| ——朝鲜战争中MIG-15和F-86的比较
上世纪50年代爆发的朝鲜战争是东西方两大阵营之间在二战后进行的第一次直接对抗,朝鲜战争突出的表现出了现代战争中空军的巨大作用和对战争进程的影响,美国空中力量所进行的战斗行动直接决定了战争的胜负,正是在朝鲜的上空出现了后掠机翼喷气机之间的第一次大规模的作战,MIG-15和F-86作为战争中双方最主要的空战武器,在空中战场上发挥着十分重要的作用。中国志愿军空军和苏联空军使用的MIG-15与美国空军使用的F-86一起成为了这场对抗的主角,在整个朝鲜战争的空中较量过程中先后出现了2种型号MIG-15和3种型号的F-86,MIG-15和F-86之间的较量贯穿了整个朝鲜战争的空中战场。
MIG-15和 F-86是第一代采用后掠机翼设计的实用型战斗机,后掠机翼可以说是战斗机速度提高过程中的一个里程碑式的技术革命。采用平直机翼的喷气机的发动机推力无法克服由于高速度飞行所形成的激波引起的飞行阻力急剧增加的影响,使飞机飞行速度增加的趋势受到了限制。采用后掠机翼可以提高临界马赫数,推迟和缓和跨音速区域空气压缩性对飞机造成的影响,能够在发动机推力有限的情况下使飞机的速度得到提高。MIG-15和 F-86都是通过采用后掠机翼设计来使飞机的性能得到了突破性的发展。
二战后的纳粹德国留下了很多在战争期间没有完成的喷气机计划和拥有着丰富设计经验的技术人员,这些纳粹德国在战败后留下的宝贵财产极大的促进了美国和苏联航空技术的发展,使这两个国家在战后迅速进入到了喷气时代,MIG-15和F-86就是早期完成的项目中的佼佼者。本文将介绍这两种飞机的设计思想和作战性能,并对这两种飞机在设计思想和作战性能上的区别给实际作战所带来的影响进行简单的分析。
MIG-15和F-86的设计都来自于在二战后的纳粹德国所取得的航空科技,可以说MIG-15和F-86设计中最重要的后掠机翼是在相同的技术基础上发展出来的,在MIG-15和F-86发展过程中因为苏联和美国所面对的空中威胁和作战方法上的不同,使这两种飞机表现出了各自鲜明的技术特点。
美国在战后得到了大部分德国高级航空专家和设计资料,结合到在大战期间就已经开始发展的喷气机技术,使美国在空气动力和喷气动力系统技术上的发展十分迅速。美国庞大的基础工业和实验设施保证了美国航空工业很快的将德国的航空技术与本国的航空技术进行了充分的融合,并且在很短时间内就开发出了多个不同的实用喷气机型号。
苏联在大战后所得到的德国航空技术人员相对不多,尤其是高级技术员的数量与美国相比较差距更大,不过因为纳粹德国在战争中为了躲避美、英的战略轰炸,将大部分喷气机和喷气发动机的生产工厂安排在德国的东部,所以在战后苏联得到了很多喷气机的样机和成套的生产设备。因为基础工业水平的限制,苏联在先进航空技术基础理论和部件设计水平方面与西方国家差距较大,尤其是在航空动力系统上的差距更加明显。大战期间苏联在发展喷气动力系统上遇到了很大的困难,只有到战后得到了德国在喷气动力方面的技术和相关的生产设施后才出现了转机。苏联航空工业受到整体工业水平的限制,直到1947年也只能够在国产飞机上安装仿制的德国喷气发动机,没有能力在这些技术的基础上研制出实用化的国产发动机。在战后喷气化的开始阶段,苏联新机发展中除了发动机的问题外,在航空材料和机载设备上也比较薄弱,这些问题都在很大程度上限制了苏联飞机的技术水平。
战后的初期发展阶段
F-86
美国在二战后对纳粹德国技术遗产的瓜分中得到了大部分的德国航空技术人员,这些人员在大战后期所积累的丰富的设计经验和美国在大战期间进行的技术探索,使美国航空技术在喷气飞机方面迅速的达到了一个全新的高度。北美飞机公司根据美国空军提出的技术需要,在1944年开始了研制高速喷气战斗机的工作,在1945年5月正式签定了研制XP-86的合同,原设计中的XP-86采用了北美飞机公司在1944年开始为海军发展的NA-134舰载战斗机的机身和厚度较薄的平直机翼,随着战后所得到的德国航空技术和专家的到来,美国航空设计人员开始接触到纳粹德国在大战后期进行的为适应高速飞行所设计的后掠机翼技术,采用后掠机翼可以推迟和缓和跨音速区域空气压缩性的影响,具有在高速条件下阻力小的优点,这些条件使后掠机翼十分适合高速战斗机的需要。根据这个情况,北美飞机公司在1945年秋重新设计了采用后掠机翼的XP-86战斗机的方案。在这个设计中以后掠角为35度的后掠机翼代替了原来设计中的平直机翼,为了改善后掠机翼上出现的翼梢失速和在升力上所受到的影响,XP-86在机翼上采用了前缘缝翼结构来改善低速性能和飞机升力特性。
