
歼-7原型机:米格-21F-13


美国国家航空航天博物馆里的米格-21F-13(Mig-21ф-13)型战斗机。在20世纪50年代末,苏联第二代超音速战斗机米格-21研制成功;随后不久,中国的一个高级军事代表团在访苏时提出要参观米格-21战斗机,但被苏方以“不存在该型战斗机”为由拒绝了中方的要求。60年代后东欧局势动荡,苏方为寻求中方在国际共运的支持,主动向中国提出转让米格-21F-13战斗机生产权的建议,并同中方签订了一大批国防合作协定。通过该协定,中国终于得到了米格-21F-13型战斗机的各项资料和生产许可。

但由于随后中苏关系再次发生波折,1962年4月所购买的一架米格-21F13样机和15架该型机的零部件和附属设备陆续运抵沈飞后发现包装问题:许多包装箱有雨水渗入,导致部分零件锈蚀,以及一些零件存在蒙皮严重划伤、规格残次、濒临报废和部分关键零件丢失等诸多问题。1962年8月重达13吨的全部技术资料运抵中国后经我国技术人员核对发现:缺漏的技术资料达256项,特别是缺少关键性技术资料。而后在长达一年零三个月的资料翻译、消化过程中,又发现存在图纸错误1万多处,其中重大错误31处。我国技术人员不得以更改原设计图纸近2万标准页,补充设计飞机图纸近1000标准页,修改原强度计算错误878条,并在大量试验基础上自行编制了苏联缺漏的全部技术资料,最终为试制米格-21F-13战斗机打下较好的技术基础。

米格-21F-13型战斗机后机身





米格-21F-13战斗机的进气道和尾喷口。

米格-21F13战斗机驾驶舱前面的机载设备舱

米格-21F13机身下挂载的480升副油箱

为米格-21F-13战斗机机身右侧机炮装弹

米格-21F13战斗机的座舱仪表

图中所示的向前开启的座舱盖是基于米格-21F-13 独特的带离式救生系统的需要而设计的。弹射时舱盖自动扣合在座椅前面,保护飞行员免遭迎面气流吹袭,弹射之后再自动分离。这种方式看似先进,但由于比较复杂,救生成功率低,很容易导致飞行员弹射后重伤或死亡。中国在引进之初就对该机的救生系统不满意,沈飞为此进行了大量地面试验以求提高救生设备的可靠性。并在随后的歼-7型号上进行了全面改进。但在差不多同时期开发的歼-8I上也曾应用过这种设计的改进型方案。

米格-21ф-13减速伞装置的设计,箭头1所指的是位于机身内的减速伞舱,箭头2是在尾鳍上为固定伞绳开出的凹槽,箭头3为减速伞绳的固定锁钩。图中伞绳的挂扣挂在了固定钩上。


外文资料里的米格-21F-13四视图和侧面结构透视图


起落架收起状态下的米格-21F-13透视图

试制:歼-7基本型
1962年10月23日,总参谋长罗瑞卿批准了米格-21F-13战斗机的组装和仿制工作,并将其定名为“62式飞机”。在充分消化吸收该型飞机的技术后,1963年第四季度开始试装第一架米格-21F-13战斗机。1964年3月31日,用苏联散件组装的第一架米格-21F-13按预定计划完成。1964年5月第一架用进口零部件组装完成的2210号机首飞,同年11月1日正式定名为“歼击7型飞机”。1966年第一架沈飞生产的国产歼-7战斗机完成首飞。由于沈飞还要承担歼-8 战斗机的研制任务,为减轻其负担,1968年8月歼-7的生产工作也全面交给了成飞(成飞和贵航都得到沈飞关于“歼-7”战斗机的对口技术支持,因而贵航也具有生产歼-7的能力,但以教练机型号为主),歼-7成为日后成飞的代表作之一。

