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鹤之旅——苏霍伊设计局传奇

发布时间:2013-04-25  原作者:晨枫   点击数:

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云开雾聚

  二战的乌云终于散去,但苏霍伊面前的迷雾反而更加浓郁。

  第二次世界大战后期,德国的梅塞斯密特 Me 262 喷气战斗机改变了空战,一夜之间,世界各国的空军都疯狂地卷入了喷气化,苏联也不例外。由于苏联自己的喷气发动机尚未过关,苏联将缴获的现成的德国技术国产化,在 1945 年把推力为 900 公斤的 Jumo004 作为 RD10 投产,推力为 800 公斤的 BMW003 作为 RD20 投产。按照分配,苏霍伊设计用 RD10 设计双发战斗机,代号苏-9。



苏-9 是苏霍伊的第一个喷气战斗机设计,外形酷似德国 Me 262,这也成为日后霉运的一个缘由

  苏霍伊在喷气时代的赛跑中落后了一步。苏霍伊在 1944 年就开始了喷气飞机的研究工作,但二战期间,苏联飞机设计师波利卡波夫和叶莫拉耶夫相继去世,他们的设计局解散,他们的设计和现有型号的改进、生产组织就交给了苏霍伊。二战期间,苏联最高领导层急需一架高速、舒适、安全的高干专用客机,以满足战时的交通需要。苏霍伊受命把叶莫拉耶夫 Yer-2 尽快按照这个要求改装。另一方面,图波列夫的图-2 轰炸机受到空军的高度评价,面对大量服役的图-2,缺乏机组人员的空军急需专用的教练机以加速训练,这个任务也交给了苏霍伊,最后设计出 UTB-2。这些临时任务的好处是苏霍伊获得了叶莫拉耶夫的伊尔库茨克飞机工厂,日后成为苏霍伊战斗机的重要生产基地。这些零时的紧急任务占用了苏霍伊大量的时间,但苏霍伊克服了重重困难,迎接了喷气时代的挑战。

  双发战斗机的总推力大,对发动机的可靠性没有单发敏感,也可以具有更大的起飞重量,装载更多的燃油、武器,具有更高的速度和更大的航程。米格设计局也分配到 RD10 发动机和双发布局,米格-9 在走了一段翼下双发的弯路后,最后决定把两台发动机紧闭并列,放在机头。苏霍伊则依然把两台发动机放在传统的翼下。在喷气时代的早期,这是一个很流行的布局。这样的布局有利于空出机头布置航炮,甚至安装雷达,吊挂在翼下的发动机对机身尺寸没有要求,也容易处理换装不同发动机的情况。缺点是迎面面积增加,迎风阻力较大,而且沉重的发动机吊挂在远离机身中轴线的两侧,滚转惯性大,不利于机动性的提高。

  这是一架酷似 Me 262 的双发喷气战斗机,当然针对苏联的战场情况和作战要求做了大量修改,如加强了起落架。为了减轻重量和增加速度,苏霍伊采用了较高的翼载,也就是说,单位翼面积需要产生较大的升力。这使得起飞、着陆速度较高,滑跑距离较长。苏霍伊采用火箭助推起飞和阻力伞缩短起落距离,其中阻力伞的采用是苏联第一。为了增加飞行员的生存力,苏霍伊设计局还自行设计,用火药助推实现了弹射座椅。

  1946 年初,设计和全尺寸模型完成,图纸交给负责试飞飞机制造的工厂。7 月底面静态测试开始,发动机交付拖延,所以也正好等待。10 月中,地面静态测试完成,发动机安装完毕。11 月 3 日,苏-9 首飞。在以后的试飞中,试飞员希亚诺夫对苏-9 的一般飞行性能表示满意,操纵容易,单发失效时甚至还可以双脱手稳定飞行,但高速飞行时操纵较沉重。

  1947 年 8 月 3 日,在苏联传统的土西诺航空节时,苏-9 参加了空中列队通过,有著名试飞员安德烈柯切托夫操控,他是米格设计局的米高扬的大学同学。8 月 18 日,苏-9 移交空军的试飞中心作国家鉴定试飞。基于试飞经验,苏霍伊在苏-9 上首次采用还采用了当时最新的液压操纵副翼等先进技术,以解决高速飞行时操控沉重的问题。带液压助力的苏-9 在 48 年 3 月 27 日到 5 月 25 日之间再次试飞,其间共飞行 5 小时 13 分钟,测试了带和不带液压助力情况下在不同高度下杆力和偏转角之间的关系。在 1946 年 10 月 12 日到 1948 年 5 月 26 日其间,共试飞 136 次,累计 58 小时 58 分钟,海平面速度达到 847 公里/小时,8,000 米高空速度达到 885 公里/小时,升限 12,000 米,航程 1,200 公里,续航时间 1 小时 44 分钟。

  苏-9 达到了设计要求,也具有较先进的技术和良好的性能。但其他设计局如米格、雅可夫列夫、拉沃奇金已经先走了一步,抢先投入了生产。同时,苏霍伊被告了黑状,说苏-9 抄袭了 Me 262,社会主义苏联抄袭纳粹德国的设计,在国际上影响不好,云云。

  这个时候,米格、雅克已经超越了喷气时代的最初阶段,进入了第二轮,单发的米格-15 和雅克-15 已经跃然纸上。其实米格-15 和雅克-15 的外形和纳粹德国最著名的飞机设计师之一库特唐克设计的 Ta 183 十分相似,只是 Ta 183 没有来得及试飞和投产罢了。当然米格-15 和雅克-15 本身是优秀的战斗机,单发天然比双发简单、成本低、便于大量生产,机头进气在发动机、机身气动的结合上比较简单,外形类似的美国 F-84“雷电”、F-86“佩刀”、法国“暴风”、“神秘”都采用类似的外形,自然有其道理。不管什么原因,苏-9 下马了,苏霍伊设计局在喷气战斗机的第一轮竞赛中落败。

