張林
蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)機(jī)早期發(fā)展史
對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō),二戰(zhàn)后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),米格似乎就是蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的代名詞。米格-15、米格-17、米格-19、米格-21都是我們耳熟能詳?shù)拿郑鼈兏桥c中國(guó)航空結(jié)下了不解之緣。但若被問(wèn)及米格-15出現(xiàn)之前噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展歷史,為何米格系列會(huì)被大量生產(chǎn),以至一度成為蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的代名詞,大多數(shù)人可能會(huì)因之語(yǔ)塞或語(yǔ)焉不詳。而本文要講述的,就是二戰(zhàn)后期Me262的出現(xiàn)至米格-15問(wèn)世期間,蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展歷史。
風(fēng)暴鳥(niǎo)的出現(xiàn)
納粹德國(guó)空軍王牌飛行員沃爾特·諾沃特尼曾經(jīng)這樣描述Me262“風(fēng)暴鳥(niǎo)”戰(zhàn)斗機(jī):“它是一架純粹的速度機(jī)器,當(dāng)你坐在Me262的座艙中時(shí),時(shí)刻保持方向感是最大的問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)你還沒(méi)有理清思路時(shí), Me262已經(jīng)沖出機(jī)場(chǎng)好幾千米遠(yuǎn)了?!卑⒌婪颉ぜ犹m德也曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“坐上Me262,你的感覺(jué)就像托著天使的翅膀飛翔?!?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/09/15/xdbq201708xdbq20170813-1-l.jpg" style=""/>
1944年7月25日,1架隸屬英國(guó)皇家空軍544中隊(duì)的德·哈維蘭“蚊”式偵察機(jī)在慕尼黑附近遭遇了一架外形奇特的飛機(jī)。正當(dāng)飛機(jī)駕駛員A·E·華爾中尉思忖這架沒(méi)有螺旋槳,像燕子一樣劃過(guò)天際的飛機(jī)是如何飛行的時(shí)候,那架飛機(jī)在眨眼之間就飛到了他的面前。華爾中尉迅速加大油門并推桿進(jìn)入俯沖狀態(tài)以加速擺脫,同時(shí)向左急轉(zhuǎn)。通常,這套機(jī)動(dòng)動(dòng)作對(duì)于擺脫納粹空軍戰(zhàn)斗機(jī)非常有效,但這次敵人卻很快追上了他。華爾意識(shí)到這是一個(gè)從未遇到過(guò)的對(duì)手,在他僥幸進(jìn)入云層之前,這架敵機(jī)居然從容地對(duì)他進(jìn)行了3輪攻擊。事后,在談到這種德國(guó)的新式戰(zhàn)機(jī)時(shí),華爾仍心有余悸。這就是盟軍飛行員第一次遭遇Me262時(shí)的情景。
Me262是航空史上具有劃時(shí)代意義的戰(zhàn)斗機(jī),是二戰(zhàn)期間第一架執(zhí)行實(shí)戰(zhàn)任務(wù)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。同許多納粹德國(guó)在二戰(zhàn)研制的先進(jìn)武器一樣,Me262一出生身上就罩著耀眼的光芒。所有的盟軍現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)在它面前都黯然失色,它是火力與速度的完美結(jié)合,如同科幻小說(shuō)中的武器裝備。但是,像許多德國(guó)人曾經(jīng)開(kāi)發(fā)的武器一樣,由于出現(xiàn)太晚、產(chǎn)量太少、技術(shù)問(wèn)題太多,Me262并未能左右戰(zhàn)局。同時(shí),由于指揮者的無(wú)知或未能充分理解該戰(zhàn)斗機(jī)的意義,Me262所執(zhí)行的任務(wù)與設(shè)計(jì)初衷完全不同。這就注定了Me262是一款充滿了悲劇色彩的戰(zhàn)斗機(jī)。
Me262的開(kāi)發(fā)計(jì)劃從1938年年底開(kāi)始。最初,該機(jī)被稱為梅賽施密特P1065,其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作以沃特曼工程師為核心展開(kāi)。飛機(jī)為雙發(fā)式機(jī)身,在左右主翼下各吊裝了一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。它擁有小巧的后掠翼,機(jī)翼厚度很薄。其速度與加速度不僅高于“流星”和P-80(后改稱F-80,之后美軍戰(zhàn)斗機(jī)也均以F開(kāi)頭命名),甚至臨界馬赫系數(shù)也與戰(zhàn)后開(kāi)發(fā)的F-84不相上下。另外,Me262機(jī)身下的橫斷面接近于三角形,其降落裝置的車輪可收縮于機(jī)身內(nèi),這樣位于三角形頂點(diǎn)的駕駛艙的視野很廣,這也是Me262的一大優(yōu)點(diǎn)。
Me262的最高速度達(dá)到870千米/時(shí),超過(guò)盟軍所有戰(zhàn)斗機(jī)。如此高的飛行速度,讓Me262具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。盟軍B-17重型轟炸機(jī)飛行員曾經(jīng)表示,他們的電動(dòng)炮塔的轉(zhuǎn)動(dòng)速度根本無(wú)法適應(yīng)Me262的高速突擊,機(jī)槍手射出的子彈老是慢飛機(jī)一拍。此外,Me262相對(duì)如P-51之類的盟軍戰(zhàn)斗機(jī),在爬升率方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),而俯沖方面也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。有經(jīng)驗(yàn)的Me262飛機(jī)員一旦遇到盟軍飛機(jī)立即加速爬升,占據(jù)高空高位以后俯沖攻擊。由于Me262的爬升能力強(qiáng),俯沖速度極快,加上火力非常兇猛,盟軍戰(zhàn)斗機(jī)不容易逃過(guò)它的獵殺。而4 門 MK108型30毫米航炮更是使Me262如虎添翼。在實(shí)戰(zhàn)中,即使是盟軍的B-17和B-29之類的重型轟炸機(jī),一般也只能承受5~6發(fā)30毫米航炮的打擊。至于普通戰(zhàn)斗機(jī),基本上1~2發(fā)就足以致命。但由于當(dāng)時(shí)盟軍護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)相對(duì)于Me262有絕對(duì)的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì),一般是數(shù)十架甚至上百架“野馬”對(duì)數(shù)架Me262,所以盟軍重型轟炸機(jī)損失并不嚴(yán)重。
