[每日一机] MiG-1.44

Flash:MiG-1.44

　　  80年代末，为对抗美国在研的F-22，MiG设计局开始了MiG-MFI的设计，原型机即MiG-1.42，后被改称为MiG-1.44，安装两台留里卡AL-41F 矢量发动机,单台推力大195千牛，翼展15米，机长19米，高6米。1998年首次公开亮相，目前尚处于原型机阶段，只完成了高速滑跑试验和首飞，首飞仅仅在1000m高度以500-600km/h的速度绕机场飞行了2圈，该机的正式编号为MiG-39。
       1983年苏联军方为因应美国ATF提出MFI计划。
VVS、PVO、TsAGI、航空工业部与MiG设计局共同勾勒出MFI基本设计。
　    1986年，军方比较各设计局方案，MiG设计局的1.42获胜。MiG设计局获准建造MFI测试机数种、数架1.42第一个初始图设定完成，留里卡设计局受命研制与MFI配套的AL-41F发动机。
       1987 年1.42部份细节经修改并确定。
　    1989年公布1.42的第一个完整图MiG实验工厂开始高自动化建造1.42实验机1.44。
留里卡设计局再次设计了一架Su-27UB的左侧实验扁平喷嘴。
       1991年1.44机体完成，部分设备因经费不足而留空。MiG设计局开始为量产工厂准备1.42生产流程图及技术资料，圆形截面喷嘴的AL-41初步设计完成，AL-41F经费短缺，留里卡开始自力救济。
       1993年AL-41F在Tu-16LL机腹测试，接着开始在MiG-25PD测试高级项目
       1994 年以铁路运至祖可夫斯基机场，12月15日进行高速滑行试验并拍摄官方照片。
　    1995年MiG代总设计师在巴黎航展表示1.44将亮相当年莫斯科航展，ANPK MiG加入莫斯科飞机生产联盟(MAPO) 。
       1997 年9月25日对手苏霍设计局的S-37首飞，促使MiG公司着力解冻MFI计划，27具AL-41完成测试。
       1998年12月底1.44被拖出机棚对内公开，12月24日某报纸以简短图文介绍。
拉宾斯基发动机工厂开始建造AL-41F预量产型
       1999 年1.44补足原本留空设备，正式完成
1月11日，西方的Aviation Week以及Space Technology公布了1994年时俄国拍摄的官方照片，1月12日，正式对俄国政府、军方高层及国内外媒体1.44
ANPK MiG加入俄罗斯飞机生产股份公司(RSK)。
       2000年2月23日进行高速滑跑、鼻轮离地以评估是否能安全飞行。2月29日，首次试飞，4月27日，第二次试飞
       1986年苏联军方令苏霍、MiG、亚克列夫三大战机设计局交出自己的第五代战机方案并于年底决定MFI研发单位。MiG设计局推出1.42(设计局内又称为512计划，后改称512号产品)，是在与VVS、PVO讨论后，将一开始的1.41与1.43方案特性综合而来；苏霍设计局提出S-32前掠翼战机；雅克列夫设计局则提出一种采用鸭式布局、类似F-22的机身的单发战机。亚克列夫的方案虽然在外型上是最有匿踪特色的，但单发战机不能满足苏联空军的长程、重型要求；苏霍的S-32则因为使用前掠式主翼，风险较高而落败。MiG的1.42是与空军、国土防空军、空军研究院等共同协商的产物，真正能符合苏军作战思想，此外，当年MiG设计局是苏联唯一一所专职的战斗机研发单位，不像苏霍设计局那样多方面发展，因此苏空军自然较相信MiG能做出他们所要的东西。
