俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160"白天鵝"的誕生背景與設計過程

一、引言

圖-160戰略轟炸機是蘇聯於20世紀70年代,為對抗美軍B-1A高速轟炸機,由著名的圖波列夫設計局研發的可變後掠翼遠程戰略轟炸機。因其塗裝為純白色,十分的漂亮,因此也被稱為"白天鵝"。雖然美國B-1A高速轟炸機很快因為技術原因而停產,但是在此基礎上發展起來的B-1B遠程戰略轟炸機,再次成為圖-160的新對手,圖-160超音速戰略轟炸機一問世,立刻就引起了西方國家的驚慌,北約因此將其命名為"海盜旗",以顯示在內心對這種新機型的恐懼。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-160

二、圖-160的誕生背景

圖-160轟炸機誕生於冷戰末期,之前的蘇聯受"導彈萬能論"的影響,也就是在,赫魯曉夫時代,蘇聯很少在生產線上製造戰略轟炸機,也很少有戰略轟炸機進行相關測試。例如,在"導彈萬能論"的影響下,蘇聯之前設計的M-50和M-52這兩型戰略轟炸機都在20世紀60年代被取消,甚至連從事這兩型轟炸機設計的米亞西舍夫設計局都被解散了,直到1967年才恢復。尤其是20世紀70年代以後,洲際彈道導彈已經作為蘇聯的主要核威懾力量構成。此時蘇聯裝備的轟炸機只有少數的已經有些老舊的圖-95與M-4轟炸機。不過隨著美國發展B-1先進轟炸機的消息傳進蘇聯,1967年,也就是赫魯曉夫下臺之後的第三年,蘇聯開始重新重視已經忽視很久的戰略轟炸機力量。圖-160戰略轟炸機的研製工作,就是在這樣的背景下逐漸開始提上了日程。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

美國的B-1轟炸機,也是可變後掠翼

三、設計指標的提出

1967年11月28日,蘇聯部長會議發佈了第1098-378號決議,提出開始研製一款新型戰略轟炸機,並組織各大計局均參加此次研製計劃,希望研製出一款性能先進的武器投放平臺。按照軍方提出的性能指標,該型戰略轟炸機在18000米高空巡航時,飛行速度能達到3200~3500米/小時,航程為11000至13000千米。新型轟炸機在高空超音速巡航和在海平面飛行時,航程分別為16000至18000千米和11000至13000千米。按照設計要求,新型轟炸機在任何高度和氣象條件下,無論白晝黑夜均能勝任。即使身處敵方嚴密的防空網或複雜電子干擾環境,其也能使用常規彈藥和核武器摧毀目標。如果重要目標已被己方導彈摧毀,新型轟炸機還要可以飛臨目標上空進行毀傷評估。如果新型轟炸機具備掛載飛航導彈與超音速突防的能力,那麼就可以在防區外發射導彈摧毀敵方目標,從而大大提高自身的生存能力。

參加這次新型戰略轟炸機設計競標的主要有三家,分別為蘇霍伊、米亞西舍夫和圖波列夫三家設計局。這三家設計單位在蘇聯航空器設計領域經驗都十分豐富,享有盛譽。其中蘇霍伊設計局過去專注於為空軍設計各種截擊機和殲擊轟炸機,米亞西舍夫設計局和圖波列夫設計局則以設計轟炸機、客機以及其他大型空中特種平臺見長。三家設計局儘可能地在新型戰略轟炸機的競標方案中使用新技術,尤其是蘇霍伊設計局和米亞西舍夫設計局。下面我們就來看看這三家的設計方案都是怎樣的:

四、三家設計局的設計方案

1、蘇霍伊的T-4MC方案

T-4MC的設計方案為升力體設計和可變後掠翼佈局,但是後掠角度只有三個,分別用於起飛/降落、亞音速飛行和超音速飛行。後掠角最大時為72度。機翼像一個三角翼,後掠角最小時為30度,此時翼展最大。機身或是升力體以及外側機翼採用的是中央空氣流體力學研究所開發的翼型,厚弦比分別為6%和7%~11%。發動機兩兩安裝在矩形整流罩內,置於後機身下方兩端,進氣口為二維水平調節斜板超音速進氣道,進氣道中還裝有垂直分隔板。二號和三號發動機噴嘴(也就是機尾部分)之間裝有四個升降舵輔助翼,兩個小全動尾翼安裝在發動機外側。轟炸機的側滾由機翼上表面的擾流板控制,擾流板和機翼之間由一個轉盤連接。這樣無論機翼後掠角如何改變,擾流板都可以時刻與飛機軸線保持90度角。T-4MC的機組成員共有三名,第一排兩人為正副駕駛員,其後方左側為領航員/武器系統操作員。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

