——记米格-21的发展过程
转载于《国际航空》1994连载
米高扬设计局与苏霍伊设计局开展竞争
50年代初,苏联第二代喷气歼击机米格-19开始取代{dy}代喷气歼击机米格-17,米格-19的{zd0}速度略超过音速。在涉足超音速领域后,苏联设计师很快就认识到,必须为飞机探索新的气动外形和新的机翼形状。
1953年夏天,苏联部长会议作出决议,要求歼击机设计局研制速度更高的超音速歼击机,设计工作在米高扬设计局和苏霍伊设计局同时开始,它们的设计都是以中央航空流体动力研究院的研究成果为基础,布局也相似,采用长长的香烟状机身,机头圆形进气道,进气道内有中心进气锥,进气道下装雷达瞄准具天线。机翼采用两种外形:后掠翼和小展弦比xxx。
米高扬设计局的设计
米高扬设计局搞了四种设计方案:装AM-11发动机的后掠翼歼击机E-1,装米格-19的AM-9B发动机的后掠翼歼击机E-2,与E-1的区别在干E-2的机身后部有腹鳍,还装分段式前缘襟翼;装AM-11发动机的xxx歼击机E-5和装AM-9发动机的xxx歼击机E-4。上述方案均采用后掠尾翼,全动平尾,向前打开的座舱盖。在飞行员弹射跳伞时,座舱盖保护飞行员不受高速气流的伤害。
由于米库林设计局不能在预定时间内把AM-11研制出来,所以只有后掠翼的E-2和三角器的E-4进入试飞阶段。
1955年2月14日E-2首飞,起飞重量5,334千克、空重3,687千克、装两门NR-30机炮于中机身下部,另外还可带两组火箭弹(每组8枚)。双梁式机翼在1/4弦线的后掠角为55o,装有开缝襟翼和前缘襟翼,座舱前风档玻璃有电防冰器,机身内有四个油箱,机身下有一个外挂副油箱、E-2的{zd0}速度达1,920公里/小时,实用升限19,000米。
同年6月16日,xxxE-4首飞。该机装AM-9B发动机的改型RD-9I,试飞结果不能令人满意,{zd0}速度仅达到1296公里/小时,实用升限16,400米。
面对苏霍伊设计局的竞争,米高扬设计局边制造E-2和E-4原型试飞机,边对它们进行改进。1955年制成E-2A歼击机,该机装RD-11发动机(AM-11的新代号),保留了两门NR-30机炮,四个机身油箱的总油量1,890升,外挂油箱400升,机载设备包括RSIU-4无线电台、“VARII-I”应答器、ARK无线电罗盘、MRP-48P无线电信标接收机和“SYRENA-2”照射告警系统。该机全套机载设备成为“E”系列轻型歼击机的标准设备。
在E-2首飞一年之后,1956年2月17日,E-2A首次飞行。由于发动机重量增加,E-2A比E-2几乎重一倍,起飞重量6,250千克,空机重4,340千克,因此E-2A的速度反而比E-2低一些,{zd0}速度为1,900公里/小时,升限下降到18,000米、尽管如此,设计局在继续试飞的同时为批生产作准备,飞机代号定为米格-23,所以早在1956年就出现了米格-23这一代号。但是,目前人们所熟悉的米格-23歼击机不是指的这种型别,而指的1963年设计、70年代初投入使用的变后掠翼歼击机。
1955年,E-4在试验过程中不断修改,取消翼下的一个大翼刀,发动机由RD-9I型改为RD-9E。修改后的E-4于1956年9月5日首飞。1955年在E-4试飞过
程中就为制造另一架飞机奠定了基础,人们认为这是第二架E-4,实际上却是按另一个xxx歼击机方案E-5制造的。该机一开始就装修改过的机翼,机翼前缘后掠角为57o,上表面装三个小翼刀。这架E-5装AM-11发动机于1956年9月1日首次飞行,试飞结果表明,该机飞行性能良好,xxx歼击机首次速度达到1,970公里/小时,实用升限达到17,600米,爬升速度比E-2高得多,在16分钟内可爬升到5,000米、起飞重量不大,仅4,443千克。在试飞阶段,设计师、试飞员和军方人士均相信,E-5定会很快投入批生产,并在试飞阶段就正式定名为米格-21,然而他们高兴得太早,该机又进行长达3年修改、试验,再修改再试验,才送到批生产工厂。
苏霍伊设计局的设计
苏霍伊设计局也同时搞4种方案:后掠翼歼击机S-1,xxx歼击机S-3,后掠翼截击机T-1,xxx截击机T-3。4种飞机均采用一台留里卡设计局的AL-7涡轮喷气发动机。但是S-3和T-1的设计工作{zh1}没有完成,而集中力量搞T-3和S-1。这两种设计的重量较米格飞机重量大,但发动机的推力也大。这两种飞机的机身和尾翼基本结构相同,不同的是机翼和进气道。
T-3和S-1的设计工作进展十分顺利,1956年5月26日{dy}架xxxT-3首次飞行,装加力式发动机AL-7F的T-3试飞结果令人满意,{zd0}速度2,100公里/小时,实用升限18,000米,爬升到10,000米高度用2.3分钟。该机为截击机,不仅装机炮,还装由机载雷达控制的导弹武器。