1964年10月国产62式(歼-7)飞机全机标准样件一次对合成功

1965年11月28日,技术人员给歼-7(0002号)飞机进行首飞前的各项调试。


一架歼-7测试用原型机从总装车间拖出,拖往试飞车间。

2007年时位于西安航空馆西北方荒草丛中的1965年9月生产、用于静力试验的0001号歼-7战斗机残骸。可以比较直观看到进气道的构造。

某型号米格-21剖面图




机身铭牌:批号/附件号00011965.8.4

保存在北京航空馆的1964年11月首批试制的国产歼-7飞机中的0003号机。


1966年1月17日首飞的歼-7原型机。这是我国能够自主生产的第一种单座轻型第二代超音速昼间喷气战斗机。1965年对01号原型机进行全机静力测试时表现良好,比米格-21ф-13战斗机提高了7%的强度,可承受112%的设计载荷。 歼-7基本型主要用于昼间防空,机身右侧一门 30㎜ 航炮,翼下配备两枚AA-2“环礁”红外线导空空导弹。采用三级调节的三元超音速进气道。座舱盖和风挡合为一体,在风挡前缘和机身铰接,向前开启。主要缺点是航程短,火力弱,无全天候作战能力。试飞时,导弹发射架作为标准设备一并安装到位。同年4月13日,全部试飞项目完成,主要技术指标达到设计要求。1966年12月28日,歼-7基本型定型并投入批生产,并同时将预生产的批次装备部队。而应阿尔巴尼亚空军的请求,首批组装的歼-7飞机中一部分提供了阿尔巴尼亚空军使用。


歼-7原型机

完成试飞后走下歼-7的试飞员葛文墉将军。葛文墉是新中国第一代试飞员,空军特技飞行员,有“飞行技术能手”的称号。1966年1月17日,担任歼-7战斗机的首席试飞员。后来他还参与了歼-8设计时利用歼-7收集飞行数据和80年代歼-8的入役试飞工作。1982年,我军计划购买“幻影”2000,6月,葛文墉随空军参观团抵达法国“幻影”2000N造商达索公司参观,葛文墉和蒋德秋分别试飞了“幻影”2000。80年代中期,亲自组织了歼-8与米格-23的模拟对抗空战试飞,编写歼-8模拟米格-23教材,为空军部队打米格-23训练做出贡献。又任空军科研部部长、空军副参谋长。1990年7月晋升为空军少将军衔。1992年退役。注意图中葛文墉所佩戴的飞行头盔,该头盔是1963年6月1日国民党空军11大队42中队徐廷泽上尉驾驶F-86F30型战斗机起义返回大陆时带回的美式飞行装具。
改进:歼-7I

成飞组装的第一架歼-7I,无机身编号,减速伞舱也没有改动。但已安装机身左侧的机炮。

最上为沈飞生产的歼-7基本型,中间是成飞生产的歼-7基本型,最下是成飞的一架非典型涂装的歼-7基本型,和前一张图中的歼-7垂尾的涂装相近。

歼-7I早期型降落时打开减速伞的状态。可看见伞舱位置尚未改动,减速伞从机腹部放出。


最初的改进方案包括: 1、机身左侧增加一门30-1机炮,备弹60发。提高飞机的近战能力,克服歼-7基本型发射导弹后缺乏近战火力的问题。2、进气锥从三级调节改为无级自动调节,提高1.5-2倍速度飞行时的进气效率,减小附加阻力,从而增加发动机推力,改善飞机的加速性能。3、换装涡喷7乙型发动机,提高推力。 4、根据中国飞行员身材特点,将座舱盖局部加高70毫米,提高飞行员舒适度和跳伞安全系数。5、机翼下加挂一对480升副油箱,延长续航时间。但经过试飞发现因发动机推力不足,加挂的副油箱会导致飞机重心失调,后取消该项改进,其余四项保留。后又增加“扩大机翼整体油箱;进气道尖唇口改为圆唇口:将圆孤半径由 0 .5 毫米增加到 2 毫米等改进;经过试飞,1970年8月经过第二次改进的原型机被定名为“歼-7I型”,又称为“六改歼-7”。但由于弹射救生装置并未改进,装备部队后仍被戏称为“活棺材”。据屠基达工程师回忆,歼-7基本型和歼-7I在70年代初共有七次重大事故,成功迫降两次,五次跳伞。跳伞中四次一等事故,飞行员全部牺牲,一次二等事故,飞行员颈椎受伤终身残废。加上技术储备有限,改进后的飞机质量较差,在预生产34架后该型飞机停产,并未最终定型。

上面两架为歼-7基本型,左侧机身没有加装机炮,但垂尾根部已经改装了加速伞舱,是后期根据改进歼-7I的技术改进的歼-7基本型。下面两架为歼-7I后期型。图中主要指出歼-7I采用了中国自行加高而更加鼓起的座舱盖以及改进后的带离式弹射救生装置。

