米格-31的不鏽鋼機身如果改成鈦合金的,是否可以超音速巡航?

天明遙遙山海關

提到蘇式裝備,多數人的印象是簡單粗暴的,而如果要問前蘇聯哪樣裝備最能體現蘇式暴力美學,重型截擊機米格31毫無疑問會高票當選。這架能夠達到3馬赫飛行速度、裝備有大孔徑雷達的大飛機曾經也是讓西方恐懼的存在。而最有米格31最大的特色是在於其機身是由不鏽鋼構成,但是要在前面說明,能否超音速巡航和此沒有什麼太大關係。

圖為米格31

米格31的不鏽鋼機身還要從米格25談起,20世紀50年代後期,蘇聯為了應對美國即將出現的“雙三”飛機,也開始了類似飛機的研究,而對於“雙三”的突破在當時還有很多的技術難關,出了發動機外,機體材料就是一隻大攔路虎,要想在3萬米以上的高度以3馬赫的速度飛行,稀薄空氣與高速帶來氣熱效應就不是一般材料能夠做到的,當時能夠做到的材料之一,就是鈦合金,也就是美國人在SR71上大量採用的。

鈦合金的優勢在於重量輕,但是價格高昂,且加工困難。蘇聯使用了VNS2和VNS5兩種金屬作為機體的主材料,其中VNS5就是一種特殊的不鏽鋼。這樣的材料加工簡單,耐熱性好,可靠性高。但是缺點也十分明顯,那就是重。

圖為米格25戰機

但是是不是說米格31把機身換成鈦合金就能超巡了呢?這顯然也是否定的,先不說採用了鈦合金的SR71就沒辦法做到超因素巡航,米格31的超因素也是靠兩臺發動機硬推出來的,這樣兩臺發動機的油耗是個相當可怕的數字,米格31要為這兩臺油老虎流出大量的機體空間來提供燃料,這個顯然就不是簡答換個機身材料就能解決的問題。


軍事新觀察

本身就能,何必畫蛇添足?

米格-31脫胎於Mig-25雖然加固了機身增加了重量但是Mig-25的發動機換成了Soloviev D-30F6渦扇發動機。發動機的效率比米格-25的R-15BD-300渦噴發動機有所提高,可是D-30F6的推力僅僅達到了93千牛,比米格-25低了15%,因此米格-31的飛行性能就高速度一點來說要比米格-25差了很多。但超音速性能來說不相伯仲。

滿足下題主的想法先說說不鏽鋼改鈦合金材料的問題。

工程學上常用的不鏽鋼比重是7.93克/立方厘米,而鈦合金的比重是4.5克/立方厘米。看似很輕的效果,然而最大起飛重量達到46噸的米格-31空重卻只有21.8噸。後面還有一點點小問題就是米格-31在設計之初就已經使用了大量鈦合金進行製作,相對比於米格而言米格-31的鈦材質增加一倍,約為總重量的16%,鋁的用量更增加三倍為33%機身總重量,減去發動機的重量大約6噸多,那麼還剩下大約5噸的重量能夠用來減重。

這5噸的重量還要包括航電、飛控設備、機載雷達等等材料,姑且不算就當作5噸來減。那麼剩下的部件全部換成了鈦合金也就減低了2.16噸的重量。瘦身成功的米格-31的重量也達到了19.4噸。

我們再來看看超音速巡航的F-22的數據:空重19.7噸,最大起飛重量38噸,配有兩臺推力為116千牛的F119發動機,攜帶8.2噸燃油。可以在1.5馬赫的速度巡航飛行。

反觀需要16噸燃油來驅動的米格-31雖然只有兩臺93千牛推力的發動機。但在不瘦身前其巡航飛行速度也達到了1.3馬赫。並且降低了2噸的重量後也基本上可以達到1.5馬赫的速度進行巡航。