后期,德國(guó)人自己也意識(shí)到無(wú)法通過(guò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)打破盟軍數(shù)量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。為了避免自身的損失加大,德國(guó)人開(kāi)始調(diào)整戰(zhàn)術(shù)。Me262開(kāi)始大量裝備另一種高效的新式武器——航空火箭彈。這種口徑55毫米的R4M無(wú)制導(dǎo)火箭彈一般裝備在機(jī)翼下面的2具火箭發(fā)射器內(nèi),雖然精準(zhǔn)度較差,但威力巨大,而且會(huì)在盟軍機(jī)群內(nèi)造成較大的混亂。配備這種火箭彈的Me262在遠(yuǎn)離盟軍機(jī)槍火力范圍的1000米外進(jìn)行一次齊射,火箭彈爆炸后形成大量的彈雨,一般一次至少可以擊落1架盟軍轟炸機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)。
但與此同時(shí),Me262的缺點(diǎn)也十分顯著。首先是它的發(fā)動(dòng)機(jī)非常不穩(wěn)定。雖說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)很安靜并且震動(dòng)也很小,但如果不小心緩慢地操作節(jié)流閥手柄,發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而導(dǎo)致起火,而一旦關(guān)閉節(jié)流閥就很難恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)推力。除此之外,該機(jī)還有許多其他的機(jī)械問(wèn)題。在戰(zhàn)后的統(tǒng)計(jì)中,Me262在戰(zhàn)斗中被擊落的數(shù)量,大約相當(dāng)于因?yàn)闄C(jī)械故障和操作失誤墜毀的數(shù)量。其實(shí),就算沒(méi)有這些故障,Me262的發(fā)動(dòng)機(jī)也只能連續(xù)工作17個(gè)小時(shí),之后必須進(jìn)行檢修。
此外,Me262在起飛和降落的時(shí)候,有較長(zhǎng)時(shí)間的低速和低靈敏度狀態(tài),非常容易被敵機(jī)擊落,這也是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。另外,Me262受自身發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身的限制,其在水平面的加速度較低,改變方向速度較慢。如果在中低空遭遇美軍機(jī)動(dòng)靈活的P-51,Me262是比較難以應(yīng)付的。有經(jīng)驗(yàn)的老飛行員大多戰(zhàn)死戰(zhàn)傷,而新補(bǔ)充的飛行員中許多只掌握了簡(jiǎn)單的起降,根本無(wú)法與盟軍相抗衡。當(dāng)時(shí)一些德國(guó)飛行員的回憶,也許是最好的注解:“當(dāng)我到達(dá)部隊(duì)的時(shí)候,正缺乏備用的零件和發(fā)動(dòng)機(jī),也面臨燃料的短缺。但戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展到這個(gè)階段,交通系統(tǒng)一片混亂,很多物資在到達(dá)前線前就已經(jīng)遺失了。在我們聯(lián)隊(duì),一些飛行員總共只有100小時(shí)的飛行時(shí)間,他們僅僅能夠完成簡(jiǎn)單的起飛和降落,因此我認(rèn)為他們?cè)趹?zhàn)斗中的能起到的作用十分有限。把他們派去戰(zhàn)斗簡(jiǎn)直就是一種犯罪。盡管他們盡了最大的努力,但他們也為經(jīng)驗(yàn)的缺乏付出了沉重的代價(jià)。”endprint
但不管怎么說(shuō),Me262仍然是納粹德國(guó)在二戰(zhàn)期間最成功的作品之一。作為未來(lái)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的雛形,Me262已經(jīng)具備超越最優(yōu)秀的活塞式螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的相當(dāng)優(yōu)勢(shì),其巨大的潛力更是不可限量。它的出現(xiàn),預(yù)示了一個(gè)空中新時(shí)代的開(kāi)始。1945年5月8日,納粹德國(guó)無(wú)條件投降,Me262的完整機(jī)型和大量技術(shù)資料、科學(xué)家也分別落入美、蘇等國(guó)的手中。美、蘇兩國(guó)對(duì)Me262都非常感興趣,對(duì)其進(jìn)行了大量的測(cè)試和研究。美國(guó)最初的主力戰(zhàn)斗機(jī)F-86“佩刀”和蘇聯(lián)二戰(zhàn)之后的米格-9上都有Me262深深的影子。大名鼎鼎的F-86還采用了Me262的前襟翼設(shè)計(jì),其最初原型機(jī)甚至直接使用了德國(guó)生產(chǎn)的部件。
冉冉升起的4顆巨星
米高揚(yáng)、拉沃契金、雅克夫列夫和蘇霍伊是蘇聯(lián)乃至世界航空史上4個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿郑谑澜绺鞯氐奶炜罩卸加谢蛑辽偈窃?jīng)有以他們名字命名飛機(jī)的身影。當(dāng)中央航空設(shè)計(jì)局的“戰(zhàn)斗機(jī)大王”波利卡爾波夫因種種原因失去斯大林的重用而漸漸退出歷史舞臺(tái)的時(shí)候,4位新一代的戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)師則脫穎而出。
亞歷山大·謝爾蓋耶維奇·雅克夫列夫是四人中最年輕的,卻是二戰(zhàn)期間最著名的。他設(shè)計(jì)的雅克-1、雅克-3、雅克-9等在衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)期間大量生產(chǎn),總產(chǎn)量高達(dá)36000多架,是蘇聯(lián)空軍的絕對(duì)主力戰(zhàn)機(jī)。
拉沃契金領(lǐng)導(dǎo)他自己的設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的拉-5、拉-7和拉-9等性能優(yōu)異的活塞式戰(zhàn)斗機(jī),也在飛行員中得到廣泛好評(píng)。在戰(zhàn)時(shí)各類物資極度短缺的情況下,拉式飛機(jī)生產(chǎn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)和原材料都得到了優(yōu)先保證。戰(zhàn)爭(zhēng)前后共生產(chǎn)了22000多架各型拉式戰(zhàn)斗機(jī),數(shù)量?jī)H次于雅克戰(zhàn)斗機(jī)。
蘇霍伊自立門戶后,他設(shè)計(jì)的蘇-2輕型轟炸機(jī)也在衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)中嶄露頭角。
阿爾喬姆·伊萬(wàn)諾維奇·米高揚(yáng)利用他深得斯大林信任的哥哥——蘇聯(lián)外貿(mào)部政委和人民委員會(huì)副主席阿納斯塔斯·伊萬(wàn)諾維奇·米高揚(yáng)的關(guān)系,在波利卡爾波夫去德國(guó)考察期間,將他的設(shè)計(jì)局一分為二,并在抽調(diào)自該局的格列維奇和羅莫丁等人的基礎(chǔ)上,成立了自己的設(shè)計(jì)局。
