米格-21的滾轉能力在二代機中異常出色

越南戰爭爲米格-21提供了一個絕佳的戰場,它的缺陷都被充足的空情指引、美軍受政治約束對越南北方打擊力度有限、越南空軍以防空作戰爲主等特殊環境條件所掩蓋。而相反,米格-21較好的高速性能、很小的目標特徵、強悍的滾轉減速能力卻得以盡情發揮。

日本成爲亞洲第一個全三代戰鬥機國家,聊聊二代機向三代機的發展(1.4)

米格-21擊落A-3

在越南戰爭中的很多空戰中,米格-21的戰果都來自超音速掠襲戰術。雖然米格-21由於推力嚴重不足,本身的爬升和加速性就非常弱——其僅有130~140米/秒的海平面爬升率,只能用慘不忍睹來形容,比米格-19在5000米高度都還有180米/秒的水平相去甚遠。但是由於自身超音速阻力很低,完成加速後的米格-21維持高速飛行的能力卻很好,哪怕是關掉髮動機加力仍然能保持較長時間的超音速飛行。

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F-22強調超巡與隱身和米格-21在越戰中的表現有很大關係

這種優勢再加上米格-21本身體積很小,使它從側後方對美軍F-4、F-105等戰鬥機發起襲擊時,常常難以被美軍所察覺;而在米格-21襲擊後脫離空戰區域時,美軍導彈鎖定米格-21的射程又特別小,而且很不可靠。美國後來ATF計劃的隱身 + 超音速巡航要求,極大程度上正是源於越南戰爭的經驗——其產物就是著名的F-22戰鬥機。

米格-21在越南戰爭中大放異彩的另一關鍵在於它具備非常強的滾轉能力。在整個越南戰場上,沒有任何一種飛機能夠和米格-21在桶滾糾纏中獲勝,只要不存在運氣這種因素,任何試圖依靠滾轉來迅速降低自己速度、大幅度改變自己的飛行方向,使米格-21衝到前方把屁股暴露給自己機炮和導彈的美國戰機,最後一定會被米格-21牢牢地佔據後半球位置,並遭遇擊落的命運。

米格-21這種在當時堪稱非凡的滾轉性能得益於兩點。一方面,從總體佈局上,米格-21作爲採用單發圓筒機身的輕型戰鬥機,飛機轉動慣量特別小,而其中單翼佈局又使飛機重心高度和機翼平面非常接近,滾轉穩定性天然就較低,這兩個特性使米格-21的副翼只要稍微偏轉一點,飛機立刻就會響應飛行員的滾轉指令。而另一方面,由於強調高速操縱性能,米格-21設計時對於飛機剛度尤其是操縱面剛度指標非常看重,這使它在高速飛行時的大速壓下,氣動面變形幅度仍然很小。

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“墳墓上校”阮文谷的米格21PF,編號4326,擊落2架F-4D,3架F-105D,1架F-105F,1架F-102A和2架AQM-34

在亞音速階段,操縱效率降低幾乎可以忽略的情況下,速度越高米格-21滾轉得越快。在5000米高度剛剛進入跨音速階段的0.9馬赫時,米格-21可以達到235度/秒的滾轉能力。由於米格-21在設計時並未真正對高敏捷飛行進行過有意識的優化,氣動和飛行控制設計也相當簡陋;在突破聲障、升力中心大幅後移使副翼控制能力大幅降低以後,米格-21並沒有其他的手段來參與滾轉控制,因此最大滾轉速度在1馬赫以後會有一個突降。在1.19馬赫時米格-21最大滾轉速率會降低到166度/秒,但此後的下降速度就很低了;一直到1.95馬赫,米格-21的滾轉速率仍然能達到151度/秒。這個成績仍然是相當驚人的。

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殲-7雖然機動靈活,但動力不足的問題很嚴重

事實上,我國在20世紀80年代以後對殲-7的滾轉性能有過研究並進行了試飛,在快速進入高速滾轉機動並保持一段時間時,仍然有很多試飛員報告說非常難受,個別試飛員甚至處於半昏迷狀態。當然這也和我國當時空軍訓練水平較低,極限飛行——尤其是這種高敏捷極限飛行經驗太少有很大關係。

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殲7也成爲了中國出口最成功的二代機

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殲-8滾轉能力差的根源在於結構剛度特性太差

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殲-8B依然活躍在中國空軍陣中

米格-21的這一優點在殲-8上完全沒有得到繼承。由於總體設計失控,殲-8的尺寸,尤其是長度已經脫離了正常範疇,而其較輕的重量實際上是以犧牲結構強度、壽命性能爲代價換取的。殲-8極爲低劣的滾轉性能,不僅是因爲其雙髮結構帶來了更大的轉動慣量,根本原因在於其機翼和副翼的剛度非常低。

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殲-8原型機就是一架等比例放大的殲-7

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當時甚至還特意研發了出口型號殲8BM型

隨着速度的提高,速壓逐漸增大,殲-8的副翼變形也越來越嚴重,氣動效率也越來越低。這就是爲什麼雖然採用了相似的氣動設計,但米格-21的滾轉速率是隨着速度增加越來越大,峯值直到1馬赫時纔出現,而殲-8的滾轉速率峯值在低得多的時候就出現,而且超音速狀態下滾轉能力遠不及殲-7的50%(1.8馬赫下只有73.7度/秒)原因所在。實際上無論是整體阻力處理,還是米格-21項目的由來和基本取向,在整個設計過程中,殲-8研製單位從來就沒有摸透過米格-21的設計精髓所在。

(明日繼續更新......

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