俄罗斯 米格-21 “鱼窝” Finshbed 战斗机

米格-21战斗机

米格-21是前苏联50年代初期研制的一种单座单发轻型超音速战斗机。1953年开始设计,1955年原型机试飞(下图为原型机E5),1956年6月24日航空节时参加莫斯科土希诺机场的飞行表演,1958年开始装备部队,北约组织称它为“鱼窝”(Fishbed)。 中国仿制型歼-7

米格-21是根据朝鲜战争中喷气战斗机空战经验研制的,要求轻巧、灵活、爬升快、跨音速和超音速操纵性好,火力强。其中高空高速性能被摆在了首要位置。

米格-21的第一种型别就是一种火力较强,但航程和电子设备功能极为有限的昼间战斗机,在地面指挥所引导下完成对敌机的拦截任务。后来经过了多次改进,重点都在加大飞机航程、增强武器威力和改进执行其它任务和全天候作战的能力。

米格-21是一种设计较好的战斗机,被大量使用,总生产量在5000架以上。在生产的高峰期,仅前苏联国内就有5条以上生产线。

俄罗斯 米格-21 “鱼窝” Finshbed 战斗机另外,在捷克和斯洛伐克及印度还各有一条。米格-21在60年代曾是前苏军的主力机种,最多时装备了2500架以上。70年代以来,逐渐被米格-23等机种所取代。到80年代中,前苏军仍使用着780架左右,多数是后期的新改型,其中包括60架侦察型。米格-21还被前苏联大量销往国外,至少有37个国家和地区的空军装备了这种飞机。其中中国也大量生产了仿制型号歼-7,至今仍在改进生产。苏联解体后俄罗斯空军中的米格-21已退役。

在米格-21的研制初期制成了两种原型机,一为三角翼型,另一为60°后掠翼型,两者除机翼不同外,其它部分设计相似。后掠翼型编号为E-2A,北大西洋公约组织称它为“面板”(Faceplate)。两种型别对比试飞后选中了三角翼型,并由此发展成一系列改型。

米格-21是一种设计紧凑、气动外形良好的轻型单座战斗机。采用三角形机翼、后掠尾翼、细长机身、机头进气道、多激波进气锥。各种改型除机身有些变化和垂尾加大外,其它地方基本上保持了原来布局。下面介绍的是МФ型的设计特点。

E-2与E-5早期型号图片

俄罗斯 米格-21 “鱼窝” Finshbed 战斗机  俄罗斯 米格-21 “鱼窝” Finshbed 战斗机

机翼为切尖三角形悬臂式中单翼,下反角2°,前缘后掠角57°。对称翼型,翼根处相对厚度5%,翼梢处4.2%。展弦比2.22,尖削比12.5,安装角0°,翼根弦长5.97米,翼尖弦长0.46米。襟翼面积2×0.92米2,轴补偿副翼面积2×0.59米2。在翼根前缘前方机身上的每一侧都装有小的尖形整流罩。在每侧机翼上方靠近翼梢处装有附面层板。全金属结构,有两个主梁和一个辅梁。由液压助力器操纵副翼,装液压作动的大型“吹气”平板后缘襟翼。下图为最早服役的米格-21F系列。

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机身截面形状近似于圆形,最大直径为1.24米(不包括座舱)。半硬壳式结构。冲压式机头进气道,进气口直径0.87米。通过机头上部向前打开的舱门可以对电子设备进行维修,在沿机身从座舱延伸到垂直安定面的大型背鳍内装有操纵杆、电子设备、单口加油口盖和燃油箱。靠近机翼前缘处的机身下部两侧各有一块减速板,还有一块减速板设在腹鳍的前边,三块减速板均由液压操纵。

悬臂式全金属结构尾翼。全部翼面都有大后掠角。液压助力全动式平尾,1/4弦线后掠角55°。相对厚度6%。平尾前缘最大上偏+7.5°,下偏-16.5°,面积7.9米2。平尾翼梢有配重块。操纵系统有力臂调节器,可根据不同的高度与空速调节传动比,尾翼配平开关设在驾驶杆上,无配平调整片。垂尾1/4弦线后掠角60°27′,面积5.32米2,平均气动弦长3.14米,相对厚度4.4%。方向舵面积为1米2,偏角±25°,腹部有大型单片式腹鳍。

