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欧洲馆亿万先生-超越时代的双三角翼——瑞典萨博-35“龙”式战斗机

2020-01-11 17:55:52 |来源:​匿名

欧洲馆亿万先生-超越时代的双三角翼——瑞典萨博-35“龙”式战斗机

欧洲馆亿万先生,瑞典空军委员会早在1949年就开始讨论萨博-29“啤酒桶”战斗机的后继机,并于当年10月迫不及待地与萨博公司签订了初步研究合同。这项研究的成果——萨博-35被设计成专用于拦截高空高速轰炸机,最后该机成为世界航空史上最独特的第二代战斗机之一。

萨博-29“啤酒桶”战斗机

外形独特的萨博-35

瑞典空军并未对新战斗机概念设计做任何限制,态度非常开放,只是规定了详细的作战性能要求,如具有超音速能力,能拦截高空轰炸机和战斗机,在战时能部署在只有短跑道和简陋辅助设备的分散基地中,重新加油装弹时间必须足够短,即使紧急动员兵操作也能控制在10分钟以内。为此,萨博必须重新设计与该机配套的加油装弹设备,使其更易于使用。

新战斗机显然要把超音速性能放在首位,这成为埃瑞克·布劳恩为首的萨博设计团队的主要问题。当时世界各国在超音速飞行领域都没什么现成经验或数据,虽然德国科学家在二战发明的后掠翼和三角翼对萨博j 29和j 32项目给予了莫大帮助,但萨博35的最大速度至少要达到1.5马赫,跨越太大,并没有现成经验可以借鉴。设计团队决定采用两条腿走路的办法,提出了1220后掠翼和1250双三角翼方案。

1250双三角翼方案,此时还是机头进气设计

为了保证高速性能,两个方案的机身都很细长,设计师不仅要把战斗机所需的所有设备都塞进机身,还让降落速度保持在限制之内,这样才能让该机的降落滑跑距离足够短。随着方案的逐渐成形,1250双三角翼方案的优势也越来越大,其后掠角和厚度都很大的内翼段可以轻松容纳起落架和油箱。由于翼根弦长较大,机翼展弦比很低,具有较低的超音速阻力。外翼段降低了后掠角,有助于降低降落速度。厚厚的内翼段还带了额外的好处,与机身融合形成的整体结构使该机变得非常强壮。

当时,无尾三角翼飞机的研究在欧洲遭遇了一些挫折,英国德哈维尔公司的三架dh108验证机在1946年和1950年间接连坠毁,美国在1950年又坠毁了一架yb-49原型机。但美国没有放弃对这种布局的持续研究,1953年在亚历山大·利佩什博士的领导下,康维尔公司研制出了三角翼的f-102“三角飞镖”截击机。这位德国空气动力学家自1920年以来一直在从事无尾三角翼飞机的研究,而在这方面,萨博只有少量通过瑞士获得了德国资料,但随着研制的进行,1250方案成为实现性能目标的唯一途径。

dh108“燕子”无尾布局验证机

萨博210验证机

萨博设计师从飞机的横截面开始进行数学分析,虽然还存在一些模糊的地方,但已能充分证明三角翼特别是双三角翼布局的前景最为光明。由于风洞和其他试验只能预测这种先进布局的飞行特性,为了做到摸透,萨博制造了一架70%比例的验证机来收集数据。该机被称为萨博210,其双三角翼的内翼段前缘后掠角76度,外翼段后掠角降低到57度。

萨博210的遥控飞行模型

萨博210飞机于1952年1月21日在萨博首席试飞员本特·奥洛的驾驶下首飞成功,他评价该机具有非常出色的操控性。萨博210安装一台476千克推力的阿姆斯壮·西德利“蝰蛇”涡喷发动机,虽然推力仅是全尺寸飞机的10%,但仍然能把萨博210推进到555公里/小时的最大速度。萨博对该机进行了详尽的试飞,证明双三角翼具有令人鼓舞的优良飞行特性,特别是尤为重要的降落阶段。萨博210共飞行887架次,累计飞行286小时。该机在试飞期间接受了一系列修改以测试不同机身设计特点,其中光进气口就有三种之多,最后一种是分置与机身两侧的独立椭圆形进气口,该设计最终被全尺寸飞机采用。

