苏式轰炸机系列上一篇:造价堪比同等重量黄金,红色超音速巨兽——苏霍伊T-4轰炸机
俄罗斯首都莫斯科以东30公里左右有一个名为莫尼诺的小镇,那里坐落着欧亚大陆最大的航空博物馆—俄罗斯莫尼诺航空博物馆,这是一个让无数军迷和航空迷魂牵梦绕的地方。这里收藏着苏联时期的很多稀世珍品,每一位参观者都能从中感受到昔日那个红色帝国的不可一世。在莫尼诺航空博物馆露天展区的草坪上,停放着几架绝世孤品,这其中既包括世界上最大的直升机米-12(可载196人),也有“143吨黄金”之称的苏霍伊T-4,还有一架充满俄式粗旷暴力风的米亚西舍夫M-50战略轰炸机。
俄罗斯莫尼诺中央空军博物馆是世界上著名的航空博物馆之一
米-12直升机
T-4超音速轰炸机
提起米亚希舍夫的M-50,它最风光的时刻还是在1961年7月9号的图希诺航空节上。伴随着两架米格-21掠过机场,在主席台前瞬间拉起消失在云霄之中。M-50凭借硕大的身躯、科幻暴力的外形,一下子就令在场观众沸腾了起来,同时也让西方世界炸开了锅。西方世界看着M-50机身上大大的12编号和巨大的红色五角星,为它取了个形象的绰号“野蛮人”。西方甚至一度认为M-50不仅可以超音速飞行,还可以装备核动力进行无限巡航,这曾让西方大为紧张。然而这一切都是苏联精心安排和设计的宣传,M-50风光露面也成了它最后一次出现在公众视野中。在苏联内部,M-50被称为最成功的失败,它也成了苏联早期超音速轰炸机失败案例中的一个典型代表。今天就让我们重新翻开那段历史,聊聊M-50的传奇故事。
M-50超音速战略轰炸机
研制背景
事情的起源并不复杂,二战结束后,美苏两国从共同对抗法西斯的盟友,迅速变为了两种对立意识形态的仇敌。随着冷战铁幕的拉开以及核武器的发展,谁能将威力巨大的核武器投放到对方头上,谁就能在全面对抗和竞争中占据优势。冷战早期,战略轰炸机无疑是投放核武器的最佳运载工具,于是在美苏两国之间掀起了一股战略轰炸机研制竞赛的风潮。当时美国凭借着雄厚的国力和科技实力,在战略轰炸机领域占据了上风。1949年,批量生产的最大活塞式轰炸机B-36服役,成为了首款可以执行洲际任务的战略轰炸机。
1950年,美国又研制出了全球第一款喷气式战略轰炸机B-47,到了1955年性能更强的B-52战略轰炸机也进入部队服役。眼看着美国新型轰炸机层出不穷,苏联自然心急如焚,于是他们开始不计代价地奋起直追。随着米亚-4、图-95和图-16的相继面世,苏联基本上可以同美国的战略轰炸机分庭抗礼。不过,1952年美国启动了超音速轰炸机B-58的研制计划,并于1960年正式服役,紧接着又开始研制性能更强的洲际战略轰炸机XB-70。当苏联的情 部门将这些信息摆在苏联高层面前时,苏联人决定立即开始全力攻关超音速轰炸机。
B-36轰炸机(右)与B-29(左)轰炸机
B-47喷气式战略轰炸机
图-95的出现令苏联获得了与美国一较高下的底气
XB-70战略轰炸机和B-58中程轰炸机使美国在轰炸机领域再度占优
苏联军方认为超音速轰炸机必须具备高速飞行和足够的航程才能满足作战需要。当时,苏联航空界普遍认为超音速轰炸机既要高速巡航,又必须降低油耗来保证航程,这取决于发动机的性能和气动设计技术。此时,刚刚完成米亚-4轰炸机的米亚西舍夫在一众竞争者中脱颖而出,奉命领导新型超音速轰炸机的设计工作。由于苏联当时对超音速轰炸机气动设计的了解还很原始,所以首先要确定的就是气动设计方案。
米亚-4战略轰炸机
