MDC第二論壇
首頁
|
會員資料
|
註冊
|
最新發表
|
會員列表
|
傳訊
|
搜尋
|
常見問題
所有討論區
軍事討論區
戰略戰史與國際關係
不是講Tu-16/104的講Tu-16/104
請注意:
你必須先註冊才能夠發表回覆.
請按下這裡,
註冊
. 註冊一切免費!
視窗大小:
640 x 480
800 x 600
1024 x 768
1280 x 1024
UserName:
Password:
編輯模式:
基本
協助
提示
編輯:
Font
Andale Mono
Arial
Arial Black
Book Antiqua
Century Gothic
Comic Sans MS
Courier New
Georgia
Impact
Lucida Console
Script MT Bold
Stencil
Tahoma
Times New Roman
Trebuchet MS
Verdana
Size
1
2
3
4
5
6
Color
Black
Red
Yellow
Pink
Green
Orange
Purple
Blue
Beige
Brown
Teal
Navy
Maroon
LimeGreen
內文:
* HTML is OFF
*
Forum Code
is ON
表情符號
[quote][i]Originally posted by dasha[/i] [br]因為討論的大部分機種都不是現役也不是軍機,所以想想不放現代武器...... 現在講到大國服役中年紀最大的作戰機種,通常都會想到的是1952年4月15日試飛、1955年服役的B-52,現存的B-52H最後1架在1963會計年度出廠,已超過一甲子;其次的Tu-95在1952年11月試飛,1956年服役,不過現存機都是1983年重啟生產後的機身,最老的才到不惑之年;但比較少人會想到1952年4月27日試飛,1954年服役的Tu-16,其後裔轟六目前不只仍在服役,2007年重啟生產線後,還一直有人問到底停產沒,雖然比梯數,Tu-16直逼甚至略領先於B-52,但某些意義上這架還太年輕,所以很容易被忽略。 作為戰略轟炸機,Tu-16比B-52或Tu-95小一截,通常被當成與1947年就試飛的B-47,或大致同期的英國3V轟炸機同級機,有更大的Tu-95吸引目光,比性能相近的B-47晚5年試飛且產量少一截,最大作戰高度遠不及3V,還裝了最多的槍塔這種已經落伍的防禦系統,無疑是這架飛機在西方評價不算高的原因。 但Tu-16的重要性還不只在軍用領域,民用方面,該機的客機型Tu-104是世界第2架投入商業服務的噴射客機,也一度是全球唯一的噴射客機,這讓描述Tu-16/104研發服役的前因後果,以及相關飛機的比較,可以順帶提及1945~1960年之間全球的軍民航空工業多引擎噴射機發展,會比同期的其他機種有更廣的涵蓋面。 要講到前因,就必須回溯到1944年6月。 美國在參戰前開始發展的重要戰略武器,如Essex級航艦、B-29戰略轟炸機,到這時產量已足以扭轉戰局,因此同盟國開始發動全球性反攻,消耗掉軸心國最後一分戰略資源;但因軸心國也拿出新武器,如Me163/262、Ar234、裝甲航艦大鳳等對抗盟軍,以技術優勢獲取戰術優勢抵銷戰略劣勢,因此盟軍接續提出次世代戰略武器研發計畫,其中戰略轟炸機部份的重點,美英除B-36延續與B-29/蘭卡斯特改良以外,就是噴射轟炸機。 