找回密码
 注册
搜索
查看: 241|回复: 1

[军事] 红色空军的速度怪兽,米亚西舍夫M-50“野蛮人”超音速轰炸机

[复制链接]
发表于 2020-9-12 09:36 AM | 显示全部楼层 |阅读模式


本帖最后由 源济 于 2020-8-15 02:49 PM 编辑

红色空军的速度怪兽,米亚西舍夫M-50“野蛮人”超音速轰炸机(上)

 Armstrong 空军之翼 2020-05-21

  1961年7月发生在莫斯科上空的一起事件不仅令外行人震惊,也令全球航空专家们大吃一惊。一架巨大的三角翼四发飞机在图西诺机场的空中分列式中飞过,并点燃加力燃烧室迅速消失在远方。全球对这架奇怪飞机的猜测与报道连篇累牍,但该机此后却再也没有出现在天空中。直到七年后,当M-50A轰炸机成为莫斯科附近莫尼诺航空博物馆的一件展品时,关于该机的秘密才被揭露。

IMG_4779.JPG

图西诺机场上空的M-50A

  M-50的历史始于上世纪50年代,在这个人类疯狂追逐超音速性能的年代,不仅所有新设计的战斗机被要求能超音速飞行,战略轰炸机也是如此。

IMG_4780.JPG

莫尼诺的M-50A原型机

苏联早期超音速轰炸机研究

  早在M-4“野牛”轰炸机首飞之前的1952年,苏联航空工业就开始了对超音速轰炸机的初步研究,美国此时正在加紧研制B-58超音速轰炸机,苏联也必须拥有对应飞机。1953年,苏联的超音速轰炸机研究被并入超远程轰炸机项目(SDB),优先级进一步提高。

IMG_4781.JPG

B-58“盗贼”在设计上与M-50有一些相似之处

  对当时的苏联航空工业来说,实现轰炸机的超音速飞行仍是一个艰难目标,另一项巨大挑战就是如何使轰炸机对美国实施核打击后仍有足够航程返回苏联。为了实现足够航程,苏联航空专家们提出的第一种概念被称为“鸭子”,由载机和无人驾驶可消耗载荷平台组成,进入射程后载机会抛弃载荷平台,由后者向目标实施打击,载机再独自返回基地,这与B-58的早期方案不谋而合。其他的远程概念还有双机拖曳以及挂载集成有发动机的大型副油箱,副油箱被用光后会被连发动机一起抛弃。

IMG_4782.JPG

“鸭子”寄生概念

IMG_4783.JPG

超级副油箱增程概念

  这种寄生概念是一个疯狂的想法,但与其他概念相比还算正常,因此受到了高层的青睐。1954年,米亚西舍夫设计局(OKB-23)因为其在M-4“野牛”轰炸机及3M生产型研制上积累的经验受命进一步发展超音速轰炸机概念。米亚西舍夫设计局与中央空气流体动力学研究院(TsAGI)合作,对三十多种不同布局进行了风洞测试,在1955年春季完成“鸭子”概念的初步设计。该机将由多台多布雷宁或米库林涡喷发动机提供动力,能装置5吨炸弹飞行13000公里,最大冲刺速度2马赫,并能在超过14000米高空进行至少1500公里/小时的超音速巡航。

IMG_4784.JPG

“鸭子”概念模型

  根据最初的计划,原型机准备在1958年下半年进行国家试飞,但随着研究的进行,首席设计师格奥尔基·纳扎罗夫(Georgi Nazarov)发现寄生概念越来越不切实际,难以实际既定目标。于是在1955年7月,米亚西舍夫设计局将整个设计推到重来,改用更常规的布局——一架能够挂载副油箱的大型超音速飞机,修改了设计规格,将内油航程缩短至11000公里,并允许通过空中加油来增加航程,此外还增加了最大速度和巡航速度。由于设计难度的降低,项目时间表被调快,国家试飞将在1958年初展开。