蘇霍伊的T-4MC方案

T-4MC的機鼻部位裝有大型雷達罩和電子設備。T-4MC前起落架有兩個機輪,主起落架由12個機輪構成,每個轉向架安裝6個機輪。T-4MC武器艙內可掛載兩枚X-45或者X-2000導彈,機體外掛點還能掛載至少兩枚X-2000。T-4MC的模型在風洞中進行吹風測試後,發現這種無垂尾可變後掠翼佈局無論是在超音速條件下還是亞音速條件下,都擁有較高的升阻比。在高亞音速(0.8馬赫)條件下,升阻比為17.5;超音速(3馬赫)條件下,升阻比為7.3。雖然T-4MC整體外形比較呆萌,不過即使放到現在,這種設計也並不顯得落後。


俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

T-4MC方案的各個細節圖

2、米亞西舍夫M-l8/M-20方案

米亞西舍夫設計局在首席設計師米亞西舍夫的領導下,提出了M-20型轟炸機設計方案。M-20共有三種亞型,基本型號為使用導彈核武器和炸彈突襲敵方戰略目標,並實施戰略偵察任務的戰略轟炸機;另一型為防空截擊機,其主要任務為搜尋和擊毀敵方運輸機、預警機以及戰略轟炸機;最後一型為遠程反潛機,負責搜尋和摧毀距離己方基地5000千米到5500千米之外的敵方潛艇,亞音速巡航時航程可達16000千米到18000千米。在此基礎上,米亞西舍夫設計局一共準備了二十多種設計方案。這裡我們就不一一介紹了,只展示比較有代表性的兩種方案,便於大家對其方案有一個基本的輪廓概念。

一種就是鴨式佈局的方案,動力裝置採用六臺發動機,進氣口呈V字形。採用下單翼、高展弦比的可變後掠翼佈局,每個機翼前緣裝有前緣縫翼,後緣裝有三段襟翼和兩段副翼。飛機採用一個梯形垂尾,鴨翼前緣帶有後掠角,後緣帶有前掠角。機體橫截面為圓形,最大直徑4米。飛機起落架由5個轉向架構成,每個轉向架有4個機輪。機身下方採用半埋的方式可掛載兩枚導彈。飛機長度為74米,機高14.8米,機翼後掠角最大時,翼展32.2米,後掠角最小時,翼展65.4米。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

鴨式佈局的方案

另外一種典型的方案採用的是常規佈局,飛機採用可變後掠翼,機尾則是T形機尾,上面裝有尾翼和單垂尾。機身橫截面為卵形,機頭較尖並裝有混合型風擋, 機鼻左舷還裝有L形可伸縮式空中受油管。外側主翼前緣裝有四段縫翼,機翼後緣裝有三段襟翼、一段副翼和三段擾流片。機翼前緣內側裝有固定式縫翼,外側機翼安裝有兩段襟翼,機翼後掠角最大時,襟翼可完全遮擋住最外側發動機噴嘴。機身下方掛載兩枚X-45導彈,最下面的導彈採用半埋式。動力裝置採用四臺禍輪風扇發動機,單臺共產生22000千克推力,發動機兩兩安裝在可變後掠翼的翼套下方。飛機前起落架裝有4個機輪,機身軸線下方的主起落架裝有12個機輪,翼套下方也裝有起落架,每個裝有6個機輪。飛機長64米,高11.8米,主翼後掠角最大時,翼展30米,飛機總重300噸,燃油比例為57.9%。飛機正常和最大載彈量分別為8.5噸和40噸。


俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

常規佈局方案,可以發現,現在的圖160與之相似度很高

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-160

另外米亞西舍夫除了設計M-20的各個方案,同時還在進行M-18超音速轟炸機的設計工作。不過M-18與M-20的常規佈局的方案很相似,與後來的圖-160在外形設計上也是十分的相似。甚至很多人說圖-160的鼻祖應該是M-18,這一點我們在文章結尾再做評論。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

