朝鲜战争的前世今生(十八)宿敌,米格15与F86
首先向各位读者朋友道个歉,拖更时间有点长,今天起到周末,保证每天1更。
由于接下来将涉及空军作战,这里我先详细介绍一下朝鲜天空的两位主角,米格15与F86。
作为一名业余、非专业、娱乐型自媒体作者,其实我自认为战斗机才是我写作的强项。
跟大部分人的印象不同,这两种飞机并不是一个数量级的飞机,F86是一种比米格15要大很多的飞机。
F86长度为11.44米,翼展11.32米,高度4.47米,机翼面积29.20平方米,空重4578千克,最大起飞重量为7359千克。
作为对比,米格15 的指标是:机长10.13米,翼展10.08米,机高3.4米,机翼面积20.6平方米,全机空重3636千克,最大起飞重量5111千克。
也就是说,F86的翼面积几乎是米格15的1.5倍,最大起飞重量是1.4倍。

注意二者的体型对比
这在当时而言,是数量级的差距,相当于现在所说的重型与中型的区别。
那么为什么F86会这么大呢?这就要涉及到战斗机设计理念了。
看过我之前文章的朋友可能还记得,我说过,决定战斗机机动性最基础的有两个指标,一个是推重比,一个是翼载荷。
推重比是发动机推力与战斗机重量之比,翼载荷是战斗机重量与机翼面积之比。
其实战斗机格斗的场景你可以想象成两个屁股后面装了火箭的人,拿着手枪在空中对射。怎么打最划算呢?当然是从对方的上方、后方开枪,这时他打不着你而你却能从容瞄准。怎样才能拥有这种局势呢? 一个垂直方向加速升起更快,抢占高点俯冲攻击;另一个是水平方向转圈更灵活,转弯半径更小,能够绕到对手屁股后。
而推重比就是的是垂直爬升指标,而翼载荷则影响水平机动性、起降性能等指标。
二战后期喷气式飞机才正式参战,在这个时间设计的飞机往往有很多螺旋桨飞机的影子,F86就是这样。
最初,F86的原型机采用了平直翼,这种翼型的好处就是低空、低速环境下有着良好的可操纵性,特别是在航母上进行的起降操作时,各种攻击机大都选用这种翼型。当然其缺点也很明显,巡航耗油率、飞行速度都会受到很大影响。
有人会问,在航母上操作?F86不是空军的飞机吗?
错,最早主导F86设计的是美国海军,美国空军在1947年才成立,之前分属海军航空队和陆军航空队。
美国海军根据二战对日作战经验,认为战斗机最重要的性能就是能够为飞行员提供稳定的射击环境,也就是说,速度慢点无所谓,关键是提升飞机在格斗中的可操纵性。
但是,德国投降后,美国开始搜罗德国的各种高新技术,在搜罗过程中,发现了一个关于战斗机的重要研究成果,即后掠翼构型在0.9 马赫时有极大的效费优势。

常见的机翼形状,右上角为后掠翼
平直翼飞机在近音速时会受到压缩效应的强烈冲击,后掠翼延迟了激波的产生,并且在超音速时产生的激波强度比平直翼小得多,使得高速操控性较好,但同时德国人也指出,后掠翼会导致对新手很不友好的翼尖失速(机翼与气流方向的角度超过某个临界值后,会产生不受控制的俯冲颠簸运动,发动机发生振动,驾驶员感到操纵异常),而且低空、低速环境下的飞行稳定性很不好。
美国人于是开始了紧张的风洞试验,发现后掠翼确实是个好东西。于是,在1945年8月,原型机都造好了的F86被改成了后掠翼,这也大大延迟了其服役时间,导致F86参军比米格15晚了两年。
为了弥补后掠翼的翼尖失速问题,美国人在机翼前缘安装了自动缝翼。缝翼倒没啥可惊奇的,关键是1945年的全自动控制缝翼。这种缝翼根据所受的气动力打开或者关闭,当缝翼向前滑动打开时,可以加速流经机翼上表面的气流速度,得以增加升力并减小失速速度,在高速时,缝翼自动关闭将阻力减到最小。这就需要计算机计算复杂的气动变化,也就需要编程,在当时简直是外星科技。
为了提高飞机的可操纵性和设计稳定性,F86的机翼面积被设计的相当大,也就是朝着降低翼载荷的方向发展。而机翼面积大了,重量也会上升,由于初期没有足够推力的发动机(推力还是要大于米格15的发动机),所以其推重比一般。
同时,根据二战与日本战斗机作战的经验,美国认为战斗机武器不需要威力太大,命中对方一发炮弹还是一发子弹都可报销对手,而武器口径小意味着高射速和大的载弹量,能够有效提高命中率。所以,美国人给F86装上了6挺勃朗宁M2HB12.7毫米机枪,6挺机枪的子弹会于离机首1000尺汇集于一点。
F86的设计过程就是这样,回头说说米格15。
苏联人的喷气式战斗机经验,基本是跟德国师傅学的。跟美国有一定的独立性不同,苏联直接照猫画虎,在德国Ta183验证机设计的基础上设计出了自己的战斗机,但不是米格15,而是米格9。

Ta183验证机,真的没有Q化,它长得就是这个样子的。
德国人设计这种验证机主要目的是验证四项特性,即短进气道、短机身、重装甲和后掠翼的喷气式战斗机。
苏联人的米格9就照着这个模样做了出来,虽然机身有所放大,但是米格9的发动机推力也有所提升,较Ta183的1300kg提升到了1600kg。
但是飞机造出来,苏联人发现,他们照猫画虎画出来的是一只病老虎。米格9的最大时速只有800KM/H,航程也是出奇的低,这些指标甚至不如Ta183,这是怎么回事儿呢?