另外要知道的在現實版本的米格-31進行飛行的時候由於油量相對比較充分,那麼通常都是小幅度的打開加力燃燒器,在2.35馬赫的速度進行飛行的。基本上可以覆蓋720公里的作戰半徑。


軍武數據庫

和美國不同蘇聯在冷戰時期鈦合金的產量就一直不是很高,所以無論是更早的米格25還是冷戰末期的米格31戰鬥機,機體材料結構都是由不鏽鋼組成,雖然不鏽鋼跟熔點也非常的高但是由於其密度較大,所以造成米格25和米格31的機動能力都猶如板磚一樣。並且靠發動機性能撐起來的有限超音速巡航也頂多能持續六分鐘左右,這也意味著當目標離米格在距離目標較遠的時候,米格31將因為有限的超音速巡航而最終失去目標。 而在同一時期出現的sr71黑鳥偵察機則由於使用鈦合金作為機身材料的組成成分,所以在超音速巡航上黑鳥偵察機表現出了時間更長的優勢,假如米格31的不鏽鋼機身如果也換成鈦合金的話,或許可以獲得更為優秀的超音速巡航時間,更長的滯空時間意味著米格31將會以三馬赫的最高飛行速度突防更遠的距離,在投擲匕首超音速武器的時候,載機更快的飛行速度也可以給超音速武器提供非常高的初始飛行速度。所以說,鈦合金結構的機體對於米格31的現況而言是一個不錯的改變思路。

那麼,在設計時為什麼蘇聯不在米格31身上大量使用鈦合金作為飛機機身材料,而使用不鏽鋼呢?首先,在當時蘇聯生產的有限鈦合金都被投入航空航天領域的發展,比如運載火箭。而恰巧米格31誕生的時間正是美蘇太空競賽最激烈的時候,在這種情況下米格31不要說是鈦合金,就是鋁合金材料在這個時候也比較緊缺,鈦合金是一個好的選擇,但是對蘇聯來說鈦合金太貴了而且成本過於高昂,所以最終放棄也是迫不得已。


浩漢防務論壇

理論上有可能可以。機身結構主體為不鏽鋼製成的MIG-31確實很重,用鈦合金減重之後也許能夠超音速巡航。實際做起來會有很多困難,如果改用鈦合金,那麼很可能生產成本會失控,改進的工作量也很大。

鈦合金固然是一種很好的材料,但缺點也很多。最主要的問題是鈦合金的焊接非常困難。

因為鈦合金焊接困難,SR-71不得不保留了大量的鉚接。

蒙皮全部都是鉚接拼上去的,相比於焊接,鉚接的結構重量會大不少。

與之相比,鋼的焊接技術要成熟的多,MIG-31的機體框架就是焊上去的。

所以考慮到實際情況,鈦合金的減重效果很可能沒有很多人想的那麼明顯。

另外,鈦合金的鍛造工藝也很複雜。以俄羅斯如今的技術,要生產用於承力的大型整體鈦合金框架,估計會很困難。

而且MIG-31本身也有相當一部分是鈦合金做的。比如機翼前緣。

MIG-31的機翼前緣就是鈦合金,OT4-1,焊上去的。

另外一個方面,因為鈦合金和不鏽鋼相比,在比強度和拉伸性能上區別很大,強行將機體結構中的不鏽鋼換成鈦合金肯定不行,改進設計的工作量不會比重新設計一架飛機少多少。

最後飛機的成本甚至會超過如今的主流五代機。

想想看:現在F-22,J-20,Su-57這種重型五代機的鈦合金重量佔比已經達到40%了,成本還那麼高,將MIG-31整體重量中佔比超過70%的不鏽鋼換成鈦合金,這成本還受得了嗎?

然後你會得到一架價格遠遠超過如今五代機的MIG-31,它確實能夠超巡,然而不能超機動,不能隱身,在空戰中根本幹不過五代機,只能當作截擊機使用,這顯然是沒什麼意義的。


分享到:


相關文章: