葛文墉登上國軍11大隊42中隊徐廷澤上尉所駕叛逃大陸的F-86F-30
注:本貼摘錄、轉載內容爲,葛文墉對1963年6月1日國軍空軍11大隊42中隊徐廷澤上尉所駕起義飛抵大陸的F-86F-30型戰鬥機的試飛報告。
該試飛報告主要以F-86同MIG-17各項性能之對比形式呈現。
一、設計佈局和操控品質比較
操、穩性(操縱性和穩定性)是衡量戰鬥機性能的一項重要指標,它主要由飛機的佈局決定。 F-86 是架相當平穩滑順的飛機,它的優點是水平面盤旋性能較佳、飛行穩定性高利於射擊,是個穩定的機炮平臺;但飛行高度及爬升速度不如米格-17。F-86在小速度時安定性和操縱性較好,機動飛行中跟隨性較好,舵面效用高,飛行狀態變化迅速,特別是進入俯衝比米格-17快。在高速飛行時操縱性能仍然十分良好,幾乎沒有尾旋趨勢。在大M數下(M0.95以上)機翼僅稍有下沈。
MIG-17採取了將機翼後掠角從MIG-15系列的35º增加到45º、提高發動機功率(從MIG-17Ф起增加加力燃燒室)等措施,其試驗機在平飛中即達到了M1.14,是蘇聯第一種超音速戰鬥機。它保持了MIG-15最大飛行高度高、爬升速度快的的優點,但也繼承了其高速飛行時不穩定、容易形成尾旋下墜、難以橫向平衡等缺點,是個不穩定的機炮平臺。MIG-17在速度超過M0.86後會出現擺頭(偏航)趨勢,幾乎不出現失速告警,到失速速度便會出現快速滾轉,爲了便於飛行員進入尾旋後按照規定動作改出,MIG-17延續了MIG-15系列的傳統:在儀錶板中央垂直向下塗有一道白線,作爲尾旋恢復期間矯正操縱杆的目視輔助標記。即使如此,由此而引發的事故率也比較高。
F-86與MIG-17的操縱性從總體上看相差無幾,但在細節上則各有千秋。下面我們按各重要部分逐一分析。
著陸裝置及刹車
F-86的主輪距爲2.56米,前主輪距4.55米,顯得“橫向窄、縱向長”,因此滑行時方向安定性很好,但機動性較差。爲了解決在前線機場等狹小空間使用時轉彎問題,F-86在前輪上加裝了轉彎機構(和減擺器是同一個部件),在駕駛杆頭部的前下方有一按鈕,按下按鈕並蹬舵,前輪隨之偏轉,飛機可在地面改變方向。
MIG-17的主輪距爲3.849米,前主輪距爲3.368米。主起落架裝有緩衝器,前起落架裝有緩衝器和減擺器,爲了製造、維護簡便,MIG-17沒有設計前輪轉向機構,而是靠操縱杆上的氣壓手刹車機構控制主輪的左右差動刹車進行轉彎。MIG-17在駕駛杆上設有刹車把手,外形有些像自行車的刹車把。通過刹車鋼索控制冷氣驅動刹車系統,該系統的ПУ-7開關控制刹車進氣量大小;ПУ-8對左右輪配氣,控制左右刹車,可選擇單獨刹住左輪、右輪,或同時刹車,實現地面滑行時的轉彎和停滑。MIG-17的主輪距寬使得地面滑行時機動性好,轉彎容易控制,但前主輪距稍窄,滑行時方向安定性不如F-86,相對更容易出現左右飄忽的情況。
爲了利用液壓系統壓力大、反應快、效率高的優勢,F-86採用了液壓刹車系統,與液壓系統共用油路,取消了維護煩雜的冷氣系統。採用腳刹車將飛行員右手解放出來,進行快速備航、地面滑行時的檢查和調整座艙設備操作。爲了便於飛行員試車時集中精力檢查發動機,同時節省體力,F-86還有停機刹車,在地面拉出停機刹車手柄便可自動刹車,不用飛行員再踩腳蹬板,也便於在應急情況下刹車。而在MIG-17上則採取冷氣系統,系統中的主冷氣瓶負責刹車,支柱冷氣瓶在主系統失靈情況下負責應急放起落架和應急刹車。氣壓刹車由駕駛杆上的手刹車控制,MIG-17在地面試車時,需持續按住手刹車,否則飛機將沖出。
F-86在地面停放或滑行中,起落架緩衝支柱壓縮,自動接通微動電門(輪載開關)斷開起落架收放電路,使得在地面無法用起落架手柄收起落架。這種設計可防止在地面誤收起落架。爲了在遇有特殊需要時斷開微動電門,F-86在左儀錶板上又設置了“應急收起落架按鈕”,按此按鈕,可在任何情況下收起起落架。而MIG-17爲了達到機構簡單的目的,在起落架收放手柄上設置了機械卡銷,防止在地面上液壓系統有壓力時誤收起落架。如需檢查起落架收放系統,須用千斤頂將整架飛機頂離地面,起落架不受力後方可操作。
液壓系統
F-86的液壓系統採用了210公斤/釐米2的單一壓力體制,這種高壓體制的液壓系統對各部件的強度和可靠性提出了更高的要求,但也帶來了附件體積小、重量輕等優點,總的看,比採用低壓力體制的MIG-17先進。
MIG-17的液壓系統由收放系統和助力系統兩個分系統組成,採用雙壓力體制。收放系統(主系統)負責收放起落架、襟翼、減速板和可調噴口,工作壓力爲135~140公斤/釐米2。助力系統負責操縱副翼,工作壓力爲40~60公斤/釐米2。採用兩種壓力體制和兩套系統的好處是冗余度高、對強度要求不高的部分可降低製造工藝要求,進而降低成本,但也存在全系統體積龐大、管路多維護不便的缺點。蘇聯在對繳獲的F-86進行分析後,經過再三論證,結合其他情報,終於在MIG-21上首次採用了210公斤/釐米2的單一、高壓體制液壓系統,並完全仿製了F-86的應急電動液壓油泵。可見當時蘇聯在液壓技術方面比美國落後約5~10年,這給MIG-17的地勤人員帶來了一些不便,在戰時可能會影響到MIG-17的出動率。