順便說(shuō)一句,著名的MiG中的G就是格列維奇。但才華橫溢的格列維奇基本上被掩蓋在米高揚(yáng)耀眼的光芒之下,顯得有些鮮為人知。事實(shí)上,在米格設(shè)計(jì)局一躍成為世界上最頂尖的航空器設(shè)計(jì)局后,格列維奇一直擔(dān)任設(shè)計(jì)局和諸多項(xiàng)目的二把手。1970年米高揚(yáng)死后,他還主持了米格-25的設(shè)計(jì)工作。
盡管二人合作設(shè)計(jì)了米格-1、米格-3等在當(dāng)時(shí)而言相當(dāng)不錯(cuò)的戰(zhàn)斗機(jī),米格機(jī)卻并未在二戰(zhàn)期間大放異彩。米格-3所用的AM-35發(fā)動(dòng)機(jī)不幸地與伊柳申設(shè)計(jì)局著名強(qiáng)擊機(jī)、被德軍譽(yù)為“黑死神”的伊爾-2的AM-38發(fā)動(dòng)機(jī)在同一家發(fā)動(dòng)機(jī)廠進(jìn)行生產(chǎn)。而伊爾-2是斯大林親自點(diǎn)名要保證生產(chǎn)的飛機(jī),在當(dāng)時(shí)擁有最優(yōu)先的生產(chǎn)權(quán)。因而,工廠所有的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)能力都被優(yōu)先保證伊爾-2的發(fā)動(dòng)機(jī)去了,米格-3由于沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)只好停產(chǎn)。后來(lái),甚至生產(chǎn)米格-3的飛機(jī)制造廠也被指派轉(zhuǎn)產(chǎn)伊爾-2。從此,米格-3便與二戰(zhàn)無(wú)緣。不過(guò),好在米格-3曾經(jīng)的優(yōu)異表現(xiàn)還是給斯大林留下了不錯(cuò)的印象,再加上米高揚(yáng)那位高權(quán)重的哥哥,米格設(shè)計(jì)局的未來(lái)自然是一片光明。
噴氣時(shí)代的來(lái)臨
20世紀(jì)30至40年代是活塞式飛機(jī)發(fā)展的黃金時(shí)期,當(dāng)時(shí)的P-51、Fw-190等已經(jīng)達(dá)到了螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的巔峰。但就在這段時(shí)間,各國(guó)航空科學(xué)家也紛紛陷入迷茫。無(wú)論他們?nèi)绾闻Γ菪龢斤w機(jī)的速度也無(wú)法突破800千米/時(shí)。這是因?yàn)槁菪龢母咚傩D(zhuǎn)使得槳尖速度接近了音速,導(dǎo)致飛機(jī)功率大量損失,而高空的稀薄空氣也使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大幅度下降。因此,傳統(tǒng)的依靠改進(jìn)飛機(jī)氣動(dòng)外形和增大活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)功率來(lái)提高飛行速度的做法實(shí)際上已經(jīng)不可行了。
許多飛機(jī)的外形經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)展早已無(wú)可挑剔,而增加活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和尺寸增加到匪夷所思的地步。此外,活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在提高推重比方面也已是窮途末路了。總而言之,當(dāng)時(shí)飛機(jī)的速度已經(jīng)接近活塞式飛機(jī)的極限,進(jìn)一步提高飛行速度成了一道難以逾越的鴻溝。而噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn),打開(kāi)了一扇通向高速飛行的新大門。二戰(zhàn)末期納粹德國(guó)Me262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)投入使用,無(wú)疑使得航空科技發(fā)展跨入了一個(gè)新的紀(jì)元,也使世界各國(guó)航空人看到了未來(lái)航空技術(shù)發(fā)展的方向。
此時(shí),設(shè)計(jì)自己的噴氣式飛機(jī)便成為了蘇聯(lián)飛機(jī)設(shè)計(jì)師們的頭等大事。在1945年2月召開(kāi)的噴氣式飛機(jī)研制會(huì)議上,與會(huì)代表就蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的研制發(fā)展方向進(jìn)行了激烈的討論。首先,仿制Me262的計(jì)劃被否決。正如上文所述,Me262作為一款劃時(shí)代的飛機(jī)有著諸多致命的缺點(diǎn),如制造加工工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差、操作困難等等。對(duì)于加工工藝和飛行員總體素質(zhì)都較為落后的蘇聯(lián),仿制無(wú)疑是事倍功半。此外,仿制法西斯的飛機(jī)也會(huì)影響蘇聯(lián)的大國(guó)地位。一番討論之后,設(shè)計(jì)師的意見(jiàn)統(tǒng)一到了國(guó)內(nèi)自行研制的方向上。四大設(shè)計(jì)局的四大設(shè)計(jì)師們也都摩拳擦掌,準(zhǔn)備在同一起跑線上再次為設(shè)計(jì)局的榮譽(yù)和前途而競(jìng)爭(zhēng)。
對(duì)于噴氣式飛機(jī)來(lái)說(shuō),最關(guān)鍵的是新式發(fā)動(dòng)機(jī)。但早期的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)并不是現(xiàn)在常見(jiàn)的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī),而是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。相比于普通的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有無(wú)可匹敵的加速性能?;鸺l(fā)動(dòng)機(jī)與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是通過(guò)向后方噴出高溫高壓的燃燒氣體來(lái)獲取推力,但在燃料燃燒所必需的氧氣的攜帶方式上,兩者有所不同。一個(gè)是直接從大氣中獲得,而另一個(gè)則是自身攜帶。因此,噴氣式飛機(jī)無(wú)法在空氣稀薄的高空飛行,越是向高處爬升,隨著空氣密度的降低,飛機(jī)的性能也就越低。而火箭飛機(jī)是自身攜帶氧氣,所以推進(jìn)力和爬升高度無(wú)關(guān)。
在研制火箭戰(zhàn)斗機(jī)方面,德國(guó)人又走在了前面。二戰(zhàn)期間,德國(guó)Me163戰(zhàn)斗機(jī)憑借其獨(dú)特的外形和出眾的性能,給交戰(zhàn)雙方都留下了深刻的印象。不過(guò),由于火箭飛機(jī)存在的諸多問(wèn)題,Me163是二次大戰(zhàn)至今第一個(gè)也是最后一個(gè)火箭戰(zhàn)斗機(jī)。這架飛機(jī)具有非凡的性能,其驚人的爬升能力和速度可以使其在極短時(shí)間內(nèi)接近盟軍的轟炸機(jī)群,并在攻擊后迅速脫離。但正是因?yàn)槠潆y以匹敵的高速度,使它面臨射擊瞄準(zhǔn)困難等很多問(wèn)題。此外,Me163雖然實(shí)現(xiàn)了高速飛行,但燃料最多只能使用6、7分鐘,航程也極短,根本沒(méi)有充足的時(shí)間進(jìn)行戰(zhàn)斗。而且,由于其500千米/時(shí)以上的巡航速度(姑且稱之為巡航速度),即使從編隊(duì)后方進(jìn)行攻擊,飛行員也僅有3、4秒的時(shí)間進(jìn)行瞄準(zhǔn)攻擊,這樣的攻擊對(duì)低速飛行的轟炸機(jī)基本不具備實(shí)際攻擊效果。另外,飛機(jī)所用燃料的不穩(wěn)定性與危險(xiǎn)性,使得駕駛這種飛機(jī)十分危險(xiǎn),因此飛機(jī)由于各種故障損失的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被擊落擊傷的數(shù)量。endprint