       MiG设计局获胜后，获准建造4架1.42的测试机，包括一架静力试验机、一架动力及疲劳试验机，以及两架飞行实验机。1987年在TsAGI以及NII VVS之协助下，经过改良且确定更多细节的MFI及LFI方案出炉，不久进入了全程发展阶段。有感于同时进行两个计划的难处，MiG设计局在此一阶段决定先全力攻坚MFI计划，之后再以此计划发展LFI。1989年1.42的第一个完整设计图出炉，MiG实验工厂以高度电脑化制程建造飞行实验机(前苏联航空业体系中，设计局与工厂是分开的，设计局只有实验工厂以制作实验机，而量产机则必须转往大型的专任工厂生产)，飞行实验机使用的技术较简单，主要是用来实验1.42的气动力设计、飞控系统如超音速巡航、超机动、飞型控制、测量RCS等。为了与1.42区别，实验机称为1.44。1991年新的MFI设计图通过苏联空军许可，进入先进发展阶段(Advanced Development Project)，同年MiG设计局开始为准备量产MFI的工厂准备MFI的生产流程资料、技术文件等。1.44实验机于1991年完成机体，但当时苏联政府经济拮据，开始删减经费，1992年以后，经费几乎完全不存在，使得原定于1991至1992年间的首飞行程因而取消。其中一个重大关键在于由NPO Rodina设计的控制面制动机构就因为MiG局多年无力付款而无法装备。1994年初1.44被命名为〝Blue 01〞，以铁路运输至祖可夫斯基试飞中心，同年12月15日进行高速滑行试验，并拍摄首批官方照片。但因经费问题，如控制面制动机构等设备仍未装设，因此仍不能试飞。
       为了获得所需经费，MiG局有了一系列作为，包括开拓固有飞机市场以及吸收MFI潜在客户资金。1995年5月MiG设计局改组，成为MAPO集团(莫斯科飞机生产集团，包括MiG设计局、克里莫夫发动机设计局、两个制造厂)的一部分，集团的发展重点在于扩展商机，例如MiG-29SMT、MiG-29UBT、MiG-AT教练机以及民用航空业务等。这种发展方向对航空工业来说是颇正确的，因为1995年已经不是冷战时代，发展民用航空似乎是大型航空工业的生存之道，例如美国最具规模的航空工业集团是生产民用机闻名的波音公司，而不是做出许多可怕飞机的骆马公司。但大力发展民用业务的结果，造成许多战机工程师英雄无用武之地，有些人还因此离开MAPO集团。尽管如此，这种务实的做法确实为MAPO赚取所需经费，例如其新型教练机MiG-AT就在1996年3月1日进行首次高速滑跑。另一方面，MiG公司也希望能在莫斯科航展展出1.44，以便吸收潜在客户的经济支持，1995年第41届巴黎航展上，MiG公司代理总设计师A.A Belosvet公开表示，他们将在8月份的莫斯科航展公布1.44，但这项美梦后来被俄国防部打破。同样的，俄国防部也否决了1.44亮相1997年莫斯科航展的提议。这可以说明俄国有多重视1.44。
       1997年9月25日，苏霍设计局自筹经费发展的S-37实验机进行首飞，该机同样具备第五代战机特性，就当时来看，可以说苏霍设计局有可能成为俄罗斯第五代战机的生产者，所幸1.42当时仍获得空军及政府高层的强烈支持，苏获设计局才没有反客为主。但是，若再不有所〝动作〞，MiG公司不但顏面扫地，时间久了，军方是否继续支持1.42仍很难说。因此新任总经理兼总设计师M.V Korzhooyev设法再次启动1.44计划，拨款给前代理总设计师A.A Belosvet准备试飞工作。1998年12月底，MiG公司终于在说服高层后，将1.44托出机棚，向国内公布1.44，12月24日俄罗斯某日报就以简短的图文介绍这新型战机，这是1.44首次公开于俄国之纪录。而在西方世界的首次报导是在1999年1月11日，Aviation Week以及Space Technology公布了1994年时俄国拍摄的官方照片，这很可能是俄国方面选择性的〝泄漏〞给西方的，可见俄罗斯对于MFI这类重大计划的情报操作是完善的。1999年1月12日，Vladimir Gorboonov 驾驶1.44以自身动力滑出机库，在白银银的北方雪地上，让包括俄国防部长在内的政府、军方首脑及国内外记者在飞机边观赏、拍照。并预告1.44即将试飞。
       整个1999年1.44的试飞准备如火如荼的进行，前面提到的控制面制动机构终于装备，而发动机也反覆试车。2000年2月23日，1.44在祖可夫斯基机场进行高速滑行及俯仰控制，让鼻轮短暂离地。MiG公司随后分析这笔测试数据，结果认为1.44的机况良好可供安全试飞。2月29日莫斯科时间上午11时25分，1.44由Vladimir Gorboonov 驾驶，爬升至1000m高并以500至600km/hr速率盘旋于机场上空两圈后，于上午11时43分降落，完成处女航。两周后，官方的ORT电视才在晚间新闻公布MiG公司提供的1.44首飞影片，在这之前与之后，仍没有任何相关讯息公开，保密之严再次可见。2000年4月27日，1.44进行第二次试飞，历时22分钟，首度将起落架收起，并爬升至2000m高。在这之后，就没有公开试飞了。