萨博210早期式样,虽然有鼻锥,但仍属机头进气

萨博210也进行了外挂武器气动测试,以确保机翼挂架不会产生乱流或引发其他问题。绰号“小龙”(lill draken)的萨博210充分证明了无尾双三角翼布局的可行性,该机在试飞中唯一被发现的问题就是全尺寸飞机需要采用自动增稳装置来降低飞行员的工作量,并需要重新设计机鼻和进气口。萨博210成功促使空军委员会批准了1250项目,于1952年4月订购了三架萨博-35全尺寸原型机,之后又在1953年8月订购了三架预生产型原型机并启动双座教练型的设计修改。

萨博210后期改为机身两侧进气

萨博210进气口的演变

新战斗机编号j 35,后来获得“龙”(draken)的绰号。全尺寸飞机的内翼段前缘后掠80度,外翼后掠60度。中央机身内置雷达、座舱、前起落架、发动机,内翼段则容纳进气道、燃油箱、两门30毫米机炮和主起落架。内外翼后缘布置有升降副翼,同时能起到襟翼、副翼和升降舵的作用。垂尾根部弦长较长,前缘急剧后掠,赋予该机完全符合其性能表现的犀利外观。

这张图很好地显示了j 35的结构特点

j 35结构图

j 35一开准备安装瑞典荣格斯特朗涡轮公司(stal)研制的“格兰”涡喷发动机,但如同该公司之前为萨博-32“矛”研制的“多佛”发动机一样被取消了。驾驶过“小龙”的本特·奥洛成为驾驶萨博-35原型机首飞的不二人选,该机于1955年10月25日首飞成功。三架原型机中的第2、3架分别在1956年3月和9月首飞,三机都安装萨博-32早期型上的瑞典航空发动机公司(sfa)rm sa涡喷发动机,也就是按许可证生产的罗罗“阿汶”100系列无加力发动机。

本特·奥洛与j 35原型机

这种发动机很快被推力更大的sfa rm 68取代,也就是“阿汶”200系列,但仍不具备加力。1956年1月26日,第一架原型机在rm 68的推动下在平飞中超过了1马赫。第二架原型机在换装rm 68后的首次飞行中,在爬升中突破了音速。萨博设计团队在短短六年多时间里就研制出了一架极具原创性的超音速战斗机,考虑到当时的航空科技水平,这的确是一个了不起的成就。j 35在1956年8月投产。

加力发动机

1956年2月15日,第二架预生产原型机也就是萨博制造的第五架j 35首飞。该机是第一架安装rm 6b加力涡喷发动机的“龙”,具有生产型j 35a的全部特征。第一批j 35a于1960年3月8日交付诺基尔平的第13联队,1961年交付乌普萨拉的第16联队。j 35a的rm 6b发动机配备了瑞典设计制造的ebk 65加力燃烧室,军用推力4890千克,加力推力6532千克。

萨博9-5和萨博-35

j 35a安装了爱立信ps-02雷达和pn-793/a敌我识别器,其设计基于法国csf“西拉诺”战斗机雷达及其内置火控系统。该机的武器包括两门30毫米“阿登”机炮,每门备弹90发,以及4枚rb 24红外制导空空导弹(即瑞典制造的aim-9“响尾蛇”),也可以挂两枚导弹和一个530升机腹副油箱。j 35a在1966年升级了航电设备,集成了萨博s6b瞄准系统,其中包括机鼻下方的红外搜索和跟踪传感器。萨博共制造了90架j 35a,前三架是预生产型评估机,接下来17架没有安装雷达和其他一些航电,被作为地勤和飞行员的单座教练机使用。

林雪平的萨博-35生产线

这批飞机后来补装了所有航电,升级到作战标准。接下来的45架j 35a是正式生产型,第66架起安装了具备新型ebk 66加力燃烧室的发动机。由于新加力燃烧室的尾喷管更长,导致后机身加长,加力推力增加到6803千克。加长的后机身对“龙”造成了两个影响,一是降低了飞行阻力,使气动效率更高。二是在后机身下方增加了第4个起落架,这是一个小型的可收放起落架,被用于在降落中防止机尾擦地。“龙”的飞行员习惯于在降落中以大迎角姿态滑行,通过加大机身的气动阻力来降低轮胎和刹车的磨损。增加的推力也增大了“加长版”j 35a的有效载荷。