起落架为前三点式,液压收放,全为单轮。前起落架向前收入机身,主起落架收上时转87°后收入机身。主起落架机轮尺寸为800×300毫米,胎压7.8×105帕(8千克/厘米2)。前轮尺寸为500×180毫米,胎压6.9×105帕(7千克/厘米2)。三个机轮均有冷气刹车装置,对主轮差动刹车可实现地面转弯。减速伞装于垂尾根部舱内。起落架有冷气应急放下装置,前起落架还有应急拉索放下机构。

动力装置为一台P-13-300涡轮喷气发动机(英文编号R-13,下图),最大推力为50.01千牛(5100千克),加力推力64.72千牛(6600千克)。进气锥自动无级调节。机头两侧有辅助进气门,座舱后机身两侧有防喘振放气门。燃油系统包括6个机身油箱和4个机翼整体油箱(两前两后),机体内部装油2600升。另外,机翼下可带两个490升副油箱,机身下可挂一个490升或800升副油箱。主起落架舱门后的机身两侧可带固体起飞助推火箭。
 

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单座座舱,舱盖向右打开,采用零-零火箭弹射座椅。弹射座椅顶上有弹簧加载柄,可保证只有在面帘关闭以后座椅才能弹射。舱盖顶部有一块反射式后视镜。风挡正面有平面防弹玻璃,座舱前后均有防弹钢板。座舱有增压空调设备。

两套独立的液压系统,即液压收放系统和液压助力系统,由发动机带动的柱塞式液压泵供压,工作压力205.9×105帕(210千克/厘米2)。液压收放系统用于操纵进气锥和辅助进气门,收放襟翼、起落架和减速板,调节发动机尾喷管及操纵平尾。液压助力系统则用于操纵平尾和副翼。液压系统有应急电动泵,以电池为能源。平尾还有应急电动和人力操纵装置。在俯仰和滚转方向上有自动增稳。两套独立的冷气系统。主冷气系统用于机轮刹车、座舱气密、减速伞的抛放等。应急冷气系统则用于应急放下起落架和主轮应急刹车。冷气系统由地面充压的冷气瓶供应,压力107.9~127.5×155帕(110~130千克/厘米2)。

主要机载设备包括机头进气锥内装一部РП-21MA雷达,搜索方位角±30°俯仰角±12°,搜索距离20千米。装有PCИУ-5超短波电台,APK-10无线电罗盘,COД-57M应答机,PB-УM无线电高度表,MPП-56П信标接收机,CP30-2敌我识别系统,CПO-10护尾器。陀螺仪瞄准器可在2.75g时保持精度,自动测距的结果可输入瞄准器中。米格-21的机身相对较小,加上机头进气的布局,使得电子设备的布置较为困难,带来了一些维护使用上的问题。例如在座舱前方的电子设备舱内,各种设备由上而下布置,要修理下面的设备,必须先拆除上面的设备。这使得上述设备出现故障时,维修时间大大延长,降低了飞机的完备率,直接影响部队的作战能力。
 

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总体来看,米格-21机身下装一门23毫米的ГШ-23双管机炮(右图),备弹200发。翼下有4个挂架,可带4枚K-13A“环礁”红外制导空空导弹和“先进环礁”雷达制导空空导弹,也可带火箭发射巢、C-24空地火箭、250或500千克炸弹。

米格-21Ф左右机翼下各有2个吊架,可挂空对空导弹、火箭弹发射器、炸弹和空对地导弹。挂架可挂2枚K13A“环礁”空对空导弹;或2个УВ-16-57火箭弹发射器,每个装载16枚57mm口径的航空火箭弹;或2颗250kg或500kg炸弹。米格-21С战斗机的左右机翼下各增加1个辅助挂架,最大载弹量达到1000kg。可以挂2~4枚Р-3С和Р-3Р空对空导弹;或2~4个С-5火箭弹的发射器;或2枚500kg或4枚250kg的通用炸弹,或口径更小的炸弹。米格-21БИС战斗机的武器装备与米格-21С战斗机一样,只是用Р-60红外型空对空导弹取代了Р-3С红外型导弹。米格-21-93的外挂武器如下:6枚Р-60(AA-10)或4枚Р-73(AA-11)近距格斗空对空导弹;或者2枚Р-27Р(AA-10)半主动雷达制导的导弹或4枚РВВ-АЕ(AA-12)主动雷达制导的导弹;或2枚КАБ-500КР电视制导炸弹;或1枚Х-31А(AS-17)反舰导弹或Х-31П高速反辐射导弹;或2枚Х-25МП(AS-12)反辐射导弹;或者各种炸弹、空地火箭弹。