米格9,比它爹还丑
其实苏美学习德国的喷气式战斗机都是半吊子,人家德国人虽然用后掠翼,但是人家使用了薄型机翼,与传统螺旋桨战斗机的机翼完全不同。在早期喷气式战斗机的试验中德国人发现:减小翼型厚度不仅降低了阻力,还能够推迟激波的出现,而激波对于跨音速和超音速飞行有重要影响。虽然对结构强度提出了更高要求,但是相比性能的提高这种要求是可以接受的。
战后美、苏两国在研制第一代喷气式战斗机时均只引入了后掠翼技术,而没有采用薄翼型设计,美国直到F-100才采用相对厚度7%的45°后掠翼,而苏联人则是直到米格21才发现了这个诀窍,而米格21设计完成那会儿朝鲜战争已经结束了。
顺道说一句,米格9战斗机最初被斯大林排在援华战斗机的第一顺位,还得按半价给钱,被周总理否了。总理表示,要给就给点好东西,中国不是废品回收站。
斯大林感觉事情确实有点过分,于是连忙表示歉意,并于1951年破天荒的赠送中国372架米格-15飞机,包括12架乌米格-15(双座)。中国于1951年6~8月间分3批接收,仅支付了运输费,这是整个抗美援朝期间苏联人第一次赠送武器,第二次则是1953年赠送的12架图-4轰炸机(苏联版B-29)。
连斯大林同志都感觉送米格9太丢人,连飞机都没几架的志愿军都不愿接收,你说这个飞机得有多废柴。
在1946年这个时点,苏联人并没发现薄机翼的好处,那该怎么改进呢?
苏联人的思路很简单,大力出奇迹,既然速度不行,那就用大推力发动机。
可是问题来了,这种发动机苏联造不出来。
没关系,在1946年,东西方之间还没有剑拔弩张。苏联趁着东西方关系还没有恶化的时候,设法从英国进口了25台先进的尼恩和德文特涡轮喷气发动机,前者的仿制品成为了米格15的动力,其加力推力达到了2700kg。
德国人在设计Ta183的时候,其主要作战对象就是美英的远程轰炸机群,所以德国人为其设计了四门30毫米MK108机炮,用来针对各种空中堡垒的重装甲。
而苏联人则继承了这一点,他们为米格15装上了一门37毫米机炮和两门23毫米机炮,任何一门航炮的一发炮弹足以击穿美军重型轰炸机的保护装甲。
同时,由于Ta183的作战假想地域为德国本土的防空作战,所以其不需要大航程,对载油量就没有过多要求,所以机身就可以设计的紧凑些,这样还有利于缩短进气道,这些也都被米格15继承了。而机身紧凑了,就使其整机空重控制的很好,所以其推重比要高于F86。
还有,为了抵御美国远程轰炸机上那些可怕的防御机枪转塔,Ta183还在关键位置加装了防弹装甲,这些米格15也照着做了。
但是,后掠翼构型有可怕的翼尖失速,美国人用外星技术弥补了,苏联人可做不到,德国人也没想出好的办法。于是,苏联人再次发挥了其简单粗暴的良好传统,他们在米格15机翼上装上了4个翼刀,来改善飞机俯仰安定性。但是翼刀只能推迟上仰发生的迎角,但不能消除上仰的发生,新手飞行员仍然面临可怕的飞行陷阱。
顺道说一句,咱的飞豹也是后掠翼,也是用翼刀。
就这样,米格15和F86的大致特性就出来了。
米格15的推重比、滚转、中高度爬升、最大垂直升限优于F86;F86的水平盘旋、极速、可操纵性、高速状态下飞行稳定性要优于米格15。
而在可维护性、机体寿命、对新手的友好程度、人机交互等方面就不用介绍了,这些从来都不是毛子的强项。
但必须要指出的是,在整个冷战时期,这两型飞机是在同一时点美苏技术差距最小的主战机型。
综上:米格15更像是一种截击机,其速度快,升限高,垂直爬升快,武器威力大,非常适合打轰炸机;而F86更像空优战斗机,它就是为了打战斗机而存在的。
最后需要说明,在朝鲜战争的前半段儿,美军的主战机型不是F86。因为F86正式交付是在1949年3月,朝鲜战争爆发那会儿交付美国空军的也就300架,而且当时的美国空军刚刚成立,手下的飞行员大都是菜鸡,接手新的飞机需要相当长的适应期。所以,在相当长的时间里,美空军主力战斗机是F84,海军主力战斗机是F2H女妖和F9F黑豹,这三者严格来说都偏向战斗轰炸机,跟专业制空的米格15相比处在劣势一方。