IMG_4785.JPG

IMG_4786.JPG

M-50的早期布局研究


红色空军的速度怪兽

  在TsAGI的帮助下,米亚西舍夫设计局很快确立了飞机的总体布局,该机获得了M-50的正式编号。M-50沿用了苏联第二代超音速飞机的流行布局,是一种带后掠平尾和垂尾的三角翼飞机,看上去就像是大号米格-21。但该机机身沿用了M-4和3M的总体结构,与后者在尺寸和重量也大致相同,甚至还保留了自行车式起落架,只是从轮胎到起落架在内的每个零件都是全新研制的。在为四台涡喷发动机考虑了各种布置之后,最终设计师决定将发动机安装在每侧机翼翼尖和翼下挂架上。尽管米亚西舍夫设计局在M-50的减重和增加内油上下了很大力气,该机的航程难以进一步提高。鉴于飞机的先进性,苏联空军最后无奈地接受了现实,在1956年4月批准了原型机制造。

IMG_4787.JPG

M-50巨大的尺寸

IMG_4788.JPG

最终定型的M-50三面图

  为了保证速度和航程这两项关键性能,米亚西舍夫设计局在设计M-50时做了许多权衡研究,调和那些看似不可能调和的矛盾。考虑到当时涡喷发动机的高油耗,为确保航程,设计师决定将机组人员编制减少到两名以减轻重量并采用串列双座座舱设计以缩小机身截面积,降低阻力。为此所有非关键机组人员都被取消,只剩下飞行员和领航员。他们都配备了K-3弹射座椅,弹射座椅从前机身底部的人员登机舱门向下弹出,考虑到M-50的飞行高度,向下弹射是一种可被接受的弹射方式,因此机组人员必须穿着全套压力服来应对突然的座舱减压。

IMG_4789.JPG

M50机组独特的弹射座椅

  由于机组人员的大幅减少,M-50的飞行、导航和投弹必须实现高度自动化,只在起降和空中加油作业时需要手动操纵。为此M-50将装备ABSU-50飞行导航/轰炸和自动控制系统(集成天文导航系统),并打算以电信号控制系统来控制发动机的运转,这套航电系统在当时来说非常先进。该机在电气系统上的一项重要创新是使用120/208伏交流发电机取代传统的直流电源,其频率为400Hz。

IMG_4790.JPG

M-50A原型机的增压座舱段


M-50独特的设计

  M-50体形相当大,长58米,翼展25米,高8.25米。细长的机身内部大部分被油箱占据,并配备有油箱惰性气体加压和灭火系统,机翼内没有设置油箱。为了平衡超音速加速过程中气动中心的变化,该机的燃油管理系统能快速将燃油从座舱之后的1号油箱抽送到机尾最末端的8号油箱,向亚音速减速时则反向抽送。M-50的机身横截面为圆形,带突出脊背用于容纳控制管线和燃油管路。

IMG_4791.JPG

M-50A的细长机身

  该机的三角翼非常薄,这就是无法设置机翼油箱的原因,翼根相对厚度只有3.7%,采用CAHI R-II翼型。内翼段55%翼展前缘后掠57.57度,发动机挂架外侧前缘后掠角度稍低为54.42度,翼尖安装有外侧发动机吊舱。机翼前缘为固定弯曲,后缘具有大型双缝襟翼和副翼,中段发动吊舱挂架向上延伸成翼刀。为降低重量,M-50的机翼将采用经过铣削减重的整体成形蒙皮,与四根横向梁和七个锻造翼肋组成的矩形网格结构结合后就变成了坚固的扭力箱,成为当时世界上最大的超音速机翼。

IMG_4792.JPG

M-50A的机翼总成

  为了保证M-50在所有飞行模式下都能稳定受控飞行,该机的垂尾和平尾都为全动式,在超音速下具有更大操纵能力,垂尾和平尾翼尖有苏式经典防颤杆设计。尾翼由双重液压系统的四联动力单元驱动,带机械备份操纵系统。