XP-86因为采用了轴流式涡轮喷气发动机,所以机身较长,为了提高飞行员前下方视野和降低阻力,XP-86机头进气口整流罩有个比较明显的收缩段,水滴形座舱视野良好。机载固定武器为6挺12.7MM口径的速射航空机枪,在机身每侧距离进气口较远的后方各3挺。
XP-86机翼采用了下单翼布局,后掠机翼翼型选择比较合理,机翼相对厚度在内翼段为11%,到翼尖处减少为10%,结合上35度的后掠角,使XP-86具有比较小的气动阻力,平尾后掠角与机翼相同,安装位置靠近机身上表面,细长的机身与合理设计的机翼相组合成的XP-86在高速度性能和飞行控制能力上都很出色。
XP-86在1947年10月首次试飞,这个时间比MIG-15第1架正式的原型机只早了近3个月。可以认为XP-86和MIG-15在发展进度上基本上是相同的。XP-86的早期原型机上使用的是J35-C-3发动机,推力为17.8千牛,采用J35-C-3发动机的XP-86的最大平飞速度为964公里/小时。XP-86在设计中出现了比较严重的结构重量超重问题,增加的结构重量在一定程度上降低了飞机的性能,为了弥补飞机重量增加带来的问题,在生产型飞机上使用了推力增加到23.13千牛的J47-GE-13轴流式涡轮喷气发动机,使飞机的最大速度提高到1089公里,爬升率和加速性也都有所提高。生产型XP-86飞机在1948年5月初完成,在1948年6月,根据美国飞机命名规则的变化,XP-86的名称改为F-86,第一个生产型号为F-86A,到1948年末,装备美国空军的F-86形成了初始作战能力。
F-86虽然在后掠机翼技术上来自于战后的德国,但是美国航空工业企业在设计中也采用了很多自己研究的成果,F-86的机身基本上是美国北美飞机公司在NA-134舰载战斗机设计的基础上改进的,为了适应高速飞行和空军提出的需要,机身更加细长。F-86上只有后掠机翼设计采用了德国的技术,这个特点决定了F-86是结合了美国和德国的先进航空技术的产物,并且在继承中还取得了很大的发展,可以认为F-86并不是某个型号飞机的仿制品或者是先进技术的简单堆砌。
MIG-15
MIG-15是苏联发展的第一代实用的后掠机翼前线战斗机,MIG-15开始研制的时间和MIG-9几乎是同时开始的,MIG-15的技术基础也是来自于纳粹德国在战争末期发展出的航空技术。MIG-15在研制计划中面对的最大问题是发动机推力不足,MIG-9采用的仿制于BMW003的RD-20推力只有7.57千牛,而准备用于MIG-15的仿制于Jumo004(ME262配用的发动机)的RD-10发动机推力只有8.02千牛,如果想要将RD-10发动机配装在MIG-15上,就需要把RD-10发动机的推力由8.02千牛提高到19.6~26.4千牛,其难度之高可想而知。正当MIG-15的研制因为动力系统的问题而处于困境的时候,英国工党政府在1947年允许苏联购买英国生产的涡喷发动机,给困境中的MIG-15带来了新的机会,苏联从英国采购了Derwent V和Nene I、II型涡喷发动机之后,才使MIG-15的发动机问题得到了初步的解决。MIG-15原型机选择了推力为21.87千牛的NeneI离心式发动机,在正式的生产型上使用的是由Nene II仿制的RD-45F发动机。大推力发动机的采用使MIG-15的飞行性能比MIG-9有了突破性的提高,也使刚刚装备不久的MIG-9迅速的从苏联空军装备序列里消失。中国空军装备的MIG-9的服役期也很短,并且在抗美援朝战争结束前就已经成为了二线装备。
MIG-15的首架生产型C-01号原型机在1947年11月27号完成,12月30号进行了首飞。MIG-15在1949年5月开始进行批量生产,1949年底交付苏联空军前线歼击机部队使用,在交付后不到1年的时间就开始在朝鲜参战。