加长的后机身对“龙”造成了两个影响

j 35a第4个起落架的作用

j35a每侧机翼下可安装三个挂架,每个挂架可挂载两枚13.5厘米无制导火箭。这12枚火箭可作为rb24导弹的后备武器,同时赋予该机对地攻击能力。1959-1960年间,25架j 35a被改装成sk 35c双座教练机,都装备了乌普萨拉第16联队的换装训练学校。这些教练型在1986年被移交给恩厄尔霍尔姆的第10联队,最后一架直到1998年12月才退役,创造了非凡的服役记录。1976年,最后一架j 35a单座型退役,被更新型号的“龙”取代。

sk 35c双座教练机

“龙”的进化

j 35的第二个型号是j 358,于1959年11月29日首飞。a型和b型的主要区别在于内部,后者的航电进行了重大升级。j 35b于1956年开始研制,这个时间甚至早于j 35a的投产。由于航空电子设备的研制进度严重滞后,1964-1865年制造的73架j 35b能安装全套航电。在j 35b上,新的ps-03/a x波段爱立信雷达与萨博最新的s7火控系统集成在一起,让“龙”实现了碰撞航线拦截能力。

j 35b“摆地摊”,展示该机的武器挂载

但rb 24红外制导空空导弹并不能迎头发射,所以j 35b在执行这种拦截时只能使用挂在机腹中线的两个7.5厘米火箭巢,每个内置19枚无制导空空火箭。当然,j35 b也可挂载rb 24和对地攻击火箭。j 35b的空地数据链使其能够接入瑞典空军的stril 60空战管理系统,通过这套接入了预警机和地面雷达的指挥和控制系统不断接收并更新目标数据。

机腹挂载两枚rb 24红外制导空空导弹的j 35b

这在当时来说是一套极为先进的作战网络,使瑞典空军能够有效管理领空的防空和攻击战斗机。j 35b还装备了新型弹射座椅,能在零高度安全弹射。1960年1月14日,一架j 35b成为第一架在平飞中突破2马赫的瑞典战斗机。j 35b从1962年开始交付,首先装备乌普萨拉的第16中队,接着是塔林格的第18中队,1966年装备了恩厄尔霍尔姆的第10联队。瑞典空军的“空中三角翼”特技飞行队由第18中队负责组织,先后使用过j 35a和b两种飞机。表演队的飞机被喷成蓝黄相间的涂装。最后一架j 35b于1976年退役。

基于“阿汶”300系列的rm 6c发动机配备了新的ebk 67加力燃烧室,加力推力增加到7800千克,这种发动机与“龙”组合在一起后造就了最快的改型——j 35d。但由于新发动机的油耗增加,所以j 35d的进气口向前延伸将内部油箱容量增加至2920升。此外,两个机腹挂架取代了之前的中线挂架,都可挂载一个530升副油箱。

rm 6c发动机,和ebk 67加力燃烧室之间通过长长的管子连接

飞转场任务的话,j 35d的两个机翼内侧挂架也可挂载两个副油箱。发动机增加的推力意味着该机现在可挂载高达2200千克的外部载荷,并能够在平飞中超过2马赫。j 35d的爬升率也显著提高,这对于截击机来说至关重要,该机的爬升率达到了250米/秒。该机的航电也有有进一步的变化,爱立信ps-03雷达配备了升级型萨博57a火控系统和萨博fh5自动驾驶仪。

j 35d翼根处的机炮

第一架j 35d改装自j 35a,于1960年12月27日首飞。但由于雷达供应的问题,1962年交付的前30架j 35d没有安装雷达,很快就被封存。1964-1965年间交付的90架j 35d装备齐全,装备了第13、第3、第4、第10和第21联队。有趣的是j 35d仅凭一台“阿汶”发动机就达到了与英国电气“闪电”相近的性能,而后者安装了两台“阿汶”,由于j 35d的耗油量降低了一半,所以具有更大的航程。

部署在分散基地的j 35d

被封存的前30架j 35d中28架被改装被“龙”的第一种照相侦察型——s 35e,萨博还另外制造了32架全新的s 35e。法国欧米茄公司专门为s 35e研制了能装入机鼻的ska 24照相机,该机在机鼻中安装了4台ska 24和一台ska 16,并拆除了机炮以便在机炮炮舱内安装了另外两台ska 24。

s 35e独特的照相机机鼻

s 35e没有武器,执行侦察任务时可在翼下挂载一个箔条和热焰弹干扰吊舱,此外还能挂四个副油箱和和六枚用于夜间照相的照明弹。额外的燃油意味着s 35e可长时间进行低空高速飞行,这是手无寸铁的侦察机最好的防御手段。第一架s 35e在1963年6月27日首飞,生产型飞机于1965-1966年交付第11和第21联队。除了普通相机外,美国eg&g公司还为该机研制了一种红外侦察系统,在20世纪70年代初装备s 35e。这种配备了云顿照相机的红外侦察吊舱可挂载于任意一个机腹挂架上。当该红外侦察吊舱问世后,s 35e同时把自卫子系统集成在机身内部,在后机身加装了干扰弹发射器,在机翼挂架上集成了小型干扰吊舱。s 35e一直服役到1979年。