       目前公布的1.44是1.42的实验机，与1.42略有不同，主要是验证1.42的飞行性能，航电设备等则以各种测试装备为主。但可从对他的观察得到MiG新一代战机1.42的特性，以下就介绍1.44实验机，并说明与1.42的关系。
机体：气动力设计、结构
       1.44使用前翼-三角主翼、机腹进气、双发、双垂尾、双副鰭气动布局；没有翼身融合，不过前机身的构型仍可产生升力，而且据说效果很好，又特别是高速时。主翼与前翼之总翼面积高达120平方米(这里指extended area，就是把机翼前后缘延伸，通常飞机性能诸元提到的翼面积指的就是这个)。主翼前缘后掠52度，有一片接近全翼展的机动襟翼；后缘掠角约为0，有内外襟副翼各一；厚弦比(机翼厚度与弦长之比)3.5%，属于超临界薄翼；垂尾外倾约15度以符合匿踪要求。全复合材料前翼前缘后掠58度、后缘后掠23度，面积不但大，且紧邻座舱，因此可以产生较传统前翼布置更大的控制力矩，前翼前缘有一个明显的锯齿，当前翼转动时，前翼内侧与机身形成的剪刀状缺口与锯齿相当于两个靠得很近的涡流产生装置，能制造很强的涡流，能增加升力、将升力中心前移以减少稳定性、吹除附面层气流以减少阻力及延缓失速等。1960年代MiG局曾在MiG-21的基础上发展Ye-8实验机，该机就使用机腹进气，且增加一对前翼，该机在15000m高空时持续盘旋加速从MiG-21的2.5G增加到5.1G，增加了一倍以上！由此可见鸭式布局的功效。在尾部垂尾与发动机之间，前翼产生的涡流必经之路上，也安装升降舵以利用这强劲的气流。面积大且位置相当前移的前翼及尾部升降舵应该提供很好的控制能力，使1.44可能有S-37那样的〝三翼面战机〞的俯仰控制能力，翼面控制能力应当相当优异。除了前翼、前缘机动襟翼、后缘襟副翼、尾部升降舵以及垂尾方向舵外，1.44居然连腹鰭都有方向舵！控制面以及向量喷嘴服从KSu-1-42飞控系统之指挥，能根据飞行状态作出最有效率的〝气动构型〞，提升气动力效率。MiG方面用很阳光的口吻说〝这使得1.44能像鸟一样自在的飞行〞。
       机身方面，机首横截面接近三角型，据说这种构型的高速性能优良，此外，这种机首底部接近平面，相当于很大的导流板，在高攻角时为动力系统提前整流，增加转弯时的气动效率。横截面呈长方形的进气道位于机腹，正面看去类似EF-2000的进气道，侧面看去类似Su-27的进气道，有点像两个加大且紧靠的Su-27进气口。进气道内上表面可调节，下唇在高攻角时可下放以增加进气量，平时则收起，收起时与进气道平滑的重合，看不出明显的稜角。下唇后紧邻前轮舱，接着是武器舱，再来才是发动机，进气道经由上机身绕过武器舱，由于武器舱厚度与进气口几乎相同，因此从正面几乎完全看不到发动机。机背有类似MiG-29、MiG-21的纵樑，从座舱罩后面延伸到发动机尾部，如果需要，梁柱可以加大以容纳更多燃油或航电设备(如同MiG-29改成MiG-29SMT)。1.44的进气布局也是测试项目之一，MiG的工程师曾担心这种S型进气道是否会导致临界攻角机动时的发动机喘振以及熄火。
       武器舱空间很大，共可放8枚折收后的R-77(四个叠四个)，要放某些对地攻击武器可能也没问题。不过1.44的武器舱没有武器发射装置，而是作为仪器舱测试航电设备。武器舱当实验仪器舱有很大的方便，可以方便更换仪器进行各种实验，例如美国波音公司在最新的几种飞机如X-32、X-45(无人机)上就将一个武器舱用来当仪器舱，成为该公司设计飞机的一项新传统。MiG设计局早期曾设想过机背武器舱，这种设计一方面提升对地匿踪性能，一方面在高G空战时有助于武器的锁定与操作(高G缠斗时，目标总是在〝上面〞，因此之前F-22就曾经有AIM-9X导引头锁定目标的问题)，不过这样一来，飞机结构会更加复杂，且可用武器种类将受限制，所以MFI的武器舱仍是保守的机腹式。