米亚西舍夫首先提出了一种寄生槲的复合飞机方案,它由无人载油机和有人驾驶的轰炸机组成。载油机实际上相当于副油箱,油料耗尽后丢弃,以此来增大航程。不过风洞实验表明,复合飞机重量过大,空中分离不好掌握,起飞速度也不容易达到,而且还存在着起降操作性不佳等问题,该方案只能被放弃。随后他又提出由一架大型飞机充当加油机,拖曳轰炸机共同飞行的方案,并进行了重型轰炸机拖曳护航战斗机的实验,实验表明护航战斗机的航程得到了明显提升。
不过,在后续实验中米亚希舍夫发现,两架大型飞机进行拖曳将会出现起飞困难以及机动性差的技术问题,所以这一方案很快也被否决。第三种方案是在机翼下方挂载大型副油箱,副油箱的下面设计有发动机,飞行时首先使用副油箱内的燃油,副油箱燃油用尽后,连发动机一起抛弃,然后依靠机身发动机继续进行飞行。此举的确可以增大航程,但问题在于副油箱增加了飞行阻力,飞机难以做到超音速飞行,而且机身重量过大,滑跑距离过长,很难符合作战要求,所以该方案也被放弃。
米亚西舍夫对超音速战略轰炸机做了很多前期基础研究
在第一阶段的研制过程中,接连否定了三个方案,研制工作一时陷入了僵局。不过,米亚西舍夫总结经验后认为新型超音速轰炸机的机翼相对厚度比较小,而机身应按照面积律设计,采用全动水平和垂直尾翼,燃料质量比不低于70%,机体设备要全面减重,最好还要能够进行空中加油。1955年,苏联军方下达了最新的设计要求,要求新型超音速轰炸机在不加油的情况下最大航程为1.2万公里,最大飞行速度2000公里/小时,巡航速度为1800公里/小时,实用升限1.6万米,起飞滑跑距离3000米,并具备5吨的载弹量。
米亚西舍夫设计局根据该技术指标,对前期设计的30多种气动布局进行了筛选,最终确定了三角翼、后掠平尾的设计方案。由于前期研制耗费了大量的时间,为加快研制进度,米亚西舍夫选择4台发动机的设计,由于发动机短舱及其支撑结构所产生的空气阻力,对轰炸机的航程影响极大。加之时间紧迫,米亚西舍夫选择将两台发动机置于机翼下,剩余两台发动机设置在翼尖,以此降低技术难度。1956年4月M-50正式开始研制原型机,1958年8月M-50开始了地面试验和试飞工作。
M-50轰炸机的设计方案
“野蛮人”现身
M-50的气动设计在当时堪称世界上最精炼的设计,这也得益于米亚西舍夫大量的实验基础研究,该机在很多地方都有着独特的地方。首先,M-50采用了带超薄尾翼的三角翼作为主机翼,翼展达到了35.1米,前缘后掠角从翼根到内侧发动机为50度,然后又变为41.3度。主机翼上布置有4根主梁,机身呈现90度直角,襟翼内侧为双重间隙结构,与外侧襟翼间有一定的倾斜,这种结构使外侧襟翼可以起到一定的副翼作用,有助于保障飞机的高速飞行性能。
M-50采用了常规布局三角翼后掠平尾的设计方案
M-50原计划采用祖贝茨的M16-17发动机,但由于该发动机项目严重滞后,为保证研制进度,M-50最后采用的是为图-22轰炸机设计的VD-7发动机。该发动机单台最大推力达到了9508公斤,可满足M-50除最大航程外试飞的绝大部分要求,同时还可以进行超音速飞行。机翼下方的2台发动机作为主发动机,翼尖的2台发动机作为副发动机。M-50的机腹部位设计有一个大的弹舱,最多可搭载30吨武器弹药,甚至可以容纳长达11米的M-61巡航导弹。不过由于弹舱尺寸比较长,这迫使主机翼布置得非常靠近机尾。
