超音速投彈手,來自圖波列夫的圖-22「眼罩」戰略轟炸機

2020-02-07   河東三叔

戰後冷戰帶來的核戰風險令美蘇兩大巨頭神經緊繃,得益於先進的國防科研水平美國早在二戰就已經裝備了B-29戰略轟炸機,通過實戰驗證了該機型的成熟可靠。不過再先進的裝備也會過時,特別是二戰後噴氣時代的來臨加劇了武器裝備的更新換代,戰略空軍尤為如此,美國在半島戰場見識過噴氣式米格戰機的威力後,以往無往不勝的B-29直面巨大損失。因此,意識到噴氣時代將帶來歷史性變革的美國人開始放棄活塞式機型,快馬加鞭研製新式戰略轟炸機。

在美國強大的科研實力支撐下,B-47、B-52、B-58噴氣式戰略轟炸機紛紛登場,從高亞音速到超音速的實現前後用了不到十年時間。當然作為對手蘇聯一直緊隨其後從不敢懈怠,遵循你有我也有的原則從圖-4(仿B-29)開始,進而研製出圖-16、圖-95以及米亞-4等高亞音速轟炸機。不過在上世紀50年代初期,蘇聯在獲得核武之後一段時間內面臨著以圖-4為戰略打擊主力的尷尬局面,至少面對美國人處於相對落後地位。

上世紀40年代末到50年代初這個時間段內,蘇聯是用圖-4對陣美國B-47戰略轟炸機,兩者性能就有了代差,更何況圖-4還是仿製的B-29轟炸機。

圖-4戰略轟炸機


B-47轟炸機

研製背景

隨著現代防空手段以及空中截擊戰機性能越發強大,高亞音速轟炸機在執行任務過程將要遇到的風險急劇上升,如果能實現雙高(高空、高速)那麼被擊落的機率將大幅下降,基於此蘇聯軍方及航空工業同樣意識到發展超音速轟炸機的重要性。1952年,蘇聯情報部門獲悉美國康維爾公司正在為空軍秘密研製B-58超音速轟炸機,由於該機將集成美國當時最先進的航電、武裝系統,也代表著美國乃至世界航空工業最新科技成員。蘇聯對此的判斷如果這款三角翼超音速轟炸機研製成功,將直接改寫未來戰略轟炸打擊模式,必須對此奮起直追以保證雙方實力均衡。

B-58「盜賊」超音速轟炸機,採用懸臂中單翼、無尾三角翼布局,同時大量使用當時最先進的技術和航電設備。安裝4台J79-GE-5渦輪噴氣發動機(單台最大推力7075公斤),最大飛行速度可達2馬赫(首次配套膠囊彈射座椅保證飛行員安全逃生),實用升限19300米,最大航程7600千米,可掛載4枚爆炸當量100萬噸級MK43核彈。從性能看B-58更像一架大塊頭的戰鬥機,和下文要講到的圖-22基本處於同一研製周期,也是圖-22的趕超目標。

B-58「盜賊」超音速轟炸機

此時蘇聯年輕的米亞西舍夫設計局以及有著伊爾-4、伊爾-28研製經驗的伊留申設計局,對超音速轟炸機研製表現相當積極,甚至米亞西舍夫的M-50超音速轟炸機項目也得到高層首肯同期研製。不過由於技術儲備不足米亞西舍夫的M-50項目研製超時,性能也達不到設計指標最後只能放棄,而急切想要實現趕超美國的蘇聯高層最終選擇了圖波列夫設計局承擔重任。

M-50超音速轟炸機

雖然圖波列夫在戰前有著相當豐富的轟炸機研製經驗,但在螺旋槳到噴氣式過渡時期實用化裝備方面表現一般,最初幾年一直在進行各種機型的可行性研究,甚至在輕型前線戰術轟炸機競爭中還落敗於伊留申的伊爾-28。不過在圖-16成功研製之前,圖波列夫先後完成了圖-12平直翼噴氣式轟炸機、圖-82後掠翼噴氣式轟炸機的練手,雖然兩者都沒有得到軍方垂青但至少積累了經驗。再加上這是一家老牌轟炸機生產廠家,研製的轟炸機在戰爭期間發揮了重要作用,對於蘇聯領導人而言圖波列夫設計局完全有能力研製出一款超音速轟炸機。

圖-82後掠翼轟炸機

研製過程

1954年,圖波列夫設計局在將圖-16由圖紙轉入量產後開始了新一代超音速轟炸機的研製工作,圖波列夫設計局論證後認為以蘇聯此時的發動機技術無法使新機最高速度超過B-58「海盜」。和以往追求高大上相比此時蘇聯空軍一反常態的表示:只能要保證高空超音速突防能力,就算速度略低於B-58、航程低於圖-16以及維護費用相對較高都可以接受。正是由於來自蘇聯軍方的壓力較小,反而促使設計局打造出一款更加可靠皮實的新式圖-22超音速轟炸機。