  M-50的起落架与“野牛”非常相似,为自行车式设计,机腹弹舱前后各布置一副四轮小车,前起落架可转向,每侧翼尖发动机内侧的都安装了一副向前收起的并列双轮支撑轮。有趣的是每副主起落架都带有一个独特的钢制滑撬,在降落滑跑中可被液压系统降到跑道上,即使在湿滑的冰雪跑道上也能产生强大制动能力。为了辅助滑跑减速,该机还安装有三减速伞系统。

IMG_4793.JPG

M-50A的主起落架

  但由于负重63%的后起落架非常靠近尾部,从而降低了平尾的有效力矩臂,增加了起飞时抬机鼻的难度。如果增大平尾会极大增加阻力,所以设计师为前起落架设计了双伸缩液压支柱,当滑跑速度达到300公里/小时,前起落架会自动伸展将机头上抬10度。

IMG_4794.JPG

M-50A的前起落架

  最终定型的M-50设计速度范围为311-2300公里/小时,实用升限16000米,最大起飞重量253吨,其中载油170吨,最大航程11000-12000公里,在洲际轰炸任务中需要进行两次空中加油。M-50在设计阶段早期就研究了在弹舱内置空射巡航导弹和弹道导弹的可能性,11米长的M-61巡航导弹也是导致该机弹舱加长,把后起落架布置在机尾的原因。这种具有折叠弹翼的导弹射程为1000公里,可使轰炸机无需进入敌方防空范围就对目标发起攻击。

IMG_4795.JPG

M-50机身内部大部分空间被油箱占据

  M-50的动力装置为喀山航空发动机厂研制中的M16-17涡喷发动机,该发动机预计加力推力达18.5吨,是苏联当时推力最大的涡喷发动机,M-50上述所有估计性能都是基于该发动机做出的。


原型机首飞

  1956年4月,M-50原型机开始制造,1956年5月1日,该机全尺寸模型通过审核,当年9月原型机首席试飞机组也被确定为尼古拉·哥里亚诺夫(Nikolay Goryainov)和AS·利普科(AS Lipko),但此时M16-17涡喷发动机却掉了链子,无法按时交付。为了不浪费时间,米亚西舍夫设计局决定将多布雷宁VD-7A非加力涡喷发动机安装在原型机上先行试飞,该发动机单台推力11吨,使原型机编号也相应改为M-50A。

IMG_4796.JPG

IMG_4797.JPG

崭新下线的M-50A原型机

  M-50A原型机在1958年7月下线,并没有比原定计划落后很多。通过工厂测试后M-50A于1958年10月被拆解,装船沿着莫斯科河顺流运往茹科夫斯基试飞中心。在加紧准备M-50A首飞的同时,设计团队在1959年5月开始研究M-52生产型。

  1959年5月上旬,M-50A开始地面测试。从1959年5月28日至6月15日,该机总共进行了五个阶段的测试,并根据测试结果进行了细致改进。M-50A接下在10月又进行了一系列测试,完成四次滑跑测试,终于做好了首飞准备。

  1959年10月22日,苏联航空工业部长理事会批准了M-50A试飞计划,将进行35架次测试飞行。1959年10月27日,M-50A在首席试飞机组的驾驶上顺利升空,M-50A在这次持续35分钟的飞行中飞到了1000米最大高度,在机场上空盘旋两圈后安全降落。在下一次试飞中,起飞重量118吨的M-50A达到了1010公里/小时的速度和5000米飞行高度,随后试飞被暂停,M-50A接受更多改进。

IMG_4798.JPG

试飞中的M-50A

 楼主| 发表于 2020-9-12 09:36 AM | 显示全部楼层
本帖最后由 源济 于 2020-8-15 02:51 PM 编辑

红色空军的速度怪兽,米亚西舍夫M-50“野蛮人”超音速轰炸机(下)

 Armstrong 空军之翼 2020-05-24

并不野蛮的野蛮人

  1960年5月12日,M-50A在一次地面事故中损坏。该机在地面发动机测试过程中因起落架越过轮挡开始滑行,撞死一名机械师后撞向附近的3ME轰炸机原型机。此次事故导致3ME原型机报废,M-50A经过修复后在两个月内再次飞行。

