俄羅斯軍用飛機設計三巨頭:蘇霍伊、米格、圖波列夫(一)—第四代戰鬥機_風聞
六分仪地球-六分仪地球官方账号-2021-05-01 21:28
本文4月28日首發於微信公眾號:六分儀地球
1988年米格-29參加法恩巴勒航展和1989年蘇-27參加布爾熱航展是冷戰末期蘇聯戰機首次參加西方航展。從而揭開了蘇聯軍用航空的神秘面紗。
在此之前,即使那些長期關注蘇聯航空的西方人也以為蘇聯的航電設備和導彈落後於西方,但當鐵幕降下,他們瞭解了蘇霍伊和米格設計局那些高度原創性的設計思路和方法,以及那些西方人從未想到過的解決方案後,他們才發現蘇聯航空工業和科技擁有強大實力,蘇聯第四代戰鬥機擁有非常傑出的操縱性。
有些人會説,之所以如此是蘇聯人對米格-23/27糟糕的安全記錄的過度反應。但不管如何辯解,俄羅斯戰鬥機所擁有的飛行品質是西方國家戰鬥機根本不具備的。
另一個事實是,蘇聯使用頭盔瞄準具和機載截擊雷達配合使用紅外搜索和跟蹤系統的時間也遠早於西方國家。蘇聯還開發了專門的裝置,當飛機從遭到破壞的跑道上起降時可保護發動機。蘇-25攻擊機具有非常優異的分散部署特性,一系列解決方法非常具有獨創性,蘇聯飛機設計師汲取了阿富汗戰場經驗,制訂了許多保護措施。
當然蘇聯戰鬥機一貫存在的部分缺陷也保留下來,如米格-29戰鬥機的發動機使用壽命短,當然這是基於它“直上直下(指就近起飛作戰就近降落)”的戰術使用原則的,所以該機推重比大,但油量少,而且出口方面俄羅斯不能提供令人滿意的售後產品支持服務。
俄製戰鬥機飛行品質優異,設計師非常智慧且平易近人,能夠開放的與各方談論俄羅斯設計哲學的一些細節。俄羅斯試飛員技術高超,絲毫不亞於其他航空科技發達國家試飛員。
本文集內容主要涉及冷戰及結束後一段不長時期俄羅斯軍機發展,從中一窺俄羅斯(和蘇聯時期)三大航空設計局巨頭—蘇霍伊、米格、圖波列夫—的獨特設計理念、思想和歷史。本文集選用照片主要依據照片質量和所包含的信息量,照片拍攝的是一些具有歷史意義和重要時刻的飛機,包含了世界上最偉大空軍之一—蘇聯空軍—最鼎盛時期的一些記錄。
上圖:米格-21(MIG-21)“魚窩”(北約代號,Fishbed)戰鬥機無疑是一架傑出戰鬥機,但它的改型和亞改型實在太多,想完全區分清楚是不可能的,比如照片中這架米格-21從背鰭形狀判斷無疑是MiG-21bis,但從座艙蓋上的後視鏡判斷它可能是一架全天候型MiG-21SMT。
第四代戰鬥機1980年代中期之前,蘇聯的戰鬥機設計表現出明顯的週期特點,大約每10年為一代,每一代都代表了蘇聯在航空科技上的重大進步。第二次世界大戰後的第一代戰鬥機大約介於1945到1955年之間,技術代表是後掠翼和第一代渦噴發動機,有些發動機技術直接來自英國。第二代技術特徵是馬赫數2的飛行速度,帶加力軸流渦噴發動機以及高速後掠翼。
第三代戰鬥機仍保留了上述高速特性,但採用了可變後掠翼技術,可在較短跑道上起降,也提高了低空跨音速飛行性能和操縱性,改善了高空巡航性。其他進步則在於航電技術、系統集成、超視距導彈(beyond visual range - BVR)、戰鬥持續性和航程等方面。
1970年中期,西方拍攝的航空偵察照片上出現了蘇聯第四代戰鬥機,這一代戰鬥機的設計體現了越南戰爭的影響。
長期以來美國人一直認為,技術是空中戰爭取勝的關鍵因素,第二次世界大戰後科學技術的發展讓人類有了“控制空氣”的能力,但越南戰爭的經驗表明,技術先進的F-4要想取得對MiG-17和MiG-21的優勢並不容易,而且有段時間,技術優勢的天平似乎在向北越一方傾斜。F-4的設計意圖是用來進行超視距攔截作戰的,但越南人迫使F-4不得不近距格鬥,美國空軍和海軍F-4飛行員們甚至都沒有進行過纏鬥訓練。而北越空軍的飛行員們則利用米格機的格鬥優勢擊退美國空軍。
