萨博圆滚滚,萨博-29“飞桶”战斗机的故事
作者:Armstrong
来自空军之翼
二战结束后的第二个月,欧洲未来政治格局初定,即将成为东西方冷战对峙前线,英国小说家乔治·奥威尔在1945年10月首次提出“冷战”一词为此定下基调。在地缘政治愈发紧张的情况下,与强大苏联隔海相望的瑞典认为打造一支现代化空军是重中之重,于是启动了名为JxR的喷气式战斗机发展项目。
以萨博 21螺旋桨战斗机改进的萨博 21R成为萨博公司在喷气式战斗机上的有益探索,该机安装一台RM1涡喷发动机(英国“小妖”2)
时髦的后掠翼
1945年9月,瑞典空军委员会向萨博(Saab)公司简要介绍了军方对高性能喷气式战斗机的要求,要求该机装备四门20毫米机炮,最高速度马赫0.85,并能部署在瑞典独特的分散基地执行截击任务。萨博设计团队为此提出了两种截然不同的解决方案,其中第一种被称为R101,是相对简单的设计,外形接近北美P-80“流星”。
胜出的第二种设计R1001是彻头彻尾的原创设计,其桶形机身足以容纳新型发动机。此时研发中J
21R战斗机使用的德哈维兰“小妖”(Goblin)涡喷发动机的推力无法满足新战斗机所需的性能,所以R1001将安装德哈维兰最新研制的“幽灵”(Ghost)发动机,能产生2.2吨推力。和早期“小妖”发动机一样,“幽灵”也将由瑞典飞机发动机(SFA)安许可证制造,编号RM
2。
早期R1001方案模型
就尺寸而言“幽灵”是一台更大的发动机,最大直径达1.35米,这赋予了R1001粗短的机身,同时也意味该机需要需要相当尺寸的进气口,才能提供发动机所需的空气流量。考虑到这两个参数,到1945年10月,拉尔斯·布里辛(Lars
Brising)领导的设计团队完成了R1001的初步设计。其平直翼和圆润外观为该机赢得了“飞行隧道”和“飞桶”(Flygande
tunnan)的外号。
RM 2涡喷发动机
没错,到此时R1001仍是平直翼设计。在1945年11月末,一位瑞典工程师访问了瑞士,被批准带回纳粹德国在后掠翼和三角翼上的研究论文。这些论文于当年早些时候被美国人缴获,并分发给德语国家翻译。论文记录了德国战时对不同后掠角机翼进行的各种高速风洞测试,指出当飞机接近声障时(也就是马赫1),后掠的机翼前缘大服降低了跨音速阻力。
德国在二战时期进行的后掠翼研究
论文让萨博工程师如获至宝,因为使用后掠翼将能使R1001达到空军委员会要求的性能。经研究后,该机改用24度后掠的全新机翼设计,以实现高低速性能和稳定性之间的最佳平衡。到1946年2月,后掠翼的R1001已经通过了风洞测试,为了研制测试结果,萨博决定把萨博
91“蓝宝石”教练机原型机改装为后掠翼验证机,为该机安装上一副缩小尺寸的后掠翼来获得低速飞行性能数据。
改用后掠翼设计的R1001方案
“飞桶”诞生记
该验证机被称为萨博
201,在1947年完成了许多成功试飞,获得大量重要数据。在建造这架验证机的同时,设计团队还解决了许多其他技术问题。为了将阻力降至最低,新机表面必须非常光洁,同时仍然允许地勤人员和工程师访问重要系统,因此任何舱门和可移拆卸面板都必须经过精心设计和制造,以确保在外场使用条件下也能与机身表面齐平。
萨博 201后掠翼验证机
新机结构也经过了广泛的应力测试,以提供有关后掠机翼组件的强度数据。最终该机被设计得极为坚固,能在低空最大速度下承受8g过载。作为全球首批后掠翼战斗机,该机的后掠翼和结构都是航空工程的全新领域,拉尔斯·布里辛及其团队出色完成了设计任务。
由于早期涡喷发动机耗油率惊人,因此R1001的圆桶机身除了容纳座舱、发动机、进气口和四门20毫米机炮外,还内置1430升油箱。为了提高飞机的航程和续航力,还可机翼外侧挂架上挂载两个450升可抛副油箱。
经设计细化后的R1001
