米格的天空

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伊-370，也就是米格-19 的原型


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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。

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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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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 15,000 米高空 525 公里/小时飞行时，转弯直径有 9,000 米下降到5,000 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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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


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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，应该说中国空军是米格-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。

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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


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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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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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


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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 takeoff，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远离机场的地方打伏击，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。试飞员格利高里.施亚诺夫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。

[ 本帖最后由 和谐 于 2008-5-31 00:29 编辑 ]

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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

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早在 1953 年，米高扬就指令另一个小组研究最高飞行速度达 2,000 公里/小时的战斗机，这实际上就是后来的“双二”（两倍音速、两万米升限）战斗机的前身。出于朝鲜战争米格-15 的经验，米高扬认为一架轻小、高速的战斗机将具有优良的点防空能力。已经在研制中的双发米格-19 尽管具有种种优点，但米高扬已经嫌太大太重。50 年代时，苏联的可以达到两倍音速的风洞严重不足，很多问题只有研制研究机实际飞行才能测试。于是，米高扬开始了新的研究机系列，以 Ye 命名（或者按俄文字母的拉丁对应为 E 系列，其实发音更接近 Ye）。Ye 指 Yedinitsa，意为“仅有的”。Ye-2 就是用来向 2,000 公里/小时的速度冲刺的。

米格-21 的前身之一 Ye-2，采用后掠翼布局

[ 本帖最后由 和谐 于 2008-5-31 00:35 编辑 ]

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干净的气动外形已经预示了将来的米格-21


作为两条腿走路的另一半，Ye-4 采用有尾三角翼布局，注意三角翼是带尖的，而不是后来米格-21 的稍微截梢的


试飞中发现严重的展向流动问题后，机翼上加了四副翼刀，最外面的那一条翼刀已经很小了，不注意的话不容易看到
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图曼斯基正在研制的 R-11 发动机的尺寸和重量与 AM-5差不多，但推力增加几乎一倍，达到 5,098 公斤，自然成为米高扬的首选。问题是 R-11 还没有实机可供使用，于是用推力较小的 AM-9涡喷发动机。TsAGI 推荐了两种机翼：大后掠翼和三角翼，但 TsAGI的气动专家彼得.克拉西尔什奇科夫强力推荐三角翼。后掠翼是平直翼的自然进化，米格对后掠翼的使用也有很多经验，但后掠翼不是没有问题的。为了减少超音速阻力，后掠角应使机翼处在机头激波锥的背面，激波锥背面的气流是亚音速的，有利于机翼正常工作，产生升力。1.3 马赫时，激波锥的角度为 45度，2 马赫时就达到 60 度，这也是为什么第一代双二战斗机的机翼后掠角大多在 60 度左右的原因。在美国F-86“佩刀”式服役之初，惊恐的飞行员常常发现，飞机迅速减速准备降落时，飞机会自说自话地抬头，接着就是飞机失速坠地，美国飞行员戏称这为“佩刀舞”。这是由后掠翼的展向气流造成的翼尖失速引起的。失速指流经机翼的气流速度过低，造成失去升力的情况。飞机在减速准备降落时，展向气流在靠近翼尖的地方加剧，将迎面气流导向侧面，而不是产生升力的前后方向，在机翼大部分地方还没有达到失速速度之前，翼尖可能已经失速而不能产生升力了。这样，升力主要由机翼内段产生。采用平直翼时，这没有太大的问题，但采用大后掠角的后掠翼时，机翼内段产生主要升力就使气动升力中心向前移动，产生抬头力矩，这样机翼迎角增大，加剧翼尖失速，飞机进一步上仰，最后机翼也进入失速，整个飞机都失去升力，只有坠地了。F-100“超佩刀”为了减少超音速阻力而加大后掠角，所以这个问题在超音速的F-100“超佩刀”上尤其严重。相比之下，三角翼在这时的气动升力中心的前移较小，问题就比较好解决。三角翼是一个新生事物，首先在二战中的德国得到研究，并作了相当数量的飞行试验，得到大量的数据，其中有很多被苏联缴获，对 TsAGI的研究有相当的影响。三角翼后掠角大，超音速特性好，但翼根长，避免了大后掠翼翼根应力集中的问题，在翼面积更大的情况下，实际结构重量反而比大后掠翼轻，因为减少了对翼根特别加强带来的重量。较大的翼面积降低了翼载，有利于提高机动性，宽大的机翼内部容积也有利于用来装载燃油。但是大后掠翼的优点也是显而易见的，从米格-15 到米格-19，米格设计局已经积累了大量的经验，对大后掠翼知根知底，技术上风险较小。