       1.42仍不改俄系飞机能在严苛环境操作的传统，光从1.44的起落架设计就看得出他对野战跑道的适应性很强。鼻轮为双轮，尺寸620x180mm，向后收入轮舱；主轮尺寸1030x350mm。强劲而特殊的起落架除了让1.44能在较差的跑道起降外，也有助于修改成舰载飞机，其实1.42在设计之初就考虑了修改成舰载机的情况。因为前轮安装在进气道下方，因此降落时比较不会有吸入异物的烦恼，所以起落架可以做得低矮些，有助于后勤维护。
       在材料规格方面MiG-1.44既先进又落后，先进的地方是复合材料占结构重量的30%，用在前翼、部分蒙皮、武器舱门等处；玻璃和橡胶占5%；铝鋰合金占35%；而侮辱的是，钢与鈦共占了30%，其中约27%以上是钢。那么多的钢实在不是这种注重机动性的战斗机所该有的比例，光Su-27使用的鈦就占总重的41%。钢材的用途在于耐热，但用鈦合金一样可以达到钢的耐热性，且重量更轻，为何不用鈦？很可能是生产MiG机的工厂当时(1989年)还没有完全掌握鈦合金加工技术且缺乏资金的缘故。在苏联航空工业上，鈦合金加工技术有许多是与Su-27同步发展的，技术也可能掌握在生产Su系列战机的工厂。但这应当不构成问题，因为在俄国，设计单位与生产方是分开的，生产Su战机的工厂一样可以生产MiG机，例如现在的Su-27大厂共青城以前就是生产MiG战机的。也可能是资金问题，不过因为1.44的机体1991年就完成，在那之前经费来源基本上还没有问题，故第一个原因可能性较高。目前1.44空重高达18吨，若将鈦与钢的比例对照Su-27的方式，并考虑量产型会去除一些不必要的测试设备以及将设备轻量化，其重量可望减为16吨左右。若复合材料能使用更多，重量可望再减一些。
       1.44装备两具留里卡-土星公司(Lyul ka-Saturn)的AL-41F涡轮扇向量推力发动机，最大静推力约12000kg，最大后燃推力约20000kg(196千牛顿)，推重比11.1。是目前全球推力最大、推重比最高的战机用发动机。其涡轮进口温度1800K到1900K(K是绝对温度单位)，是其关键技术，也是长期遭遇的瓶颈。其构造、维修更简单，操作成本较旧型发动机减少约25%；发动机全权数位管理系统与飞控系统连线，外加机械备分；压缩机的级数更少，总压比更高。重量约与AL-31F相当(多约300kg)。噪音也减低。AL-41F装有圆形截面的轴对偁三维向量喷嘴，能上下15度，左右8度偏转；第一次大修间隔1000小时，喷嘴制动部份寿命250小时，目前正要被提升至500小时。此外还尽可能减低雷达及红外线特征。使用扁平喷嘴的AL-41F虽然成为次要发展项目，但计划仍持续进行，原型可能快要问世，最大推力约17000kg到18000kg之间。1993年苏霍设计局公布S-32的想像模型，就使用扁平喷嘴，从模型看，其喷嘴相当庞大，不像F-119那样娇小。从该模型大致可以推测扁平喷嘴型AL-41F的样子。目前扁平喷嘴的工艺难关可能能已经克服，据〝国际航空〞杂志报导，留里卡已经开始建造原型，且重量将比现有构型轻。
       MFI的技术要求中包括〝匿踪〞一项。不过美国是把匿踪放在第一位，然后用高超的电脑技术及匿踪设计的经验，将匿踪与机动性作了折衷。而俄国人认为，他们不应该为了匿踪而牺牲气动外型，在匿踪方面应该寻求他法。这是因为俄国自己知道在匿踪外型上技不如美国，而在气动、结构设计上具有一定的优势，此外他们认为在现代战场上，只要地面的防空体系遭到摧毁，那么不论是匿踪还是非匿踪飞机几乎都能行动自如，所以他们相当重视MFI的长程对空对地攻击能力，匿踪则居次要地位。