Р-3(北约代号AA-2)系列红外制导近距空空导弹是米格-21最为重要的空战武器,这一组合曾取得击落多架美军战斗机、轰炸机的战果。该弹是苏联在对1959年获得的美国“响尾蛇”AIM-9B空空导弹(1958年首次用于空战)的残骸进行分析研究的基础上,研制并大量装备战术空军歼击机的第一种红外型空空导弹。e而这一残骸是由中国提供的,具体经过请参阅歼-5页面。研制单位是由伊凡·托罗波夫(1961年由安德烈·利亚平)领导的第134试验设计局,即现在的“三角旗”(Вымпел)机械制造设计局的前身,在1966~1968年苏联军工设计局体制再次调整时改为现名。该弹第一个型号于1960年投入生产,1961年进入苏联前线战术空军服役。该导弹的系统代号和编号分别为К-13(K-13)和Изд.310(Izd.310),空军使用代号为Р-3(R-3)。1961年7月9日,携带К-13空空导弹系统的米格-21战斗机首次在土希诺空军机场举行的航空节飞行表演中露面。随后,西方和北约集团按照自行确定的对苏联武器装备的命名规则,给予该导弹的编号和命名为AA-2“环礁”(Atoll)。

该弹的结构和性能特点与美国的AIM-9B“响尾蛇”空空导弹相似,采用鸭式气动外形布局,由5个舱段组成。第1舱为被动式红外导引头舱,内装反射式光学系统、圆形玻璃片调制盘、硫化铅目标热辐射接收器、三自由度陀螺目标位标器等,只能在昼间、晴天和偏离太阳角度大小20°的条件下工作,位标器最大偏转角±28°,制导时间21s。第2舱为舱机和能源系统舱,内装双控制通道舱机、驱动舱面偏转和涡轮发电机的燃气发生器、供给导弹单相交流电的电磁感应涡轮发电机。第3舱为战斗部舱,内装黑索近、梯恩梯和铝粉混合炸药,壳体爆炸形成的破片数量超过1000块,破片飞散角10°~16°,有效杀伤半径9~10m。第4舱为红外近炸引信舱,内装敏感目标热辐射的光电组件、热敏化学电池和保险执行机构(与触发引信共用),重量为3kg,只能在距目标距离9m以内、相对速度150~800m/s、交会角0°~30°的条件下工作。触发引信共有4个由钢制切刀和绕在切刀上的绝缘导线组成的信触发器,分别装在导弹的4片控制舵面后缘,导弹命中目标时该导线被切断,保险执行机构接通引爆电路,电雷管引爆战斗部。第5舱为火箭发动机舱,内装带八角星形内孔的单根圆柱形药柱,其端面和外表面有包覆层,重量36kg,燃烧时间超过1.7s,总冲量38kNs。4片稳定弹翼固定在第五舱后部外表面,与4片控制舵面串列配置。

该弹后来逐渐被更为先进的Р-60(AA-10)空空导弹所替代。

米格-21改进改型

米格-21(E-5) 原型机,1955年首次试飞,参加了1956年前苏联航空节的表演。至少制造了30架以上。动力装置为一台P-11加力式涡轮喷气发动机,最大推力38.25千牛(3900千克),加力推力50.01千牛(5100千克)。机身两侧下方各装一门30毫米HP-30机炮。弹射座椅为带离式。机内装燃油1550升。