北京国防公园里的一架采用了改进的鼓起座舱盖和改进了弹射救生装置的歼-7I实机。

考虑到技术问题导致的质量问题,“六改”仅保留其中“三改”,又称“三改歼-7”:增加一门机炮、进气道唇口变厚、激波锥改为无级调节。这样“三改歼-7”(歼-7I早期型)终于批准定型。1975年,减速伞仓的改进设计工作获得通过,并随即应用到生产型的歼-7I型战斗机上。而在垂尾根部加装减速伞也成为之后中国歼7家族的主要标志之一。但该机型仍然并未完全达到空军要求,因此生产数量少,于1981年停产。图为歼-7I后期型。

对激波锥和进气唇口的改进颇耐人寻味:激波锥的无级调节是为了满足各种速度下的进气调节,而进气唇口变厚则是为了提升低速状态下的进气效率和发动机推力。这表明相较于米格-21对高速性能的强调,我们实际更加重视战斗机在高亚音速段的空战性能。换句话说,当时中国空军需要的是仍是一种制空战斗机,但米格-21F-13 作为昼间截击机同中国空军的需求并不完全一致,这些改进正是中国根据自身的特定需求在技术储备捉襟见肘、政治动荡的条件下进行的探索和尝试。而歼-7后续机型的改进也基本仍是以这些需求为指导的。歼-7I配备的国产霹雳-2空空导弹,仿制自苏联引进的K-13导弹(AA-2导弹)。

从歼-7I后期生产型开始,减速伞仓就挪到了垂尾根部,而苏联的米格-21F-13减速伞仓则始终位于尾鳍部位,这成为二者的一大区别。

歼-7基本型由一台 WP-7 涡轮喷气发动机驱动。该发动机是在苏联 R-11F-300 发动机的基础上,经多方面改进制成的。他们采用了新加工方法来制造发动机的涡轮叶片和其它重要零部件,但加力燃烧室和压缩器是重新设计的。后期的发动机,涡轮叶片从 31 片减少到 24 片,更大地提高了可靠性,减少了发动机对喘振和失速颤振的敏感性。

苏联R-11F-300 涡喷发动机


中国人民革命军事博物馆大厅悬吊着的歼-7I后期型

歼-7I后期型
家族柱石:歼-7II
1978年12月30日,歼7I改的02架原型机完成首次试飞。1979年7月完成所有定型试飞项目,同年9月正式定名为“歼7II”型战斗机,同年12月投入批量生产,空军称为“歼-7B”。歼-7II是中国歼-7家族发展史上里程碑级别的项目。当时提出了“改进一代,研制一代,预研一代”航空装备研制三步走发展战略,而其中的“改进一代”在当时指的就是“歼-7系列”。因为歼-7II 性能稳定可靠,技术成熟,遂成为日后歼-7 家族发展壮大的基石。歼-7 家族中具有重要意义的另两个型号——F-7M 和歼-7E 均由歼-7II 改进而来。
除了全面落实之前提出的“6改”目标外,歼7II重点落实改进了由带离式弹射救生装置改为新型(据西方资料为 HTY-2 型)“零高度-低速度(250~890千米/时)”抛盖式火箭弹射救生装置。该新型弹射座椅装有一枚大推力弹射火箭,弹射时不仅加速平稳,为飞行员脊柱提供有效保护,而且还具有更高的弹射轨迹。该系统于 1985 年连续 5 次应急弹射均获成功,因此深受中国空军信赖;相应的,座舱盖也改进为独立的前风挡和后铰接式的舱盖两部分,这种设计也成为此后除歼-7III 系列和歼教-7 系列外所有歼-7 改型的标准构形。还有将原先480升的机身副油箱改进为新设计的720 升超音速副油箱,增大了载油量,扩大了作战半径。同时为了提高飞行性能而换装了涡喷-7乙(02批)型发动机,最大推力从3900公斤增加到4300公斤,加力推力从5750公斤增至6100公斤,而耗油率则下降了2%,发动机的第一次翻修寿命不小于100小时,总寿命达到300小时。减速伞舱由机腹移至垂直尾翼根部。

沈飞在引进仿制米格-21F-13之初就进行了大量地面试验以期原装提高救生设备的可靠性,但歼-7基本型和歼-7I配备的米格-21F-13同款弹射救生装置在70年代初仍发生了多次重大事故,引起军方的不满,军队当时一直非常排斥歼-7战斗机,导致歼-7的生产和装备一度停滞。因此,在设计歼-7II型时,弹射救生装置的改进是重点之一。图为沈飞时期进行的地面抛盖实验。