由於英國在噴射引擎技術進度上領先美國,加上靠高速進行夜間低空穿透的蚊式,很明顯無法從料將出現的夜戰用噴射機手下逃掉,急於尋求蚊式替代者,發展中的案子曾考慮類似後來Tu-16的後掠翼、翼根引擎、甚至F-105/107一般的機身內單引擎等設計,但因對後掠翼的氣動效應不熟悉,以及機身中段或翼根引擎艙與炸彈艙的機械系統會互相干涉,這都需要大量人力時間去實驗解決,無法應付急需,故選擇最近似雙引擎螺旋槳機的設計以省時省錢,這就是後來的坎培拉。 美國噴射轟炸機案則想要取代B-17/29,載彈量及航程要求都更高,而且機身直徑必須大於研發中的核彈,波音以B-29換噴射引擎的構型試算,認為無法達成需求,必須實驗嶄新構型,以薄翼減低阻力,並將引擎裝在機身內。這樣做是提高了速度,但就碰到與坎培拉案一樣的系統搶空間干涉問題,還外加薄翼沒得裝起落架的困擾,以及當時噴射引擎故障率高爆炸率高的風險。 這時德國投降,對新轟炸機案的負面消息是爭取預算要更多更好的理由,正面消息則是得到德國的資料及人材這個不錯的理由,後來的B-47因而引進後掠翼、腳踏車式縱置起降裝置、吊艙式引擎,並申請專利。 德國投降對美國廠商來說是要預算需要更多藉口,英國因判斷、或說希望戰後會有10年相對和平的日子,就更摳,所有案子都因缺政府預算而拖慢甚至停止,即使是設計保守且比較輕小簡單的坎培拉,1945年時進度與B-45/46/47/48這批同期計畫相當,但最後晚了2年才試飛,研發經費與售價都更高的更大型先進噴射轟炸機,又只能賣給不太想出錢的政府,廠商意願也不會比政府高。 但民航機靠的是軍方以外訂單,二戰讓很多地方加蓋或擴大機場,養出一堆大型機飛行員及乘客,另外又有一堆城市與地主被摧毀,新蓋機場徵收土地不費力,各國重新恢復邦交與貿易交通,廠商看好民航機市場,英國政府也鼓勵朝這個方向發展。 問題是,戰前美國本來就有市場規模帶來的陸基民航機優勢,戰爭中的協議,後勤運輸載具、特別是民航機修改的軍用運輸機,由美國提供給其他盟國,戰後這些二手運輸機大量變回民航機廉價拋售,加上戰爭期間以軍費研發的新機被改成客機,如C-69/L-049衍生的L-749起一系列星座客機、源自C-54/DC-4的DC-6、源自B-29的波音377等,打出巡航速度逼近500公里、載客可超過50人、有加壓座艙確保舒適、最大續行距離達大西洋寬度等特性,創造陸基客機取代水上客機進行跨洋航空民航的時代。 英國擅長的水上客機至此已過時,陸基運輸機出現戰爭期間1個世代的空白,戰後要轉向民航機,要靠公司自籌經費研發,難以對抗美國廠有國家軍費支持的新舊機攻勢,只有英國還居優勢的領域,如噴射引擎及渦輪螺旋槳,才有機會,這就帶來世界最早的噴射客機彗星,與世界最早渦輪螺旋槳客機Viscount。 即使英國政府砍軍費而支援民航機發展,但英國錢還是不多,後掠無尾翼突破音障實驗機還空中解體,彗星便與坎培拉差不多,前翼、無尾翼、高後掠角翼案逐一取消,變成接近直翼的緩後掠翼,對於比B-47晚2年首飛的飛機來說,外觀看起來就落伍,只有少數專家才看得出來的亮點,特別是安裝在翼根、融入主翼的引擎艙,成為不顯眼但吸睛的設計。 