共軍的MiG-17F
操縱系統
F-86的方向舵爲機械傳動,升降舵和副翼(縱向、橫向操縱系統)都是液壓助力的,襟翼採用電動無級收放,飛行員可根據情況用按壓電門的時間長短來控制襟翼的收放位置,可以根據情況確定放襟翼的精確位置。
雖然F-86採用了液壓助力,但操縱杆的杆力按作戰常用速度取折中值設計,縱向操縱系統中沒有力臂調節器,只使用彈簧負荷機構和配重來類比操縱杆力。這樣雖使系統機構有所簡化,但不適應高機動空戰。在穩態飛行中,可以使用調整片效應機構適時平衡飛機,尚感輕便。但在高度、速度迅速變化的機動空戰中,隨高度增高、速度減小,拉杆量增加引起杆力顯著增大,如不及時調整平衡,操縱非常吃力。在高度3000米達到7G過載時杆力爲18千克,根據我空軍對蔣軍F-86的地面實際測量,推杆到最前需20千克,拉杆到最後需18公斤。在中等速度機動飛行中,同樣的杆位移、杆力都較採用橫向操縱系統液壓助力的MIG-17大和重。整體看,F-86的縱向操縱在整個高度範圍內都不如MIG-17輕便。
F-86的水平尾翼不是完全意義上的全動平尾,但水平安定面可隨升降舵的偏轉而做而按比例地減量小幅度偏轉(相當於變彎度的全動尾翼),操縱效率較MIG-17高。F-86的橫向平衡由機翼上的調整片完成,其控制機構電門爲5位元開關,中間是中立位置,前後扳動調整縱向平衡,左右扳動調整橫向平衡。飛行中很容易保持飛機平衡,給飛行員保持飛行狀態帶來很多方便。
MIG-17的前身MIG-15在高空、高速飛行時,操縱杆往往會變得難以操縱,十分耗力。爲了解決這個問題,MIG-15比斯將副翼操縱系統改爲液壓助力式。MIG-17沿用了MIG-15比斯的設計,裝有副翼液壓助力器,升降舵和方向舵無助力。MIG-17的襟翼收放也採用液壓傳動,但只有兩個檔位選擇,雖然無法進行精確控制,但使用簡單,便於飛行員操作。
MIG-17的縱向平衡調整與F-86原理一樣,靠電動控制升降舵後緣的調整片完成,其結構和調整過程都比較簡單。而橫向平衡系統的構成和調整則比較複雜,該系統主要由機翼後緣的修正片和副翼調整片組成,調節方法是:在飛行中,飛行員如需調整,先要鬆開操縱杆、蹬腳蹬,觀察飛機往哪個方向橫滾,然後按動副翼調整片電門,該電門爲無級調節,控制左側副翼(右側副翼無調整片)在往復式電機驅動下調節飛機的橫向平衡。待調整完畢後,飛行員還需要注意儀錶板上的顯示燈和艙外情況,記住此次調整量及副翼調整片位置,待本次飛行結束後將剛才的平衡情況和調整情況告訴機務人員,由他們對兩側機翼後緣的修正片按照技術手冊說明以專用工具進行精密調整。這樣,才能保證下一次飛行時,橫向平衡不出現大的偏差,而若機務人員操作不當、調整不到位,則可能在再起飛時出現橫向不安定故障,嚴重者可能導致事故。可見蘇聯在自動控制技術方面與美國的差距,實際上,飛行中即時調整橫向平衡的問題直到MIG-21上仍然沒有很好的解決。
前緣開縫襟翼
F-86的機翼前緣有全展長的開縫機動襟翼,F-86F使用的前緣開縫襟翼提高了飛機的最大升力係數,改善了飛機的低速和機動性能。以機翼面積30米2及平飛失速速度進行推算,其最大升力係數大於1.1。
F-86的前緣襟翼沒有專門的收放驅動裝置,而是靠空氣動力自動收放,在地面用手就可以輕易地推拉。這種設計構造簡單且不須飛行員進行控制,便於集中精力保持姿態或作戰。根據我軍對F-86的試飛,在中空、平飛狀態,當速度減至約350千米/小時左右,其前緣開縫襟翼會自動伸出,並隨速度減小而逐漸開大。保持650千米/小時做2~3G過載機動時,前緣開縫襟翼會隨拉杆而自動前伸。拉杆量大,前緣開縫襟翼開度大;拉杆速度快,前緣開縫襟翼則打開迅速。飛行員可以看到前緣開縫襟翼在空中的開、關,但在操縱杆上沒有任何力回饋的感覺。
相反的,在MIG-17上沒有採用前緣襟翼,這種能以很小的重量、結構代價換取較明顯的改善氣動特性、提高低速範圍內飛行性能的佈局直到MIG-29上才採用。
總的來看,F-86在操縱性設計上更注重細節,而MIG-17則注重以整體優化提高性能,犧牲了部分使用上的方便性。
國軍5大隊26中隊的F-86F
二、機載設備和座艙佈置比較
座艙內佈局的合理化程度會在很大程度上影響飛行和空戰,座艙總體佈局和艙內各類儀器儀錶的設置和設計應充分考慮到飛行員操縱的方便性與舒適性,儘量合乎人體工程學,以減少飛行員負擔,使其能快速、持續地執行空戰運動。F-86在這一點上比MIG-17先進許多。
儀器儀錶設置