IMG_4800.JPG

M-50A的地面测试

  1959年10月28日至1960年10月5日,M-50A已经飞行了11架次,积累了8小时33分钟的飞行时间。该机在试飞中达到了1090公里/小时的最高速度,被米亚西舍夫设计局视为1.01马赫,但格罗莫夫试飞院认为只有0.99马赫。显然,仅凭VD-7A发动机,M-50A是无法突破音障的。

IMG_4801.JPG

弱鸡的发动机让M-50A无法突破音障

  于是在航程和速度的综合考虑下,1961年4月M-50A的两台机翼内侧发动机被更换为VD-7MA加力涡喷,加力推力16吨。为了平衡油耗,该机翼尖换装了推力降低到9.5吨的非加力VD-7BA发动机,总推力从原先的44吨增加到51吨。同时翼尖向外侧延伸以容纳全新向后收起的支撑轮,为此翼展增加到35.1米。所有发动机舱均经过重新设计,上方增加冷却进气口以提供额外冷却气流。

IMG_4802.JPG

换发之后的M-50A翼尖增加了延长段

  M-50A继续试飞,但由于发动机仍然推力不足,还是无法实现超音速飞行,即使从高空进行浅俯冲也无法突破音障。此外,M-50A的航程也比预期低了3400公里,只有9600公里。出于保密起见,唯一的M-50A使用了023、022、12和05的侧舷号,以迷惑西方军事观察家。

  此时该机的前景已经非常黯淡,苏联总理尼基塔·赫鲁晓夫是导弹万能论的忠实拥趸,他认为苏联当时已经部署的新型洲际弹道导弹是一种更便宜更有效的战略核运载系统,根本没有必要耗费资源和人力去研发超音速战略轰炸机,就更别提M-50A甚至无法做超音速飞行了,不如将资金使用在洲际弹道导弹和太空项目上。

IMG_4803.JPG

M-50A在试飞中使用了不同的侧舷号

  1961年7月9日,M-50A出现在一年一度的图西诺航展上,在两架米格-21战斗机护航下做了低空通场。这架巨型三角翼怪兽给西方观察家留下了深刻的印象,以至于获得“野蛮人”(Bounder)的北约代号。当然观众们并不知道这将是M-50A的最后一次飞行,该机总共只飞行了19架次。1961年10月,失去超音速轰炸机项目的米亚西舍夫设计局被解散,终结了M-50项目开发的历史。此后M-50A原型机在格罗莫夫试飞院机场呆了几年,然后被转移到莫尼诺的苏联空军博物馆,一直露天保存到现在。

IMG_4804.JPG

该机最后一次飞行的侧舷号是12


图纸上的M-52

  M-52K系统是M-50的进一步发展,专为战术轰炸和打击特定地面目标而设计。该系统由米亚西舍夫设计局根据1958年7月31日的政府命令研制,整套系统包括M-52轰炸机、Kh-22巡航导弹和K-22U控制和制导系统。

  M-52将包括两种型号:双座战术轰炸机和三座教练机。在第一种型号中,飞行员和导航员并排坐着,第二种改型中,教官坐在学员右侧,导航员座椅前移。

  M-52的初始方案将发动机安装在翼下挂架上,后改为与M-50相同的布置,并在进气口内增加了激波锥以确保超音速性能,之后的M-52A方案又在翼尖发动机舱外侧增加了小边条,用于增加翼面积,提高空气动力学效率。

IMG_4805.JPG

M-52最终方案

  M-50的全动垂尾由于性能过剩而被取消,取而代之的是带方向舵的T型尾翼,顶部的小型全动平尾仅在飞机进入大迎角姿态时才会向下偏转配平。该机同时保留了全动平尾。

IMG_4806.JPG

IMG_4807.JPG

M-52模型

  与M-50相比,M-52的机头部分缩短,降低了机身负载并减轻了重量。该机机鼻安装有配备PN雷达的飞行导航系统,弹舱可挂载5吨自由落体炸弹或者RAT-52M火箭推进鱼雷和水雷,并能在机身两侧挂载Kh-22巡航导弹或Kh-44空地导弹。