R1001从一开始就被设计成一种易于维护的战斗机,为了让工程师和地勤人员接近发动机,整个发动机舱舱盖可被卸下,完全暴露出发动机和尾喷管。
由于飞机的高性能,萨博还为R1001设计了一个全新的弹射座椅。该机设计定型后被萨博称为J
29,成为西欧第一架具有自动前缘缝翼、全展长联动式襟副翼和全动平尾的喷气式后掠翼战斗机,在当时是个巨大进步。瑞典空军委员批准了J
29的最终设计,并在1946年9月1日订购了三架原型机。
R1001的座舱模型
艰难试飞
1947年2月,英国试飞员罗伯特·摩尔(Robert
Moore)少校成为萨博首席试飞员,由于当时瑞典没有经验丰富的喷气机试飞员,所以只能聘请外国人。他驾驶J
29首架原型机29001进行地面试车、系统测试和滑行测试,然后在1948年9月1日驾驶首架J 29原型机进行了首飞。
J 29首架原型机29001
摩尔在首飞中发现空速很低,这对于后掠翼飞机来说是不正常的,因此他认为是空速表除了问题。但追逐飞机上的人报告说这是因为原型机起落架舱门没有关闭,产生的巨大阻力限制了原型机的速度。这是一个较小的机械问题,很快就被解决,原型机继续试飞。原型机在9月22日遇到了一个更严重的问题,摩尔在1200米高度达到890公里/小时的速度时打开了安装在机翼上的减速板,结果发现气流扰动引发了过大振动。于是第二架原型机的减速板被移至主起落架正前方的机身两侧,这项改进被引入生产型从第33架开始的J
29。前32架生产型飞机和其他3架原型机以及1949年中期订购的第4架预生产飞机的机翼减速板则经过修改以减少振动。萨博以边试飞边生产的方式来研制J
29,说明瑞典空军对该机的需求是多么迫切。
头三架J 29原型机
原型机在试飞中遇到的其他问题包括全展长联动式襟副翼的过于给力,导致滚转速率超过180度/秒,于是第二架原型机上被改成更传统的较小且独立的襟翼和副翼。根据摩尔的说法,这项改进使该机具有了“漂亮的”操控性。
试飞中的J 29原型机
随着试飞的继续,J
29的速度稳步提高,但到马赫0.8时另一个问题显现出来,此时飞机开始“蛇行”,表现出纵向不稳定性,进而进入“荷兰滚”,也就是在偏航轴和俯仰轴都出现不稳定现象。萨博的解决方案是对后机身进行修形以防止气流分离。第二架原型机于1949年2月29日加入试飞,随后是8月18日的第三架原型机,然后是1950年7月21日的预生产型原型机。
荷兰滚
J 29的试飞比较漫长且问题不断,这情有可原。在计算机出现之前的日子,人们必须手动收集和分析每次试飞的数据,尤其是当飞机以接近马赫1的速度飞行时。萨博工程师们在当时空气动力学和工程学的极限前沿工作,而一切都要手工计算。
丑小鸭变成雨燕
尽管让该机尽快服役的压力很大,但萨博仍在小心翼翼地试飞,步步为营对试飞结果进行分析和学习。完成包线扩展后,J
29还要测试翼下外挂副油箱和武器,并在整个速度范围内研究这些外挂物对后掠翼气流和飞机操控性的影响。这种谨慎的试飞方法可确保项目成功,萨博的工程师和设计师从项目中获得的知识使他们成为欧洲领先的后掠翼技术专家。要知道J
29服役时,英国的超马林“雨燕”(Swift)距离服役还有两年的时间,并最终成为一架灾难性的战斗机,霍克“猎人”(Hunter)则还有四年,在性能上与J
29比肩的只有F-86和米格-15。
超马林“雨燕”
当集成了所有试飞改进的第四架J
29原型机首飞时,该机终于达到了瑞典空军要求的马赫0.85极速,并且解决了所有操控问题。虽然滚圆的机身和八字主起落架让J
29在地面看似笨拙,但在空中却具有出色的性能和操控性,用罗伯特·摩尔的话来说就是:“地面的丑小鸭一升空就就变成了雨燕。”
1951年5月J 29开始开始交付诺尔雪平的F 13联队。由于该机没有双座教练型,因此飞行员只能在瑞典空军的J 21R或J