在作戰和緊急情況下,飛行員很少有時間檢查儀錶,如採用明顯的顔色標記可清楚便捷的警示飛行員飛機存在的問題,以便及時處置。如果標記不明顯,要發現問題則需先看清刻度,再進行心算、換算,必然耗費較長的時間,容易貽誤處置時機。在F-86上,儀錶盤上均有醒目的藍、黃、紅色標誌,分別對應安全、警告、危險刻度。MIG-17上雖然也有,但不如F-86明顯醒目。
按照蘇式飛機的座艙設計慣例,MIG-17把常用的電門較集中地佈置在左右配電板上,常用的設備是否已經打開 “一目了然”,使用比較方便,可以節省檢查座艙時間、防止錯忘動作。而F-86飛機的電門佈局則按設備種類、職能劃分,各類電門分別安裝在各自所屬設備的控制箱(盒)上,位置比較分散,這樣要求飛行員在地面滑行前座艙檢查要仔細,否則容易出現遺漏。
油量表和燃油流量表是關係飛行安全的重要儀錶,F-86採用電容式油量測量裝置,油量表以公斤數指示全機實際剩油量,該裝置還可根據溫度進行密度修正以準確反映可用油量及續航力,便於執行需要精確計算航程和續航時間的遠端作戰任務或轉場飛行。爲讓飛行員清楚的掌握暫態燃油流量,發揮飛機最大航程並保證安全性,F-86裝有燃油流量表。用以比較本次飛行中實際燃油流量與起飛前制定計劃時的計算燃油流量間的差別,便於及早發現按照實際燃油消耗量能否達到預定的航程和續航時間,並採取必要措施。
MIG-17的油量表只以公升數爲單位顯示現用消耗油箱剩餘油量,無法隨時直接掌握全機的剩餘油量。另外計算航程和續航時間時,還需將公升換算爲公斤,非標準大氣溫度時還需要進行人工計算補充修正,這在飛行中容易分散精力,不利於飛行安全。此外,MIG-17無燃油流量表,無法在飛行過程中即時檢測燃油消耗情況。
塔康導航系統
導航系統是關係飛行安全和全天候能力、續航力的重要設備,F-86除無線電羅盤外還裝有與無線電羅盤及磁羅盤共用一個指示器的塔康無線電導航系統,可接收地面塔康台的信號作爲近程導航設備進行定向、測距。由於塔康系統的工作頻率較高,有較強的抗靜電干擾能力,避免了在雲中易受靜電干擾影響定向的問題,因此比僅裝備無線電羅盤的導航系統可靠性和實用性更高,有利於複雜氣象條件下飛行、提高全天候作戰能力。而MIG-17則僅有無線電羅盤,無塔康或其他類似近程導航、測距系統,因此在此方面遠遜於F-86。
風擋、座艙蓋和座艙內部環境調節
飛行員對外觀察條件關係到飛行安全和作戰成敗,而風擋及座艙蓋的設計、選材對觀察條件影響很大。F-86採用一體成形無框架座艙蓋,後方視野良好。座艙蓋前緣較低,中部較高,關座艙蓋時,飛行員需要低頭,關好後才可保持正常坐姿。而MIG-17採用帶後框架座艙蓋,對後方視野有影響。不過MIG-17雖然座艙比F-86狹窄,但座艙蓋的頂部空間更大,便於飛行員關閉座艙蓋,有利於地面滑行。
F-86的前方及兩側風擋玻璃均採用無機材料。爲了提高可視距離、增強透明度,F-86的前風擋玻璃較薄,不具備防彈功能,但能提供非常好的觀察條件,特別有利於遠距離發現目標。兩側風擋使用兩層無機玻璃經熱處理彎曲成形後粘合。而MIG-17則沿用了MIG-15系列的防彈玻璃風擋,但改進了工藝,採用單層玻璃,總厚64mm,解決了MIG-15系列上一直存在的高空飛行時座艙蓋兩層玻璃纖維間起霧或結霜的問題。另外座艙前下方、飛行員頭部和背部均有防彈鋼板,構成了很好的防彈系統,能抵禦12.7mm槍彈的打擊。不過蘇聯的風擋玻璃製造工藝不如美國,MIG-17的風擋外側有機玻璃使用過一段時間後往往會出現磨花、模糊現象,影響飛行員視線。
F-86座艙蓋的開關有專門的電機作動力,可帶動座艙蓋下邊緣的滑塊沿滑軌前後運動,座艙蓋可停在任意位置並鎖住,便於炎熱季節在地面待命、滑行時通風散熱。F-86座艙沒有冷氣系統(注:此處的冷氣系統是用氣瓶對系統進行操作的裝置,並非製冷系統),也無專門的密封開關,座艙蓋運動到最前位置自動鎖定並進入密封狀態,座艙內有應急開蓋、抛蓋開關,供應急操縱時使用。爲了對前風擋除冰、塗雨,F-86從發動機引出熱空氣從風檔前噴出。當發動機轉速在75%以上時均有效,除了能防結冰以外,還可以在中等雨量的情況下保證前方視線不受影響。這也是F-86採用溫度容差範圍大、耐熱能力強的無機材料前風擋的重要原因。而MIG-17的座艙蓋無電動開關,需要人力開關,也無法在中間位置鎖定。MIG-17的空調系統增壓加溫空氣引自發動機,但不向風擋上吹風,而是使用噴灑酒精的方法除冰,這種設計可較好的解決結冰問題。
F-86的座艙增壓調溫系統利用發動機增壓空氣對座艙進行密封增壓,同時也可根據需要將衝壓空氣加溫後再輸入座艙。採用這種辦法可在發動機因故障、受傷導致的轉速下降或停車後引起的增壓系統失效後使用衝壓空氣作爲備用手段對座艙增壓。F-86座艙內裝有座艙溫度調節開關,飛行員可以選擇系統自動保持的座艙溫度,這比MIG-17飛行員在空中無法手動選擇要方便。另外,F-86有補助除霜手柄,打開後可以幫助座艙蓋除霧、除霜。