MIG-15是苏联第一种在性能上可以和西方先进战斗机相当的型号,在MIG-15之前MIG-9的技术水平只相当于简单的给二战时期的螺旋桨飞机换了个喷气引擎,综合战斗性能上与美国大战后期完成的F-80战斗机相比有很大的差距。因为苏联在航空基础研究水平上与美国有很大的差距,独立发展的先进航空技术比较少,所以MIG-15在设计上大量的采用了从德国得到的航空技术,在总体设计上主要参考了德国在大战后期的设计。MIG-15基本结构上也与德国大战末期的设计类似,不过苏联根据自己的技术条件和战术要求对飞机进行了相当程度的重新设计,应该说MIG-15也不是德国飞机的单纯仿制或者简单的改进型,但是在MIG-15上体现出来的德国技术要远远的多于F-86,结合本身技术特点并且大量吸收国外的航空技术是苏联航空发展过程中普遍采用的方法,也是40年代末的苏联航空工业系统能够在有限的航空工业基础上迅速的发展出MIG-15的主要手段。
MIG-15的设计中可以很清楚的体现出航空动力对飞机型号研制的重要意义,如果没有一个先进可靠的航空动力系统,那么再好的设计也无法成为现实。以MIG-15的设计为例,如果苏联没有从英国引进大推力的发动机并进行仿制,而是依靠在本国仿制的RD-10发动机的基础上改进出合用的发动机,那么MIG-15研制所需要的时间将会大大的增加,MIG-15将很有可能无法赶上让它一战成名的朝鲜战争,F-86也就不会遭遇到这个让它头痛的对手的挑战。 作战要求和设计特点
美国在二次大战后已经确定了将空中力量作为战争中主要作战力量的军事和装备思想。战后的美国空军把空中打击的范围覆盖了从近距离空中支援到使用核武器的远程战略轰炸,在这个装备思想上设计出的F-86突出了空中优势和远程护航作战能力。F-86是作为美国空军主力战斗机研制的,最主要的任务是用来进行制空作战,为此特别强调了在中空的格斗空战能力,这与其在设计中所赋予的任务要求是相适应的。为了完成对美国空军对地攻击机的护航作战任务,F-86在航程上达到了当时同类飞机中比较高的水平,可以满足为战斗轰炸机和中型轰炸机进行全程护航作战的任务,这一特点在朝鲜战争中表现的十分突出。F-86还具备一定的前线对地攻击能力,在保证一定航程要求的条件下还具有相当的载弹量,可以独立进行对地面战术目标的攻击,在作战使用弹性上比较灵活。
MIG-15在设计要求上与美国空军有所不同,在第二次世界大战中美国和英国对德国本土和工业系统所发动的大规模持续战略轰炸,带给了苏联军方很大的冲击,尤其是核武器的出现使美国通过远程轰炸机对苏联纵深目标进行核攻击的威胁极大。在40年代末,美国空军载有核武器的B-29远程轰炸机一直是苏联空军最重要的打击目标。苏联空军清楚的看到美国空军在轰炸机和核武器上所具有的战略优势,因为美国新型轰炸机具有飞行高度高、机体结构坚固和自卫火力强的特点,为了应对这个现实的巨大威胁,苏联空军迫切需要一种高空性能好、爬升能力强,并且拥有可以打击轰炸机的重型机载武器的战斗机来完成本土的空中防卫任务,对空中格斗能力的要求放在了打击轰炸机的要求之后。这是苏联在航空技术基础不足,飞机设计和飞行性能上无法作到面面俱到的条件下所做出的最好的选择。
为了对抗美国空军可能发动的纵深攻击,MIG-15在设计中特别突出了高空作战性能和爬升率,按照MIG-15的基本任务用途来看,MIG-15是按照一种性能良好的截击机而不是一种以空中格斗为主要任务的制空战斗机来设计的,这个设计特点给MIG-15在朝鲜空战中对抗F-86带来了很大的困难。
基本结构和性能
F-86战斗机在设计上集中了美国和德国航空技术的精华,美国海军的NA-134舰载战斗机在技术水平上具有相当的先进性,其机身总体设计合理,采用平直机翼设计的NA-134定型后在飞行性能上就已经超过了同时期美国空军的F-80战斗机,F-86的性能在NA-134的基础上又有了更加明显的提高。
F-86机身前段和进气口呈椭圆形,机身下表面与机翼在同一平面,后机身两侧带有液压减速板。F-86采用了带2度上反角的下单翼,机翼前缘后掠角为35度,机翼略带上反角提高了F-86在高速度飞行中的横向稳定性,保证了F-86在滚转、侧滑和偏航运动中的稳定性和可控性。F-86的尾翼也为后掠翼,其中平尾位置在机身尾部的上表面,后掠角度于机翼相同,也带有上反角,平尾上反角大于机翼的上反角。机翼前缘安装有自动缝翼,机翼后缘内侧为液压控制的增升襟翼,机翼外侧安装有可差动的副翼。机体为全金属半硬壳结构,主要由合金钢和硬铝材料制造,飞机主要承力结构为主梁、桁条和隔框,机体结构强度大,抗弹性能好,作战使用过载为7G。F-86采用密封座舱,内部安装有增压和空气调节设备,座舱前风挡为3片固定式,泡形舱盖向后滑动打开。固定武器是6挺12.7MM口径航空机枪,机枪射速为1200发/分钟,机上共备有1600发机枪弹,机翼下的外挂架可以挂载127MM的火箭弹和454KG的航空炸弹。