M-18模型圖,可以發現,現在的圖-160,簡直就是M-20的常規佈局方案與M-18的結合體

3、圖波列夫設計局的圖-160M方案

圖波列夫設計局提供的方案是在圖-144超音速客機的無尾三角翼佈局的基礎上改進的圖-160M轟炸機方案。在設計過程中,圖-160M盡最大可能利用圖-144的特點和製造技術,其整體長度比圖-144略短,但是翼展更大,機翼翼弦比更佳。圖-160M採用翼根前緣邊條,其橫截面近似於長菱形,機翼面積要比圖-144更大。圖-160M外側機翼採用的是中央空氣流體力學研究所開發的高速翼形,邊條翼也採用中央空氣流體力學研究所提供的翼形。圖-160M機翼前緣邊條後掠角為78°,外側機翼後掠角為50°而採用雙三角翼的圖-144客機的內外側三角翼後掠角分別為76°和57°。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-144,世界上最先完成首飛的超音速客機

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-160M方案

圖-160M機翼後緣安裝了四段升降副翼,上下可轉動22.5°。由於圖-160M採用機翼前緣襟翼,因此當飛機飛行速度是0.94馬赫時升阻比為15.2,當飛行速度為2.35馬赫時升阻比為9.0。圖-160M也採用後掠角為50°的單垂尾,垂尾後緣安裝有兩段方向舵,左右可偏轉24.5°。在飛機艙室佈局上,飛機最前方為駕駛艙,向後依次是一個長度很長的航空電子艙、炸彈艙、油箱和機尾航空電子艙。機翼與機身連接部分為一個大大的翼盒,該翼盒採用多個翼梁,內部容納飛機大部分燃料,下方為發動機吊艙。

五、官方的選擇

官方在聽取了圖波列夫設計局的設計方案時,變得異常暴躁,當場就否定了其設計方案。因為軍方覺得圖-144那種設計在可靠性、載油量和操作性上都存在很多問題,只能在客機上用用,無法滿足戰略轟炸機的性能指標。況且圖-144本身就事故不斷,連一個合格的客機都算不上,這要是整在了新型轟炸機上,那還了得!

至於蘇霍伊與米亞西舍夫設計局的方案官方還是很認同的。不過最後離奇的是蘇聯官方自己也沒有正式宣佈誰是中標者。招標委員會只是宣佈了一個草案,這個草案由蘇聯部長會議制定,草案指定圖波列夫設計局繼續新型轟炸機的設計,這等於說蘇霍伊設計局和米亞西含夫設計局都沒有中標。那麼為什麼官方最不看重圖波列夫設計局的方案,反而還把設計新型轟炸機的任務交給圖波列夫設計局呢?

六、分析與總結

小編簡單的分析一下,僅供大家參考,首先,無論是蘇霍伊,米亞西舍夫還是圖波列夫設計局,都是蘇聯航空工業系統下的研究設計單位,都是蘇聯國防工業的一份子,而不是私人企業。所以讓誰幹,不讓誰幹,肯定不是利益決定的,而是國家的統一考慮與安排。其次,我們剛才在文章開篇講過,米亞西舍夫設計局之前在導彈萬能論的影響下被解散了,此時才剛剛重新組建不久,雖然軍方很欣賞M-18與M-20的設計,但是由於重新組建的米亞西舍夫設計局缺乏生產資料和相應的製造設備,顯然米亞西舍夫設計局難以支撐新型轟炸機的整個設計生產過程。至於蘇霍伊設計局,其當時正在研製一款能夠壓制美國F-15的新型戰機,如果再把設計新型轟炸機的任務也交給蘇霍伊設計局,那蘇霍伊設計局肯定就顯得分身乏術。因此,從這兩點來看,把研製新型轟炸機的任務交給圖波列夫設計局再合適不過了。

不過軍方顯然是看中了蘇霍伊與米亞西舍夫的設計方案,因此,圖波列夫設計局顯然也不能按圖-160M的方案來做了,需要汲取米亞西舍夫與蘇霍伊設計局方案的優點,對圖-160M設計方案進行大改,從現在的圖-160外形來看,M-18的靈魂,已經完完全全的加持在了圖-160上。

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

大改後的圖-160M方案,逐漸發展成了現在的圖-160

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-160

俄羅斯的戰略轟炸機:圖-160

圖-160

(文/雲端風火)


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