蘇聯(lián)在二戰(zhàn)前后也測(cè)試過(guò)不少火箭戰(zhàn)斗機(jī)。當(dāng)然,由于種種原因,無(wú)一投入量產(chǎn)。正是看到了其存在的無(wú)數(shù)問(wèn)題,蘇聯(lián)人果斷否決了火箭戰(zhàn)斗機(jī)。雖說(shuō)其后仍有少量火箭戰(zhàn)斗機(jī)作為技術(shù)驗(yàn)證機(jī)或試驗(yàn)機(jī)被研發(fā)出來(lái),但它們的用途也只能是技術(shù)驗(yàn)證與試驗(yàn)?;鸺l(fā)動(dòng)機(jī)不堪使用,看來(lái)只有渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)才是正途。
蘇聯(lián)在戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭(zhēng)期間也進(jìn)行了不少渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn),但他們暫時(shí)還無(wú)法拿出符合要求的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此,兩種從德國(guó)繳獲的發(fā)動(dòng)機(jī)——推力900千克的Jumo004B和推力800千克的BMW003便成為蘇聯(lián)第一代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期較為“清閑”的蘇霍伊和米高揚(yáng)為了打發(fā)時(shí)間,對(duì)剛剛興起的噴氣式飛機(jī)進(jìn)行了初步的研究,也搞出了幾個(gè)裝有噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)。它們都是同時(shí)裝有活塞式與噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的“混合動(dòng)力”飛機(jī),噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)只是起到了在短時(shí)間內(nèi)加速的作用。這一時(shí)期的研究讓他們積累了不少經(jīng)驗(yàn),也可以讓他們?cè)谄浜蟮难芯窟^(guò)程中少走些彎路。雅克夫列夫和拉沃契金也在百忙之中抽出少量技術(shù)人員做了類似的實(shí)驗(yàn)。而拉沃契金走得還要遠(yuǎn)一些,他打算在拉格-3的基礎(chǔ)上研制一款完全用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的飛機(jī),但由于處在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,又缺少堪用的發(fā)動(dòng)機(jī),只好作罷。不過(guò),在已經(jīng)成熟的活塞式飛機(jī)基礎(chǔ)上研制噴氣式飛機(jī),倒是給其后的設(shè)計(jì)師們提供了一個(gè)不錯(cuò)的思路。
1946年2月的會(huì)議后,蘇共中央決定,由雅克夫列夫和拉沃契金采用Jumo004B研發(fā)單發(fā)戰(zhàn)斗機(jī),由蘇霍伊和米高揚(yáng)采用推力小一些的BMW003設(shè)計(jì)雙發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)。當(dāng)蘇聯(lián)政府將研制噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的任務(wù)分配給4大設(shè)計(jì)局后,4位設(shè)計(jì)師便在暗地里卯足了勁準(zhǔn)備大干一場(chǎng)。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)天沒(méi)日沒(méi)夜的加班加點(diǎn),米格設(shè)計(jì)局的I-300和雅克設(shè)計(jì)局的雅克-15首先研發(fā)出來(lái),并于同一天試飛。
米高揚(yáng)的I-300初始方案和Me262如出一轍,這也是當(dāng)時(shí)噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的主流布局。但是這個(gè)布局的迎風(fēng)面積、阻力大,沉重的發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離機(jī)身軸線,橫滾時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,機(jī)動(dòng)性不好,單發(fā)失效后偏航力矩也大。風(fēng)洞試驗(yàn)表明,在發(fā)動(dòng)機(jī)推力有限的情況下,這樣的噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的速度潛力不大。1945年夏,米高揚(yáng)毅然下令中止翼下雙發(fā)的布局,而是采用機(jī)頭進(jìn)氣的機(jī)內(nèi)雙發(fā)布局,也就是說(shuō)兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并排安裝在前機(jī)身內(nèi)。發(fā)動(dòng)機(jī)前置的機(jī)頭進(jìn)氣盡管看起來(lái)臃腫、丑陋,但風(fēng)洞試驗(yàn)表明,這個(gè)新布局將飛行阻力大大減小。
I-300的氣動(dòng)布局為平直中單翼,進(jìn)氣道在頭部,兩臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)則被安裝在斷階式機(jī)身下方,起落架采用前三點(diǎn)式,使飛行員擁有良好的視野。雖然兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)占用寶貴的機(jī)內(nèi)空間,導(dǎo)致機(jī)內(nèi)燃料容量減少,并給飛機(jī)的其他系統(tǒng)設(shè)備布置帶來(lái)困難,但飛行性能方面收益明顯。一貫敢為人先的米高揚(yáng)始終把飛機(jī)性能放在第一位,當(dāng)年他設(shè)計(jì)的米格-1就是靠飛行性能而在眾多方案中脫穎而出。