把任务不同的飞机拿来比较是不合适的,这里不把E-5轻型歼击机和T-3截击机相比。值得注意的是,E-2、E-5、S-1和T-3都是根据1953年的部长会议决议研制的,正是在这个时候开始了xxx和后掠翼气动力性能的“较量”,这方面的研究工作虽然早就开始了,但即本上是用模型作试验。1955年~1956年开始的E-2、E-5、S-1和T-2试验机试飞成为推动苏联飞机制造业和歼击机发展的新动力。
采用组合动力装置的试验
E型系列飞机的研制和试验表明,可以研制出速度达到2,000公里/小时或可超过这一速度的作战飞机。然而,飞机在攻击目标时的瞬时速度超过{zd0}速度的想法对设计师更具吸引力,米高扬设计局设计师决定在飞机上采用由主涡轮喷气发动机和火箭加速器组成的组合式动力装置,来提高飞机的瞬时速度。
E-50单座超音速歼击机的设计工作从1954年开始,并与E-2、E-4和E-5的设计同时进行。E-50的外观与E-2很相似,机翼后掠角55o,带翼刀,无前缘襟翼。座舱盖、平尾和垂尾与E-2的相同。该机采用RD-9E作主发动机,S-155液体火箭发动机作为火箭加速器,装于垂尾根部,其尾喷口位于方向舵下方。燃油系统包括涡轮喷气发动机的三个煤油箱和火箭加速器的三组能源箱(每组包含燃料箱、氧气箱和过氧化氢箱)。专门设计的空气系统为液体火箭发动机的起动控制和燃料及氧化剂的供应提供保障。该机采用耐氧化材料和涂料。
该机采用RD-9E作主发动机,S-155液体火箭发动机作为火箭加速器,装于垂尾根部,其尾喷口位于方向舵下方
E-50的武器是两门NR-30机炮,主要机载设备包括无线电测距器、敌我识别器、RSIU-3M无线电台、ARK-5无线电罗盘、MPH.48H无线电信标接收机。
1955年底{dy}架试验机E-50-1制造完毕,1956年1月9日完成首次飞行,从此开始了工厂试飞,直到7月14日结束,其间只试飞了18次。在6月8日一次试飞中才首次打开液体火箭发动机(在9,000米高度)工作了11秒钟。在一次飞行中,主发动机停车,飞行员被迫在机场外着陆,在着陆时飞机毁坏了,试飞也因此而中断。
第二架试验机E-50-2于1957年6月17日打开液体火箭发动机,飞行高度达到25,600米,就是在这次飞行中发现了飞行密闭服的缺陷。这架飞机在打开液体火箭发动机时,速度曾达到2,460公里/小时。该机也实现了开火箭发动机起飞。E-50-1没有装武器,只装部分设备,E-50-2装全套设备,主要试验是在这架飞机上作的。装组合动力装置时的飞行重量增加到8,500千克。由于必须装火箭加速器的燃料和氧化剂,不得不减少主发动机的燃油贮量,因此E-50的航程仅450公里。爬升1万米用6.7分钟,爬升2万米用9.4分。
第3架试验机E-50-3在结构上与前两架有些不同,机身加长约0.4米,而飞机总长度增加逾1.2米。在试飞后期的一次飞行中发生了爆炸,炸坏了尾部,飞行员在弹射跳伞时牺牲了。
试验机达到的高度和速度性能就当时的苏联航空技术来说是很高的,但是设计师仍继续改进E-50。两架试验机失事,促使设计师以提高飞机可靠性为目标,重新设计飞机结构。应指出,E-50的改进型E-50A的设计工作早在1956年就着手了。在E-2A飞机的基础上进行设计,保留了该机的RD-11涡轮喷气发动机,加装了S-155液体火箭发动机,机身是E-2A的,垂直安定面是E-50的。垂直安定面内装火箭加速器和过氧化氢容器。
此外,还加长了用于清洁发动机短舱的引射管。E-50A的机翼、平尾、座舱盖和起落架均与E-2A的相同。但主发动机的油箱由7个减到5个。液体火箭发动机的供油与控制系统与E-50的不相同,装在机身下的整流罩内,同时减少了燃料箱的数量。
E-50A在高尔基城的航空工厂制造(当时曾规划要制造一批E-50A试验机),曾冠以代号米格-23的E-2A就是在这家工厂制造的。E-50A的批生产型打算称为米格-23U(U表示装火箭加速器)。十分遗憾,这种飞机到底生产出来没有,现在没有掌握确切的资料。
50年代末,设计师们认识到,采用组合动力装置并不是提高飞行速度和高度的{zj0}措施。在其他歼击机设计局也进行过类似的试验。雅可福列夫设计局装组合动力装置的雅克-27B的飞行以失败告终;苏霍伊设计局在研制苏-9截击机时,最初拟采用液体火箭辅助发动机方案,但刚开始研制不久,便改为发展只装普通涡**动机的飞机。在制造和试验组合式动力装置歼击机方面,米高扬设计局的经验最丰富,从1957年至1959年底,试验了SM-50、SM-51、SM-52和SM-12LMU等四种在米格-19基础上制造的飞机,但没有一种投入批生产,但SM-51制造了少量。该机是米格-19L装火箭加速器的改型米格-19LU,火箭加速器装于机身下面。
后掠翼轻型超音速歼击机的试验工作进行到E-50试验机就结束了。从1958年开始,米高扬设计局全力改进xxx轻型超音速歼击机。