相較於B-47是先選擇薄翼才選擇後掠翼,機翼內很早就沒空間塞引擎甚至機輪,只能用起降跑道較長的縱置起落架,以及增加阻力及減低方向穩定性的引擎吊艙;彗星則是在決定發展成跨大西洋數十人座客機時,就選擇後掠翼,減低阻力不一定要靠減薄機翼,就不一定要選擇與B-47一樣的設計。 所以英國選擇航空界多引擎飛機設計師長年的夢,將引擎埋在機翼內,讓引擎艙不會是突出來增加阻力與亂流的干擾物,而是與機翼一體的升力體;由於離心式噴射引擎短胖,為縮短尾管長度,減低不必要的能量消耗,進氣口原本選擇突出在翼下後半,與後來Tu-144或B-1類似的設計,但在考慮換長瘦的軸流式噴射引擎後,進氣口換到機翼前緣,完全融入機翼,但尾管就長了點。 將引擎埋在機翼內的優點,在次音速飛行的氣動力與機內容積分配:沒有引擎艙增加阻力與不穩定性,尾翼可以更小而進一步減低阻力;當有任何1個引擎故障,產生推力不均衡的偏航時,接近機身軸線的引擎設計會有比較小的偏航力矩;要讓引擎融入則機翼不可能太薄,這時機翼內空間可以再塞入油箱裝油,機輪也容易安排,機身就可以空出更多空間裝人裝貨;進氣口離地距離高於翼下吊艙,較不易吸入地面異物,適合比較差的機場使用。 另一個引擎埋在翼根的問題,震動與噪音透過結構傳到機艙,英國特別注意處理,能裝吸震構造的厚主翼也讓這點比較容易做到,使得彗星成為當時最安靜的越洋客機,加上巡航速度逼近500英哩,不只比其他客機運輸機高好幾成,甚至比Me262/163以外的二戰所有服役飛機最高速度都還要快,巡航高度也高於噴射轟炸機B-47,讓英國可得意的宣稱自己輸在軍機、贏在民航機。 雖然美國飛機廠並不想讓英國的彗星獨占鰲頭,但活塞螺旋槳客機剛推出,這批在技術上很難轉換成噴射客機,加上懷疑壽命仍低的噴射引擎是否適合長程客機,等彗星打破多次長程飛行的紀錄後,才開始追趕,並在這之前努力不讓市場被英國人搶光。 而美國緊跟著提出的噴射客機,都是吊艙式,理由在吊艙有很多製作與結構上的優點:機翼升力抵銷機身重力,會對機翼、尤其是翼端,產生相當強的扭力,這就需要很強的機翼結構以避免折斷,並導致機翼厚度與重量很難降低,將重物從機身移出到外側的機翼下,便可緩和結構需求;翼內引擎艙附近的翼樑須大幅彎折,還要能耐熱耐震動,製造比較麻煩且強度會受影響,處理上會增加重量與厚度,翼下吊艙也沒這問題;引擎在外側當獨立結構,拆卸更換容易。 至於這兩種方式孰優孰劣,還是要看需求,到21世紀,中長程客機都採用吊艙式,廠商可以配合自己的需求選擇引擎,修理換裝的工程也低,導致持續生產銷售達半世紀的客機出現;匿蹤轟炸機則都把引擎隱藏在機翼內,減低可見光、紅外光、雷達、聲音、紫外光等各項跡訊,雙方都無法在對方的市場取得優勢。 而在B-47公開前後,英國認為在飛彈發展成熟前的短時間內,核轟炸機還有必要,故啟動噴射核戰略轟炸機研發計畫;蘇聯官僚主義造成的武器帳面好看實則垃圾弊病,在二戰中經德軍驗收淘汰而改善,開始製造不好看但夠用好用的武器,單引擎噴射戰鬥機與雙引擎輕轟炸機在1940年代末成功後,展開真正可用的噴射核戰略轟炸機研發計畫。 最後,韓戰還在打,英國的3V轟炸機,美國的B-52,蘇聯的T-16/Tu-95/M-4,逐一試飛,加上蘇聯英國也試爆核彈,美國壟斷核彈投射到敵國能力的時代結束,核冷戰時代開始。 