29“吸血鬼”平直翼喷气式战斗机上积累喷气机驾驶经验。但后掠翼的J
29在操纵特性上与这两种飞机截然不同,特别是在降落阶段,因此在该机在服役初期发生了一系列事故。在给飞行员更多的喷气机飞行时间和上更多后掠翼理论课之后,事故得到了遏制。
第13联队的J 29A
J 29生产型的批量生产与萨博制造的原型机和预生产型有很大不同,因为制造的每一个阶段都要求极高精度,为了确保J
29达到并维持其生产目标,萨博投入巨资升级其林雪平工厂的工具和机械,尤其是装配夹具,事实证明这种投资非常成功。从1951年到1953年,至少有224架J
29A出厂。
林雪平的J 29生产线
持续进化
“飞桶”的第二种生产型J 29B于1953年3月11日首飞,该机增加了机翼油箱,将内油从1430升增加到2100升。萨博在接下来的两年时间里制造了361架J
29B,随后转产S 29C,也就是J 29B的无武装照相侦察型。萨博在1954-56年间共制造了76架S
29C,第一架在1953年6月3日首飞。
瑞典空军F22联队的J 29B
S 29C内置六台垂直和倾斜照相机,被安装在两种不同的机架上,一种用于高空侦察,另一种用于低空侦察,所有相机都被安放在机鼻下方原先的机炮和弹药舱中。为了辅助高空侦察,该机座舱内还安装了一台杨格纳(Jungner)垂直相机瞄准具,具有很高精度。在北欧执行远程任务时,S 29C具备2小时续航能力,并表现出出色的可靠性,获得地勤喜爱。
萨博S 29C与其内置照相机
S 29C的照相机舱
“圆桶”的这两个早期生产型分别在1954年和1955年创下了新的世界纪录。第一次发生在1954年5月,安德斯·韦斯特伦德(Anders Westerlund)上尉驾驶一架标准型J 29B在500公里闭合航线上创造了977公里/小时的速度,打破了之前由北美F-86“佩刀”保持的速度纪录。1955年1月,汉斯·内伊(Hans Neij)上尉和空军飞行员比尔吉尔·埃里克森(Birgir
Eriksson)驾驶两架S 29C在1000公里闭合航线上再次创造纪录,平均速度达到了900.6公里/小时。
随着J 29的批量服役,瑞典空军在1950年代被列为世界第五强,仅次于美国、苏联、英国和法国。鉴于这些世界速度纪录以及J 29出色的可靠性和性能,毫不夸张地说,“圆桶”是瑞典空军的真正力量倍增器,使这支军队在历史上首次获得世界一流的作战能力。
S 29C四机编队
除了作为截击机和侦察机使用外,J 29还派生出了A
29B对地攻击机。第三架J 29原型机在试飞期间进行了包括火箭弹、炸弹和凝固汽油弹在内的各种外部武器弹药的投射测试。A 29B为对地攻击任务挂载的标准载荷是14枚145毫米穿甲火箭弹,以及14枚150毫米高爆火箭弹或4枚180毫米高爆反舰火箭弹,或两枚凝固汽油弹。
满挂40枚75毫米火箭的A 29B
A 29B攻击机于1953年开始装备F 6和F 7联队,并一直服役到1957年被A 32“矛”(Lansen)取代。A 29B还测试了助推火箭,用于提高重载起飞性能。但随着RM 2发动机进化出了加力燃烧室,助推火箭系统变得多余,从未在服役中使用过。
“飞桶”火箭助推起飞
加力燃烧室
接下来萨博又生产了另外三种J 29改进型,首先出现的是一架单独的J 29D,该该机制造于1954年3月,被用于测试RM 2涡喷发动机的加力型,也就是RM 2B。
该发动机的加力燃烧室由空军委员会的奥丝汀·斯万特松构思,然后由SFA专门为J 29研制。增加加力燃烧室后的RM 2B能产生2.8吨推力,比标准型大幅增加,但由于燃油消耗量也大了许多,因此J 29D增大了内部油箱。
RM 2B涡喷发动机
J
