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中国空军史上列装数量最多机型:歼6战机有多经典?

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来源:微军博

要论新中国航空工业成立以来,哪款战斗机生产年限最长、生产数量最多,非歼-6莫属。

歼-6是沈阳飞机厂以苏联米格-19为原型仿制的战斗机,也是中国航空工业生产装备最多的机型。歼-6总共生产了5000多架,并出口多个国家。

我们今天回过头来看,歼-6的服役历史堪称航空装备生产与改进的成功经典案例。

备受青睐的米格-19

在新中国制造出第一架喷气式飞机的两年前,1954年1月,米格-19战斗机原型机试飞成功,这是苏联首款具有实用价值的超音速战斗机。

△已退役的米格-19PM战斗机

但米格-19的前景在当时并没有被苏联航空界看好,就连总设计师米高扬都是抱着一种“交差”的态度。米格-19在苏联量产后没多久,就被性能更先进的米格-21取代。

根据苏联航空装备研制一代、装备一代、外贸一代的思路,三代机的设计思路刚刚浮现在设计师的脑海里,二代机米格-21顺利投产,作为一代机的米格-19技术就被整体打包或拆分,向各国售卖。

△2架涂着巴基斯坦标志颜色的米格-19,由2架米格-17教练机掩护

我国在当时国土防空作战的需求方向,是对付东南沿海地区的侦察机。

在当时的技术背景下,截击轰炸机与截击侦察机的作战方式并不一样。截击轰炸机一般要“迎面攻击”,绝不能让对方飞到目标区域。而截击侦察机如果“迎面攻击”,则可能逼迫对手返航,让对手另择时机再来。

△已退役的歼-6侦

长此以往对方会根据我方歼击机数量和部署情况来增加侦察机数量并调整部署,给国土防空造成较大的装备负担。

所以在防御侦察机时,可以先放任侦察机飞抵目标区域,随后利用其油料不多、航线难以改变的特点,在返航路上予以歼灭。只要不让对方把情报带回去,防御即是成功。

但这也要求歼击机不仅能够“迎敌”,还要善于“追击”,对歼击机的飞行速度提出了更高要求。

△图为1964年1月,中国仿制的歼-6

米格-19能以1.38倍音速飞行,与歼-5飞机相比,每秒能快10米左右,正符合截击侦察机的高速要求。所以我们当时格外青睐米格-19。

1957年,中苏两国签定协议,由苏联向中国出售米格-19飞机的制造技术,并提供全套技术资料、样机和部分散装件、成品附件。1958年8月,仿制工作正式开始。

大幅提升的性能

歼-6能够与歼-5拉开如此大的差距,主要是发动机工作原理发生了变化。

△涡喷-6 发动机油门杆示意图

歼-5飞机采用的是涡喷-5发动机,空气被吸入发动机后,通过风扇被“甩”入周围的几个小燃烧室。空气在燃烧加压后,从尾喷口喷出,同时带动涡轮旋转,吸入新的空气。采用这种进气方式的发动机就被命名为“离心式涡轮喷气发动机”。

△涡喷-6 发动机实体,左下角图为涡喷-6的铭牌

图源《国际展望》杂志

而歼-6飞机装配的涡喷-6发动机,空气直接从一级风扇吸入,流动更加流畅,燃烧效能也大幅提升。由于涡喷-6发动机当中的空气是沿着轴方向流动的,所以被称为“轴流式”发动机,这也是到目前四代机为止,主流的发动机布局方式。

发动机工作原理的变化,正是歼-6性能远超歼-5的奥秘所在。

暗藏玄机的机身结构

为了能够使机身承受超音速飞行时的强度需求,歼-6飞机采用桁条式机身结构。

△航空博物馆收藏的歼6甲全天候战斗机 

机身内的桁条和隔框组成飞机的骨架,而外部的蒙皮,承受的是通过桁条与隔框传递来的二维方向的力,每个格子范围内的铝合金蒙皮就像一张纸,同样重量的材料,虽然撕开很容易,但平面拉扯时却需要费很大的力,这就是利用材料自身来提升结构受压稳定性。

△我空军装备的歼-6

因为蒙皮作为飞机的外壳,也需要承受一定的力,所以桁条式机身结构也被称为“半硬壳式结构”。

桁条式机身的优点是载荷分散传递,通俗地讲就是飞机各个部分受力较均匀,所以能够通过重量更轻的材料,承受更大的载荷。

但任何设计都有其两面性。桁条式机身结构也存在缺点:是在开较大舱口时,受力结构会发生变化,属于牵一发而动全身,设计难度较大。

所以,为了适当降低设计师的工作强度,歼-6飞机的结构,被分为前后两段。整个机身从头到尾共有36个隔框,就像一条鱼的肋骨。由机头进气口到机翼翼根末端为前半部分,里面是飞机的前20个隔框,从21框开始为后半部分。

歼-6飞机机身主要受力部分是前起落架、机翼、尾翼、发动机,所以它们对应的隔框都做了加强设计,可以适当多分配重量,其它普通框则争取轻量化设计。

歼-6飞机整体继承了歼-5的后掠翼设计,这也是机头进气战斗机中,最后一款后掠翼方式的机型。

△军博一层兵器展厅陈列的歼-6

后掠翼的优势是提高了临界马赫数,但缺点也十分明显。首先是容易增加飞机结构重量,其次是襟翼和副翼效率降低,而且气流容易顺着机翼方向流向翼梢,造成失速,集中表现为飞机进入螺旋失控状态,导致机毁人亡。

为了减小翼梢失速对飞行品质带来的影响,歼-6飞机表面增加了很多安定面。

其中翼刀的设计是为了阻断空气向翼梢聚集。其实翼刀设计的效果是比较有限的,所以同期西方国家航空领域已经开始研究前缘襟翼自动控制与飞机性能之间的关系。苏联虽然也有类似研究,但由于前缘襟翼结构复杂、成本较高,所以当时没有推广采用。

△军博一层兵器展厅陈列的歼-6

与歼-5飞机相比,歼-6为了适应高速飞行的需要,将水平尾翼安装在垂直尾翼上的“十”字布局改为了机身安装全动水平尾翼。

在早期的测试机型中,水平尾翼设计沿用了歼-5安定面与升降舵结合的设计结构,这种设计在临近音速飞行时,升降舵和安定面的夹角处会产生激波效应,导致偏转效应下降。改为全动水平尾翼后,就解决了这个问题。所以我们看到现在很多先进的超音速战斗机,不仅水平尾翼,包括鸭翼,都沿用了全动控制面设计。

△歼-6

这种直接与机身连接的控制面,不仅效果更好,而且连接机构的强度也可以适当增加,更适应高速飞行需求。高速飞行时也需要让飞机保持安定性,在空中飞行的飞机就像水里游的鱼,所以歼-6像鱼一样,有了背鳍和腹鳍一样的安定面。

△我国出口到埃及的歼-6战斗机

后来的测试和使用证明,歼-6飞机的结构设计是非常合理的,在静力测试时,载荷达到设计值的102%。这个数据如果不达标,飞机飞上天就容易散架;如果过高,说明有些部位的材料用多了,造成性能指标浪费,也是不理想的。所以,能够在设计中把握一个合理的静力载荷指标,难度相当大。

如果说歼-5飞机实现了我国对于喷气式战斗机从无到有的梦想,那么歼-6飞机则是开启了我国航空工业部门制造优质作战飞机的新篇章。歼-6飞机让我们从完全仿制进入到了改进设计的阶段,为中国人自己设计高性能战斗机的目标,向前迈进了一大步。

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