爲了折中給飛行員提供較舒適的座艙環境與戰時防失密之間的關係,F-86採用了雙壓力體制。平時飛行座艙採用0.35公斤/cm2(5磅/英寸2)氣壓密封;作戰時爲防止因戰傷座艙突然減壓對飛行員造成傷害,可調節到0.2公斤/cm2(2.75磅/英寸2)氣壓。米格-17出於簡單、易操作考慮,採用了單一座艙氣壓體制,座艙密封氣壓始終高於艙外0.4公斤/cm2。
共軍的MiG-17PF
抗荷服及飛行防護裝備
在朝鮮戰爭期間,美軍飛行員有抗荷服,執行高過載動作時比較不易暈眩,進行激烈空戰運動時也比較不易疲憊,在操控靈活性和保持體力上佔有一定優勢;而我方飛行員則沒有這樣的裝備,戰鬥時在體力上消耗甚大,不利持久格鬥。介於此,蘇聯也很快研製出了抗荷服交付部隊使用,中國於引進MIG-17A時隨機一同裝備,在金門空戰中,解放軍飛行員已經裝備了抗荷服,消除了這方面的劣勢。
爲了減輕因飛機機動引起的意外撞擊對飛行員安全的影響,F-86裝備了P-4A型飛行頭盔,也稱防護頭盔。當飛機進行大幅度縱向機動出現較大的負過載時,如果安全帶沒有調節好,可能會將飛行員抛離座椅並導致頭部猛烈地撞到座艙蓋上,此時F-86的P-4A頭盔將起到重要的緩衝作用。而MIG-17配套的飛行帽則無法給予飛行員這樣的保護,在激烈機動或遭敵機射擊飛機擺動、失控時,很可能會出現頭部向上撞擊座艙蓋昏迷的情況,最後導致墜落。爲了避免這種情況,MIG-17在瞄準具的主環調節鈕上安裝了一塊又大又厚的海綿,以減輕縱向撞擊時對飛行員頭部正面的損傷。
此外,頭盔較之飛行帽還具有以下優點:可改善飛行員頭部局部環境條件,減輕熱輻射,便於通風散熱,保持體力、減輕疲勞;在高空飛行時可放下頭盔上的濾光鏡減輕眩光影響,有利於雲上編隊飛行;在座艙蓋破裂、緊急情況下抛蓋飛行或彈射跳傘情況下,放下濾光鏡可減輕氣流的吹襲。
三、機動性能對比
起飛、著陸
F-86的空機質量和起飛質量都比MIG-17大,發動機最大狀態的推力和MIG-17相當,起飛時的推重比比MIG-17小,但其機翼面積近30米2,不帶外挂物起飛時的翼載荷與MIG-17相當,又有前緣開縫襟翼,提高了最大升力係數,因此起飛、著陸速度仍與重量更輕、推力更大的MIG-17持平。
起飛時F-86的姿態容易控制,操縱方法與全動水平尾翼飛機相似。起飛過程中,在增速滑跑時在前輪轉彎機構控制下能始終趨向穩定的航向,稍用舵即可保持方向。隨著速度增大,方向舵作用增強後便可鬆開前輪轉彎按鈕,使用方向舵保持方向,增速到195千米/小時左右時擡前輪,速度達到200~220千米/小時自動平穩離陸。在起飛過程中,飛機很安定,沒有飄擺現象,操縱也很靈活。
MIG-17起飛時增速到215千米/小時左右擡前輪,速度達到250千米/小時左右離地。緊急需要時也可開發動機加力起飛,此時增速迅速,飛行員需要把握好從由起落架控制方向到由方向舵控制方向的轉換過程。總的看來,二者的起飛時操縱特性差不多,MIG-17因有加力,起飛性能稍好。
著陸時,F-86一般在約330千米/小時左右將襟翼放下到最大角度,飛機低頭明顯,減速迅速,此時要及時配平飛機、加油門。4轉彎後對正跑道下降,拉平高度較MIG-17稍高,著陸接地速度約200千米/小時。整個下滑著陸過程飛機容易操縱,杆力和MIG-17相似,但杆量較小。
速度
由於推重比大,且外形設計合理,幾乎在全高度上,MIG-17的速度都比F-86的速度快。而且隨著高度增加,MIG-17的最大平飛速度更加突出。但是F-86F的減速品質好,優於MIG-17。放減速板時飛機擡頭明顯,速度約600千米/小時放減速板時過載會增加0.5G。在格鬥中國軍飛行員常利用此特性突然減速,擺脫我MIG-17的咬尾。不過,MIG-17的BK-1Ф發動機可在作戰全過程中任意使用加力狀態,只要單次使用不超時即可,能任意進入加力或退出,以增強在不利情況下的擺脫能力。而F-86的J-47發動機雖然有加力系統,但限制頗多,操縱不當則可能影響發動機壽命。因此除非技藝十分精湛的飛行員,一般都將加力留到戰鬥不利逃命時使用,這對於進攻、占位元時突然提高速度搶佔先機顯然不利。
爬升和俯衝性能
從歷史上多次戰例看,空戰中佔據高度優勢、具備優良加速性的一方往往能占到更多優勢。而在MIG-17和F-86之間,由於MIG-17推重比大,且高空性能穩定,在爬升時的速度損失比F-86少,因此在爬升率方面佔有壓倒性優勢(海平面爬升率爲3900米/分,遠高於F86F的2800米/分)