由于主起落架承担着近63%的机体重量,加之布置得过于靠近尾部,这致使尾部翼面的有效力矩急剧减少,飞机在起飞时机头很难抬起,从而严重影响了飞机的起降性能。为解决这个问题,米亚西舍夫创造性地采用了起落架自动液压支杆和液压控制刹车系统。前起落架采用自动液压支杆,当飞机速度达到300公里/小时时,前起落架会自动升高抬起机头约10度角,从而提高飞机的起飞性能。而主起落架的液压控制刹车系统,可有效减缓飞机落地时的冲击和降落速度,再配合三具总面积达216平方米的巨大减速伞,这让飞机即使在雪地上也可以平稳降落。
M-50的发动机布置在机翼下方吊舱和翼尖
M-50的起落架设计有自动液压支杆和液压控制刹车系统
M-50还采用了苏联当时最先进的电子系统,仅需要2名飞行员就可以完成操纵。驾驶舱采用了前后串列双座设计,飞行员从机头下方进出舱门,由于主要作战模式为高空高速作战,弹射座椅的弹射方向为向下弹射,飞行员需要穿着增压服,飞机上还设有食品、急救设备和一些生活设备。M-50还采用了新型的自动控制系统以及油料转移系统。由于M-50设计定位于高空高速轰炸机,因此在不同速度条件下的纵向稳定性要求完全不同,为此M-50设计了一套油料转移系统,以保证飞机在不同速度条件下的纵向稳定性。当飞机从亚音速加速到超音速时,飞机的燃油将会从驾驶舱后面的1号油箱转移到飞机尾部的8号油箱。当飞机从超音速减速到亚音速时燃油又会重新转移回1号油箱。
M-50的飞行员从机头下方进入串列座舱
M-50飞机的空重达到了85吨,最大起飞重量为210吨,最大载弹量达到了30吨,设计巡航速度为1500公里/小时,最大高空速度为1950公里/小时,最大升限1.65万米,最大航程为7400公里。1959年10月27日,M-50成功进行了首飞,并在9月16日的试飞中达到了1.01马赫的飞行速度。不过,由于当时M-50并未携带足够的设备,苏联试飞院经过测算认为正常情况下它试飞的最大速度应为0.99马赫。M-50原计划换装更大推力的VD-7M发动机,但由于发动机研制延误,直到1961年4月发动机才交付,经估计VD-7M将使M-50的最大飞行速度达到1.35马赫。
M-50轰炸机在试飞中的实际飞行速度勉强达到音速
在M-50进行试飞的同时,米亚西舍夫也在努力改进M-50的性能。M-50的航程与苏联军方的要求还存在一定差距,而且随着空地导弹的兴起,为增加航程和适应导弹时代的来临,米亚西舍夫设计局在M-50的基础上提出了改进方案,代号为M-52。M-52换装了原本就计划安装的祖贝茨M16-17发动机,并缩短了机翼和机身,发动机采用几何尺寸进气口。驾驶舱改为并列双座设计,垂尾顶端增加了额外的小平尾,机头增加了可收放的空中加油管,尾部还增加了GSh-23遥控双联机炮。M-52设计有Kh-22导弹制导系统,可以携带4枚Kh-22执行作战任务。如果一切按照计划进行,M-50将会成为一款性能强劲的超音速轰炸机。相比于美国B-58,M-50的尺寸更大、载弹量也更大,后期可携带空地导弹的M-52,作战能力要更加强大。
建造中的M-50原型机
盛极而衰
不过,就在1961年M-50紧锣密鼓试飞、M-52紧张研制之际,很少有人知道M-50距离告别蓝天仅剩下了8个飞行架次了,而这其中还包括参加图希诺航空节的表演任务。1961年7月9号,M-50在2架米格-21战斗机的护卫下,首次出现在世人面前。由于M-50的造型充满了科幻的俄式暴力风格,这让西方对苏联在超音速轰炸机领域的成果感到了深深的震撼。苏联军方为了达到更好的宣传效果,特意在彩排时为M-50刷上了05编号,正式露面时又给它换成了12,以此来营造出苏联轰炸机蓬勃发展的气氛。此举果然在西方营造出了恐慌气氛,西方媒体甚至认为M-50不仅具备高空超音速洲际作战能力,还具备核动力巡航能力。就在西方媒体为M-50惊呼的时候,苏联内部却已经下定决心放弃M-50。