米格-21Φ 第一种批生产型,是一种短距白天型截击机,动力装置为P-11Φ-300涡喷发动机,加力推力增加到56.39千牛(5750千克)。两侧翼下挂架可各带一枚K-13“环礁”红外制导空空导弹(北约编号“AA-2”),也可各带一个УБ-16-57火箭发射巢(下图,内装16枚57毫米火箭弹)。为保证空空导弹的使用,飞机增装了雷达测距器和其它电子设备。内部燃油增至1950升,为了减轻重量和提供内部空间,拆掉了左侧机炮,但保留了机炮整流罩。垂尾较原型略加大。空速管在机头下部,在地面停机时可向上折起,以保证安全。这种型别在捷克和斯洛伐克进行了仿制。米格-21Φ有一种基本与Φ型相似的改型,其垂尾加大,减速伞舱移至垂尾根部,机身下可挂ГП-9机炮舱,内装一门23毫米的ГШ-23双管机炮。下图为K-13的改进型号,上面两枚采用了改进的红外制导头,下面两枚为半主动雷达制导方式。据称两种制导方式的导弹结合在一起使用,能够提高在敌机进行干扰的情况下的命中率。

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米格-21ПФ 第二种批生产型,增强了全天候截击能力,1961年在莫斯科土希诺机场首次公开展出。飞机机头加粗,机头进气道直径从Φ型的690毫米增至910毫米。进气道中央锥体加大,内装РП-21雷达,换下了原来的测距器。空速管移至进气道上方。改用敞开式弹射座椅。飞机可带2~4枚空空导弹,去掉了机炮和机炮整流罩,从而使前减速板设计简化。主起落架机轮加大,起落架舱盖也相应加大。机身背鳍加宽,以增装燃油。发动机为P-11Φ2-300,加力推力58.35千牛(5950千克),内部装油2410升。后期生产的可带起飞助推火箭。

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改进后的米格-21座舱,加装了雷达显示器等设备。

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米格-21ПФ/СПС有的也称米格-21ПФС.1967年出现,与ПФ型相似,加大了垂尾面积,减速伞舱移至垂尾根部。采用吹气襟翼,襟翼面积加大,但放下时不后退,着陆速度降低了40千米/小时。下图为越南在越战时期使用过的米格-21ПФ。

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米格-21ФЛ 米格-21ПФ系列的出口型,印度进行了仿制,与后期的ПФ型相似,但不带起飞助推火箭,垂尾加大,减速伞舱移至垂尾根部。装一台改进的P-11Ф2-300发动机,最大推力38.25千牛(3900千克),加力推力60.51千牛(6170千克)。机身下可挂ГП-9机炮舱,内装一门23毫米ГШ-23双管机炮。

米格-21ПФМ ПФ/СПС的改型,垂尾更大。采用PП21-M雷达,截获距离13千米。据说这种雷达在高度920米以下,受地面杂波影响不能正常工作。低空最大速度1100千米/小时。这种型别在捷克和斯洛伐克进行了仿制。

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米格-21ПФМА 多用途型,装图曼斯基设计局的P-11-300涡喷发动机,推力为38.28千牛(3903千克),加力推力为60.84千牛(6204千克)。背鳍加大,内装燃油箱。改进了雷达系统。翼下挂架增至4个,可挂雷达制导的“先进环礁”空空导弹和K-13A“环礁”空空导弹,也可挂各种对地攻击武器和外挂物。除携带标准的机身下副油箱外,还可携带两个机翼下副油箱。在机头左侧的小船形整流罩内装有飞行迎角传感器。采用零-零火箭弹射座椅。后期生产的此型飞机机身下内装一门ГШ-23双管机炮。

米格-21M 印度仿制的ПФМА型,第一架于1973年2月14日交付印度空军。

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米格-21P 基本上与米格-21ПФМА相似,但去掉了机身下的内装机炮,改装3台侦察用照相机,设在一扇紧挨着前起落架支柱后侧并从机身下突起的舱门内,该舱门向右侧开启。埃及空军使用该型飞机。还有一种米格-21P是由米格-21ПФМА改装而成的战术侦察机。机身下中心线挂架上带有侦察设备舱,内装前视和侧视照相机或电子情报传感器。在背鳍的中部装有干扰天线。翼梢整流罩内可装雷达告警接收机。