從歷史上多次戰例看,空戰中佔據高度優勢、具備優良加速性的一方往往能占到更多優勢。而在MIG-17和F-86之間,前者在爬升率方面佔有壓倒性優勢。MIG-17推重比更大,且高空性能穩定,在爬升時的速度損失比F-86少。整個F-86系列在與MIG-15和MIG-17的較量中始終未擺脫高空性能差、爬升性能不足的劣勢,因此國軍空軍F-86F飛行員在金門空戰中也沿用了美軍在朝鮮戰爭中的戰術:在MIG-17下層的空域等其下來,待機作戰,力爭將MIG-17拖入水平面內的格鬥中。而我軍飛行員則常利用MIG-17優異的急躍升爬高性能搶佔制高點,或利用這一機動動作在形勢不利時撤離戰場或擺脫咬尾,佔領有利位置重新進攻。F-86在被MIG-17從後攻擊時的標準擺脫動作是做一個水平面內的盤旋,利用快速轉向性能以損失動能爲代價改變機頭指向,接著進入垂直俯衝,甩掉MIG-17後拉平並從低高度逃走。而MIG-17由於低空俯衝穩定性遜於F-86,如果也跟著做同樣的動作的話,往往會變成失控翻滾。當F-86追擊MIG-17時,MIG-17則很少做單純的垂直俯衝,而通常以大坡度滾轉俯衝獲得速度,然後利用爬升性能好的優勢拉平或轉入急躍升,在垂直面內重新占位,扭轉局面進行攻擊。只要我軍飛行員把握好滾轉和拉起的銜接時機,往往能奪回主動。
如果在高空開始俯衝,F-86能把MIG-17抛在後面很遠,不過在大M數時MIG-17更穩定,沒有F-86那樣的機翼下沈趨勢,但在低空持續俯衝時,二者性能基本相等。因此,在高空遭遇時,F-86常借助俯衝速度較快的特性急降到中低空脫離。採用美式戰術的國軍飛行員如果在中低空遭我攻擊,習慣駕駛F-86開全功率做大於M1的近乎垂直的俯衝,借此擺脫因機身較輕、橫向平衡性不好,難以在高速俯衝中進行控制的MIG-17。如MIG-17跟著俯衝,以側轉避開攻擊;如MIG-17也跟著做水平面機動繼續咬尾,F-86便發揮水平面內盤旋性能好的優勢,反過來攻擊米格機。
滾轉和盤旋角速度
F-86F在以前各型基礎上加大了翼展、增加了翼面積,而且F-86的氣動效率好,水平機動時形成旋轉角速度快,改變方向迅速。只要不到失速邊界,可以更迅速的改變機頭指向。F-86在中、低空和中等速度時的跟隨性比MIG-17好、瞬間轉彎性能比MIG-17強,在MIG-17完成360度盤旋的時間裏,F-86能完成近520度的盤旋;而且F-86的滾轉速度也高。在所有速度和高度上的滾轉速度都快於MIG-17。二者相加,成爲F-86在格鬥中最大的優勢,特別是在高速情況下追擊MIG-17不會遇到困難。當佩刀發現被米格咬尾後,通常在水平面內滾轉盤旋而不進行爬升機動。而MIG-17由於發動機增設加力燃燒室,不開加力時推力損失5%,在最大推力狀態下各項性能僅與米格-15比斯持平甚至還略有下降,因此我軍飛行員一般不和F-86在中、低空進行水平面上的盤旋格鬥,而是以垂直面上的大坡度滾轉切半徑機動重新咬尾,以回避MIG-17暫態盤旋角速度不如F-86的缺點。
雖然F-86的瞬間盤旋角速度大、跟隨性好,但MIG-17機體較F-86輕、發動機功率大,故單位剩餘功率大於F-86,翼載小於F-86,在高速區持續轉彎時高度損失小,即持續盤旋角速度大。因此解放軍飛行員尤其喜歡以大過載轉彎來擺脫敵人,或搶佔陣位,而國軍飛行員只好以拉平或俯衝來跟蹤我機或擺脫咬尾。
失速特性
噴氣式空戰初期,由於戰鬥機氣動外形設計等因素制約,無論米格還是佩刀,在高空的失速速度下限都明顯增大。例如:F-86F海平面失速速度爲198千米/小時,但到13700米高空增加到了440千米/小時,當進行大過載機動時失速速度會進一步提高,爲此飛行員必須十分警惕。相比之下,由於MIG-17翼載更小,且推重比達到0.56(開加力),二者相加使MIG-17的失速特性優於F-86許多:MIG-17的海平面失速速度爲190千米/小時,在13700米高空爲340千米/小時。在高速區,MIG-17的失速性能更佳:MIG-17能在728千米/小時速度下進入4G過載轉彎,而F-86的4G轉彎速度必須在886千米/小時以上。在高度6100米以下MIG-17的優勢還不明顯,但在9100~13700米之間MIG-17能以超過F-86F失速仰角的大角度爬升,在12200米以上高度MIG-17仍能進行大坡度上升轉彎,F-86則會失速。
四、火力對比
武器
F-86F採用6挺12.7毫米布朗寧機槍,6挺齊射火力爲120發/秒,總射速7200發/分,每6發連射中的第5發是穿甲燃燒彈。不過F-86F的武器配置最大的毛病是12.7毫口徑子彈的破壞力不足,考查朝鮮戰場上F-86對MIG-15以及海峽空戰中對米格-17的戰鬥報告,多次出現MIG-15、MIG-17被擊中多處仍然幸存的戰例。
和美國強調格鬥空戰中火力密度和高精度的思想截然不同,MIG-17延續了MIG-15以截擊重型轟炸機爲首要任務的火力配置方案,安裝了1門37mmН-37Д機炮、2門23mmНP-23機炮,37mm機炮彈重735克、射速7發/秒,23mm機炮彈重200克、射速14發/秒,初速均爲690米/秒。其機炮的威力很大,尤其37mm機炮,一旦命中,單發可摧毀敵機表面1米2以上蒙皮,對其氣動外形造成嚴重破壞,像F-86F這類戰鬥機便很難活命,即使當即不墜毀,返航時也會遭遇諸多困難。根據蘇聯專家估計,對於B-29一類重型轟炸機,一次命中2枚37mm和8枚23mm炮彈也足以當場摧毀。