****上圖:“紅色61號”前座艙可進行儀表飛行訓練,有一個遮罩和扶手,必要時可完全遮擋前擋風玻璃。這張照片可以看出這架世界最大空中優勢戰鬥機的巨大尺寸,以及前後座艙之間寬裕的空間。
****上圖:蘇-27UB“紅色63”由牽引車牽引前往跑道一端,它的雷達罩仍需特別保護以免遭蘇聯惡劣氣候的損害。Su-27的一大特色是火炮用了不鏽鋼,所以它的30毫米機炮威力大(不過似乎炮焰也不小),該炮備彈200發。
****上圖:機翼和機身下吊掛AA-10 Alamo(白楊)和AA-11Archer(射手)空對空導彈的蘇-27原型機。傍晚時正在進行降旗儀式。
東南半島不佳的戰績刺激了美國人,研製出了以F-15為代表的的新一代空中優勢戰鬥機,這些飛機在航電設備和武器系統方面都進步巨大,且更強調機動性和發動機性能,飛機推重比大,燃油效率高。除了F-15,還有數量眾多的輕巧靈活的F-16。與F-4用來攔截核轟炸機不同,F-15和F-16都是用來空戰的。
蘇聯設計師們面臨着嚴峻挑戰,他們必須研製出能與這一代美國戰鬥機相抗衡的蘇聯新一代戰鬥機。
****上圖:從側面可以看出,蘇-27UB戰鬥機前機身顯著下探,這種佈局使得雙座艙擁有出色的視野。對於動力強勁的戰鬥機來説,這種佈局增加的阻力是完全能夠容忍的,對飛機性能沒有明顯的不良影響。
圖:落日的餘暉凸出蘇-27優雅身形。蘇-27是一種空中優勢戰鬥機,它使蘇聯戰鬥機水準與西方並駕齊驅(甚至更好)。
****上圖:這位飛行員緊貼蘇-27UB空速管靜壓孔傾聽。他應該是後座飛行員,裏頭穿標準抗荷服,外套冬季夾克,臂上有空軍臂章。
****上圖:主起落架和地勤人員。為了防止起落架濺起水、雪、冰干擾發動機,工程師採取了各種措施,起落架擋水板尺寸較大。背景中的地勤人員穿着冬裝,在背風處躲避極地寒風。
為了能與美國戰鬥機抗衡,蘇聯工程師設計了一款高機動性戰鬥機,這架戰鬥機即使以大迎角飛行仍能保持很好的操縱性,不必擔心飛機失控,發動機也不會喘振,蘇霍伊公司運用了許多最前沿的技術保證了飛機在大迎角下仍有足夠升力和良好的方向穩定性,而氣流仍能順暢地進入進氣道。
這架飛機在莫斯科中央流體動力學研究所的風洞進行了測試。據説期間允許米格設計局的人接觸了樣機。也有説法是兩名米格設計局工程師為蘇霍伊設計了機翼和前機身。總之結果就是隨後誕生了小一號的雙引擎戰鬥機—米格-29。這兩架飛機外觀上非常相似,米格-29尺寸上更接近F/A-18,而不是F-15。
****上圖:“趁耳朵還沒聾趕緊把引擎關掉!"—地勤人員與飛行員交流。注意駕駛艙前面巨大的戰鬥攝像頭、平顯以及座艙蓋邊框上的後視鏡,還有機身側面的迎角傳感器。飛機上維修艙蓋周邊油漆有污跡,表明維護保養程序上存在瑕疵。
****上圖:蘇-27UB尾部,引擎之間距離較大,有足夠空間安置尾椎、減速傘艙、雷達告警接收機、箔條/曳光彈發射器。
****上圖:高空飛行的蘇-27,外觀簡潔,翼下掛架分別為永久式和半永久式。垂尾上的綠色區域在早期蘇-27上很常見。
米格-29的尺度不小,但總的來説它對標的是F-16,並會裝備較多數量。初期它主要裝備蘇聯國土防空軍,是一種保密機型,後來放棄了這一政策,向許多國家出口。而蘇-27是俄羅斯作戰半徑最大的空中優勢戰鬥機,直接對標F-15。
從實戰角度説,米格-29接替的是米格-21/23,負責奪取戰術空中優勢;蘇-27接替的是蘇-15和米格-25,執行戰略截擊任務。兩架飛機都大量採用新技術,與以前的蘇制戰機相比,這兩種戰機更獨立,大大降低了對地面指揮所引導的依賴。
****上圖:蘇-27外觀優雅,垂尾上紅星下是一個帶翅膀的弓箭手的標誌。這是冷戰年代著名徽章之一—蘇霍伊設計局徽標。
蘇霍伊蘇-27“側衞”B