米格-21MФ 多用途型,基本上与米格-21ПФМА相似,但背鳍加大。改装图曼斯基设计局的P-13-300涡喷发动机,加力推力64.72千牛(6600千克)。机翼翼根前每一个辅助吸气门下设有外来物挡板。1969年开始装备前苏军。印度进行了仿制。

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下图为米格-21MФ携带AS-7空地导弹。对地攻击并非米格-21强项,该机能够携带的精确制导空地武器也寥寥可数。AS-7是一种无线电波束或指令修正制导的第一代空地精确制导导弹,不具备发射后不管能力,载机发射该弹必须严格保持相对位置关系以确保制导效果,容易遭到防空火力杀伤。因此该弹总体性能较为落后,目前已退出现役。

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米格-21PФ 由米格-21MФ改装而成的战术侦察型,机上设备与P型相同。

米格-21СMT(题图) 与MФ型相似,背鳍进一步加大,并一直延伸到减速伞舱,增大了内部油箱容积,改善了气动性能。翼尖可卸吊舱中带有电子干扰设备,据说这种型别从1971年起开始交付部队。它和MФ型一样,可带K-13A“环礁”红外制导空空导弹和“先进环礁”雷达制导空空导弹。СM型开始使用РП-22“蓝宝石”(Сапфир)火力控制雷达,对空中目标的探测距离为20km;АСП-ПФД飞机瞄准具;АП-155自动驾驶仪;Лазурь-М制导设备;СПО-10雷达警戒接收机;飞机应答机;无线电罗盘;无线电高度表;信标接收机。

米格-21БИС 1976年以后出现的第三代多用途空战/对地攻击型,采用图曼斯基设计局的P-25涡喷发动机,加力推力69.62千牛(7100千克)。结构和电子设备都有改进,背鳍比米格-21MФ更宽更高。7个内部自封式油箱最大载油量2900升,高空最大速度增至M2.2,带4枚导弹和一门ГШ-23双管机炮。

米格-21БИС改进型 电子设备有改善,在机头下和垂直安定面梢部装有“快舱”仪表着陆系统天线。据报道,空重为6000千克,不带外挂起飞重量8500千克。当重量为6800千克(余油50%,带有两枚“环礁”导弹)时爬升率为295米/秒。外侧挂点可携带两枚雷达制导“环礁”导弹,内侧挂点可带两枚“蚜虫”导弹。从1980年起印度也开始生产这种型号。

米格-21УТИ 双座教练型,早期的型号基本类似于米格-21Ф型,但具有串列式双座舱,两个座舱盖都向右侧开启。主起落架机轮加大,不带机炮。

米格-21УС 米格-21ПФ型的双座教练型,垂尾加大,减速伞舱移至方向舵下边。背鳍加高,没有背鳍整流罩。机翼上有吹气襟翼及供后座教练员使用的可收放潜望镜。最大内部燃油量2400升。

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米格-21УМ 米格-21МФ型的双座教练型,发动机为P-13-300涡喷发动机,翼下设有4个挂架。

米格-21多次参加过实际战斗,其中主要的是1967年~1972年的越南战争,1967年、1973年和1982年的3次阿以战争,1971年的印巴冲突,两伊战争以及安格拉和阿曼富汗的军事行动等。

在越南战争期间,米格-21战斗机表现出优越的战斗性能。美国人也承认,米格-21“是1种性能不错的截击机,除了美国那几种最先进的战斗机外,它完全能够与美国所有战斗机相对抗,即使美国最高级的战斗机也不能对米格-21等闲视之。”在空战中米格-21击落和击伤美机45架以上;而自己被美国的F-4战斗机击落66架,被B-52轰炸机的射击员击落2架,总共损失68架。

1、1966年4月25日,米格-21战斗机在越南第1次参加空战,26日1架米格-21在攻击1架EB-66飞机时被担任掩护的F-4C战斗机用“响尾蛇”导弹击落;

2、1966年9月~12月,美国突击越南地面目标的战斗机有192架次受到米格战斗机(包括米格-17/-19/-21等3种战斗机)的攻击,其中的107架次(占55.73%)被迫提前投弹;

3、1967年上半年的空战中,包括有9架米格-21战斗机被击落,而美机损失11架;