圖波列夫設計局推出了105工程方案,採用圖-16機身、機翼後掠角為55度,為提高發動機效率將兩具VD-5F發動機安裝在垂直尾翼兩側。這種設計的好處是萬一單發失靈,飛機整體平衡性不會受到太大的影響,但離地面較高帶來了維護保養的麻煩。前面提到圖波列夫設計局一直在嘗試超音速轟炸機的可行性研究,在105工程之前也有過圖-98、103工程方案,105工程正是結合了圖-98以及103工程的綜合體。

圖-98後來衍生出了圖-128「大提琴手」大型截擊機。

圖-98

103工程則是在圖-16翼根處加裝4台VD-5/VD-7渦輪噴氣發動機,和米亞-4的布局有點類似,照片沒找到大家直接看105工程方案。

105工程

105工程雖然外形看似霸氣,但實際製造並沒有採用過多複雜工藝、以及特殊材料,如蒙皮採用各種常規鋁合金,機體設置了多個油箱以彌補快速消耗的油量增大航程(機身7個、機翼12個)。原型機採用液壓飛控系統,附帶較原始的電子輔助控制系統,發動機採用和圖-16一樣的RD-3,等性能更強的VD-7M加力渦噴發動機(額定12.7噸、加力推力15.9噸)研製成功後再行替換。

105工程原型機

105工程方案採用三人機組設計,駕駛員、無線電操作員(兼炮手)、導航員(兼投彈手),駕駛艙由飛行員和無線電操作員背靠背坐定。兼職炮手負責操縱尾部2門AM-23機炮,備彈300發和PRS-2火控雷達、TSP-1電視瞄準系統相關聯,做為自衛火力性能相當不錯。領航員則坐在機鼻裡面,負責操作R-1A「短號」轟炸/導航雷達,由於超音速飛行再加上高垂尾和機背後方的發動機,對於常規彈射來說風險太大,由於採用K-22型下射式彈射座椅。

三人機組

1958年6月105工程原型機完成首飛,首飛過程發現超音速飛行能力不足、著陸距離過長(需要對現有大部分機場進行改造升級)等問題,軍方在試飛基礎上要求圖波列夫進行改進。由於超音速飛行能力直接關係到項目的成敗,新的105A工程立刻上馬採用VD-7M發動機,機翼變薄、採用後收式起落架設計、機翼後緣的起落架艙進行了氣動修形。自衛武器方面抱裝DK-40尾炮塔,內部採用一門23毫米R-23機炮,總得而言一切為超音速飛行服務而改動。

105A工程

為了預防萬一還在105工程基礎上進化出一種106工程方案,這是一款配裝了NK-6發動機設計速度可達2馬赫的版本,最後經過優化就成了採用變後掠翼的圖-22M「逆火」超音速轟炸機。

106工程

1958年9月7日,105A工程原型機首飛,這次一切順利各項性能均符合軍方要求,並在同年底投入量產。不過一帆風順的事情並不是天天有,在第7次試飛過程由於控制面振動受損導致飛機墜毀,而且早期K-22彈射座椅故障率高只有無線電操作員彈射成功(向下彈射)。105A投入量產後型號為圖-22A,在首批交付空軍熟悉使用階段大小問題不斷也曾發生過墜機事故,但這不影響該機型的順利服役。

圖-22轟炸機


圖-22轟炸機 三視圖

1961年在宣傳意義重大的莫斯科圖西諾航空節,蘇聯第一種超音速轟炸機圖-22公開露面,在眾多西方駐蘇武官和記者面前10架圖-22B呼嘯而過。和當年米亞-4登場勝況空前一樣,圖-22的橫空出世讓西方感受到莫大的壓力,而此時美國的B-58「盜賊」也僅僅早了一年服役。毫無思想準備的北約情急之下給了圖-22兩個不論不類的綽號,Bullshot(雞尾酒名)以及Beauty(美女),可能覺得叫起來實在不雅最後命名為Blinder(眼罩)。不過蘇聯飛行員對此相當不滿,而是根據圖-22鋒利的氣動外形給了個「錐子」的外號,由於該機的操縱特性較差也被部分飛行員稱之為「魔鬼」。

圖-22B超音速轟炸機快速掠過,盛況一如當前當年的米亞-4「野牛」戰略轟炸機,西方甚至誤判這是米亞西舍夫設計局的傑作,反正蘇聯超音速轟炸機的實現絕對是劃時代的巨作之一。

圖-22B超音速轟炸機


航展地面拍攝人員

機體結構

前面已經提到圖-22採用的是三人制機組,由於超音速轟炸機彈射逃生的制約較多,因此採用K-22下射式彈射座椅。在此基礎上對飛行員的進出駕駛艙也做了特殊的設計,看下圖三人座位都是伸縮式設計,上機前坐在各自位置上由電機提升到相應作戰位置。

三人伸縮式座椅

三人伸縮式座椅

下圖是三人機組乘坐位置,飛行出現意外或故障時由本位置向下方彈射出艙,不過由於超音速飛行再加上飛行姿態和高度的影響,早期測試中出現多起彈射失敗案例。正所謂:彈射有風險、操作需謹慎!