韓戰出現的這批戰略轟炸機中,除B-52用吊艙設計,Tu-95的螺旋槳沒辦法藏入機翼內,其他都可以歸類在與彗星一樣的翼根引擎艙設計,讓機身重心能空出巨大空間裝當時很大的核彈時,還能用主翼多裝油好飛得遠。 即使設計朝B-47靠攏的B-52,主翼也不是B-47的薄翼,讓B-52有更強的結構,及大體積翼內油箱水箱,即使B-52使用當時耗油很高的噴射引擎,這些油箱讓她能像B-36一樣,飛到萬英哩外丟萬磅炸彈,還能噴水增加推力。 厚主翼即使能靠後掠翼延緩震波的出現及降低阻力,但飛機從翼根到翼尖的翼厚比變化並不小,內藏引擎的厚主翼因為引擎艙厚度特別高,變化會更明顯,這會造成震波生成的速度不同,增加控制複雜性。 引擎與起落架都放在主翼內,機翼設計需要遷就最多因素的3V,首架Valiant採用內外雙後掠角,讓較厚的翼根與較薄的翼尖能在近似的速度生成震波,改善起降/巡航/最高速飛行的氣動力效能;3V最後一架Victor就更進一步,三後掠角,且翼厚比與翼剖面等等都跟著變化,宣傳稱為新月型翼,這種翼型讓Victor成為首架俯衝超音速的戰略轟炸機;中間的三角翼Vulcan本來是單後掠角,但後來也因為氣動力與結構需求,改裝成複合後掠角。 這種明顯的複合後掠角主翼也成為後來英國飛機、含英法合作協和客機的一種特色,或者說只有英國人特別替製造這種複雜機翼買工具機來做,其他廠商都覺得沒必要花這筆錢,要的話直接搞可變後掠角,不然就是要政府別發飛航許可給這種客機。 英國人不只是機翼搞複雜,實際上整個3V轟炸機計畫就是莫名其妙的複雜、兼不必要,他們有錢時代買東西習慣「小孩子才做選擇我全都要」,現在沒錢了還不做選擇,相較於美國4架中挑B-45墊檔B-47正選,英國3架不但都選,還追加1個備用計畫,要五毛給一塊。 而且產量百來架的B-45,比超過2000架的B-47早3年服役,是唯一趕得上韓戰的噴射轟炸機,算是有做到墊檔的任務;同樣墊檔的Valiant卻只比Vulcan早1年、比Victor早3年,而且3V合計剛超過300架的產量,Valiant佔1/3,比Victor還多,互相搶資源導致墊檔與正選的角色幾乎顛倒,還讓Valiant該做的改良沒錢做提早退役;沒有其他飛機搶角色的Tu-16生產量超過1500架,雖然沒有B-47早也沒有3V吸睛,但與同樣給人落後感的坎培拉及B-52一樣,使用超過半個世紀。 美蘇沒替這批穿音速轟炸機做3V那樣複雜的主翼,主起落架也是裝機身的腳踏車式,或主翼加上起落架專用整流囊,讓主翼結構與厚度比較不被一堆複雜系統干涉;而蘇聯大型機專用大推力引擎直徑特別大,比較大的M-4引擎艙還能融入主翼,比較小的Tu-16引擎艙比主翼還厚還長,不能算埋入主翼,但主翼結構還是被引擎艙干擾,引擎埋入機翼內的優點大減,缺點仍在。 Tu-16的缺點不只是引擎艙,以及已經落伍的防禦槍塔:這批轟炸機為增大彈艙厚度與容積,多半都採用肩翼,讓機腹彈艙即使跨越主翼下方,也不會因翼樑干擾而變得不連續或是太淺,與Tu-16一樣屬中翼設計的,只有近乎全翼的Vulcan,可是Vulcan的彈艙淺長而連續,裝飛彈還適合,Tu-16就是短,只是夠用,未來發展彈性較小,所以Tu-16後期的改良,就偏向機腹凸出的適型掛載,或翼下攜帶武器。 