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西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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“人们叫我咪咪” - 幻影2000的故事  

2009-12-10 09:35:33|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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“人们叫我咪咪”,绣花女咪咪妙曼的咏叹调将普契尼的不朽歌剧《波希米亚人》载入了音乐的史册。歌剧里的咪咪短暂而凄婉的一生充满了太多的被禁止的爱情和没有实现的理想,但现实里的咪咪却要幸运得多,受到普遍的宠爱,家族人丁兴旺,子孙遍天下。这咪咪就是Mini Mirage,简称Mimi。今天的人们对它的另一个名字更熟悉:幻影2000。
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幻影2000

咪咪和英国的夭折的TSR2还有一点瓜葛。1965年5月英国工党政府政府中止TSR2计划后才一个月,就宣布与法国合作,共同研制替代TSR2的变后掠翼战术飞机,计划名称为Anglo-French Variable Geometry(AFVG)。但皇家空军建议选用美国正在研制的F111K,法国则在放大的幻影F1的基础上研制变后掠翼的幻影G。英国的要求以对地攻击为主,法国的要求以空战截击为主。AFVG没有多久就偃旗息鼓了,英国转而和西德、意大利合作,研制了“狂风”(Tornado)战斗机,法国的达索公司则将幻影G改成双发的幻影G8,后来又演变成固定翼但双三(三倍音速,三万米升限)的幻影G8A,这时法国的计划改称ACF(Avion de Combat Futur,意为未来战斗机),发动机为两台尚在研制中的M53发动机。但ACF过于雄心勃勃了,单价比幻影F1的一倍还要多,出口前景也十分渺茫。1975 年十二月,在时任法国总理吉斯卡尔·德斯坦(后来任总统,据说还是一个中国通呢)的主持下,ACF计划被中止了,法国空军转而要求一架较轻小的幻影战斗机,这就是“小幻影”(Mini Mirage)的由来。

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这是ACF的双三版,也称幻影G8Ahuo幻影F8

老家伙马赛尔`达索毕竟老奸巨滑,一方面在研制日益复杂的重型战斗机,一方面预见到市场对轻型简单的战斗机的需要而不放弃研究。从 1970年开始,达索公司就在研究轻型、简单战斗机的方案,所以法国政府提出“小幻影”的要求时,达索公司有备而来,立即呈上多年的研究成果,当然立刻就获得了政府的批准和投资。这时,咪咪有了名字,因为外形酷似幻影III,所以开始时叫“超幻影III”,后来改称“超幻影2000”,以后“超”字没有了,直接就是幻影2000。

幻影III无疑是法国历史上最成功的战斗机,总销售量达到1400多架。但幻影III换型到幻影F1时,达索公司放弃了幻影III的标志性的无尾三角翼,而改用常规的有平尾的布局。幻影III充分利用了无尾三角翼布局的诸多优点:超音速飞行时波导主力小,瞬时盘旋速率高,翼面积大,机翼相对重量轻(因为翼根长,对连接部结构加强的要求低),翼内燃油容积大,省却的平尾也节约了结构重量。但无尾三角翼的缺点也是明显的:和常规的有平尾布局相比,无尾三角翼的控制面离机体重心近,控制力矩短,所以操纵效率较低,控制面需要偏转更大的角度,才能达到相同的控制力矩,导致阻力增加。另一个缺点更严重:由于俯仰稳定性的需要,飞机重心在升力中心之前,这样,机头上扬时,机翼仰角增加,升力增大,机体在升力作用下,以重心为支点,机头回压,仰角恢复正常;机头下俯时,机翼仰角减小,升力减小,机头回升,仰角恢复正常。但这样设计的问题是:起飞着陆时,本来机翼后缘控制面(在正常布局上称襟翼)可以下垂,以帮助机翼在小速度时增加升力,但作为无尾布局的升降舵,控制面应该上翻,压机尾以帮助机头拉起。这是一对矛盾的要求,在不放弃俯仰稳定性要求时,无法调和。所以过去无尾三角翼飞机的起落滑跑距离都比较长。由于无尾三角翼的前缘后掠角都比较大,无尾三角翼的另一个问题是持续转弯性能较差。

