就成為了一個既有理論基礎、也有實踐經驗、還有實戰經驗的人,然後,他提出了那個著名的理論,“能量機動”。
我大學專業是金融,特長是講故事,對物理實在是不懂,我用我能夠理解的物理知識解釋一下這個理論,請各位專家輕笑。
簡單説,決定空戰勝利的不是飛機的最大速度、載彈量亦或是其他指標,而是剩餘能量SEP。
這個剩餘能量SEP可以表示為戰鬥機在不同包線的總能量,主要由動能和勢能組成。所謂動能就是戰鬥機自身的產生的推力,所謂勢能就是戰鬥機格鬥中所處的高度帶來的能量。而總能量越高,戰鬥機在格鬥中的優勢就越大。
要想保證高的SEP,就要在格鬥中保持足夠的推力,保持足夠的高度。而要想達到這兩點,就要做好三點,低翼載荷(利於爬升、飛行可控)、大升阻比(提高升力)和高推重比(爬升加速度快)。
在這種思路下,美國人搞出了F-15和F-16,擺脱了其戰鬥機設計持續二十年追求多功能(F4、F100、F111這一羣戰轟)的誤區。其中,F-15的推重比之高、翼載荷之低使其獨步天下,在其服役之後五十年沒有一型戰鬥機在這兩項指標上可以超越它,包括所有的四代機。
美國人的F-15服役後,蘇聯人很着急,但是研究了F-15的數據後,他們認為自己無論如何也造不出來類似的戰鬥機,F-15以13噸的空重搭配23KN的總推力還能保持寬裕的機體空間,已經接近戰鬥機的極限。
所以蘇聯人決定,兩條腿走路,設計兩種機型。
一種極力壓縮空重,不惜以壓縮內油為代價,配上比較省油卻犧牲了壽命的發動機,去跟美國人拼推重比和機動性,爭奪空中優勢;
另一種配備完善的機載設備和充裕的內油,配備大推力發動機,犧牲一些推重比,重點改善升力和水平方向的機動性能,在航程、雷達性能和升力係數上超過F15,發展一款兼顧截擊與空優的戰鬥機。
前一種戰鬥機服役後叫米格29,後一種戰鬥機服役後叫蘇-27。
這樣,第一代戰鬥機是美國水平強而蘇聯垂直強,到了第三代,又倒過來了。
插句題外話,前不久我突發奇想,想看看在百度搜索“大鵬人文”時下拉的關聯搜索會是什麼?一開始我設想的是“拿破崙”、“日俄戰爭”或是“朝鮮戰爭”,畢竟在過去一年裏我也寫了不少戰爭系列。
但是結果真的很讓我出乎意料,最上面的竟然是“大鵬人文 戰鬥機”,疫情期間信手寫的戰鬥機排行系列竟然如此受歡迎,再次感謝各位讀者的支持。
發佈於 12-03