在举棋不定之下，米高扬又一次采用“通吃”的方法，同时上大后掠翼和三角翼。Ye-2采用大后掠翼，采用同样机身和发动机的 Ye-4 则采用三角翼。1955 年 2 月 14 日，Ye-2 在试飞员莫索洛夫的手里首飞成功，4个月后的 6 月 16 日，Ye-4 在试飞员塞多夫手里首飞成功。Ye-2 和 Ye-4 的试飞为米格设计局积累了大量珍贵的数据，尤其是Ye-4 的三角翼气动数据，使米格设计局在今后的很多年里领先于苏联的同行。

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米高扬从一开始就知道 Ye-2 和 Ye-4 的动力不足的问题，试飞将无法达到要求的 2,000公里/小时的速度，风洞试验表明，极限速度也将低于 2000 公里/小时的要求好几百公里/小时。为了节约时间，米高扬在图曼斯基继续完善 R-11发动机的同时，用火箭动力改装 Ye-2，继续高空高速气动研究。改装液体火箭动力的 Ye-2 称为 Ye-50，在试飞员穆辛手里与 55年中首次试飞。一号机在一次试飞中，发动机故障，穆辛虽然迫降成功，但飞机严重损坏，穆辛自己也受了重伤。不久，二号机由试飞员瓦辛首飞成功，在 57年 6 月 17 日，在 25,600 米的高空，飞出了 2,460 公里/小时（2.33 马赫）的苏联速度记录。Ye-50从三号机开始采用了面积律，减小了跨音速阻力。

具有火箭助力的 Ye-50，这是发动机推力不足时，用于研究两倍音速飞行问题的临时举措

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Ye-50 的机体直接从 Ye-2 借用，所以具有 Ye-2 的后掠翼
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Ye-50 的火箭助力在工作，没有火箭的帮忙，米格设计局要坐等 R-11 发动机过关了才能研究很多两倍音速下的气动问题，这种因陋就简、不等不靠的做法是值得借鉴的
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与此同时，图曼斯基在 56 年中交付 R-11发动机，米高扬终于可以试验“真家伙”了。R-11是一台先进的双转子涡喷发动机，推力大，油耗低，对粗暴操作的容忍性好，而且易于改装和适应不同的需要。装上 R-11 的 Ye-2 称为Ye-2A，装上 R-11 的 Ye-4 则称为 Ye-5。两者对比试飞的结果表明，在速度和升限上，两者相差不多，但 Ye-5的重量轻，机动性好。56 年底之前，米高扬已经下决定，以 Ye-5 为基础，发展下一代米格战斗机，这就是世界历史上连续生产时间最长的米格-21的开始。

Ye-5 已经具备米格-21 的基本特征了：单座单发，机头进气，有平尾的三角翼。不过Ye-5的三角翼的翼尖是尖的，是一个完整的三角，而不像后来的米格-21 的三角翼有一个截梢。Ye-5走到这个如今为人们所熟悉的气动布局不是偶然的。除了大后掠翼外，米格设计局也对西方正在设计的新战斗机和 TsAGI的新概念作了大量的研究，比如像幻影 III 那样的无尾三角翼，F-104 那样的梯形短翼等。将这些不同的机翼装上 Ye-2 的机体在TsAGI吹风洞的结果表明，这些布局都有各自独特的优点，但也有苏联空军不能容忍的缺点。比如无尾三角翼，最大限度地突出了三角翼的优点，但平尾和襟翼合一的设计使起飞、着陆距离延长，起飞、着陆速度很快，不利于野战机场粗糙跑道的起落；梯形翼重量轻、阻力小，但翼载高，机动性不好，起飞、着陆的问题比无尾三角翼还大。Ye-5 的有尾三角翼较好地平衡了三角翼的优点和有尾布局起落特性较好的优点，以后成为美苏战斗机的主流布局，包括 F-15 和 F-16都可以看成有尾的截梢三角翼布局。

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Ye-5 是换装 R-11 发动机的 Ye-4，并在气动细节上精细修改过，已经很接近米格-21 了。注意其平尾和机身的连接部的整流罩，好像和辅助进气口整合为一体，米格-21 上没有这个细节
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不过苏联人就是苏联人，在米格已经决定按 Ye-5 的方向发展的时候，还是在 56年土希诺航展展示了 Ye-2。西方武官和航空界如获至宝，以为这就是下一代米格战斗机，没料想米高扬已经暗度陈仓，将 Ye-5 改进成Ye-6。Ye-6 采用改进的 R-11F-300 发动机，推力达到 5,496公斤，机翼为截梢三角翼，在所有飞行系统上与其说是研究机，不如说是生产型战斗机的原型机。但是这离米格-21 还是有一步之遥。1958 年 5 月28 日，试飞员奈菲奥多夫将 Ye-6 飞上 12,500 米正在向 2.5马赫冲刺的时候，发动机突然熄火，所有液压控制系统全部失灵。奈菲奥多夫拒绝要他跳伞的命令，极力试图在空中把发动机重新启动，但最终也没有启动起来，在最后迫降过程中，机毁人亡。