雅克夫列夫在航空工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)位置上工作多年,他深知斯大林對(duì)于國(guó)產(chǎn)噴氣式飛機(jī)的迫切要求。因此,他把加快研制速度放在首要地位,以達(dá)到蘇聯(lián)噴氣式飛機(jī)從無(wú)到有的跨越。他確定了在雅克-3上直接加裝噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的總體方案,并將新飛機(jī)定名為雅克-15。為了滿足噴氣式飛機(jī)的進(jìn)排氣需要,除了增加圓形截面進(jìn)氣道和尾噴口外,該機(jī)的其他部分也在雅克-3的基礎(chǔ)上做了不少改動(dòng)。由于蘇聯(lián)飛行員對(duì)雅克-3的操縱十分熟悉,因此雅克-15對(duì)他們來(lái)說(shuō)也容易操縱,可靠性也相對(duì)較好——這可能也就是量產(chǎn)的雅克-15幾乎全用作教練機(jī),來(lái)使飛行員適應(yīng)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的原因。這架飛機(jī)也體現(xiàn)了雅克一貫的謹(jǐn)慎保守的設(shè)計(jì)風(fēng)格,其靠后的座艙位置和后三點(diǎn)式的布局使飛行員在起降和滑跑時(shí)視野受到很大的限制。
1946年4月24日,I-300被拉到莫斯科郊外的契卡洛夫斯卡雅機(jī)場(chǎng),準(zhǔn)備試飛。這時(shí),雅可夫列夫的雅克-15也準(zhǔn)備好要進(jìn)行試飛。 二人都想先進(jìn)行試飛,爭(zhēng)執(zhí)不下,最后決定用拋硬幣來(lái)決定。米高揚(yáng)贏了,很快,試飛員駕駛I-300升空,做了20分鐘的試飛。這是蘇聯(lián)的第一次噴氣式飛行。幾個(gè)小時(shí)后,雅克-15也升空試飛成功。
試飛后,飛行性能更好的I-300給人們留下了深刻的印象。不久,I-300經(jīng)修改并換裝了蘇聯(lián)國(guó)產(chǎn)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)后,定名為米格-9投產(chǎn)。雅克-15也在不久后投入批量生產(chǎn)。
但是,試飛也暴露出了許多問(wèn)題。發(fā)動(dòng)機(jī)安放在前機(jī)身或許是出于米格-3以來(lái)一向的習(xí)慣,發(fā)動(dòng)機(jī)靠前也使重心靠前,有利于俯仰穩(wěn)定性,但這樣也使后機(jī)身暴露于發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流之中。米高揚(yáng)在一開(kāi)始對(duì)這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性并沒(méi)有認(rèn)識(shí)。后來(lái),在地面試車的時(shí)候,發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的熾熱噴流很快把瀝青地面燒熔了,這才引起他對(duì)后機(jī)身結(jié)構(gòu)放熱的注意。為了保護(hù)機(jī)尾不被熾熱噴流損壞,米格在米格-9的機(jī)尾下半部分加裝了防熱鋼板。試飛中,裝了防熱擋板的米格-9具有很強(qiáng)的抬頭趨勢(shì),壓也壓不下來(lái),并發(fā)生了嚴(yán)重的振動(dòng)。試飛員格林奇科對(duì)飛機(jī)的性能十分滿意,但說(shuō)到振動(dòng),格林奇科半開(kāi)玩笑地說(shuō):“眼珠子被振動(dòng)得晃動(dòng)不止,一直到晚上才停下來(lái)?!?/p>
雅克-15的后三點(diǎn)式起落架也被證明是一個(gè)非常糟糕的選擇。發(fā)動(dòng)機(jī)射流直噴地面造成麻煩不斷,而且高翹的機(jī)頭使得起降視野極差。雅克夫列夫只得緊急采取措施改進(jìn),將起落架改成前三點(diǎn)式,但作為進(jìn)氣口的機(jī)頭已經(jīng)沒(méi)有空間容納前輪,只得將前起落架收起到一個(gè)附加的鼓包整流罩內(nèi)。改進(jìn)后的飛機(jī)稱為雅克-17。
在米格和雅克領(lǐng)先的同時(shí),和他們競(jìng)爭(zhēng)的蘇霍伊和拉沃契金也沒(méi)有閑著。和雅克一同研制單發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的拉沃契金采用了一個(gè)相當(dāng)激進(jìn)的設(shè)計(jì)方案,與保守的雅克形成鮮明對(duì)比。平直上單翼的拉-150以犧牲機(jī)動(dòng)性為代價(jià),換取了高速下的穩(wěn)定性,其總體布局具有相當(dāng)?shù)念A(yù)見(jiàn)性與現(xiàn)代性。此外,前三點(diǎn)式起落架使機(jī)身在起降時(shí)基本處于水平,大大改善了起降性能。
與米格設(shè)計(jì)局競(jìng)爭(zhēng)的蘇霍伊也采用了完全不同的設(shè)計(jì)思路。因?yàn)閷?duì)新技術(shù)可靠性的擔(dān)憂,承擔(dān)雙發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的蘇霍伊選擇了相對(duì)保守的方案——蘇-9。既然德國(guó)Me262的雙發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)被證明是可用的,飛行性能也還不錯(cuò),那么照葫蘆畫(huà)瓢應(yīng)該是可行的。在噴氣時(shí)代的早期,這是一個(gè)很流行的布局。這樣的布局有利于空出機(jī)頭布置航炮,甚至安裝雷達(dá),吊掛在翼下的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)身尺寸沒(méi)有要求,也容易處理?yè)Q裝不同發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。缺點(diǎn)是迎面面積增加,迎風(fēng)阻力較大,而且沉重的發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛在遠(yuǎn)離機(jī)身中軸線的兩側(cè),滾轉(zhuǎn)慣性大,不利于機(jī)動(dòng)性的提高。endprint
當(dāng)然,針對(duì)蘇聯(lián)的戰(zhàn)場(chǎng)情況和作戰(zhàn)要求,蘇-9戰(zhàn)斗機(jī)也做了大量修改,如加強(qiáng)了起落架。為了減輕重量和增加速度,蘇霍伊采用了較高的翼載,也就是說(shuō)單位翼面積需要產(chǎn)生較大的升力。這使得蘇-9起飛、著陸速度較高,滑跑距離較長(zhǎng)。因此,蘇霍伊采用火箭助推起飛和阻力傘縮短降落距離。其中,阻力傘的采用在蘇聯(lián)尚屬首次。此外,為了增加飛行員的生存力,蘇霍伊設(shè)計(jì)局還自行設(shè)計(jì)了彈射座椅。但總體來(lái)說(shuō),蘇-9那大而臃腫的外形似乎更像是轟炸機(jī)而非戰(zhàn)斗機(jī)。
拉-150與蘇-9分別于1946年9月和10月試飛,卻又雙雙在與雅克-15與米格-9的競(jìng)爭(zhēng)中失利。雖說(shuō)蘇-9的飛行性能也不差,甚至比前輩Me262略強(qiáng)。但由于其研制進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于I-300,再加上其與Me262相似的外形,讓其在與米格的競(jìng)爭(zhēng)中落敗。其實(shí),外形酷似Me262的蘇-9讓本來(lái)就對(duì)蘇霍伊有成見(jiàn)的斯大林極為不滿。有一次,斯大林打算調(diào)蘇霍伊去喀山頂替那里去世的一位著名設(shè)計(jì)師,卻被不愿離開(kāi)繁華都市的蘇霍伊拒絕了。從此,蘇霍伊就給斯大林留下了很壞的印象,蘇-9未能投入量產(chǎn)也就成為了必然。