「夠用」就是Tu-16的缺點兼優點:比起必須用不成熟科技取得1萬公里以上航程,最後沒達到目標的M-4、以及速度慢的Tu-95,只能炸到大部分西歐及一部分美國的相對短腿Tu-16,就比較穩健可靠還兼低成本,評論者覺得不先進而沒多少評語,軍方認為載彈航程都遠超過戰鬥機與輕轟炸機,結構強固可靠而能承受改裝或高低空長期飛行,就大量生產,相對沒預算的單位也就一直改裝此平台並留用,加上外銷不用擔心最新科技外洩,還因此賺到盟國。 而稍早英國的坎培拉,以及同期美國的B-52,也是與Tu-16有相同的理由,明知落後但又沒有效率更佳的先進平台,因此從1950年代一直使用至今,成為軍機中的九命怪貓,想淘汰還淘汰不了的存在。 而Tu-16最特別的改裝,就是Tu-104,客機,這問題發生在B-52、3V、Tu-16/95試飛到首批服役前後。 飛機提高速度除增加推力外,也要減少阻力,而減少阻力不僅要機身流線、避免干涉、選擇高升阻比低衍生阻力的翼面設計,減低摩擦力與重量也是重點,因此飛機蒙皮與結構不僅要盡可能光滑,還要盡可能輕薄,但太過輕薄導致結構不夠強又可能讓飛機解體,要如何在強度與重量間求取平衡,在噴射引擎推力仍低但飛機速度明顯增快的1940~1950年代,是個常見課題。 繼承蚊式的坎培拉,也繼承蚊式的中低空高速穿透導航帶路任務,由於低空的空氣密度高應力高,軍機倒楣被槍彈或炮彈破片命中的機率也高,因此坎培拉雖然盡可能減薄蒙皮及結構厚度,並用上輕量鋁材料,輕到美國質疑其結構可靠性,但結構強度仍屬偏強的飛機,加上強化高空飛行能力的設計,使得這架轟炸機即使速度慢,但能上九天能下九地,敵人攔截機不是飛不上去就是看不到她,因此使用壽命很長。 但接下來的彗星及Valiant就不同了,橫越大西洋的客機大部分時間都飛在高空,Valiant則以能滿足高空高速安全投核彈為優先,因此結構都為高空高速減重而減弱,即使Valiant有強化結構的Mk.2計畫,能讓低空飛行速度從0.55Mach提高到0.85Mach,但因為是需要早點服役的墊檔機,沒下單,結果造成這2架飛機都有結構脆弱的問題。 脆弱歸脆弱,假如所有該想到的問題都有想到,那頂多只是使用壽命短或常需維修,問題就在沒有想到的因素。 Valiant比較簡單,1960年U-2被擊墜後,飛行高度只有U-2一半的B-47/52,以及U-2七八成的3V,只能轉向低空穿透戰術,結構最強的Vulcan維持戰略轟炸,炸彈艙最大但結構稍弱的Victor就從發射飛彈變成空中加油,Valiant便一如原先預測,不夠強,沒幾年就因廣泛的結構損害而全數退役。 彗星比較嚴重,因為該機採用的座艙加壓技術,軍機上只用在駕駛艙附近的小範圍內,客機這種全機一半以上長度、而且是結構中心區都要加壓的首例是DC-6,比彗星只早3年試飛的客機,軍機則因此技術在二戰中才推廣,時間沒長多少,且戰爭期間軍機消耗很快,多數都是飛行幾十次上百小時就被迫退伍,反覆大範圍加減壓幾百次上千小時對機身結構的影響,誰都沒經驗。 且DC-6巡航高度在7000公尺上下,氣壓約為海平面的40%,彗星卻是接近13000公尺,與B-47/52的飛行高度相當,這時氣壓只有海平面的15%,艙內都要加壓到約海平面75%水準,彗星的內外壓力差是DC-6的2倍多。 