**類型:**單座雙引擎全天候殲擊截擊機
**尺寸:**翼展14.700米;機長21.935米
**重量:**標準起飛重量 22,000公斤;最大起飛重量 30000公斤
**動力裝置:**兩台土星設計局 AL-31F渦扇發動機,單台加力推力25,000公斤。
**武器:**一門機內30毫米 GSh-301單管航炮,可攜帶10枚空對空導彈
**飛行性能:**最大速度2.35馬赫或2500公里/小時;最大航程4000公里;實用升限18000米;起飛滑跑距離500米;着陸滑跑距離600米;最大過載9g。
****上圖:為圖-142K“熊H”護航的蘇-27和蘇-27UB,圖-142與圖-95的區別是前機身加長。它主要用於攜帶AS-15導彈,這種導彈大致相當於美國空軍的AGM-86B空射巡航導彈。
****上圖:地勤人員正為米格-29吊掛大口徑無控火箭彈,這可能是240毫米S-240火箭彈,也可能是其改型的S-245火箭彈。
****上圖:起飛前機械師和飛行員進行交談。注意飛行員所佩戴的老式頭盔和座艙蓋框上的雙反射式後視鏡,它改善了飛行員的向後視野。座艙旁的有兩顆星,可能意味着成功進行了兩次實彈射擊。
****上圖:起飛前對試飛員進行視力測試。早期的頭盔似乎只有一個尺寸,然後用充氣襯墊來保護頭部。護目鏡為內置式。彈射時抗荷服由彈射座椅內的應急氧氣充氣。
****上圖:米格-29座艙中的飛行員,護目鏡已經放下,氧氣面罩就位。俄羅斯對安全措施十分重視,這從俄製戰機多次低空彈射成功可見一斑。1989年的法國布爾熱航展上,科沃丘爾駕駛米格-29表演低空通場,發動機發生喘振,緊急情況下科沃丘爾在90米低空啓動了彈射跳傘,Zvezda K-39D彈射座椅在幾乎水平狀態下彈射成功,救了他一命。
****上圖:米高揚設計局試飛員帕維爾.弗拉索夫和米格-29UB,機號304。頭盔上的四個洞作用不明,可能用於在高速彈射過程中釋放空氣壓力。
****上圖:起飛前的發動機試車,噴口直徑不同,表明左側發動機已開始滿負荷工作,而右邊發動機仍處於空轉狀態。
****上圖:米格-29UB正前方。雙座座艙蓋開啓,可以看見偏左側的紅外探測儀和巨大的潛望鏡,這能改善進近時後座視野。
****上圖:準備發起俯衝攻擊的米格-29,右翼下可見大型火箭彈。米格-29的允許過載是9.5G,而在航展上它可以飛出10.5G的過載,試飛員羅曼.塔卡耶夫曾經飛出過11G的過載。這都遠高於F-16的9G過載。
****上圖:米格-29攜帶的大口徑火箭彈,只有蘇聯開發出如此大口徑的火箭彈(大約是美國HVAR直徑的兩倍)。西方人想不出這種火箭彈用來幹什麼。
****上圖:米格-29發射火箭。這類試射可以測試火箭產生的大量熱能是否對飛機引擎造成影響,以及在發射後最初幾毫秒中附近區域的飛機蒙皮和結構能夠經受高温和強噪聲及振動的破壞性影響。
米高揚米格-29M“支點”
**類型:**單座雙引擎多用途全天候戰鬥轟炸機
**尺寸:**翼展11.36米:不含空速管機長16.280米;總長度17.32米。
**重量:**標準起飛重量15000 公斤;最大起飛重量18000公斤。
**動力裝置:**兩台列寧格勒RD-33k渦扇發動機,單台加力推力8800公斤。
**武器:**一門內置GSh-301單管30毫米航炮,8枚空對空或4枚空對地導彈或4500公斤炸彈。可掛80/130/240毫米非制導火箭。
**飛行性能:**最大飛行時速大於2.2馬赫或2335公里/小時;最大表速大於1500公里/小時;實用升限18000米;最大爬升速度330米/秒;最大機內燃油航程2000公里,掛副油箱最大航程3200公里;起飛滑跑距離250米;着陸滑跑距離600米;最大過載9g。