       从1.44的外型看，除了前面提到从正面几乎无法看到发动机相当符合匿踪要求外，其他部分很难与匿踪扯在一起：从侧面看，进气道、机背与机翼几乎垂直；垂直的腹鰭；以及前翼的锯齿等。但MiG的工程师仍说〝1.44的RCS与F-22相当〞这也许是吹牛，也许不是。笔者提此为引，讨论俄国的〝他法〞，并不在这话的真实性做无谓的讨论。就目前所知，1.44使用吸波涂料及等离子隐形设备达到匿踪。俄罗斯在上个世纪末就开发出一种涂料，能使RCS减为1/10，该涂料在俄国至少在MiG-23上实验成功，前镇子印度想以涂料提升Su-30MKI的匿踪性能，俄罗斯就提供涂料让印度用在MiG-21上测试，结果也证实了上述数据。2001年俄罗斯又公布一种〝多层涂料〞，其方法是在表面涂上数层能吸收不同波段的吸波涂料，以扩大吸波范围，使用多层涂料的飞机将不只对战机雷达匿踪，对地面、预警机雷达也有很好的效果。匿踪涂料技术这几年发展相当快，已经不像过去的涂料使用大量含铁化合物，因此比较不用考虑过重的问题，这使得涂料的效益大大增加(过去的涂料含大量含铁化合物，因此若要用途层达到希望的RCS，重量会爆增，不符战术要求及经济效益)。此外，用纳米技术制作的涂料可能也有很棒的效果，据说美国开发的第四代纳米技术涂料可吸收99%雷达波，而厚度仅数微米。至今，关于1.42的匿踪，俄国方面的数据是，在部分使用复合材料以及匿踪涂料的情况下，1.44的RCS为0.1平方米。

[座舱介面、航电]

       目前1.44的航电系统几乎都是测试用，雷达、光电探测系统等则尚未安装。而飞机原订安装通讯或侦查系统的部位目前虽然装设了绝缘透波外罩，但部分里面仍是空的。航电设备主要装在原定的武器舱空间内以方便拆装。复合导航系统以惯性导航为基础，辅以卫星、长短波无线电校正。尚包括自动降落系统、能根据燃油使用及剩余量计算飞行距离之系统。整个系统能根据任务为飞机设定最短飞行路径，也可精确的指示飞机与空中加油机交会。拉缅斯基仪器设计局还有一种第五代战机的导航装置，可以显示飞机下面的2D或3D地图，让飞行员相当于可以直接从座舱看到下面。
       座舱、人机介面方面，第五代战机的座舱主要由拉缅斯基仪器设计局设计，介面与西方第四代战机一样是〝人性化〞且〝傻瓜化〞的。飞机的高度自动化使飞行员能专注于思考任务的执行而不必过度专注在如何操作飞机。举例来说，进行低空飞行时，飞行员可以不必顾虑撞地的危险而尽情操控飞机，飞控系统自己会根据高度、速度等做飞行校正；使用机炮缠斗时，飞行员只需飞到一定的位置，选定目标并扣板机即可，而不需要自己操控飞行。飞机还能自动识别目标﹐选择武器和控制武器发射，帮助飞行员选择躲避敌军攻击的最佳方案。为了减低飞行员的精神负担，座舱将〝黑暗化〞也就是当系统工作正常时，不会亮灯，这不但降低精神负担，还增加危急时飞行员对警告的敏感度。目前俄国正在发展头盔显示器(HMD)以取代抬头显示器(HUD)以及头盔瞄准具(HMS)。座舱内将配备由NPP Zvezda公司设计的可变倾斜零零弹射椅，由着名的K-36改良而来，该弹射椅与飞控系统相连，能根据飞行状态改变座椅倾斜度以提升飞行员抗G能力，除了弹射椅，还将搭配新型抗G衣，使飞行员能真正发挥战机的超机动性能。

[机体参数]

MiG1.44长20.7m
翼展 15.5m
前翼 前缘后掠58度，后缘后掠23度，厚弦比3.5%前缘后掠52度，后缘后掠0度
总翼面积(前翼与主翼之extended area)120平方米
空重18吨
发动机 AL-41F 喷嘴
翼负荷：
正常起飞重量27至30吨 / 225kg每平方米
最大起飞重量35吨 / 292kg每平方米
最大静推力 12000kg 横向角 +-8度
最大推力 20000kg 制动机构受命 250小时(将至500小时)
正常起飞推重比1.48
最重起飞推重比1.14。(没有办法算空战推重比，因为飞机飞行时，进气道设计对推力产生影响，因此空战推重比不能仅以推力除以空战重量计算)。
高空极速2765km/hr(2.6马赫)
最大巡航速度1800km/hr(1.69马赫)
航程(内燃料)大于3000km
超音速巡航航程据说在1200km到2000km之间。

材料使用比例(与结构重比) 复合材料 30% 　
铝鋰合金 35%
鈦 约3%
合金钢 约27%
橡胶等 5%
飞行性能(估计) 高空极速 2765km/hr M2.6
巡航速度 1800km/hr M1.69