在朝鲜战争后期,一个叫约翰·伯伊德的美国飞行员进入朝鲜参战,他驾驶的机型正是F86。与其他美军飞行员相比,他的打法更为激进,或者可以说是粗狂。
当时米格15打F86都喜欢垂直爬升,欺负F86爬的慢,抢占制高点,然后俯冲攻击;而F86打米格15则喜欢水平转圈,利用云层掩护,让米格15绕弯追,很容易使其进入因失速导致的尾旋,也就是飞机沿着一条小半径的螺旋线航迹一面旋转、一面急剧下降,不是飞行老手很难改出。
但是这些打法伯伊德都不喜欢,他最喜欢的一招是敌人追击时,他踩油门逃跑,当敌人加速追赶时,他就突然踩刹车,飞机会拉起,敌机就会冲到前头,他再开火射击。
这是一个相当相当危险的飞行动作,可是他就是喜欢用,直到后来驾驶F100时仍然是恶心不改。
然而,当时只是菜鸟的他只能飞僚机,并没有太多的自主权。但是他仍然喜欢冒险,甚至不惜违抗军令多次飞进中国领空。1953年6月30日,他取得了人生第一个、也是唯一的战果,在中国境内击落了一架米格15。
还没等他大展身手,朝鲜战争就结束了。
回国后,他先是去了内华达州的内利斯空军基地当教官,这个空军基地就是后来大名鼎鼎的“红旗军演”的演习场;然后他又去学习理论知识,去乔治亚学习航空物理。
这样,他就成为了一个既有理论基础、也有实践经验、还有实战经验的人,然后,他提出了那个著名的理论,“能量机动”。
我大学专业是金融,特长是讲故事,对物理实在是不懂,我用我能够理解的物理知识解释一下这个理论,请各位专家轻笑。
简单说,决定空战胜利的不是飞机的最大速度、载弹量亦或是其他指标,而是剩余能量SEP。
这个剩余能量SEP可以表示为战斗机在不同包线的总能量,主要由动能和势能组成。所谓动能就是战斗机自身的产生的推力,所谓势能就是战斗机格斗中所处的高度带来的能量。而总能量越高,战斗机在格斗中的优势就越大。
要想保证高的SEP,就要在格斗中保持足够的推力,保持足够的高度。而要想达到这两点,就要做好三点,低翼载荷(利于爬升、飞行可控)、大升阻比(提高升力)和高推重比(爬升加速度快)。
在这种思路下,美国人搞出了F-15和F-16,摆脱了其战斗机设计持续二十年追求多功能(F4、F100、F111这一群战轰)的误区。其中,F-15的推重比之高、翼载荷之低使其独步天下,在其服役之后五十年没有一型战斗机在这两项指标上可以超越它,包括所有的四代机。
美国人的F-15服役后,苏联人很着急,但是研究了F-15的数据后,他们认为自己无论如何也造不出来类似的战斗机,F-15以13吨的空重搭配23KN的总推力还能保持宽裕的机体空间,已经接近战斗机的极限。
所以苏联人决定,两条腿走路,设计两种机型。
一种极力压缩空重,不惜以压缩内油为代价,配上比较省油却牺牲了寿命的发动机,去跟美国人拼推重比和机动性,争夺空中优势;
另一种配备完善的机载设备和充裕的内油,配备大推力发动机,牺牲一些推重比,重点改善升力和水平方向的机动性能,在航程、雷达性能和升力系数上超过F15,发展一款兼顾截击与空优的战斗机。
前一种战斗机服役后叫米格29,后一种战斗机服役后叫苏-27。
这样,第一代战斗机是美国水平强而苏联垂直强,到了第三代,又倒过来了。
插句题外话,前不久我突发奇想,想看看在百度搜索“大鹏人文”时下拉的关联搜索会是什么?一开始我设想的是“拿破仑”、“日俄战争”或是“朝鲜战争”,毕竟在过去一年里我也写了不少战争系列。
但是结果真的很让我出乎意料,最上面的竟然是“大鹏人文 战斗机”,疫情期间信手写的战斗机排行系列竟然如此受欢迎,再次感谢各位读者的支持。
发布于 12-03