50 年代初,西方已经开始在德国战时的空空导弹基础上,发展具有实战价值的新型空空导弹。苏联虽然同步展开了研制工作,但米高扬对空空导弹的作用很是怀疑,尤其对空空导弹的重量、尺寸和制导的精度疑虑重重。这也难怪,早期空空导弹笨重不说,雷达驾束制导的精度受雷达波束的锥形限制,距离越远,精度越糟。但导弹技术是在飞速进步的。随着无线电指令制导技术的引入,苏联也开始将 K-5 空空导弹投入使用,米格设计局也相应地设计了米格-17PFU,拆除航炮,专门携带空空导弹。

在金门炮战期间的 1958 年 9 月 24 日,解放军空军飞行员王自重的歼-5 在击落国民党空军两架 F-86 之后,被一枚“响尾蛇”空空导弹击中,但另一枚“响尾蛇”导弹没有爆炸,坠地后被发现,送往苏联,在此基础上研制成功 K-13 空空导弹,在很长时间内是苏联各式战斗机的主力近距格斗导弹。

晨枫 原载 Part11

更快,更高,这是 50 年代战斗机设计的最高境界。大战一结束,苏联的航空人就开始向突破音障冲刺。缴获的德国技术资料表明德国从 30 年代就开始研究突破音障的问题,西方正在紧锣密鼓地将突破音障变为现实,苏联当然不能落后。米格-15LL 和米格-17 的经验表明,突破音障就在眼前,但这不是吹弹得破的纸糊的天棚,而是一道看不见但推不动的玻璃天花板。当留尔卡设计成功加力推力为 4,996 公斤的 AL-5 涡喷发动机的时候,机会似乎来了。米格用 AL-5 装进米格-17 的基本结构,设计了伊-350 研究机。伊-350 的机身更加细长,机翼后掠达到 55 度,翼型更加纤薄,为了控制展向气流流动,每侧机翼上有多达四个翼刀。

伊-350,本可以成为终极米格-15 的飞机,但留尔卡 AL-5 发动机太不可靠,只好放弃

伊-350 装备了机载雷达,本可以成为米格-15 的终极版本,但在试飞中,AL-5 有严重的空中熄火问题。51 年 6 月 16 日第一次试飞中,一起飞发动机就熄火,所有液压系统全部失灵,试飞员塞多夫竟然在手动放下起落架后,安全着陆。这时米高扬依然按医嘱修养,没有过问试飞的事情,设计局里汇报时,也只是简单地提了一句“塞多夫安全着陆,一切都好”。直到和塞多夫私下聊天时,米高扬才得知问题的严重性。鉴于严重的发动机可靠性问题,伊-350 计划在 51 年 8 月被中止了,米格设计局退回到后备计划,用两台米库林 AM-5 涡喷发动机作动力。推力为 1,999 公斤的 AM-5 也被雅克-25 所采用,发动机直径小,耗油低,双发也具有天然的安全余度和加速性的优势,小发动机的转动惯量小,油门响应和加速快。在此之前,米格已经将两台 AM-5 装进伊-340,这就是重新设计后机身的米格-17。在验证了双发 AM-5 的设计后,米格将伊-340 和伊-350 的设计结合起来,设计了伊-360。

伊-360,这已经很接近米格-19 了,但是高平尾

52 年 5 月 27 日,伊-360 成功地首飞,塞多夫掌舵。6 月 25 日,在气动和燃油系统的问题还没有完全解决之前,塞多夫就在浅俯冲中达到 1.14 马赫,但更重要的是,在平飞中达到 1,192 公里/小时,也就是 1.04 马赫。这时苏联第一次在平飞中达到超音速。在更大推力(达 3,523 公斤)的米库林 AM-9 推出后,塞多夫在 54 年 3 月 19 日将伊-360 飞出 1,452 公里/小时(1.33 马赫)的平飞速度。 和伊-360 之间,谁首先在平飞中达到超音速,这是航空史上又一个争不清的问题,冷战高峰的保密和夸口更使这一潭本来就不大清的水搅得更浑。