與此同時(shí),因?yàn)榇罅坎捎萌驴萍级浜笱趴?15半年的拉-150,又因試飛過(guò)程中的高速震顫和重心靠后等諸多將其預(yù)計(jì)投產(chǎn)時(shí)間大大滯后,最后在競(jìng)爭(zhēng)中輸給性能最差的雅克-15。其實(shí),蘇霍伊和拉沃契金都是因?yàn)椴粔颉奥斆鳌倍斣诹诉M(jìn)度上。當(dāng)時(shí),蘇聯(lián)要解決的不是噴氣式飛機(jī)“好不好”的問(wèn)題,而是“有沒(méi)有”的問(wèn)題。因此,技術(shù)成熟、能快速投產(chǎn)的設(shè)計(jì)自然會(huì)更受青睞。
繼雅克-15、雅克-17之后,雅克夫列夫又設(shè)計(jì)了雙座的雅克-17和雅克-21戰(zhàn)斗教練機(jī)。米高揚(yáng)也研制了I-302、I-305、I-307、I-308等試驗(yàn)機(jī)。此外,他研制的雙座米格-9教練機(jī)在被定名為烏米格-9后投產(chǎn)。拉沃契金也在拉-150基礎(chǔ)上制造了不少同為平直翼改進(jìn)型,但相對(duì)雅克系列沒(méi)有突出優(yōu)勢(shì)而未能投產(chǎn)。蘇霍伊也研制了蘇-11和蘇-13等改進(jìn)型,解決了一些蘇-9存在的問(wèn)題。
從蘇聯(lián)4大設(shè)計(jì)局和設(shè)計(jì)師的競(jìng)爭(zhēng)可以總結(jié)出幾點(diǎn)早期噴氣飛機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。
首先,發(fā)動(dòng)機(jī)位于機(jī)內(nèi)的飛機(jī)大都采用了斷階式機(jī)身,發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口即開(kāi)在斷階處。其次,這些飛機(jī)的翼面形狀大多為二戰(zhàn)時(shí)期的翼根寬大、翼尖呈圓弧形的梯形機(jī)身??梢?jiàn),此時(shí)的飛機(jī)還未完全擺脫活塞式布局的影響。第三,受活塞式飛機(jī)的影響,蘇聯(lián)首批噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)位置大都靠前,而為了縮短尾噴管長(zhǎng)度,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱氣一般從機(jī)身中下部斷階處噴口噴出,帶來(lái)棘手的后機(jī)身防護(hù)問(wèn)題。此外,飛機(jī)的重心過(guò)于靠前,機(jī)體內(nèi)部空間有效利用率不高,而為布置機(jī)身下部噴口而形成的斷階式機(jī)身也帶來(lái)了較大的飛行阻力。最后,二戰(zhàn)中普遍的后三點(diǎn)式起落架也被證明在噴氣式飛機(jī)上是不適宜的。
經(jīng)過(guò)蘇聯(lián)飛機(jī)設(shè)計(jì)師們對(duì)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)布局方式的大量對(duì)比研究,終于摸索出了更為合理的布局方案。從此,流線型機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)后置和小根稍比的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)總體布局方案開(kāi)始被各個(gè)設(shè)計(jì)局采用。從戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期對(duì)噴氣式飛機(jī)設(shè)計(jì)的討論到雅克-15與米格-9的出現(xiàn),可以說(shuō)是活塞式飛機(jī)到噴氣式飛機(jī)的過(guò)渡期。這一時(shí)期的飛機(jī)性能大多不夠完善,只是起到了應(yīng)急裝備的作用,因此大多未能量產(chǎn),即使投產(chǎn)數(shù)量也不是很大。不過(guò),后來(lái)那些被成千上萬(wàn)制造出來(lái)的性能更好、更加先進(jìn)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)都是從這些不夠完善的產(chǎn)品中得到相關(guān)數(shù)據(jù)而改進(jìn)發(fā)展來(lái)的。正是有了這些從無(wú)數(shù)失敗中總結(jié)出來(lái)經(jīng)驗(yàn)作為儲(chǔ)備,才為后來(lái)蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的快速發(fā)展打下基礎(chǔ)。
此外,這一時(shí)期機(jī)載武器和密封艙、彈射座椅等機(jī)載設(shè)備的發(fā)展也不容忽視。拉沃契金在早期活塞式戰(zhàn)機(jī)上將機(jī)槍、機(jī)炮混合使用,但他很快拋棄了機(jī)槍,此后又經(jīng)歷了一些演化。最終,他在拉-150上安裝了2門23毫米機(jī)炮。雅克夫列夫最初也是采用機(jī)槍、機(jī)炮配合使用,2挺機(jī)槍和1門機(jī)炮一度是雅克的“標(biāo)準(zhǔn)配置”。不過(guò),由于他對(duì)高速的噴氣式戰(zhàn)機(jī)間的戰(zhàn)斗并不十分看好,因此雅克-15只裝了1門23毫米機(jī)炮。盡管在部隊(duì)火力弱的普遍反映下又加裝了1門機(jī)炮,但載彈量相當(dāng)有限。在研制活塞式戰(zhàn)機(jī)時(shí),米高揚(yáng)基本上是以機(jī)槍作為主要機(jī)載武器。但在研制噴氣式飛機(jī)后,他大膽為戰(zhàn)斗機(jī)配置了2門23毫米機(jī)炮和1門37毫米機(jī)炮的強(qiáng)大火力。同時(shí),火力至上的蘇霍伊也在蘇-9上采用了相同的配置。不過(guò),由于種種原因,米格-9的武器最終演化為4門裝在機(jī)頭兩側(cè)的23毫米機(jī)炮。此外,由于噴氣式飛機(jī)耗油量的急劇增加,早期的空中加油也開(kāi)始出現(xiàn)。不過(guò),當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)采用的是獨(dú)特的翼尖對(duì)翼尖的加油方式。
英國(guó)心與德國(guó)翼
隨著雅克-15與米格-9的使用,進(jìn)一步提高飛機(jī)性能的任務(wù)又一次落在飛機(jī)設(shè)計(jì)師們頭上。但這時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)又一次成為瓶頸。盡管可以通過(guò)加裝加力燃燒室短時(shí)間提升速度,但這終究不是長(zhǎng)久之計(jì)。于是,尋找替代仿制的德國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)成為了當(dāng)務(wù)之急。
1947年1月10日,米高揚(yáng)訪問(wèn)英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司后表示:“接觸過(guò)英國(guó)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)之后,再次顯示出我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域上的落后,必須迅速采取行動(dòng)彌補(bǔ)這方面的弱點(diǎn)……有必要盡快開(kāi)始仿制英國(guó)的Nene與Derwent發(fā)動(dòng)機(jī)?!?斯大林聽(tīng)到有人建議向英國(guó)購(gòu)買噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)后,感到難以置信:“真會(huì)有人笨到把自己的機(jī)密拿出來(lái)賣?”