额外的燃油意味着s 35e可长时间进行低空高速飞行

龙之利爪

“龙”的下一个改型在武器系统上有了长足进步。j 35f能够挂载半主动雷达制导和红外制导的休斯aim-4“猎鹰”导弹的瑞典特许生产型rb 27和rb 28。由于rb 27太重,无法挂在机翼下方,只能在机腹挂架上挂载一对,此时机翼可挂载两枚rb 24或rb 28。为了容纳新型导弹所需的附加电子设备,该机的左侧机炮被拆除以腾出空间。

机腹挂载两枚rb 27,翼下挂载两枚rb 28的j 35f

该机的雷达也升级成爱立信ps-01/a,并与萨博578火控系统集成,通过数据链成为stril 60空战管理系统的一部分。该机和j 35d一样仍能挂载空空和空地火箭。j 35f其他方面的升级有导航系统、无线电和自动驾驶仪,唯一的外部变化是座舱盖稍微凸起以改善飞行员视野,并在机鼻下方增加了红外搜索和跟踪传感器(irst),也就是休斯an/aar-4,其瑞典特许生产型s-71n安装在了230架j 35f中的最后130架上,编号为j 35f2。

j 35f机鼻下方增加了红外搜索和跟踪传感器(irst)

第一架f型改装自j 35a,于1961年12月22日首飞,随后又增加了三架改装的j 35a参与试飞。由于研制计划十分复杂,第一架j 35f直到1964年6月26日才首飞。j 35f于1965年6月开始装备诺尔科平的第13联队,然后到1972年陆续装备了第1、3、12、16、17、18和第10联队。在20世纪80年代初,该机的ps-01/a雷达被升级为ps-011,这种雷达提高了抗干扰性能。

j 35f凭借其远程导弹、高性能和全向攻击能力极大提高了瑞典空军的拦截能力,成为战斗机部队的中坚,一直服役到1985年才被萨博37“雷”和“龙”的最终改型j 35j取代。进入20世纪80年代后,由于“龙”的性能仍不落伍,所以瑞典空军委员会决定升级“龙”式战斗机,让该机能够服役到20世纪90年代,最后1985年采纳了萨博提出的j 35j升级方案。j 35j加强了机身和机翼,在内翼段下方增加了两个挂架,可同时挂载四个530升副油箱和四个7.5厘米火箭巢。新挂架也可以挂载两枚rb 24空空导弹,赋予“龙”更强大的火力。

j 35f凭借其远程导弹、高性能和全向攻击能力极大提高了瑞典空军的拦截能力,成为战斗机部队的中坚

j 35j的加强机身可承载4082千克的最大外部挂载,并换装了升级后的rm 6c发动机,最大推力增加到7230千克。该机的雷达、火控系统、irst传感器、导航系统和座舱电子设备也都在改装项目中获得了升级。首批54架j 35j改装自j 35f,于1987年交付第10联队。1987年萨博改装了第二批12架飞机,最后一架于1991年8月交付。j 35j成为在瑞典空军最后的一线“龙”式战斗机,1998年12月8日在第10联队进行了最后一次飞行。

j 35j成为在瑞典空军最后的一线“龙”式战斗机

萨博在j 35服役期间,还提出了一些其他升级建议,包括升级新的发动机和重新设计的大翼展机翼,但没有被采纳。不过,“龙”在出口市场上获得了成功,被出口到丹麦、芬兰和奥地利。

萨博提出的j 35 rbs-15空面导弹载机,增加了收放鸭翼

外销成功

丹麦空军购买了三种型号共51架“龙”,有f-35攻击型、rf-35侦察型和tf-35双座教练型,于1970年9月1日开始交付。萨博以j 35f为基础制造了丹麦f-35攻击型,内部编号j 35xd。f-35有9个武器挂架,增加了内油容量并加强机身以承受额外载荷。f-35保留了两门30毫米“阿登”机炮而不是j 35f的单机炮。

丹麦购买了20架f-35,此外还有20架rf-35侦察机,萨博编号s 35xd。该机只有机鼻照相机,保留了攻击机的机炮和挂架,因此可以执行次要攻击任务。rf-35和瑞典空军侦察型一样可挂载红外摄像机吊舱。最后一种丹麦“龙”tf-35也保留了一门机炮和攻击能力。20世纪80年代,丹麦“龙”机队的电子设备进行了全面升级,一直服役到1993年。