火控
由於美國電子工業比蘇聯先進,因此F-86系列所使用的瞄準具也較同期MIG-15、MIG-17先進。F-86A採用MK.8陀螺瞄準具,投入使用後不久便被A-ICM雷達測距瞄準具(具有APG-5C或APC-30測距雷達)取代,可以自動測距取前置量。後來又針對其可靠性差進行改進,保留雷達測距裝置,換用維護較容易的A-4瞄準具。F-86飛機瞄準具頭部的主要部件安裝在其前下方,其反光玻璃很靠近前風擋玻璃,距飛行員眼位約77釐米,比MIG-17瞄準具反光玻璃距飛行員眼位的距離大。
由於技術水平的限制,MIG-15採用ACП-3型光學瞄準具,後來在朝鮮戰場上被擊落的美軍F-86A殘骸進行拆卸研究的基礎上,蘇聯仿製了F-86A上的早期型Mk.8瞄準具,改進爲ACП-3H型機械式陀螺儀瞄準具。後來雖然又獲得了F-86F的A-4雷達瞄準具,但以當時蘇聯技術水準,還無法仿製。因此到了MIG-17仍然採用在ACП-3H基礎上改進的ACП-4HM與CPII-1M型光學半自動瞄準具。
由於瞄準具的結構形式對整個座艙佈局有重大影響,F-86的瞄準具較靠前,不遮擋飛行員觀察儀錶的視線,這樣使儀錶板可以上擡,利於儀錶飛行,並可以減少觀察儀錶的視讀誤差,也便於安裝防反光罩,有利於夜航時觀察和減少錯覺。MIG-17的整個瞄準具頭部由於過分靠近飛行員,導致遮擋飛行員的前下方視線,迫使儀錶板下移,帶來使用上的諸多不便。
火炮殺傷區
雖然蘇聯機炮威力大於美國的機槍,但在空戰中並未顯出絕對火力優勢,因爲美國火控系統性能更先進,而且更便於操作。F-86上機槍的威力雖然不足,但火力密度大,子彈初速高,彈道接近理想狀態,飛行到約1000米處彈道特性仍可維持近乎直線,在遠距離具有極好的精度。而蘇聯的不同口徑“重炮”配置存在著協調問題,對於不同質量、速度降和彈道特性的炮彈來說,僅初速相等是無法保證其在稍遠距離上的散佈的。射擊如B-29之類的大型、非機動目標時協調機炮和瞄準具還不存在大問題,要射擊距離不斷非均勻變化的小型機動目標就比較困難了。在金門空戰中,受攻擊的國軍空軍F-86飛行員曾在逃跑中觀察到:我軍MIG-17的23mm炮彈的彈道從其頭頂飛過,而37mm炮彈從其下方掠過,這說明兩種機炮無法在全射程上很好的協同。而且MIG-17的機炮破壞力雖大但射速慢、彈道曲線大,在300米處就開始大幅掉落,在空戰中要靠人工調整瞄準具,對較遠敵機的提前量和彈道高度的估算都難以精確把握。由此帶來命中率曲線隨距離增加而急劇下降,根據金門空戰期間人民解放軍MIG-17所進行的5次空戰戰果的不完全統計,在300米以內開火命中6次,取得擊落戰果4次,擊傷戰果2次(參見表2)。可見,MIG-17火炮的保險殺傷區應在300米左右,在此範圍內命中率高,一旦擊中,目標很難全身而退;再遠,則因爲炮彈初速低、瞄具功能不足和火控協調困難等原因急速下降,超過600米以遠基本可認爲無法命中。
導彈
金門空戰開創了人類噴氣機空戰史上第一次使用空對空導彈的先河,在9•24戰鬥中,國軍空軍第11大隊的F-86以美制AIM-9B響尾蛇導彈擊落我MIG-17戰鬥機1架。在導彈武器方面,國軍空軍的F-86較之我軍的MIG-17佔有絕對領先地位:經過緊急改裝後,其F-86F-30型大部分提升爲F-40型,具備發射第一代近程格鬥空對空導彈的能力;其飛行員也接受了美軍的培訓並擁有了在空戰中使用導彈的經驗。而我軍當時尚未從蘇聯獲得AA-1空對空導彈(注6),至於仿製響尾蛇的AA-2環礁就更無從說起了。
雖然國軍空軍的F-86可利用單方面擁有空對空導彈的優勢,但在整個空中戰役期間,國軍空軍並未因此轉換爲勝勢,其原因很多,從技術方面看存在問題爲受響尾蛇導彈性能的限制,在格鬥空戰中很難把握住機會使用。
首先,根據響尾蛇導彈的過載性能可知,其發射過載不能超過3G,導彈最大機動過載11G。因此,F-86在占位時,就必須一步到位,卡住我編隊的“要害”,不能在攻擊時再調整隊形和姿態,避免載機做大於3G以上的機動,超過發射過載致使導彈無法發射,或發射後出現自毀、早炸情況,反傷及自身。
其次,AIM-9B響尾蛇導彈屬於第一代紅外制導空對空導彈,戰術性能指標不高。受紅外導引頭調製方式的限制,該彈只能採用尾追攻擊方式攻擊未做機動的飛機。
再則,在金門空戰中,雙方通常接敵高度在8000~10000米;接敵速度爲高亞音速。而可算出其最大殺傷區和不可逃逸殺傷區兩個殺傷區極值,由此推算出敵導彈最佳發射距離爲2~3千米。太遠,則我機可及時發現導彈發射的醒目尾煙,及時機動規避;太近,很容易來不及發射便進入響尾蛇導彈的最小允許發射距離內。此時易陷入與我機的咬尾格鬥中,攜帶響尾蛇導彈反而影響機動能力,此時的F-86將處於絕對下風。若草率發射後進入機炮空戰,又可能出現導彈自動尋找到熱感應最強的目標攻擊,導致誤傷。