  如果飞机仅外挂导弹武器,则会在弹舱内挂载一个额外油箱。据设想,M-52在飞机尾部安装有由23毫米GSh-23双管机炮和PRS-4“氪”瞄准雷达组成的自卫系统,苏联空军认为这足以保护轰炸机免受战斗机和“奈基”防空导弹的攻击。“氪”雷达能探测尾后远至7.4公里的空中目标,并对接近到5公里距离的目标进行锁定。

  为了对抗安装有雷达的战斗机,M-52将装备“玫瑰-1”主动干扰系统。一旦该机的Avtomat-2雷达告警系统探测到已被敌机锁定,便会自动控制干扰弹发射器发射箔条弹实施干扰。为了对付敌方截击机的迎头攻击,M-52甚至还将在前机身内置TRS-45火箭推进弹丸,这些无制导弹丸密集发射后能在M-52前进方向上形成密集弹幕,保护飞机免受空空导弹的攻击。


奇葩的起飞方式

  M-52将安装四台M16-17B(RD16-17B)发动机,单台加力推力18.5吨,并考虑了升级推力进一步增强的M16-17F或NK-6M涡喷发动机的可能性。该机在起飞中还能使用S3-42M火箭助推器,其液体燃料火箭发动机能产生额外17吨推力,并持续1分钟。

IMG_4808.JPG

IMG_4809.JPG

M-52全尺寸模型,机身旁边是一枚Kh-22导弹

  1959年4月1日,米亚西舍夫设计局向军方展示了M-52全尺寸模型,但此时该机同样遭遇了M-50的问题:如何保证足够航程?

  M-52设计正常起飞重量165吨,执行轰炸任务的航程不超过4100公里。并且根据设计局计算,挂载两枚导弹飞行时的航程将进一步下降到2300公里,几乎只是苏联空军要求的一半。只有当弹舱内置一枚导弹时,才能达到4045公里航程的下限。

  即使该机设计巡航速度为1800公里/小时,但为了达到所需航程,M-52在5500-8500米高度飞行时需要将速度降低到796-1000公里/小时的高亚音速,剩下一半航程才能爬升到高空进行1.7马赫的超音速飞行。苏联空军还指出M-52的推重比不足,以设计重量起飞时无法很快进入超音速巡航。

  此外M-52对机场要求很高,需要在装备最完善的机场操作,要求跑道长度不能短于3000米,而军方要求跑道长度2500米,结果设计人员提出一种奇葩的滑车,把M-52架在上面以大迎角姿态滑跑来缩短起飞距离。

IMG_4810.JPG

类似的M-50滑车起飞概念

  米亚西舍夫设计局还研究了M-52的零长度发射,在四台发动机和两具火箭助推器的推进下,能直接将53度迎角安装的M-52发射入空中,并在15秒内将飞机加速至555公里/小时的速度,并爬升到300米高度。在这种情况下,M-52的起飞重量能增加到217吨。

IMG_4811.JPG

M-52零长度发射系统


黯然谢幕

  设计局还建议为M-52安装类似舰载机的拦阻钩,以缩短降落滑跑距离,此外还研究了M-52R侦察型。甚至还提出研制提高气动率和减轻机身重量的M-52A改进型来作为导弹载机。但是这只会使项目更加复杂,并不会获得所需的结果,因为当时苏联的航空发动机工业还无法制造出M-52A所需的高效涡喷发动机。

IMG_4812.JPG

M-52A改进型

  与60年代初苏联的其他超音速轰炸机项目一样,M-50/52项目因洲际弹道导弹的发展以及苏联太空计划的优先权而被终止,没有完工的M-52原型机在70年代末被拆解报废。

回复 鲜花 鸡蛋

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|www.hutong9.net

GMT-5, 2024-3-29 02:58 AM , Processed in 0.043199 second(s), 17 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2024 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表