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主题:【原创】米格的天空(一) -- 晨枫

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家园 【原创】米格的天空(十一)

更快,更高,这是50年代战斗机设计的最高境界。大战一结束,苏联的航空人就开始向突破音障冲刺。缴获的德国技术资料表明德国从30年代就开始研究突破音障的问题,西方正在紧锣密鼓地将突破音障变为现实,苏联当然不能落后。米格-15LL和米格-17的经验表明,突破音障就在眼前,但这不是吹弹得破的纸糊的天棚,而是一道看不见但推不动的玻璃天花板。当留尔卡设计成功加力推力为4996公斤的AL-5涡喷发动机的时候,机会似乎来了。米格用AL-5装进米格-17的基本结构,设计了伊-350研究机。伊-350的机身更加细长,机翼后掠达到55度,翼型更加纤薄,为了控制展向气流流动,每侧机翼上有多达四个翼刀。

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伊-350,本可以成为终极米格-15的飞机,但留尔卡AL-5发动机太不可靠,只好放弃

伊-350装备了机载雷达,本可以成为米格-15的终极版本,但在试飞中,AL-5有严重的空中熄火问题。51年6月16日第一次试飞中,一起飞发动机就熄火,所有液压系统全部失灵,试飞员塞多夫竟然在手动放下起落架后,安全着陆。这时米高扬依然按医嘱修养,没有过问试飞的事情,设计局里汇报时,也只是简单地提了一句“塞多夫安全着陆,一切都好”。直到和塞多夫私下聊天时,米高扬才得知问题的严重性。鉴于严重的发动机可靠性问题,伊-350计划在51年8月被中止了,米格设计局退回到后备计划,用两台米库灵AM-5涡喷发动机作动力。推力为1999公斤的AM-5也被雅克-25所采用,发动机直径小,耗油低,双发也具有天然的安全余度和加速性的优势,小发动机的转动惯量小,油门响应和加速快。在此之前,米格已经将两台AM-5装进伊-340,这就是重新设计后机身的米格-17。在验证了双发AM-5的设计后,米格将伊-340和伊-350的设计结合起来,设计了伊-360。

52年5月27日,伊-360成功地首飞,塞多夫掌舵。6月25日,在气动和燃油系统的问题还没有完全解决之前,塞多夫就在浅俯冲中达到1.14马赫,但更重要的是,在平飞中达到1192公里/小时,也就是1.04马赫。这时苏联第一次在平飞中达到超音速。在更大推力(达3523公斤)的米库林AM-9推出后,塞多夫在54年3月19日将伊-360飞出1452公里/小时(1.33马赫)的平飞速度。YF-100和伊-360之间,谁首先在平飞中达到超音速,这是航空史上又一个争不清的问题,冷战高峰的保密和夸口更使这一潭本来就不大清的水搅得更浑。

米格-15将平尾上升到垂尾的一半高度,伊-350走得更远,将平尾升到垂尾的顶部,形成T形尾。这是充分利用垂尾的后掠,将平尾的位置尽可能向后推,达到最大的控制力矩,使较小的平尾面积(重量、作动机构功率)成为可能。但风洞试验表明,这样的阻力较大,最严重的是,在大迎角的时候,机翼对平尾形成遮挡,容易造成深度失速,改出都不容易。试飞验证了这个问题。试飞员伊万诺夫在11000米探索高速机动包线时进入失速,一直到坠机前的最后一刻才在低空改出,就是因为平尾失灵导致失去俯仰控制。为了解决这个问题,平尾从垂尾顶上移到垂尾一半高度的位置,但是还是不解决问题,最后一直移到垂尾根部。但这样一来,平尾的面积从3平方米增加到5.5平方米。这也是没有办法的事情。

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伊-360,这已经很接近米格-19了,但是高平尾

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在伊万诺夫差点失去控制后,平尾移了下来

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伊-370,也就是米格-19的原型

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在52年问世时,米格-19是苏联最快的飞机,也是最先冲过音障的飞机之一