綜上所述,敵響尾蛇導彈只有在從我機尾後偷襲時才能發揮最大效能,確保優勢。而在迎頭攻擊態勢時很難發揮作用,甚至可能被我抓住弱點,反擊制勝。因此,我戰鬥隊形(注7)只要考慮到投入戰鬥前儘早發現尾後敵機這一主要因素,保證編隊後方盲區距離(注8)當大於3000米,便可在敵從後佔據導彈發射陣位偷襲時及時發現、擺脫。
共軍的雷達操作員
注1:F-86的發展
六、總結
F-86和MIG-17是20世紀50年代兩種傑出的戰鬥機,朝鮮戰爭結束後,日本學者曾進行過詳細研究,認爲MIG-17的前身MIG-15比斯與F-86F的交換比爲1:1.17,按此推算,MIG-17由於發動機和氣動外形的改善,應更優於F-86F。那麽,在武器性能更優的情況下,取得空戰勝利的最終決定因素,則更加取決於飛行員精湛的飛行技術、嫺熟的作戰技巧、良好的戰鬥素養,以及強烈的求戰精神、堅定的戰鬥意志和不怕犧牲、不懼艱險的決心。但是從交換比看,PLAAF卻並沒有取得絕對的優勢。
1944年,新型噴氣式發動機的成熟爲新型戰鬥機提供了活塞式發動機無法企及的性能保證。在這一年裏,美國空軍的前身陸軍航空隊提出需要一種速度爲966千米/小時的晝間戰鬥機。北美飛機公司在其直機翼NA-134艦載戰鬥機基礎上採用細長機身和較薄的平直機翼製造出3架原型機,美國陸航命名爲XP-86並於1945年5月簽訂研製合同。此時二戰歐洲戰場取得勝利,美蘇雙方都從德國得到大量空氣動力學研究的最新成果,尤其是許多關於高速飛行和後掠翼的技術資料、試驗資料。美國人發現後掠翼在跨音速時能減少劇增的阻力,NACA進行了多次風洞模型試驗,充分證實了這一理論。於是當時正在進行的諸多型號都紛紛改弦更張。
在借鑒德國成果基礎上,北美公司也於1945年秋向美國陸軍航空隊提交了後掠翼XP-86設計研究方案,11月便得到批准。北美公司的新方案將飛機變成後掠翼,增加了改善低速操縱特性的自動前緣縫翼,採用了較長的機身。爲了在高速下儘量減小阻力,機翼相對厚度按最佳化設計,內半翼爲11%,至翼尖處減少到10%。
3架原型機的第一架於1947年8月8日完成,裝一台美國通用電氣公司設計、雪佛萊公司建造的J35-C-3軸流式渦輪噴氣發動機,推力爲17.79千牛。發動機裝在機身中部,由機頭進氣道進氣。爲減少阻力,採用鋼筆頭狀的噴管整流罩。平尾後掠角同機翼的後掠角一樣。減速板裝在機身兩側。水滴狀座艙蓋使飛行員在艙內具有良好的全向視野。
1947年10月1日,XP-86首飛,比米格-15首飛時間早3個月。試飛計劃進展迅速,報告說操縱品質“非常好”。在查爾斯•耶格爾駕駛貝爾X-1A打破音速6個月後的1948年4月26日,XP-86在俯衝中進入超音速。
在P-86A的生産中,通用電氣公司的J47-GE-1渦輪噴氣發動機定型,靜推力達到23.13千牛,使原型機因爲重量增加帶來的性能下降得以補償。生産型的最大速度從原型機的964千米/小時增加到1090千米/小時,加速度、爬升率和升限都相應增加。1948年5月1日,生産型飛機首飛。同年6月把P字頭(驅逐機)改成F字頭(戰鬥機),即爲F-86戰鬥機。1949年賦予綽號“佩刀”,隨後産生了多種改型並出口到多個國家、地區,臺灣也裝備了F-86F-30型,隨後改進到了可發射響尾蛇導彈的F-40型。
F-86F在F-86A、E基礎上換裝功率更大的J47-17渦輪噴氣發動機。另外機翼結構進行了修改,除最初生産的前200架外,後續生産的都取消了前緣縫翼,前緣在翼根處延長150毫米(6英寸),翼尖處延長75毫米(3英寸),增加了翼面積並減小翼載,這種改進型機翼成爲F-86F的特徵,俗稱“6/3”翼。發動機推力加大與機翼前緣阻力減小相結合,改善了F型的高空性能和轉彎能力。由於最初的F-86在大M數下存在機頭不自主上仰問題,能産生高達8G的過載,但從E型以後,所有的飛行控制面都改由液壓系統控制,在F-86F上開始改用准全動平尾和不可逆式液壓操縱系統,在很大程度上解決了上仰問題,飛行員操控也更省力,在空戰的某些動作中可多承受1到2個G過載,也改善了高速機動性。但是,失速速度也增加了,並且低速性也有所下降。
1950年代後期國軍空軍的主力戰鬥機爲美制F-86F-30型,按照絕大部分資料稱,美國提供給臺灣的該型F-86F-30均爲採用“6-3”機翼、取消前緣縫翼的型號。但解放軍獲得的這架F-86F-30型上卻有此縫翼,說明是美軍中較早的30型,這種配置在國軍空軍中也屬於少見的。
注2:MIG-17的液壓、助力、冷氣三大控制系統