丹麦f-35攻击型

rf-35侦察型

tf-35双座教练型

其中的两架飞机,一架tf-35和一架rf-35被移交给斯堪的纳维亚历史飞行组织。另外六架,两架f-35和四架tf-35被出售给美国国家试飞员学校,用于失速/尾旋训练和其他训练。

芬兰空军于1970年订购了12架j 35f的修改版本,其中11架保留了两门机炮,并在电子设备方面略有调整,该机在芬兰被称为j 35s,萨博编号j35 xs。j 35s从1974年4月开始以全套散件形式交付,由芬兰维美德公司组装。在这批飞机组装和交付期间,芬兰空军从瑞典租借了六架j 35b用于训练,其中一架损式后又补充了第7架。

芬兰j 35s

这7架飞机被芬兰称j 35bs,缺乏瑞典同型机的全天候航电设备。这七架飞机在1976年被芬兰买下,一同购买的还有六架翻新的j 35f和三架sk 35c,都是瑞典空军的二手飞机。1984年,芬兰又购买了18架j 35f和另外两架sk 35c,使芬兰“龙”的总数增加到48架。这些飞机被芬兰空军作为战斗机和战斗轰炸机使用,一直服役到2000年8月16日的最后一次飞行,之后被f/a-18“大黄蜂”取代。

“龙”的最后一个客户也是最后一个装备该机的国家,奥地利在1985年5月订购了24架j 35o。这批飞机是萨博回购的瑞典空军二手j 35d,进行大规模翻新后在1987年6月25日开始交付。由于作为购买协议的一部分,奥地利飞行员都在瑞典接受培训,所以没有购买“龙”的双座教练型。虽然这批飞机主要被作为截击机,但奥地利空军购买了侦察吊舱,让该机执行次要侦察任务。

奥地利j 35o

奥地利“龙”也装备了aim-9p“响尾蛇”导弹,具有全向攻击能力。最后一架奥地利j 35o于2005年11月25日退役,被从瑞士租借的f-5e取代,作为欧洲战斗机“台风”服役前的过渡。

在一线服役45年后,全世界最后一架“龙”就这样退出了历史舞台。

“眼镜蛇”机动

在过去的38年时间里,j 35一直捍卫着瑞典领空,证明自己作为一种战斗机不逊于同时代任何其他战斗机,甚至有所超越。佩尔-奥洛夫·埃尔德上校在成为“雷”和“鹰狮”的试飞员前曾在第16和13联队飞“龙”,他还飞过很多其他战斗机,包括“幻影”iii、“闪电”、f-15和米格-29,所以在这方面非常有发言权。

佩尔-奥洛夫表示“龙”始终是他的最爱,这是对萨博这种非传统设计战斗机表现和素质的证明。其他飞行员也对“龙”的出色操控性赞誉有加,该机能做快速突然转弯,具有惊人的加速和高速爬升性能,具有优秀战斗机所需的所有素质。“龙”的设计可能是非传统的,但其611架的产量足以证明该机的可靠性和有效性。“龙”是一个符合并超越其所有设计目标的且具有成本效益的解决方案。对于萨博来说,j 35取得了巨大的成功,巩固了公司已经建立起的坚实声誉。它是一种成功而独特的飞机。

“龙”还有一个神奇的特点,该机的飞行员发明了一个特殊机动,在很低的空速下猛拉杆使机头突然上仰直至超过90度,然后迅速恢复水平飞行。他们把这视为一个急减速机动,因为在整个过程中飞机会损失很多速度。许多年以后俄罗斯的苏-27才在航展上表演了相同的机动并把它叫做“眼镜蛇”。

“眼镜蛇”机动本质上是一种失速尾冲机动,也就是机头突然大仰角抬高进入尾冲姿态,造成飞机速度骤减,而后再迅速恢复水平飞行。苏-27/米格-29具有相似的大边条翼身融合设计,萨博-35则具有箭形三角翼布局。凑巧的是,这两种气动布局在特定低速状态下都会出现失速特性异常(对于苏-27系列来说是310~420公里/小时),飞行员猛烈拉杆会让飞机进入大迎角尾冲状态,随即在后机身产生的强烈下俯力矩作用下进入平飞。这种异常失速特性并不是设计师故意设计的,而是无心之举。

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