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后期米格-19具有类似米格-21的机头进气调节锥,用于改善超音速进气情况

在试飞的基础上进一步完善后,伊-360升级为伊-370,55年8月31日定型后,改称米格-19。在定型前,米格-19已经在土希诺航展上露面,一定型,生产型米格-19就交付空军进行作战试飞,试飞员之一就是斯特凡·米高扬,阿纳斯塔斯·米高扬的儿子,阿尔腾姆·米高扬的侄子。

在这一期间,米格设计局还安排一个小组,抽调包括以后担任米格总师的布鲁诺夫和贝利亚科夫在内的精兵强将,在其他科研机构的配合下,专门研究未来战斗机的一些关键技术,其中包括新型液压作动机构、冗余操纵系统、全动平尾、过载限制装置、超音速进气口、导弹和炮口烟的问题等。这些研究的成果不仅对米格的飞机设计产生了巨大的作用,对整个苏联的飞机设计都产生了巨大的作用。

这些研究成果很快就派上了用场。米格-19在空军试飞和小批服役的过程中,发现了超音速飞行时平尾有严重的控制力矩不足的问题。这是平尾正好出来超音速飞行引起的激波锥背后的低压区内,气动控制作用大打折扣。只有大幅度增加平尾面积,使用全动平尾,才能达到足够的气动控制作用。米格也决定在米格-19上采用全动平尾。美国在同期也发现了这个问题,在第一架超音速战斗机F-100“超佩刀”上采用了全动平尾。大面积的全动平尾需要大功率的液压助力,但液压助力带来了新的问题。在一次试飞中,试飞员科克纳奇(老资格了,在二战中Suprun牺牲后,接替担任试飞员飞行团团长,参加保卫莫斯科的战斗)一起飞,飞机就发生严重的振荡,飞机像喝醉酒了一样忽上忽下。沉着冷静的科克纳奇花尽了力气,将飞机安全着陆,但自己的头上、身上撞得到处是伤。事故分析结果表明,液压助力的操纵杆时飞行员难以判断气动控制面上的压力,就好像助力过渡的汽车动力转向一样,一点路感也没有了,难以凭感觉精确控制。液压控制系统有自己固有的动态相应,飞行员输入动作和控制面实际响应之间有一个滞后。通常这个滞后可以忽略不计,在飞行平稳的时候,一点点滞后也无伤大雅。但在紧急情况手忙脚乱时,很可能会造成飞行员的动作和实际响应严重不同步,飞行员被迫加大动作,反而造成更大的不同步,最终导致失控。这就是所谓的“飞行员引起的振荡”(Pilot Induced Oscillation,简称PIO)。这个问题到还时不时冒出来,在人们不防备的时候咬一口。在流传很广的YF-22试飞坠机的视频里,就可以看到很典型的PIO。

解决了操纵杆手感和PIO问题后,采用全动平尾的米格-19的超音速机动性得到了保证,亚音速机动性大幅度提高,在15000米高空525公里/小时飞行时,转弯直径有9000米下降到5000米,转弯一圈的时间有155秒下降到90秒。加装全动平尾的米格-19称为米格-19S,S为stabilator,意为全动平尾。这是米格-19的第一个大批量生产的型号,除了在苏联,也在波兰、捷克和中国生产。

根据苏联的研究结果,23毫米航炮对轰炸机目标比较有效,而30毫米航炮对战斗机目标比较有效。以空战为己任的米格-19自然装备了3门30毫米航炮。为了避免炮口烟的影响,两门30毫米炮安装在机翼翼根,一门安装在机头下进气口稍后的地方。米格-19还是苏联第一种使用高空代偿服的战斗机,飞行员规定要穿代偿服升空,在高空遇到需要跳伞或座舱漏气的情况下,打开加压。代偿服用于补偿血液循环、提高飞行员抗载荷能力还是后来的事。

