米格-9(Mig-9)是苏联战后研制的首批喷气式战斗机之一,由米高扬设计局研发,采用仿制的德国BMW003喷气式发动机(苏联编号RD-20,每台静推力800公斤)。MiG-9的气动布局类似老式活塞飞机,喷气发动机放在前机身下部,前三点起落架,机翼为平直中单翼,头部装三门机炮,炮管伸在机身外。1946年3月原型机出厂,4月24日首飞成功,成为苏联最早的喷气式战斗机。作为喷气式战斗机,MiG-9并不成功,共生产了约1,000架,服役时间不长,1952年MiG-15服役时就退役了。
技术参数
外形尺寸:9.75(机长)×10(翼展)×2.59(机高)米。
机翼面积:18.3㎡。
空重:3540千克。
最大起飞重量:5501千克。
最大平飞速度:910公里/小时(0.8马赫)。
实用升限:12800米。
航程:1100公里。
发动机:2台РД-20型喷气发动机(苏联仿造的BMW-003发动机),每台静推力800千克。
武器系统:1门37毫米航炮,备弹40发;2门23毫米航炮,每门备弹80发。
研制背景及过程
苏联在是否直接仿制德国的Me262或He162喷气机的问题上发生了争论。这时苏军已经缴获了相当数量的德国飞机和发动机的整机和部件,可以拼装一定数量的飞机,缴获的技术资料和工装也足够开始仿制生产,但这样将扼杀苏联自己的设计。最后,在雅可夫列夫等人的坚持下,决定自己研制。除了面子问题,还有一个实际问题:德国设计的工艺要求太高,在德国备件耗尽后,苏联的工艺水平不足以自己大批制造,仿制也难以保证质量。由于苏联自己研制的喷气发动机在进度上赶不及,高层决定先用缴获的德国Jumo或BMW喷气发动机,然后设法从英国进口“尼恩”和“德温特”发动机,在40年代末或50年代初过渡到苏联自己的喷气发动机。高层同时决定,米高扬和苏霍伊用BMW003(苏联编号RD-20)集中于双发战斗机,雅可夫列夫和拉沃奇金用Jumo004(苏联编号RD-10)集中于单发战斗机。
机翼下的BMW003
米高扬的初始方案和Me262如出一辙,这也是当时喷气战斗机的主流布局。但是这个布局的迎风面积大,阻力大,沉重的发动机远离机身轴线,横滚时的转动惯量大,机动性不好,单发失效后偏航力矩也大。风洞试验表明,在发动机推力有限的情况下,这样的喷气战斗机的速度潜力不大。
首先将喷气战斗机投入战场的德国当然也注意到了这个问题。在二战后期德国秘密武器盛行期间,以设计Fw190战斗机著称的KurtTank设计了Ta183喷气战斗机,采用机身发动机、机头进气的布局,在气动设计上解决了很多Me262的问题。除了机头进气,Ta183还采用了先进的后掠翼。关于米格和当时苏联其他第一代喷气战斗机采用机头进气是否受德国影响的问题,东西方一直存在争论。苏军缴获了Ta183的样机和大批技术资料,但KurtTank和他的手下都逃到美英军占领区,向西方盟国投降了。不管是异曲同工还是照抄不误,一般认为战后初期东西方很大一批喷气战斗机都受到Ta183的影响,包括多种米格战斗机、美国的F-84“雷电”、F-86“佩刀”、法国的“暴风”、“神秘”等,尽管这些飞机中的每一个的具体技术实现都和Ta183有很大的不同。
美国的F-84“雷电”
45年夏,米高扬毅然下令中止翼下双发的布局,而是采用机头进气的机内双发,也就是说,两台发动机并排安装在前机身内。发动机前置的机头进气尽管看起来臃肿、丑陋,风洞试验表明,这个新布局的阻力大大减小。新飞机被称为伊-300,也称为米格-9。1946年4月24日,米格的第一架米格-9被拉到莫斯科郊外的契卡洛夫斯卡雅机场,准备试飞。这时雅可夫列夫的雅克-15也准备好了,也要试飞。米高扬和雅可夫列夫最后抛硬币,决定谁先首飞。米高扬赢了,很快,试飞员驾驶米格-9升空,做了20分钟的试飞。这是苏联的第一次喷气式飞行。几个小时后,雅克-15也升空试飞成功。
发动机安放在前机身或许是出于米格-3以来一向的习惯,发动机靠前也使重心靠前,有利于俯仰稳定性。但这样使后机身暴露于发动机的喷流之中,米格在一开始对这个问题的严重性并没有认识。在地面试车的时候,发动机喷出的炽热喷流很快把沥青地面烧熔了,这引起米格对后机身的结构放热的注意。为了保护机尾不被炽热喷流损坏,米格在米格-9的机尾下半部分加装了防热钢板。试飞中,米格-9具有很强的抬头趋势,压也压不下来,并发生了严重的振动。试飞员格林奇科对飞机的性能十分满意,但说到振动,格林奇科半开玩笑地说眼珠子被振动的晃动不止,一直到晚上才停下来。研究表明,防热钢板本身的重量不足以产生如此严重的抬头效应,但由于文丘里作用,高速喷流实际上在机尾下形成了一个不稳定的低压区,造成机尾的负升力和振动。将钢板打孔后,问题大大缓解了,但多孔钢板和机尾结构不同的受热膨胀率造成严重的拉伸和扭曲。引入环境空气冷却解决了受热膨胀的问题,但不稳定低压区的问题又回来了。最后是通过反复试验,用特殊形状的多孔防热钢板,才解决了这个问题。
作者:
沅沅
编辑:
张学勤
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