而與彗星同批的這堆客機,理論上在若干區域能單趟橫越大西洋,實際上考慮到機件可靠性、乘客舒適性、以及主要來往城市距離,橫越大西洋航線至少需中轉1次,每趟飛行反覆加減壓2次以上,其他宣傳用航線,如倫敦到約翰尼斯堡中轉5次、到東京中轉9次,結構傷害更快。 於是,彗星就發生了連續空中解體事件,航空界馬上意識到這是不限於彗星的全新問題,全力合作研究,得到「金屬疲勞」的知識,現有彗星都有結構問題,1954年全面停飛與重新設計製造。 美國廠的噴射客機研發案則在得到結論前通通暫停,然後依照結論建立可以妨礙改良彗星在美國上空飛航的規定,同時依照規定內容修改研發中的噴射客機,直到確認波音707等客機即將於1958年運航時,才讓小一截的彗星回到市場;即使改良結構後的彗星還拉長加大,不僅載客量更高,獲得不中轉直接橫渡大西洋的能力,還是全球最早取得此一民航認證的噴射客機,但領先她廠5年以上的優勢減到只剩幾個月,新對手普遍速度較快且載客量較大,英國噴射民航機工業遭受難以彌補的打擊。 不過,美國廠商的動作卻讓蘇聯有打廣告的機會,因為蘇聯客機只要在本國或若干友好國家領空飛行,是可以不管美國的規定,這就帶來民航版Tu-104研發,與Tu-16主要差異在削掉機腹彈艙變成低翼機,機身也加胖裝客艙並取消武器,1956年赫魯雪夫搭乘此機訪問西方,高調宣告自己民航工業超美趕英。 但Tu-104終究源自轟炸機,有些特性軍人與炸彈不會抱怨,乘客可不然:起降速度偏高,降落需要減速傘;機身加胖後尾翼控制力不足,低速控制不佳,且失速前缺乏跡象,因此摔掉的飛機與死掉的旅客都算偏高;客艙中段因翼樑結構讓地板高出一截,影響載客量及人員行走;引擎震動減噪似乎做得不夠好,乘坐不算舒適。 最後,最早的噴射客機彗星名聲打壞,第2種噴射客機Tu-104只是面子工程客機,純客機設計的Il-18在華約還比較受歡迎,後續的美國噴射客機成功拿下橫越大西洋客運市場,逼死歷史超過4個世紀的跨大西洋客輪市場;英國緊跟著推出的第2世代噴射客機,鎖定不與美國競爭的英帝國殖民地市場,結果英帝國崩潰,市場消失,英國中長程民航機工業告終。 不過在彗星出事前,法國找英國幫忙,並在彗星檢查出金屬疲勞時全程參與,以彗星技術為基礎、但改用機尾引擎艙設計的Caravelle,因為客艙噪音比埋入翼內及翼下吊艙更小,惡劣機場更不容易吸進跑道雜物,比較容易壓短起降距離,且只有2具引擎,而不是其它英美廠的4具引擎,切入與早期款彗星及後來波音737相當、稍小於同期其他噴射客機的歐非美洲內市場,銷售量成功突破損益分歧點,建立法國噴射客機工業,成為後來與美國爭雄的歐洲中大型客機公司,空中巴士的起點。 彗星在某些角度由Caravelle繼承,而Tu-104後繼的軍用運輸型Tu-107、4引擎型Tu-110,因為與Tu-104毛病相同,胎死腹中,大改良的縮短版Tu-124也只能說是比較好,直到長得像Caravelle的Tu-134推出,才成為蘇聯首架符合美國為首西方標準的客機,某些意義上倒也與彗星類似…… 雖然彗星與Tu-104的失敗,讓中長程大型噴射客機市場,一度成為美國廠的天下,但美國不出售的戰略轟炸機是另一回事,Tu-16賣給中共、埃及、印尼、伊拉克,除中共外都是曾受3V轟炸機威脅的國家,英國與美國一樣不賣噴射戰略轟炸機,倒是促進噴射戰略轟炸機普及。 