在米格-19S之后,米格设计局还相继推出米格-19P(雷达型)、PF(具有雷达,换装加大推力的图曼斯基RD-9涡喷发动机)、PM(带空空导弹)、SM(高空型)等。说到图曼斯基,他原是米库林手下的一员大将,AM-5涡喷发动机也是他设计的。米库林失宠后,图曼斯基接手,米库林设计局改称图曼斯基设计局,以后新研制的发动机也以图曼斯基命名了。

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米格-19引进中国后,被称为歼-6,曾长期作为中国空军的主力

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在吴法宪年代,更有“歼-6万岁”的说法

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歼-6还出口到巴基斯坦等国,获得良好的口碑,这是巴基斯坦的歼-6行将退役时的纪念性特殊涂装

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在歼-6的基础上,南昌的陆孝彭大胆改造,设计了至今依然在役的强-5强击机

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双座的歼教-6是另一个中国的独创,苏联及其东欧盟国一直沿用双座的乌米格-15,没有双座的米格-17和米格-19

米格-19在苏联之生产了几年,55年投产,57年就停产了,为更高、更快的米格-21让路。然而算上按许可证生产的中国,米格-19却是世界上连续生产历史最久的喷气战斗机之一。中国在初步掌握米格-17的生产后不久,就决定引进米格-19的生产许可,并从56年开始组装米格-19,动作还是很快的。米格-19在中国被称为歼-6,一直到80年代末都是中国空军的主力战斗机,应该说中国空军事米格-19的最大、最重要的用户。中国还将歼-6向巴基斯坦等友好国家出口,在印巴战争中打出了不错的战绩。米格-19没有在实战中和西方的同时代战斗机(如F-100)对打的记录,但同时拥有多种西方战斗机的巴基斯坦飞行员对米格-19做出了相当不错的评价,认为米格-19比幻影III和F-104的机动性好,爬升率相当,最主要的是出动率好,具有双发的可靠性。

中国还以米格-19为基础,保留机翼及后机身,完全重新设计前机身,研制了强-5强击机。这是不多的几种超音速强击机之一,至今依然是中国空军的主力战术攻击飞机。中国还设计了歼教-6,这是世界上唯一的双座米格-19,是苏联集团所没有的。

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采用火箭助推起飞的米格-19ZELL,注意发射架是可以在公路上机动的

为了对付突然入侵的高空侦察机和轰炸机,米格-19也研制了用火箭助推滑轨起飞的型号。米格-15和米格-17为了同样的目的研制过火箭助推起飞(rocket assisted take off,简称RATO),但那还是在固定发射装置或者在超短的机场跑道上进行。米格-19要进一步,将飞机完整地装在可以升降的机动发射架上,发射架可以由卡车拖到原理机场的地方打伏击,升起发射架,像发射导弹一样发射出去,所以也称零距离起飞(zero length launch,简称ZELL)。除了对付高空轰炸机和侦察机外,ZELL也可用于在核大战条件下机场受损后起飞作战。这不是苏联人的独创,美国在同期也在研究一样的东西。由于火箭发射升空的巨大载荷和喷气发动机是否能可靠启动并接替飞行,试验具有巨大的风险。试飞员xxxx成功地进行了十几次试验,为此还获得了苏联英雄称号。但ZELL的问题不在于升空,而在于着地。零距离起飞后,依然要靠常规的跑道滑跑着陆,所以也不能太远离机场。如果在附近有机场,那又何不在机场直接起落呢?ZELL最后在美苏同时失宠,原因大抵就是这个。不过苏联没有放弃对短剧着陆的探索,除了在接地前就打开阻力伞(米格-19是苏联第一架例行配备阻力伞的战斗机)、在地面用带液压刹车的阻力索外,米格还试验过另一种阻力索,在阻力索上系挂很多阻力伞,效果不错,但使用起来比较麻烦,最后没有实用化。

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