米格-15 将平尾上升到垂尾的一半高度,伊-350 走得更远,将平尾升到垂尾的顶部,形成 T 形尾。这是充分利用垂尾的后掠,将平尾的位置尽可能向后推,达到最大的控制力矩,使较小的平尾面积(重量、作动机构功率)成为可能。但风洞试验表明,这样的阻力较大,最严重的是,在大迎角的时候,机翼对平尾形成遮挡,容易造成深度失速,改出都不容易。试飞验证了这个问题。试飞员伊万诺夫在 11,000 米探索高速机动包线时进入失速,一直到坠机前的最后一刻才在低空改出,就是因为平尾失灵导致失去俯仰控制。为了解决这个问题,平尾从垂尾顶上移到垂尾一半高度的位置,但是还是不解决问题,最后一直移到垂尾根部。但这样一来,平尾的面积从 3 平方米增加到 5.5 平方米。这也是没有办法的事情。

在伊万诺夫差点失去控制后,平尾移了下来

在试飞的基础上进一步完善后,伊-360 升级为伊-370,55 年 8 月 31 日定型后,改称。在定型前,米格-19 已经在土希诺航展上露面,一定型,生产型米格-19 就交付空军进行作战试飞,试飞员之一就是斯特凡·米高扬,阿纳斯塔斯·米高扬的儿子,阿尔腾姆·米高扬的侄子。

伊-370,也就是米格-19 的原型

在这一期间,米格设计局还安排一个小组,抽调包括以后担任米格总师的布鲁诺夫和贝利亚科夫在内的精兵强将,在其他科研机构的配合下,专门研究未来战斗机的一些关键技术,其中包括新型液压作动机构、冗余操纵系统、全动平尾、过载限制装置、超音速进气口、导弹和炮口烟的问题等。这些研究的成果不仅对米格的飞机设计产生了巨大的作用,对整个苏联的飞机设计都产生了巨大的作用。

这些研究成果很快就派上了用场。米格-19 在空军试飞和小批服役的过程中,发现了超音速飞行时平尾有严重的控制力矩不足的问题。这是平尾正好出来超音速飞行引起的激波锥背后的低压区内,气动控制作用大打折扣。只有大幅度增加平尾面积,使用全动平尾,才能达到足够的气动控制作用。米格也决定在米格-19 上采用全动平尾。美国在同期也发现了这个问题,在第一架超音速战斗机 F-100“超佩刀”上采用了全动平尾。大面积的全动平尾需要大功率的液压助力,但液压助力带来了新的问题。在一次试飞中,试飞员科克纳奇(老资格了,在二战中 Suprun 牺牲后,接替担任试飞员飞行团团长,参加保卫莫斯科的战斗)一起飞,飞机就发生严重的振荡,飞机像喝醉酒了一样忽上忽下。沉着冷静的科克纳奇花尽了力气,将飞机安全着陆,但自己的头上、身上撞得到处是伤。事故分析结果表明,液压助力的操纵杆时飞行员难以判断气动控制面上的压力,就好像助力过渡的汽车动力转向一样,一点路感也没有了,难以凭感觉精确控制。液压控制系统有自己固有的动态相应,飞行员输入动作和控制面实际响应之间有一个滞后。通常这个滞后可以忽略不计,在飞行平稳的时候,一点点滞后也无伤大雅。但在紧急情况手忙脚乱时,很可能会造成飞行员的动作和实际响应严重不同步,飞行员被迫加大动作,反而造成更大的不同步,最终导致失控。这就是所谓的“飞行员引起的振荡”(Pilot Induced Oscillation,简称 PIO)。这个问题到还时不时冒出来,在人们不防备的时候咬一口。在流传很广的 试飞坠机的视频里,就可以看到很典型的 PIO。