英國(guó)一直是航空工業(yè)技術(shù)強(qiáng)國(guó),二戰(zhàn)前就已經(jīng)在開(kāi)始噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的研究工作,且研究進(jìn)度一直同德國(guó)并駕齊驅(qū)。戰(zhàn)后,英國(guó)在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的巨大損失使國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)十分拮據(jù),大量恢復(fù)重建項(xiàng)目都急需資金。首相艾德里看來(lái)看去,覺(jué)得唯一能拿得出手的就是一些比較先進(jìn)的工業(yè)技術(shù),便打起了“賣技術(shù)換錢”的主意。恰逢英國(guó)著名的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商羅爾斯·羅伊斯公司剛剛研制出了兩種新的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)——Nene和Derwent V。于是,靠賣出發(fā)動(dòng)機(jī)的制造許可,英國(guó)人在美國(guó)、澳大利亞甚至中國(guó)國(guó)民政府身上賺了不少專利費(fèi)。
與之前的德國(guó)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的軸流式壓氣機(jī)不同,這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了離心式壓氣機(jī)。軸流式壓氣機(jī)利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片對(duì)氣體做功,把轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣流的動(dòng)能和壓力能,讓氣流增壓。雖然其供氣量大且穩(wěn)定連續(xù),但其供氣壓力也相對(duì)較低。而離心式壓氣機(jī)的原理是在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力作用下,發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)把空氣“甩”在一起,從而達(dá)到增壓的效果。采用此種壓氣機(jī),可以增加單極增壓比,而且重量輕,結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)也很突出,首先是橫截面積大導(dǎo)致其迎風(fēng)阻力大,很難進(jìn)一步提高速度。其次是效率低,尤其是各級(jí)之間能量損失更大,因而不適合用多集串聯(lián)。在實(shí)際制造中最多只能兩級(jí)串聯(lián)的離心式壓氣機(jī)終究只是權(quán)宜之計(jì),不適合以后高速噴氣機(jī)的發(fā)展。不過(guò)在當(dāng)時(shí),這兩種采用日后看來(lái)“落后”技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī),卻憑借重量輕、推力大、工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)在世界上處于領(lǐng)先地位。endprint
Nene又稱作RB.41,從1944年中期開(kāi)始設(shè)計(jì),于當(dāng)年10月便進(jìn)行了試驗(yàn)。Nene采用單級(jí)離心式壓氣機(jī)和單級(jí)軸流式渦輪設(shè)計(jì),最大推力達(dá)22.2kN,是當(dāng)時(shí)世界上推力最大,推重比最高,可靠性也最好的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。Derwent V基本上是Nene的縮尺版,整體設(shè)計(jì)與Nene類似。
這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的專利費(fèi),讓缺錢的英國(guó)暫時(shí)好過(guò)了一陣,而英國(guó)人也讓經(jīng)濟(jì)利益沖昏了頭腦。于是,當(dāng)米高揚(yáng)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師克里莫夫一起去英國(guó)考察,并試探性地提出購(gòu)買Derwent和Nene的請(qǐng)求時(shí),已經(jīng)想錢想瘋了的英國(guó)人立刻答應(yīng)。在經(jīng)過(guò)了與英國(guó)政府的交涉和英國(guó)航空部的內(nèi)部討論后,幾十臺(tái)兩型發(fā)動(dòng)機(jī)被送到蘇聯(lián)試用。就在英國(guó)人滿心歡喜地等著蘇聯(lián)人大批訂購(gòu)這兩種發(fā)動(dòng)機(jī),或花大價(jià)錢購(gòu)買生產(chǎn)專利的時(shí)候,蘇聯(lián)人卻一去不復(fù)返了。這幾十臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)一運(yùn)到蘇聯(lián),便被工程師們拆成零件仔細(xì)研究。很快,Derwent和Nene的仿制品RD-500和RD-45源源不斷在從生產(chǎn)線上組裝完成。而上當(dāng)?shù)挠?guó)政府卻只能暗自叫苦,向蘇聯(lián)索要專利費(fèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)公司也無(wú)功而返。
與此同時(shí),另一項(xiàng)從國(guó)外引進(jìn)的重要技術(shù)——后掠翼,也派上了用場(chǎng)。蘇聯(lián)設(shè)計(jì)師在研究從納粹德國(guó)繳獲來(lái)的飛機(jī)研究資料中發(fā)現(xiàn),后掠翼對(duì)提高飛行速度具有重要的價(jià)值。當(dāng)飛行速度接近音速時(shí),機(jī)翼上表面的局部氣流速度更快,將會(huì)先超過(guò)音速。于是,機(jī)翼表面出現(xiàn)局部激波,進(jìn)而引起激波后面的氣流分離,從而導(dǎo)致飛機(jī)阻力激增。而當(dāng)機(jī)翼有一定的后掠角后,垂直機(jī)翼前緣的氣流速度將會(huì)低于飛行速度,因此在飛機(jī)飛行速度達(dá)到或超過(guò)音速時(shí),垂直機(jī)翼前緣的氣流速度也不會(huì)達(dá)到音速,從而推遲了造成巨大阻力的激波波阻的產(chǎn)生。當(dāng)然,后掠翼相比傳統(tǒng)的平直翼會(huì)有一定的升力損失,而保持足夠的升力就需要更大的飛行速度,也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力要更大。因此,后掠翼的作用只有在大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的存在下才能發(fā)揮出來(lái)。
4位設(shè)計(jì)師都看到了后掠翼的巨大潛力,紛紛開(kāi)始研究工作。這次,拉沃契金走在了其他設(shè)計(jì)師前頭,他設(shè)計(jì)的拉-160是蘇聯(lián)第一種采用后掠翼的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。盡管拉-160差不多只是在拉-156的基礎(chǔ)上把平直翼?yè)Q成了35°的后掠翼,而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)的限制,飛行速度也沒(méi)有顯著提高。但通過(guò)對(duì)拉-160的飛行試驗(yàn),拉沃契金掌握了有關(guān)后掠翼飛行穩(wěn)定和控制的第一手?jǐn)?shù)據(jù),令他走在了其他設(shè)計(jì)局的前頭。
隨后,大推力發(fā)動(dòng)機(jī)與后掠翼的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合終于開(kāi)始了,這就是拉-168,一種采用全新布局、設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)十分先進(jìn)的飛機(jī)。拉沃契金在研制時(shí)果斷放棄了以前斷階式的機(jī)身,轉(zhuǎn)而采用了流線型的直筒機(jī)身,但仍保留了拉式飛機(jī)傳統(tǒng)的上單翼設(shè)計(jì)。飛機(jī)前部為圓形截面進(jìn)氣道,氣流從進(jìn)氣道隔板后的隔艙兩側(cè)向后流入發(fā)動(dòng)機(jī),1臺(tái)仿制Nene的RD-45發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在后部。同時(shí),飛機(jī)的尾翼也由活塞式飛機(jī)常用的圓弧形改為了梯形。此外,前文提到的密封增壓座艙和彈射座椅也被裝到了飛機(jī)上。不過(guò),盡管飛機(jī)采用了前三點(diǎn)式起落架,但過(guò)于靠前的前起落架在起降時(shí)容易揚(yáng)起沙土,除了影響飛行員的視線,更可能被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入,造成損壞。同時(shí),1架采用RD-500的拉-174也被制造出來(lái)。雖然機(jī)體尺寸小而且發(fā)動(dòng)機(jī)推力也小,但其最大飛行速度也達(dá)1000千米/時(shí)以上,與拉-168不相上下。