三人機組乘坐位置

超音速飛行的一大難點就是如何布置起落架,由於要實現超音速飛行就需要採用較薄的機翼,例如美國B-47由於機翼太薄只能將主起落架以自行車式置於機體下方。但是這種方式對於蘇聯空軍來說完全不可接受,他們更需要圖-22具有野戰機場起降能力,以及機腹足夠的空間用於裝大量彈藥(早期核彈小型化有限),因此在機翼翼根設置了起落架艙給予加固。

圖-22超音速轟炸機

甚至為了實現前線、戰損跑道起降要求,圖-22改進而來的R型版本還加裝了4個液體火箭助推器,這組助推器可以產生額外22噸的推力。22噸的推力相當於增加了一台發動機,確實對短矩起飛性能有質的提升,但在驗證過程發現動力強勁的火箭助推器將對部分機體產生嚴重的疲勞損壞,從這個角度來說有點難以接受。

圖-22火箭助推

類似的事情美國B-47也干過,從這張照片看起飛效果更是驚天動地。

B-47火箭助推

升級改型

圖-22B,「眼罩」A轟炸偵察型,這是最早生產的轟炸機型號僅具備投放自由落體炸彈能力(常核兼備),數量較少後來主要改為訓練用途。不過最大航程僅2250千米,基本只能執行戰術轟炸任務,曾出口伊拉克並參與實戰效果並不出眾。

圖-22B「眼罩」轟炸機


自由落體炸彈(包括核彈)

圖-22K,「眼罩」B轟炸型(圖-22反艦型),可以攜帶裝核彈頭的AS-4「廚房」核巡航飛彈、Kh-22巡航飛彈,配置雷達更大性能更強,還具備空中加油能力。實戰中通常採用加力起飛快速爬升至10000米高空,然後在距目標500千米爬升到12000米並加速到1.2-1.4馬赫,距目標180-270千米時發射飛彈(由於需要制導必須跟蹤前飛)。而使用常規炸彈時則直接以超音速衝刺接近目標,在目標上空以高亞音速投彈並加速脫離,基本需要實現一擊必中要不然就等著挨揍。

圖-22K機腹半埋式掛載的Kh-22巡航飛彈,圖-22K也是當年蘇聯用於攻擊美國航母的殺手鐧裝備。

圖-22K「眼罩」轟炸機

圖-22K「眼罩」轟炸機

圖-22K曾經出口利比亞,不過在利比亞人手中好像發揮的作用相當有限,據說在著名的皮卡戰爭中利比亞一架圖-22被法國人給捅下來一架。

轟-22K「眼罩」轟炸機

圖-22R,「眼罩」C海上偵察型,是圖-22B偵察改型(保留了轟炸能力)。頭部安裝有空中受油探管,彈艙門上開了6個照相艙口,部分機型安裝了電子對抗設備以及電子情報收集設備,主要供海軍航空兵使用。

圖-22R「眼罩」轟炸機


圖-22R「眼罩」轟炸機

後續還有包括圖-22P「眼罩」E電子戰/偵察改型(頭錐進行了改進增加電子天線),圖-22U「眼罩」D教練機改型(教練員座艙在標準座艙之後略高位置,座艙蓋也進行了加長很容易識別),當然還有空中加油型號、電子戰型號的多種改型,也算是相當龐大的一個群體。

空中加油型


教練型

圖-22主要改型

性能參數(以圖-22R為例):

機組乘員3名、最大起飛重量92噸、最大飛行速度1.42馬赫、實用升限13300米、最大航程4900千米。雖然圖-22性能並不優秀,但和B-58相比綜合性能接近,也算是美蘇兩家第一代超音速轟炸機的代表作。

圖-22「眼罩」超音速轟炸機

結語

圖-22「眼罩」作為蘇聯航空史上第一種超音速轟炸機,由於研製時間較早而且蘇聯早期航空技術制約較多,在性能方面不是很可靠,重要指標的航程也不盡如人意。雖然理論上可以進行超音速突防,不過飛機在加滿燃油和彈藥後基本無法超音速飛行,由於實戰中速度不夠理想很難突破北約先進戰機,以及防空飛彈的攔截。對此蘇聯軍方雖然不是太滿意但畢竟壓力還是存在的,因此少量裝備並進行了各種改型也算是為下代機型進行驗證,接下來立刻就著手圖-22M的改型以及圖-160的研製。

圖-22演變史

隨後而來的圖-22「眼罩」以及圖-22M「逆火」組合成了蘇聯相當長一個時間段內的手殺鐧,圖-22M的各種改型至今天活躍在俄羅斯天空,成為戰略空軍三劍客之一。

圖-22「眼罩」和圖-22M「逆火」