但更重要的市場,在海上巡邏機。 1960年代起的海上巡邏機基本上都是雜魚機種,最受注目的反潛巡邏機對外都強調反潛任務,預警機出現後更有此一傾向;但在二次大戰以前,巡邏機因為視野比巡邏船大得多,巡邏海疆與航道很方便,在海權大國中是橫跨水上機陸上機的大機系,二戰中英國產量最大的雙引擎機、以及美國史上產量最多的水上機,都是巡邏機。 而且因為轟炸機對付的城市不會跑,而巡邏機對付的船會跑,所以巡邏機的航程與續行時間需求都很高,並常因此而犧牲速度火力,讓這類飛機大部分都不是顯眼機型;但其中最高階款式的航程與作戰半徑,以攜帶武裝、如魚雷或深水炸彈時,還能涵括大西洋或地中海相當大比例的千英哩為單位,比歐洲強國英法德義之間的距離還長,因此二次大戰之前最大型的軍用機,多半不是戰略轟炸機,而是最高階的巡邏機,而且都是水上飛機,任務性質是水上戰略戰術轟炸機,陸基轟炸機改裝的巡邏機反而是次等規格的巡邏機。 直到B-36這種飛送時橫渡太平洋有剩、最大載彈量下作戰半徑超過大西洋寬度的飛機出現後,航程要求相對較低的巡邏機,才成為戰略轟炸機下位機種;在機載水面搜索雷達普及,海上巡邏機有效監視範圍大幅增加,巡邏機數量需求降低,加上可單趟橫越大西洋的客機出現後,巡邏機才墮落成數量要求不大,且可以用客機改裝的雜魚機種。 而與有超過5個互非同一陣營海軍強國的二次大戰前不同,冷戰時期海軍強國在同一陣營,所以巡邏機的戰術要求,就從二次大戰與之前的多樣化,變成冷戰中的單純化:蘇聯要對付龐大的西方水面艦隊,特別是登陸艦隊、與保護登陸艦隊的航艦戰鬥群,巡邏機要強調反艦,反潛其次;西方聯合艦隊要對付的目標,主要是敵人地面與空中部隊,以及沿海艇隊,會在大洋上閒逛的華約船隻,只有商船與潛艦,所以巡邏機重點任務就是反潛,反艦其次。 Tu-16剛服役便提出巡邏/魚雷轟炸機型,當時是使用魚雷及水雷反艦,還有反潛用的深水炸彈,但因不久出現反艦飛彈,因此魚雷轟炸機型少量生產後停止,由攜帶反艦飛彈的型號取代,並成為主力型號。 而除了魚雷型號外,Tu-16機系並沒有朝反潛方向發展,先是沒需要,且當時剛出現的數位反潛聲訊處理系統,遠比反艦的雷達訊號處理複雜龐大,除非航艦的艦載機這種體型受限、而且可以直接把訊號無線傳輸給艦隊反潛中心處理的條件,都是要一堆人坐在儀器台前分析,且人員艙需要加壓以避免眼花耳鳴腦袋暈,還要準備衛浴、餐點、以及輪班人員休息區,客機的機體才能滿足條件。 以這需求而言,Tu-16太瘦,Tu-104則相對較大較貴又不見得夠舒適,加上反潛對蘇聯一度是優先度低於反制航艦的任務,所以先選擇比Tu-16/104低一階的Il-18,改造成Il-38反潛巡邏機;後來需要飛得更遠去獵殺美國SSBN時,與同樣需要一堆人坐檯的AEW、Tu-126一樣,選擇基於Tu-95民航機版、胖機身的Tu-114機身來改造。 英美同樣也是挑客機改裝,相對於多得是客戶要搶購,包括軍方空運單位在內的噴射客機,美國軍方挑選噴射客機出現後時日已無多的星座系列,應用空置生產線,改裝成P-3。 