F-86的起落架为带有液压减震器的前三点式,主起落架为单轮,起落架支柱位置在机翼靠内侧,主轮向内收起到位置在机身下的起落架舱内。前起落架也为单轮,飞机起飞后向后收起,起落架收放采用液压控制。
F-86是作为以空战为主的战斗机设计的,在武器设置上体现出了美国空军对空中作战的战术和技术要求。从总体上概括来说,F-86强调了火力的准确性,主要依靠高精度的密集火力来给目标以尽可能大的杀伤。因为在F-86研制的时候,美国的对手中没有装备比较坚固的大型空中目标,所以美国战斗机的机载固定武器还是采用了在二战期间实战应用效果良好的12.7MM航空机枪和20MM航炮,F-86采用12.7MM高射速机枪可以得到很高的射击密集度和较长的持续射击时间,有利于进行持续的格斗空战。12.7MM机枪弹对于有装甲的目标穿透效果不好,但是对于防护薄弱的战斗机来说同样是致命的武器。与航空机枪配合使用的射击瞄准系统是F-86机载武器的核心,早期型F-86A采用的是陀螺稳定的MK.8光学瞄准器,在装备美国空军不久后就改装了A-ICW雷达测距瞄准器,A-ICW雷达测距瞄准器使用 AN/APG-5C或者AN/APG-30测距雷达,A-ICW雷达测距瞄准器在射击精度和命中率上远高于光学瞄准器,早期使用的A-ICW雷达测距瞄准器可靠性不高,在朝鲜战争过程中改装了更加可靠的A-4雷达测距瞄准器。瞄准器使用的测距雷达可以在1000M距离上精确的给目标机测距,通过陀螺稳定的瞄准镜形成带有提前量的瞄准光环,F-86使用的雷达测距瞄准器属于一种初期的自动火力控制系统。
MIG-15
MIG-15安装了直径较大的RD-45F型离心式涡轮喷气发动机,这就使MIG-15的机身呈较短粗的圆柱形,在机身尾部两侧有液压减速板。MIG-15采用悬臂式中单翼,机翼前缘后掠角为35度,带有2度的下反角。与F-86的带上反角的机翼不同的设计,表现出MIG-15并不过于看重横向稳定性,而着重于保持对高空飞行性能更加重要的纵向稳定性,这也和MIG-15在设计中主要用来对付高空目标的任务要求相符合。 MIG-15的机翼主承力结构为2条工字型截面的主梁,机翼前缘为固定式,在机翼后缘内侧有液压操纵的富勒式襟翼,襟翼在起飞时放下20度,在着陆时放下55度,MIG-15襟翼的增升效果比较明显。在机翼后缘外段是可差动的副翼,可以在±15度范围内偏转。在防止机翼翼梢失速的措施方面,MIG-15没有采用F-86上使用的复杂的前缘缝翼,而是在每侧机翼的上表面使用了2片翼刀,虽然采用翼刀使机翼结构得到了简化,不过却缺乏F-86使用前缘缝翼在大迎角状态下得到的增升效果,对MIG-15在格斗空战中的机动性有所影响。垂尾面积和后掠角都很大,水平尾翼位置在垂尾上段三分之一处,尾翼成十字形。
座舱为增加密封式,舱盖向后滑动打开。飞机操纵系统是由液压系统和硬式机械系统组成的复合操纵系统,其中副翼和襟翼采用液压操纵,而升降舵和方向舵采用硬式机械控制,并且具有应急冷气系统。机身结构为全金属应力蒙皮式,内部结构由纵向的大梁和长桁与横向的框架组成,外表面为铝合金蒙皮。采用前三点起落架,前起落架向前收起,主起落架支柱位置在机翼下,主轮收起到机翼下的舱内。
MIG-15的火力配备与MIG-9相同,采用了1门带弹40发的37MM口径N-37航空炮,2门各带弹80发的23MM口径NR-23航空炮,三门炮固定在机头下方的炮架上,37MM口径N-37航空炮射速为7发/秒,23MM口径NR-23航空炮射速为14发/秒,射击瞄准系统采用了普通的光学瞄准器,如果在不安装航空炮的情况下,在炮舱内还可以改装侦察用照相机。改进后的MIG-15在机翼下的外挂架上可以挂带57MM火箭弹或者250KG以下的航空炸弹。
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