1961年7月9号的图希诺航空界是M-50最为风光的时刻
M-50被放弃的主要原因还是由于苏联导弹武器的崛起以及M-50自身存在的问题。受限于发动机性能和航空技术不足的问题,M-50的最大飞行速度和航程始终无法令苏联军方满意。M-50最大航程仅为7400公里,距离军方要求的1.2万公里差距甚远,根本难以达到作战的需求。平心而论,按苏联军方当时的设计要求,的确是非常高的指标。1.2万公里的航程,2000公里/小时的速度,1.6万米的升限,即使放到今天也是比较高的要求了。当时,苏联在超音速轰炸机设计领域技术储备不足,米亚西舍夫进行了大量实验和技术积累。他清楚地认识到,M-50要想达到设计要求,材料、制造技术和工艺、高性能发动机等领域都要有全面突破。
以M-50的技术条件难以达到设计要求,只能先制造原型机作为实验平台,用于试飞和技术验证,待到技术问题解决后再投入正式生产。作为苏联早期超音速轰炸机的代表,M-50在很多方面都取得了显著的技术进步,它代表着苏联航空技术的巨大突破。对迫切渴望获得超音速轰炸机的苏联军方来说,他们的耐心显然有限,虽然同意了米亚西舍夫先制造原型机的建议,但M-50毕竟已经研制了近10年,眼看美国XB-70项目已经上马,苏联军方对M-50也开始失去了耐心。随着另一款超音速轰炸机T-4的研制,M-50在性能上也显得暗淡了不少。
设计指标更强的T-4轰炸机
苏联在1957年8月21日,首次成功发射了射程8000公里的SS-6洲际导弹,这让苏联获得了新的远程战略打击手段。随着苏联洲际导弹不断发展,时任苏共中央总书记的赫鲁晓夫对洲际导弹产生了浓厚的兴趣。他认为在未来战争中,战略轰炸机这种昂贵笨重的武器将会被无情淘汰,为此决定将苏联军备建设的核心转移到导弹武器上。随着赫鲁晓夫对战略轰炸机作用的贬低,导致苏军内部开始大批裁撤和取消项目,将节省下的资源投入到导弹武器发展上来。由于M-50性能不足且花费巨大,M-50首当其冲,于1961年年中停止了研发,它的改进型M-52也在即将完成原型机建造时被中止。同时,领导M-50的米亚西舍夫设计局也被裁撤,米亚西舍夫被调入中央空气流体力学研究院任所长,其他设计人员则转入航天器和导弹研发。
苏联第一款洲际弹道SS-6试验成功,掀起了一股导弹旋风
尾声
从技术角度看,M-50的性能指标要求比较高,而且所要求的技术也比较超前,尽管米亚西舍夫竭尽全力设计创新,但M-50依旧存在速度和航程不足的问题。苏联导弹武器的发展与军备战略变化,让M-50显得有些生不逢时,这也增添了一分壮志未酬的悲凉色彩。就在西方惊叹于M-50科幻怪诞的外形和高性能的同时,M-50的地位却一落千丈,最终落得个胎死腹中的下场。正如苏联人后来对M-50的评价一样,M-50是一款杰出但却失败的作品,它暴露了当时人们对超音速飞行缺乏了解。我们可能永远无法了解为M-50倾注无尽心血的米亚西舍夫,在面对高升调令时的复杂心情。
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