暴力美學,50多年前用不鏽鋼造的飛機,竟比飛彈飛的還快!

2021-01-11 澎湃新聞

來源:瘋狂機械控(id:fkjxk007)

說到暴力美學,不得不提一下蘇聯製造的米格-25,它以3.2馬赫的速度震驚了西方世界。要知道,當時美國最快的偵察機SR-71黑鳥也不比它快多少。

米格-25誕生的大背景是蘇聯國土防空深受SR-71黑鳥偵察機的威脅,當時美國軍機最高時速可達3馬赫,蘇聯只能眼看著它們呼嘯而過。而蘇聯為了研發應對的高速截擊機,其他材質不合適的情況下,腦洞大開的蘇聯工程師決定採用不鏽鋼研發米格-25。這也被管理學稱為「米格-25效應」:即整體能力大於個體能力之和。

米格-25是蘇聯在1960年代研製部署的一種高空高速截擊機,由米高揚設計局負責開發,高爾基「鷹」飛機製造廠(GAZ-21廠)生產,空速可達3.2馬赫。米格-25在冷戰時期曾出口過敘利亞、伊拉克、印度等國家。

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上世紀50年代末和60年代初,火箭技術進步使彈道飛彈大批裝備,蘇聯出現了要飛彈不要飛機的浪潮。赫魯雪夫作為飛彈派的鼎力支持者,使蘇聯航空飛機的研發受到嚴重影響。

美國當時正在研發的XB-70轟炸機與SR-71黑鳥偵察機(這兩種美制軍機的最高速度都超過3馬赫,普通的截擊機根本無法追上)對蘇聯的國土防空構成了嚴重威脅,迫於壓力,米高揚設計局於1958年主動展開高空高速截擊機的研究。

1961年米格-25的原型機E-155正式研製,1964年偵察原型機E-155R-1和截擊原型機E-155P-1於3月和9月上天,作為米高揚設計局創建25周年的一份獻禮。

1961年,米格-25原型機試飛測試中曾創下22670米的升限以3000公裡時速飛行紀錄。速度優勢成為米格-25最亮眼的特點,該型機偵察型號最大飛行馬赫數超過3馬赫,截擊型也能達到2.8馬赫;這種優勢後來在實戰中得到實際驗證,比空空飛彈飛得還快,這種能力是當前五代隱形機所追求的核心指標:超音速巡航機動。

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米高揚設計局與蘇聯中央空氣流體動力學研究院共同開發的米格-25氣動布局與之前的米格式飛機有較大差別,採用中等後掠上單翼、兩側進氣、雙發、雙垂尾布局型式。是現代主流噴氣戰鬥機中第一個使用雙垂尾的機型。

由於布局方案的尾臂很短,為保證航向穩定性採用雙垂尾和尾部腹鰭。經過試飛多次修改後,加大垂尾面積,減小腹鰭,克服了原尾腹鰭過大對著陸的不利影響。飛機採用矩形二元進氣道,用水平調節斜板進行調節。這是米格系列飛機首次採用兩側進氣布局。

米格-25裝備了一臺「旋風」A火控雷達,雖然體型碩大,但其最大探測距離僅僅只有100公裡,核心處理設備受限,作戰功能單一且不具備下視能力,極大限制了武器的運用。該型機主要使用蘇聯第二代R-40空空飛彈,每枚飛彈重量超過500公斤。

米格-25操作中,要求最大過載不超過5g,滿油不超過3.5g,而實際在格鬥訓練中曾達到11.5g並導致機體變形無法修復,但仍舊飛回了基地。其過載限制為氣動原因,而非機體結構強度原因。

米格-25最高速度可達3.2馬赫,滿載4枚,每枚近半噸的R-40飛彈後,極速會降至2.9馬赫。其最高速度維持時間與機內所載的甲醇-水冷卻劑容量有關,冷卻劑會擠佔燃油攜帶量,所以攜帶大容量冷卻劑雖可延長極速時間,卻會減少滯空時間,因此米格-25極速時間為8至15分鐘。

米格-25在裝備蘇軍初期由於其極高的性能參數,一直為西方世界所關注,西方甚至以此推測蘇聯的軍用航空製造技術已經領先世界。直到1976年9月6日蘇軍飛行員維克多•別連科中尉駕駛米格-25飛機叛逃日本,西方世界才真正揭開了該飛機的神秘面紗。

美日的技術專家把米格-25完全拆解後運到東京以北100多公裡的自衛隊百裡基地,經過徹底的檢查,該機80%的部件是不鏽鋼,雖然極限速度很高,但是技術性能並沒有想像中那麼驚人,雷達甚至使用早已過時的真空管零件,從整體性能上看,僅僅相當於美國的F-4鬼怪式戰鬥機,和美國當時正在研製的F-15「鷹」和F-16「戰隼」戰鬥機更是相距甚遠。

然而蘇聯的鎳鋼焊接水平令美國嘆服不已,米格-25整個焊縫長達4~5公裡,整機強度也非常高,美國陸軍俘獲伊拉克的米格-25,曾試圖用M1A1坦克碾壓它,結果是60噸重的M1A1開上了米格-25的機背。

米格-25已具備作為戰機所應有的機動性。但僅設計目的而言,作為高空高速攔截機之用,米格-25是成功的達到設計需求。後來,米高揚設計局在米格-25的基礎上設計出了米格-31。

綜上,米格-25是一款堅固可靠,可以大批裝備,能隨時起飛(緊急起飛僅須2分鐘),起飛後即能高速達到指定區域,飛到指定高度並立即對敵方展開攻擊的區域截擊機。甚至米格-25首飛27年後,依靠老舊的雷達和笨拙的機體,在伊拉克防空系統單槍匹馬擊落F18,成為伊空軍擊落美國戰機的唯一。

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米格-25全機結構材料中,80%是鎳基合金不鏽鋼,12%是航空鋁,鈦合金僅佔8%。米格-25採用不鏽鋼製造出於以下兩點原因:

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不鏽鋼能承受三馬赫氣動加熱

在三馬赫超音速下,飛機表面要承受氣動加熱帶來的熱障。據計算在三馬赫速度下,機身表面需要承受高達300攝氏度的高溫。而適用金屬只有鈦合金和不鏽鋼。

在研製米格-25的上世紀60年代,蘇聯還未掌握鈦合金加工和焊接技術,根本無法製造出大量採用鈦合金的戰鬥機,因此只能在米格-25上採用不鏽鋼。雖然鋼材的巨大比重導致該機空重高達20噸,但也具有堅固、價廉、耐熱、熱脹冷縮率小、容易焊接的優點。

不鏽鋼結構成本低,便於維修

米格-25在服役後表現出了易於維修的優點,該機使用簡單的不鏽鋼焊接設備就能修復機身結構裂紋,比鋁合金、鈦合金和複合材料都容易。正是由於採用廉價的不鏽鋼材料,才使米格-25的產量高達1190架,大大超過美國SR-71「黑鳥」戰略偵察機的32架,後者機身93%的結構都採用昂貴的鈦合金製造。

米格-25充分發揮了簡單實用的原則,完全秉承了蘇聯實用至上的標準,而且還堅固可靠。在有限的條件下,將不可能變作可能,實在是工程技術領域不可多得的經典。

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