幻影III换代时,达索公司回到了常规布局的幻影F1,但升级到咪咪时,又回到了无尾三角翼布局,但这一次,此无尾三角翼已非彼无尾三角翼了。

在法国从ACF移情别恋到咪咪时的六个月前,北约的北欧四国(荷兰、比利时、丹麦和挪威)放弃法国特地为参与竞标而准备的配用M53的幻影F1,而选用美国的F-16战斗机。最可气的是,他们还特地在巴黎航展宣布竞标结果,把法国佬的大鼻子狠狠地拧了一下。老马赛尔对F-16不屑一顾,对F-16的固定进气道根本看不上眼。但即使是老马赛尔,也不得不对F-16的电传操纵(也称线控)大为羡慕。发动机是SNECMA的事,老马赛尔管不上,但F-16的 F100发动机也赢得了全世界同行的注目,成了无可争议的当代战斗机发动机技术的标杆。显然,法国必须有一架可以和F-16匹敌的战斗机。新战斗机必须在性能上全面匹敌F-16,但即使老马赛尔也不得不在航程上降低要求,美国的F100发动机比法国的M53发动机先进得不是一点点。于是,在气动上压倒F-16是咪咪的另一个动力。

自然,相比于幻影III,幻影2000的最大特点是涡扇发动机和电传操纵。
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幻影2000和幻影III,看得出谁是谁吗?

幻影2000和幻影III在外观上差别不大,不仔细看,一眼不容易看出谁是谁。幻影2000的翼根有卡尔曼整流罩,其作用类似F-16的翼身融合体。幻影 2000的风挡是时尚的整体式的,而不是幻影III的三片式的。幻影2000的左右进气道上方各有一片水平的小整流片,用于控制机身在大迎角时在垂尾两侧产生的涡流,也就是低压区,以增加大迎角飞行时垂尾的功效,增加方向稳定性。幻影2000的垂尾上部两侧也各有一片水平的小整流片,作用类似翼刀,用于促使气流沿舵面在水平方向流动,而不是在垂直方向上流动,增加垂尾的方向稳定功效。要是仔细看,还可以看出机翼前缘有全翼展前缘机动襟翼,它的作用是在中低速大幅度机动时增加机翼的弯度,增加升力。F-16的全翼展前缘襟翼对它的机动性功劳不小,歼-7E的双三角翼也有前缘襟翼,大大提高了歼-7的机动性,否则巴基斯坦也不会对歼-7仍有兴趣。幻影2000上的全翼展前缘襟翼无疑对避免无尾三角翼持续转弯性能不好的缺点有重大作用。
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难得一见的幻影2000内部图

幻影2000的发动机采用原本为ACF研制的M53单轴(也称单转子)涡扇发动机。和涡喷发动机相比,涡扇发动机的排气温度低,流量大,和飞机之间的速度差小。不难想象,在空战常用的中空中速范围内,涡扇发动机的热效率大大高于涡喷发动机,涡扇发动机的起飞和巡航油耗也大大低于涡喷。但在高空高速时,涡喷将占优。从60年代开始,欧美国家开始在战斗机上大量采用涡扇发动机。M53的特别之处在于单轴。涡扇发动机的基本工作原理并不复杂:外界空气进入涡扇发动机时,首先受到低转速的风扇的压缩,部分空气绕过其余的发动机部分,直接在喷口和炽热的排气混合膨胀做功,增加推力;其余空气经过低压和高压压气机进一步压缩,然后在燃烧室内膨胀做功,产生基本推力,推动高压和低压涡轮,然后燃气向喷口排放,涡轮则带动压气机和风扇转动。为了使高压压气机和低压压气机在最优工况工作,一般希望它们能在各自的最优转速上工作,这就要求高低压涡轮的转速有所不同。除“狂风”(Tornado)战斗机上的RB199采用三轴外,一般战斗机涡扇发动机采用同心的双轴(外轴套内轴),以满足高低压压气机不同转速的要求。但轴套轴的设计和制造都比较复杂,SNECMA为了将技术风险压到最低程度,采用了并不常见的单轴结构,简单但效率受到损失。单轴涡扇发动机可以看作加了一级风扇的涡喷发动机。事实上,M53就是从幻影III上的“阿塔9”涡喷发动机发展而来的。“阵风”(Rafale)战斗机上的M88是法国的第一代双轴战斗机涡扇发动机,法国发动机和美国发动机相比还是有一定的差距的。其实法国也清楚M53的局限性,曾打算用两台RB199发动机开发双发的幻影3000,但后来不了了之。不过老马赛尔在研制简单、轻巧的幻影2000的同时,并没有放弃对双发重型战斗机的研制,这就是和幻影2000外形相似但大33%的幻影4000。号称“大幻影”(Maxi Mirage,简称Mami,好玩吧)的幻影4000的身世要坎坷的多,但这是题外话了。
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一架双发的幻影4000和三架单发的幻影2000编队飞行,注意两者的尺寸差别