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Ye-6 已经接近生产标准的米格-21 了，事实上，投产后的 Ye-6 就是最初的米格-21F

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由于发动机空中停车，飞机失控，试飞员奈菲奥多夫奋力救飞机不果，最终在离跑道不远的地方坠毁，这是事故现场。奈菲奥多夫在被拖出烈火熊熊的座舱时还活着，但几小时后在医院不治牺牲
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奈菲奥多夫在空中试图重新启动发动机时所不知道的是，由于设计时没有充分考虑到超音速时进气道内激波的因素，进气温度和压力的急剧增加，进气道的结构已经坍塌，堵塞了进气道，再次点火实际上已经不可能了。这还不是问题的全部。围绕发动机的鞍形油箱的隔热不好，燃油发生汽化，造成燃油供油故障，这导致了最初的发动机停车。液压控制系统失灵后，备用的电动控制系统的响应和液压控制系统很不相同，难以在生死之间的几十秒钟里适应过来，这也是事故的原因之一。这些问题都是为了节约重量造成的，但在没有经验和缺乏理论指导的时候，试飞员的鲜血就是最高昂的学费。吸取了血的教训之后，米格设计局立刻将原本为 1.4马赫飞行优化的固定进气锥改为三级可调的进气锥，进气道结构加强，油箱隔热改善。在贝利亚科夫的坚持下，备用操纵系统由电动改为液压，操纵特性和主操纵系统完全相同。米格设计局兵分三路，科克纳奇负责试飞新型进气道，塞多夫负责试飞发动机空中点火，莫索洛夫负责试飞新的飞控系统。经过鲜血的洗礼，Ye-6这才成为米格-21，在 58 年底交付空军。

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1961 年土希诺航展上成队形飞越的米格-21，使西方观察家们第一次领略了这个在未来几十年里的世界天空中常见的身影


最初的米格-21F（F 依然指“加力”）就是 Ye-6 的生产型，很快在更多的试飞和使用中发现，垂尾面积需要加大。另外，苏联空军要求米格-21具有携载空空导弹的能力，而不再仅仅依靠两门 30 炮。改进的米格-21 称为米格-21F-13，具有较宽的垂尾，能够携带两枚 K-13空空导弹。为了具备全天候作战能力，米格设计局在苏联空军的要求下，将米格-21F-13进一步改进成为米格-21PF。这是第二代米格-21，具有机载雷达，取消了航炮，完全依靠空空导弹。为了安装机头雷达，米格-21PF的进气调节锥增大，机身直径也相应增大，整个飞机比米格-21F-13 显得更为粗壮。为了增加燃油和航程，米格-21PF在座舱后至垂尾之间沿机脊安装了一个机脊油箱，这是米格-21PF的另一个特征。机脊油箱不增加迎风面积，但对飞行员的后向视界阻挡较大，所以从米格-21的座舱盖顶上有一个西方战斗机上不大见到的后视镜。不过这后视镜对后方视界的改善也只是聊胜于无罢了。米格-21PF 的发动机也升级到推力为5,950 公斤的 R-11F2-300。60 年代后期，结合越南战场的经验，米格设计局将米格-21PF改进成米格-21MF，将翼下的两个导弹挂架增加到 4 个，重新加装了一门机腹双管 23毫米航炮，采用独特的卡斯特原理，用一根炮管的后座作用作动力，实现另一根炮管的装弹、击发；并换用了推力增加到 6,600 公斤的 R-13发动机。机脊油箱进一步增大，一直延伸到环绕垂尾根部。机翼增加吹气襟翼，改善起落型能。进入 70 年代，米格设计局推出了米格-21的终极版本：米格-21 比斯。除了在武器系统方面大量采用先进技术，使米格-21 具有相当先进、均衡的作战能力外，米格-21比斯也采用了推力进一步提高到 7,600 公斤的 R-25 发动机。米格-21 比斯的机动性和综合作战性能可以和 F-16A的早期型号一拼，这对在气动设计和电子设备的技术水平上相差一代都不止的米格-21 比斯来说是十分难能可贵的。这四代基本的米格-21 还衍生出20 多种亚型号，使米格-21成为现代还在一线服役的产量最大、品种最多、生产延续时间最长的战斗机。作为第一代可以飞两倍音速的战斗机，米格-21的基本设计应该说是十分优秀的。同期的 F-104 和“闪电”都已经退出了一线，幻影 III还有少量在苟延残喘，只有歼-7（中国版的米格-21）还在继续生产，现存的米格-21MF、米格-21比斯不仅还在一线继续服役，还有大量的现代化改装方案，使其升级到三代半的战斗力。这里面当然有不发达国家的无奈，米格-21的基本设计的优越也是不可否认的因素。