经过技术攻关,成飞最终开发出了一套可靠的国产弹射救生装置。图中展示了新的弹射救生装置的救生过程。附带地,座舱也进行了重新设计。

歼-7II的座舱盖


0134号歼-7II,该机的垂尾前段加装了一块玻璃纤维整流罩

歼-7II的三种涂装风格。最上方一架单位未知,中间为第一架原型机,最下方为第二架原型机。


歼-7II正视图,展示对地挂载方案:翼下各挂一个火箭发射巢。可清晰看见机首下方左右各有一门机炮。可见早期歼-7型号的挂载能力是偏弱的。此外歼-7基本型和歼-7I的前风挡上还有一块防弹玻璃,光线多重折射后给飞行员的前向观察带来不便,缩短了肉眼观察距离。在给歼-7II重新设计座舱时,原有的防弹玻璃被取消,仅保留防撞玻璃,提高了飞行员的肉眼观察距离。

歼-7II三视图

受当时电子技术能力限制,无法做到在小机头内装多功能雷达,所以歼-7II只装了一个较好的测距雷达。

战争雷霆中的歼-7II。

涡喷-7B发动机剖面图。涡喷-7B发动机利用了专门为歼-8 飞机研制的 WP-7A 发动机的一系列改进技术、结构和机械加工工艺,采用了新的燃烧室火焰筒、新的高温轴承、密封技术和合成燃油。重新设计的加力燃烧室,采用了新隔热措施,可免除后机身被烧事故,提高了可靠性和可维护性,其大修间隔时间相对于原 WP-7 增加了一倍,达到 200 小时。总体而言,WP-7B 标志着中国在发动机研制上已取得了重大的进步。歼-7II 及其大部分改型均选用该发动机或其改进型作为动力。
基于歼-7I和歼-7II的主要对外型号

援助阿尔巴尼亚的歼-7基本型战斗机,配有阿尔巴尼亚特色的涂装。

1981年底埃及开始接受首批20架歼-7A战斗机。该批次基本与歼-7I后期型配置相同,部分电子设备换装为:222测距雷达、602型敌我识别别器、XU-1型500升警告信号器。该机不装“航甲11-10”照相枪。而根据埃及空军的要求,中国将其40架歼-7A按照国产歼-7II标准进行升级,为与国内的歼-7II区分,称为“歼-7II出口型”。埃及空军使用后认为性能不能满足需要,在换装F-16之后,这些飞机都转让给了伊拉克,伊拉克之后也成为该型飞机的主要采购方,具体采购数量不详。该机型采用CL-2型测距雷达,YD-3型敌我识别器;为以后外场改装法制R550近距格斗导弹预敷设电缆。1999年时伊拉克还保有30多架该机型,而后在伊拉克战争前,该型飞机退役。

伊拉克的“歼-7B出口型”战斗机。该机型最初是由约旦采购,并按约旦军方要求进行改进。而后约旦将这些飞机转手给了伊拉克。改进项目包括:改进了机翼下挂架结构,使其既可挂2枚法制R550近距格斗导弹(即PL-7),亦可挂2枚PL-2导弹;使用了性能更好的火箭弹射座椅,将原来救生指标(零高度、表速250~850千米/小时)提高到零高度、表速从180~850千米/小时的弹射救生指标;换装了煤油起动、首次翻修延寿到200小时的涡喷7B(M批)发动机,加装发射导弹联锁装置,取消汽油起动系统;部分成品改用:222测距雷达;602敌我识别器;LS-16C主机轮(配660×200-Ⅱ无内胎轮胎,前胎用有内胎的500×180G-型;一台DH-1030-24-200-CS-B静止变流器。此外该机不装航甲11-10照相枪;飞机主要成品、附件延寿达到苏联同类成品、附件寿命的60%。据国外资料显示,两伊战争中伊拉克从成飞购买了约90架歼-7B出口型,而伊朗购买了18架歼-7M型。此外,坦桑尼亚也曾使用过歼-7B出口型。

20世纪八十年代中美关系“蜜月期”时作为中美军事技术合作项目之一,我国曾向美国出口15 架 歼-7B供作为假想敌训练使用。这批飞机采用苏式风格的白色或黄褐色迷彩涂装以及红星机徽。2003 年伊拉克战争后美军至少还将两架缴获的伊拉克 歼-7B出口型飞机运回国进行测试。
未完待续
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