4、1967年6月~8月,米格-21击落了6架美机,而自己损失24架;

5、1967年8月以后,米格-21战斗机采用了1种“打了就跑”的新战术,使得空战的形势大为改变。米格-21战斗机从福田或嘉林机场双机编队起飞,起飞后一直在低空飞行,使自己保持在F-4的雷达无法发现自己的地面杂波之中,直到飞到返航的美国飞机的正侧方时才离开低空。米格飞机一旦处在美国飞机编队的后方,立即加力爬升到高于美机的有利高度。然后在地面指挥引导下以M数大于1的速度向美机俯冲,发射“环礁”空对空导弹。随后跃升到高空或穿过美机的编队。在一次进入攻击之后,立即退出战斗,返回机场。从1967年8月~1968年2月底,米格-21战斗机击落18架美机,而自己仅被击落5架;

6、1972年2月~7月,米格-21战斗机损失24架,而美机损失18架。而在7、8两个月中,双方空战的损失比为1:1。

7、在1972年12月的“后卫”Ⅱ战役中,米格-21战斗机击落2架美机。

米格-21-93(Mig-21-93)是米格-21的改进型,增强了航电设备、武器系统和多功能大功率雷达。该机型装备的Kopyo多功能大功率雷达属于关键性更新,安装于机头和机身,对空对地能力显赫。另外米格-21-93装备有R-77空对空导弹(RVV-AE,即AA-12(北约编号)“蝮蛇”中距空对空导弹的出口型),Kh-29T电视制导空对地导弹和Kh-31/P2空对地反雷达导弹,是中国外销型战斗机“枭龙”(FC-1)的竞争对手。

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米格-21-2000的座舱

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超音速运输机实验机 用ПФ的机身,去掉平尾,装上图-144超音速客机的缩比S型三角翼,用于实验研究超音速运输机机翼的气动力特性。仅改装了一架。

米格-21垂直起落实验机 由ПФМ型改装而成,机身加长,中部垂直安装两台升力发动机。1967年7月前苏联航空节时首次展出。

在米格-21的研制和发展过程中,苏联还改装了创纪录的实验机,如E-33、E-66、E-66A、E-66B、E-76等。

1993年印度空军试图在美国通用电气公司和以色列飞机公司的帮助下改进100架米格-21。后来俄罗斯的米格设计局也向印度提出改进方案。主要改进内容是加强机体结构、换装大推力发动机、增加机载武器和改进机载电子设备。总费用约4亿卢比。

以色列为米格-21改进计划推出的EL2032雷达。

俄罗斯 米格-21 “鱼窝” Finshbed 战斗机

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外形尺寸

翼展         7.15米
机长         15.4米
机高         4.13米
机翼面积       23米2
机翼前缘后掠角    57°
机翼展弦比      2.22
机翼机对厚度     5%
主轮距        2.79米
前主轮距       4.71米
重量及载荷
使用空重
     A        5700千克
     B        5900千克
     C        6050千克
正常起飞重量
     A        7800千克
     B        8250千克
     C        8350千克
最大起飞重量
     A        9100千克
     B        9600千克
     C        9680千克
机内燃油
     A        1880千克
     B        2030千克
     C        2290千克
作战翼载
     A        2.85千牛/米2(291千克/米2)
     B        3.03千牛/米2(309千克/米2)
     C        3.07千牛/米2(313千克/米2)
作战推重比
     A        0.89
     B        0.90
     C        1.04
性能数据
最大平飞速度(高空)
     A        M2.05
     B        M2.10
     C        M2.20
实用升限
     A        19500米
     B(挂两枚导弹)  17500米
     C        17500米
最大爬升率
     C        225米/秒
航程(机内燃油)
     A、B      1050千米
     C        1120千米
作战半径      270千米
续航时间
     A        1小时52分
     B、C      1小时40分
水平加速度(高度5000米,B、C)   6米/秒2
最小盘旋半径(高度5000米)
     A        1500米
     B        1400米
     C        1320米
着陆速度       270千米/小时
起飞滑跑距离     800米
着陆滑跑距离
     A        800~1000米
     B        950米
限制过载       7g

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