幻影2000的另一个特点当然就是电传操纵。电传操纵不是简单地把传统的机械连杆和钢丝用电线替代。由于飞行员的操纵信号不再直接传递到控制面上,计算机飞行控制系统能做两件事:
1、在飞行员操纵指令没有变化时,自动补偿由阵风、投放挂载、油料消耗等引起的飞行状态变化,维持飞行轨迹。更先进的还可以自动补偿双发中一个发动机故障或在战斗中受损的情况。
2、将飞行员的操纵动作做适当的“过滤”,将其限制在安全飞行包线以内。安全飞行包线随高度速度和飞行姿态自动调整。
电传操纵可以为飞机增稳,容许飞机放宽静不稳定性,也就是说,在静止和低速时,容许重心在升力中心后面,这样,起飞、着陆时,机翼后缘的控制面非但不必向上翻,还可以略略下垂,增加升力,降低拉起、飘平时的速度,缩短起落滑跑距离。随着速度的增加,升力中心自然后移,恢复静态稳定,但精稳定性余度依然大大低于传统设计。由于在空战常用的中空中速时飞机的静稳定度大大减小,较小的控制力矩就能产生较大的姿态改变,幻影2000的机动性比幻影III有显著的提高。

由于事先做了大量的预研,达索公司允诺18个月就可以首飞,事实上拖到27个月才首飞,但对于一架高性能战斗机来说,这仍然是不可思议的高速度。然而,雷达拖了整个计划的后腿。汤姆逊公司无法及时交付法国空军指定的脉冲多普勒雷达,只好将一个多功能但空战性能稍弱的RDM雷达先交付使用,最终的为空战性能优化的RDI雷达要到三年后才交付使用。法国一向以“只要掏钱,卖给魔鬼也不在乎”自据,但RDI雷达从来不出口。出口的先是RDM雷达,90年代后是改进的RDY雷达,台湾是装备RDY的幻影2000-5的第一个用户。法国空军本来对RDY和幻影2000-5没有兴趣,RDI已经满足了法国空军的要求,但捱不过达索公司的哀求,为了向潜在的出口国表示姿态,也将部分幻影2000的RDI换装RDY。幻影2000的另一个特点是机内自卫电子战设备,而不是依赖翼下吊舱。在北约盟国的演习中,幻影2000的自卫电子战能力给对手的F-16造成了很大的困惑,这或许是老马赛尔的小小报复吧。

作为法国空军的空战中坚,幻影2000的空战武器主要为马特拉“魔术”近程空空导弹、马特拉“超530”中程空空导弹、“德发”30毫米航炮。“魔术”采用双鸭翼,以进一步加强机动性。“超530”没有什么太特别的,但“德发”航炮的身世有点意思,这是德国二战末的毛瑟转膛炮的嫡系。航炮基本设计有三种:导气式,转膛式和转管式。导气式基本就是放大的重机枪,结构简单、动作可靠,但动作大、精度低、射速有限。转管式就是所谓“加特林”式,一簇炮管轮流装弹、击发、退壳,所以射速高,炮管散热好,但重量大、结构复杂、射弹散布大(炮管的回转对炮弹有向切线方向的甩动作用),口径受局限(30毫米的转管炮的体积和重量都惊人,后座更恐怖,A-10简直就是围绕着它的7管转管炮设计的)。转膛式则像左轮枪:炮管不动,但一簇炮膛轮流装弹、击发、退壳,所以特点介于转管式和导气式之间。毛瑟转膛炮还没有来得及装上飞机,德国就投降了。美国将毛瑟的设计用在20毫米的M39,装在F-5战斗机上,但后来就一门心思在射速更高的M60转管炮,而对转膛炮失去了兴趣。英法对转膛炮对重量和射速的折中比较感冒,所以分别从毛瑟转膛炮发展了30毫米的“阿登”和“德发”,长期以来一直是两国空军战斗机的主力航炮。“德发”的射速不足,但重量、体积都小,所以幻影2000索性用两门。有意思的是,“狂风”战斗机上的BK27 27毫米航炮也是转膛炮,但这一回,毛瑟重操宝刀,所以是“正宗”货。27毫米毛瑟转膛炮性能如此优秀,在瑞典的JAS39、英德意西四国的“台风”战斗机上也得到采用,甚至美国的F35也采用。
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台湾的幻影2000-5

据说在联合抗苏的年代,共军空军曾对幻影2000大感兴趣,曾派飞行员试飞过,但最终因为价格谈不拢,国家也没有这个钱,最后没有引进。凑巧的是,十几年后,幻影2000还是落户台湾。或许幻影2000和中国人有缘。

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