29E拥有经过气动改进的后掠翼,原先的自动前缘缝翼被全新设计的锯齿前缘及增加的翼刀取代,可在整个速度范围内改善机翼上表面气流。当J 29E原型机在1953年12月3日首飞时,新机翼立即将J
29的临界马赫数从0.85提高到0.89。萨博在1955年生产了29架J 29E,并为大量J 29B和S 29C升级了新机翼。
J 29E/F的新机翼,具有前缘锯齿和翼刀
“飞桶”的最后一个生产型集成了锯齿机翼和加力RM
28B发动机,该机被称为J 29F,于1954年3月20日首飞,在爬升率和实用升限上有了很大提高。与早期型相比,J 29F的最高速度更快,起飞距离更短。萨博在1955-58年期间将308架J
29B/E改装成J 29F,其中SFA将390台RM 2涡喷升级为配备加力燃烧室的RM 2B。
除了性能提高外,J 29F还在1963年增强了火力,整个机队都接收了升级,可在翼下挂架挂载两枚AIM-9B“响尾蛇”红外制导空空导弹。该弹由萨博按许可证生产,编号RB 24。
挂载两枚RB 24空空导弹的J 29F
征战非洲
唯一参加过实战的“飞桶”并不是最后的生产型J 29F,而是早期型J
29B,同时该机也成为第一种参加实战的瑞典喷气式飞机。J 29B的战场不在欧洲,而是在非洲。刚果共和国(现刚果民主共和国)于1960年在帕特里斯·卢蒙巴(Patrice Lumumba)的领导下成立,拥有丰富铜矿和钻石矿矿场的南部加丹加省和开赛省在比利时军队和美国的支持下开始了分裂战争。
卢蒙巴呼吁联合国帮助刚果恢复秩序和结束内战。成立于1960年7月的联合国刚果维和行动(ONUC)部队很快遭到了加丹加军队法制“教师”(Magister)和其他武装飞机的骚扰袭击,因此联合国在9月决定派遣战斗机来保护维和部队,埃塞俄比亚、印度和瑞典三国提供了支持。在斯文·兰佩尔(Sven Lampell)上校的指挥下,5架J
29B在10月4日抵达刚果。
参与刚果维和行动的J 29B
为什么没有选择J 29F,是因为非加力的J
29B油耗更低,更适于在丛林上空远程飞行。这支部队被命名为F 22联队,最初驻扎在卢卢博格(Luluabourg),随后转防卡米纳(Kamina)空军基地直到战争结束。ONUC任务在1964年初结束,J 29B无论是在空中巡逻还是对地攻击任务都取得了巨大成功,在短短几天内就夺取了空中优势。1962年11月,该部队补充了两架S 29C侦察机,在1963年1月又增加了4架J
29B,随后彻底摧毁了的敌方空军。维和行动结束后只有四架J 29B飞回了瑞典,其余被就地拆毁,因为运回国内很不经济。在作战期间,J
29证明了自己是一款极其可靠的飞机,能够在从未考虑过的极端气候条件下操作。
维和“飞桶”后来涂上了丛林迷彩
被遗弃在刚果的“飞桶”
尾声
奥地利是萨博J
29“飞桶”的唯一出口客户,在1960年买了第一批15架J 29F,随后在1961年又购买了15架。这些飞机都是萨博从瑞典空军回购的二手机,然后进行了全面翻新,不仅能作为战斗机和战斗轰炸机使用,还可以拆除两门20毫米机炮后装上专门研制的三台云顿(Vinten)照相机执行武装侦察任务。J 29在奥地利空军服役直到1972年,最终被萨博
35“龙”(Draken)取代。
奥地利“飞桶”
1967年5月,瑞典空军的J 29F退居二线开始执行拖靶和电子对抗训练任务,该机在1976年8月27日进行了最后一次拖靶任务。萨博J 29是一架出色的飞机,是瑞典空军的第一种高性能喷气式战斗机,在1951-56年间共制造664架,并在战斗中证明了自己的实力。萨博在研制该机的过程中积累了许多关于高性能飞机设计和生产经验,使公司保持了良好的未来发展势头。
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