雅克夫列夫當(dāng)然也沒(méi)閑著。研制速度至上的他毫不猶豫地選擇了工藝簡(jiǎn)單、仿制進(jìn)度快的RD-500,其后續(xù)的許多型號(hào)也是圍繞該發(fā)動(dòng)機(jī)制造的。他采用了最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)思路——直接在雅克-17上加裝RD-500。于是,采用薄機(jī)翼和流線型座艙,但仍然保留平直翼和斷階式機(jī)身的雅克-23被迅速研制出來(lái),并投入批量生產(chǎn)。
但是,當(dāng)拉沃契金領(lǐng)悟到“時(shí)間第一”的真諦并開(kāi)始研制自己的“注水”項(xiàng)目——拉-174TK的時(shí)候,為時(shí)過(guò)晚。盡管在后來(lái)的試飛中拉-174TK證明自己比雅克-23更為優(yōu)秀,但落后半年的研制進(jìn)度只能讓拉沃契金自認(rèn)倒霉,繼續(xù)搞他的拉-168與拉-174。繼雅克-23之后,雅克夫列夫又在雅克-19的基礎(chǔ)上研制了同樣采用RD-500的雅克-25。
在對(duì)這些試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行無(wú)數(shù)的試飛后,掌握高速飛行相關(guān)特性的雅克夫列夫準(zhǔn)備好研制后掠翼飛機(jī)了。雅克-30是雅克系列第一款后掠翼飛機(jī),它的外形與雅克-25大體類似,35°后掠角的中單翼使其速度順利突破1000千米/時(shí),達(dá)到1025千米/時(shí)。
米高揚(yáng)的步子邁得最大,他沒(méi)有進(jìn)行更多的摸索,而是直接將后掠翼與RD-45結(jié)合,研制出了I-310。盡管采用工藝復(fù)雜因而仿制時(shí)間長(zhǎng)的RD-45使研制進(jìn)度拖延了數(shù)月,但出色的設(shè)計(jì)讓I-310的性能十分出眾。I-310與拉-168的布局基本相同,也由I-300時(shí)的斷階式改為流線型的直筒式機(jī)身,采用35°后掠翼,唯一不同的是I-310采用的是中單翼而非上單翼。
忙于研制全天候戰(zhàn)斗機(jī)的蘇霍伊沒(méi)有參加此次晝間前線戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)。因此,同采用大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的拉-168、I-310與同采用稍小推力發(fā)動(dòng)機(jī)的拉-174、雅克-30之間展開(kāi)了激烈的角逐。
飛了一輪又一輪之后,綜合性能最為突出的I-310拔得頭籌,贏得了試飛員的好評(píng),而其較高的可靠性和簡(jiǎn)單的維護(hù)也讓地勤人員十分滿意。1948年6月,I-310被定名為米格-15投入量產(chǎn),并很快淘汰了落后的雅克-15和米格-9,成為蘇聯(lián)空軍的主力戰(zhàn)斗機(jī)。各型米格-15共生產(chǎn)了16500余架,成為蘇聯(lián)生產(chǎn)最多的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。米格-15在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上的出色表現(xiàn)給世界各國(guó)留下了深刻印象,也讓米格機(jī)從此聞名于世。
拉沃契金的拉-174也因其試飛中不俗的表現(xiàn)而獲準(zhǔn)量產(chǎn),但由于其復(fù)雜的工藝導(dǎo)致其最終產(chǎn)量只有235架。1950年,為了簡(jiǎn)化裝備序列,雅克-15、雅克-17、雅克-23和拉-174很快就停產(chǎn)并為米格-15所取代,蘇聯(lián)空軍的前線戰(zhàn)斗機(jī)開(kāi)始由米格飛機(jī)所獨(dú)霸了。
總的來(lái)看,此次參加競(jìng)爭(zhēng)的4種飛機(jī)總體布局基本相同——采用圓形截面的機(jī)頭進(jìn)氣、機(jī)翼后掠、水平尾翼高置和采用前三點(diǎn)式起落架。它們之間的差異只在于飛機(jī)的尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇和主起落架置于機(jī)身還是機(jī)翼。機(jī)頭進(jìn)氣的好處在于氣流沖壓效果好,適用迎角大,進(jìn)氣道內(nèi)壓力分布均勻。但這種進(jìn)氣方式也會(huì)帶來(lái)空氣動(dòng)壓損失大、減小機(jī)內(nèi)空間和進(jìn)氣道口遮擋座艙視野等問(wèn)題。不過(guò),一段時(shí)間內(nèi)仍是利大于弊,因此成為日后多年蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣方式,以至在很多人心目中蘇聯(lián)飛機(jī)的標(biāo)志性特征就是機(jī)頭進(jìn)氣。
這4架飛機(jī)的另一個(gè)共同特點(diǎn)是它們的機(jī)翼上均裝有翼刀,就是順著氣流方向立在機(jī)翼上表面的鋁片。后掠翼在大迎角飛行時(shí)容易在翼尖處引起氣流分離,由于從翼根到翼尖存在壓力差,這個(gè)壓力差促使附面層氣流向翼尖方向堆積而使翼尖附面層增厚,這就會(huì)使機(jī)翼后緣氣流容易分離。當(dāng)迎角增加到一定程度時(shí),后掠翼就會(huì)由于產(chǎn)生氣流分離而導(dǎo)致翼尖失速。后掠翼的翼尖失速會(huì)給飛機(jī)附加一個(gè)抬頭力矩,嚴(yán)重影響飛行安全。同時(shí),位于機(jī)翼外側(cè)后緣的副翼也受到翼尖失速的影響而降低飛機(jī)的操縱效率。
與美國(guó)采用機(jī)翼幾何扭轉(zhuǎn)、前緣縫翼和前緣鋸齒等較為復(fù)雜的方法不同,崇尚簡(jiǎn)單和實(shí)用的蘇聯(lián)設(shè)計(jì)師采用了翼刀作為解決方法。其實(shí),翼刀的作用就是擋住附面層氣流,阻止其堆積。不過(guò),這種方法雖然簡(jiǎn)單卻效果一般,采用翼刀的飛機(jī)有時(shí)甚至?xí)蚴俣M(jìn)入螺旋墜毀。
最后,高置于垂直尾翼的后掠水平尾翼也是三大設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì),可以使水平尾翼的力臂較長(zhǎng),利于飛行員的操縱。這時(shí)液壓助力系統(tǒng)還未研制出來(lái),飛行員只能靠自己的力量來(lái)操縱飛機(jī)。此外,高置的水平尾翼也能避開(kāi)機(jī)翼局部激波產(chǎn)生的渦旋。
開(kāi)始的結(jié)束
丘吉爾曾有一句名言:這不是結(jié)束,甚至不是結(jié)束的開(kāi)始,而僅僅是開(kāi)始的結(jié)束。這或許是對(duì)蘇聯(lián)早期噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展的最好闡釋。米格-15出現(xiàn)之后,美蘇之間的競(jìng)爭(zhēng)也日益加劇。突破音速、突破兩倍音速,可變后掠翼、三角翼,蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)日新月異的發(fā)展也愈加使人眼花繚亂,其歷史也變得愈加波瀾壯闊。
今日,蘇聯(lián)已經(jīng)成為一個(gè)過(guò)去的名詞了。蘇聯(lián)解體之后俄羅斯的國(guó)力大幅下降,無(wú)數(shù)紅星照耀下的銀翼不是進(jìn)入了博物館或報(bào)廢拆解,就是被外國(guó)買走。重新采用雙頭鷹標(biāo)志的俄羅斯卻猶如一只折翼的雄鷹,再也無(wú)力實(shí)現(xiàn)蘇聯(lián)時(shí)期的航空夢(mèng)想。
蘇聯(lián)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的演化發(fā)展與飛機(jī)設(shè)計(jì)思想、國(guó)家政策和軍方需求的變化都有密切的關(guān)系,此外,還受限于當(dāng)時(shí)國(guó)家的航空技術(shù)水平。無(wú)論是從4大設(shè)計(jì)局的互相競(jìng)爭(zhēng),還是從二戰(zhàn)后的空戰(zhàn)歷史來(lái)看,成功奪取制空權(quán)的并非是某項(xiàng)性能最好的飛機(jī),而是最符合戰(zhàn)爭(zhēng)需要的飛機(jī)。對(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō),最符合本國(guó)國(guó)情和適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)需要的飛機(jī)才是最好的飛機(jī)。
(編輯/一翔)endprint