米格-17的操縱系統爲機械傳動式,僅副翼操縱裝有液壓助力器,副翼調整片和升隆舵調整片爲電操縱。液壓系統分爲收放系統和助力系統兩個部分,收放系統用於收放起落架、襟翼、減速板和可調噴口,助力系統用於操縱副翼。冷氣系統主要有兩個主冷氣瓶和兩個支柱冷氣瓶,前者用於刹車、密封座艙、向防冰酒精箱充壓;後者主要用於應急收放起落架和應急刹車。還有用於應急放襟翼和裝彈的襟翼冷氣瓶。
注3:MIG-17的氣動佈局
MIG-17採用中單翼佈局,後掠角45°雙梁結構。機翼內側有後退式襟翼,起飛和著陸可放下從-20°到-55°的不同角度。機翼外側是副翼,偏轉角範圍爲±15°。尾翼、垂直尾翼分成上下兩段,下段固定在機身的承力斜框上,上段可拆卸。水平尾翼後掠角爲45°,安裝在垂直尾翼下段頂部、其後緣的升降舵向上可轉動32°,向下爲16°。
注4:MIG-17針對米格-15系列在座艙罩方面的改進
米格-15座艙罩由雙層玻璃製成,起飛前需向玻璃夾層間充滿乾燥空氣,並檢查防潮沙盒的乾燥情況,以便在空中吸濕防霧。米格-17的座艙罩改用單層玻璃,不再出現因座艙罩起霧、結霜等情況影響觀察作戰空域、及時發現目標的問題。
注5:座艙封閉氣壓
爲了使飛行中艙內氣壓比外界高、盡可能的接近地面氣壓,以保證飛行員的舒適和安全,現代戰鬥機都要對座艙進行加壓以形成局部超壓。所加的這個氣壓就稱爲座艙封閉氣壓,這是一個相對值,用以衡量座艙內氣壓超過飛機所在高度氣壓的差值。如在高空時,外界氣壓爲0.3公斤/cm2,MIG-17的座艙封閉氣壓爲0.4公斤/cm2,則座艙內部的氣壓真值爲0.7/cm2。
注6:中國對AA-1導彈的引進和裝備
蘇聯AA-1空對空導彈系由蘇聯自行研製的第一代雷達制導空對空導彈。主要用於打擊轟炸機、運輸機等大型非機動目標。該彈的起源可追溯到1947年蘇聯第293廠設計局在馬圖斯•內斯諾瓦特設計師帶領下爲MIG-15的樣機И-320試驗機研製的СНАРС-250導彈。1954年,該彈完成定型,軍方賦予K-5代號,北約於1956年賦予AA-1堿的代號。中國於1957年隨MIG-17ПФ一同引進,1959年10月試生産成功,於1960年裝備部隊。可見中國的最早的實用型空對空導彈也在金門空戰兩年後才能得到。
注7:防響尾蛇疏開戰鬥隊形
由於敵在“9•24”戰鬥中首次使用響尾蛇空對空導彈,而我機暫無這種武器,爲了避免我機在失去地面引導且未發現敵機時被敵從後方或側後偷襲,我軍緊急研究了應對敵響尾蛇導彈的戰鬥隊形並成功運用到隨後的戰鬥中。
根據敵導彈使用規律,我編隊的後方盲區距離應當大於3000米,才能避免敵從後佔據導彈發射陣位偷襲。以4機編隊爲例,首先考慮單機的後方盲區。受米格-17高置垂直尾翼擋住部分後方視線的影響,我單機後方視野盲區大約爲±30度,若4機編隊中的每個長僚機組的雙機間隔爲500米,機組間的間隔爲1000米,編隊隊形寬度爲2000米,則編隊後向盲區約爲1800米。可見隊形寬度的大小直接關係到後向盲區的遠近。爲了增加後方盲區距離,我4機編隊隊形寬度應增加到3500米左右[注:參見《飛行劄記》第117頁,葛文墉著,空軍藍天出版社2004年10月],這樣可將編隊後方盲區距離增加到3000米以上。
由於編隊隊形加寬,機動時保持隊形難度也相應增加。經過反復試驗和類比空戰,我空軍認識到接敵戰鬥隊形除了在編隊寬度上應改進外,編隊高度和縱深也應該調整。4機編隊中的僚機組應比長機組高度超出500米,而8機編隊則可以派出1個機組超前1000~1500米、高度高出500米。這樣,編隊中各機投影比增加,便於調整隊形,同時也易於觀察編隊後、下方。此外,採取這樣的隊形還利於在機動中以勢能換動能,長機組和僚機組可不斷交替爬升,擴大搜索範圍;也有利於在接敵時交替掩護[注:參見《空戰理論彙編》空軍司令部,1985年8月]。
注8:後方盲區
由於現代戰鬥機中尚無完全無尾設計佈局的,因此垂直尾翼和水平尾翼以及後機身對飛行員的後向視野存在影響。由於上述部分遮擋飛行員後向視線,形成的無法後向觀察空間,就稱爲後向盲區,單機的後向盲區劃分,通常以度數表示,即機體軸線左右各多少度,在此範圍內,無論距離遠近,都無法觀察。
對於編隊而言,衡量後向盲區的度量標準則主要以距離表示,比如,以雙機編隊飛行爲例,兩機各自後向盲區的交彙點到長機之間連線在航向(或航向切線)方向上的投影距離,就是後向盲區距離。由此類推,4機編隊時,距離長機(通常飛在編隊中最靠前的位置上)最遠的各盲區交彙點在航向上的投影距離,就是編隊後向盲區距離。該距離也通常簡稱後向盲區。可見,這個距離越大,則編隊的後向盲區範圍越小,可觀察空間也越大。因此,在安排飛行編隊隊形時,應充分考慮各種因素,根據實際情況儘量將後向盲區距離擴大,防止敵機從編隊後方盲區內進行偷襲。
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