  苏霍伊在苏-9 项目中也学到了东西,试飞和样机制造过程大大理顺,制造公差缩小到 0.25 毫米,不再对机身涂漆,而是采用氧化的光铝表面,以节约重量。苏霍伊接下来将苏-9 的二号机改进,采用两台加力的 RD10,将翼下吊挂的发动机舱改成翼内,像二战中 B-26 双发轰炸机那样,发动机中轴线和机翼齐平。根据 TsAGI 的计算,这样可以减小迎风阻力和发动机舱-机翼之间气动干扰造成的阻力。不过这样一来,原来平直的翼梁要在发动机的部位变成马蹄形的,以容纳发动机,设计和制造上比较复杂。马蹄形的下半部开放,便于发动机从地面往上吊装或者拆卸。发动机上移后,平尾处在发动机喷流之中,所以也稍带上反,以避开发动机喷流。

  苏-9 二号机还没有完成,就中途易帜,按进一步改进的苏-11 继续了。苏-11 的基本外形和苏-9 相同,但采用两台留里卡 TR1 发动机,这是阿基普留里卡设计的苏联自己的第一代喷气发动机,推力达到 1,500 公斤,这也是苏霍伊和留里卡长期合作的开始。

苏-11 在苏-9 的基础上发展而来,发动机舱上移到机翼内,发动机中轴基本和机翼齐平

  1947 年 5 月 28 日,希亚诺夫操控苏-11 作了首飞,8 月 3 日,苏-11 参加了土西诺航空节。但 TR1 最后只达到 1,300 公斤的推力,没有达到 1,500 公斤的设计指标。改进型 TR1A 还需要时日。苏-11 的进一步试飞暂停。试飞中也发祥苏-11 有高速时方向安定性问题。苏-11 公斤进行了 54 次试飞,累计 21 小时 8 分钟,起飞重量达到 6,350 公斤,海平面速度 940 公里/小时,3,000 米中空速度 910 公里/小时,升限 13,000 米。中空速度低于海平面速度是一个比较奇怪的事,不知道为什么。苏-11 的最终试飞鉴定是不适宜于投入大批生产,成为苏霍伊长长的流产儿名单上的又一个。

  苏霍伊还设计过苏-10 喷气式轰炸机,这是应航空工业部 1946 年 3 月 27 日的指令设计的,采用 4 台 RD10 发动机。当时苏联还没有喷气轰炸机的设计、航程估算和测试规范,苏霍伊设计局要自己动手,创立一整套规范。苏霍伊在和 TsAGI 合作用风洞研究了无数方案后,最后决定将发动机安装在机翼中段,独特的是,发动机在机翼上下成对配置,但进气口都在机翼前缘的前面,下发动机的进气口更加向前突出,以保证所有发动机的最有效进气。6 月间,设计完成;1947 年 1 月,全尺寸模型通过鉴定;年底开始静态测试;1948 年样机完成,但出于不明原因,还没有试飞就下马了。

外形可爱的 Su-10

  屡败屡战的苏霍伊在苏-11 的基础上又改进成苏-13,用推力达 1,600 公斤的 RD50 发动机,并将机翼减薄以减小阻力,但苏-13 连样机都没有制造就下马了。

  1947 年 3 月,苏霍伊开始了苏-15 双发重型战斗机的设计,采用两台 RD45 发动机,单台推力 2,270 公斤。这是采用一前一后的独特布置的双发战斗机,米格也有类似的实验性飞机。在理论上,这样可以最大限度地减少迎风面积,也容易平衡发动机的重量。但两台发动机的工作条件很不一样,实际上失大于得。为了为后发进气道让地方,座舱只有靠左,成为少见的座舱不在飞机中线上的飞机。

苏-15 采用了少见的前后双发,为了避开后发的进气道,座舱还特意向左靠,成为少见的座舱不在飞机中线上的飞机

  TsAGI 根据气动研究的理论结果和世界航空界的潮流,提议苏霍伊用 30 度后掠角的后掠翼,所以这也是第一架苏霍伊后掠翼飞机。

  拼命抢时间力争及早投产以改变颓运的苏霍伊只用了四个月就完成了样机,1948 年 10 月 25 日,地面静态试验开始;1949 年 1 月 11 日,希亚诺夫就把苏-15 飞上天,随后希亚诺夫和阿诺金开始了试飞。起飞重量达到 10,437 公斤,相比之下,米格-15只有 4,960 公斤。尽管重量较大,双发的推力更大,苏-15 在 2.5 分钟内可以爬升到 5,000 米高空,具有相当好的性能。但 1949 年 6 月 13 日,在 2,000 米空中飞最大速度的时候,垂尾发生严重颤振,阿诺金只得弃机跳伞。

  二号机是作为截击机设计的,后发的进气道缩小,为更大的机内油箱让地方,翼下也可以挂载副油箱,大大增加的燃油量使其可以完成远程截击或护航任务。但二号机没有完成。

  苏霍伊还设计了具有跨音速能力的苏-17,尽管苏-17 已经准备就绪,可以开始试飞,苏霍伊的设计局在 1949 年被解散。

具有跨音速能力的苏-17

  一般认为苏霍伊设计局是斯大林下令解散的。斯大林一直不喜欢苏霍伊,苏霍伊在整个卫国战争到战后初期一直没有设计出一架大批生产的飞机,自然对改善斯大林对苏霍伊的印象毫无帮助。在 30 年代大清洗之后,斯大林已经不大杀人了,解散设计局是很客气的了。苏霍伊被调任图波列夫设计局重新担任副总。

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