英國類似Il-18與星座、但比他們早4~6年投入商業市場的客機,Viscount,這時已準備停產,以新開發的噴射客機三叉戟代替,所以也沒打算延續舊機生產線,而是直接開發反潛版三叉戟,但同時開發反潛型的成本難以支應,加上與民航搶飛機會延誤時程,所以改用缺乏訂單的彗星,而取得橫越大西洋認證的晚期版彗星,是比Il-18或星座大得多的客機,讓這架寧錄變成Tu-142以外最大號的巡邏機。 值得注意的是,民航機改裝成轟炸機親戚的巡邏機,因為設計考量在減低引擎噪音傳到客艙,中大型客機通常採低翼設計,除了蘇聯那種本來就是轟炸機運輸機改成客機的設計以外,沒額外結構去容納的彈艙是麻煩。 P-3的選擇是翼樑前的空間裝個短彈艙,夠丟反潛短魚雷、炸彈、及戰術核彈就好,聲納浮標裝機身後方專用艙,需導向的飛彈大多外掛;寧錄則因三叉戟反潛型開發到一半,改用未完工的2架彗星當原型機,所以就把彗星的機體像切熱狗麵包那樣切開,把已經裝設備及彈艙的測試用三叉戟機身從下面插進去,彈艙結構就這樣低於機翼,飛一飛覺得可以,所以後來的寧錄就是這種麵包夾熱狗(請勿學匈牙利人拿匈英字典講這個詞)型機身,甚至連AEW&C型也是。 寧錄不負責發射飛彈,由3V發射,在於英國1956年以後的飛彈發展方向,空軍重視戰略飛彈,陸海軍除防空飛彈以外就是戰車裝甲車用小飛彈,剩下不大不小的飛彈需要再外購,寧錄大小的飛機無彈可射;蘇聯的話,因為可載核彈頭的長程重型反艦飛彈同時具戰略戰術價值,可靠便宜生產快的Tu-16,就成為數量最大的反艦飛彈發射平台,讓這架飛機避免與B-47同樣的快速淘汰命運。 Tu-16在蘇聯的海上巡邏反艦飛彈平台地位,直到後續的Tu-22/22M接手,才開始進入退役程序,在中共這就成為轟六重啟生產的主因,因為這是中共航程與續行時間最長的飛彈發射平台,且機身空間與結構強度也都還有改良餘地,裝任何東西測試都方便,這也是美國留用B-52,蘇聯再生產Tu-95的原因。 不過老飛機結構再強,引擎與氣動力設計終歸老舊,加上核彈小型化讓針對舊型核彈最佳化的不胖不瘦機身設計偏離甜蜜點,現在主要的遠距離丟飛彈任務,先不說貴得多的更先進轟炸機,便宜的大型噴射運輸機或客機改裝也能做到,而實際上越戰與阿富汗戰爭也有拿運輸機裝特種炸彈投擲的紀錄,但最後美蘇中都有拿客機改裝成海上巡邏機,卻只有在特殊狀況下,才會用運輸機代替轟炸機,沒有用新世代大型客機或戰略運輸機代替老轟炸機當戰略飛彈投射平台的案例。 中共可以說是因為重啟轟六生產前,類似的大型機種發展都失敗,蘇聯最大型客機源自Tu-95,重啟生產也等於是客機改回轟炸機,英國則是悲哀的轟炸機與大型客機產業都垮台,那就算了;美國1970年代有過波音747或C-5裝飛彈的提案,最後卻都沒能取代B-52,實現的就是稍早的星座改P-3、21世紀的波音737改P-8、或許還可加上C-130J的相關研究,都是小了不只一階的機型,發射的也都是戰術飛彈。 這問題有一堆理由,其中技術上的重點,在於載彈量、電戰、與低空飛行的性格。 載彈量最容易理解,越戰中B-52D每架帶百枚以上炸彈轟炸的戰術效果很好,在不能用核彈的狀況下,幾十噸傳統炸彈還是很有用;波音747或C-5雖然也能裝這種等級的貨物,但要幾分鐘內丟出幾十噸炸藥,機腹大開口彈艙是誤差最小的投擲法,替她們改裝機腹大型炸彈艙門會是開銷很大的工程,而在提案的1970年代,有這錢不如用在開發中的B-1,或者多買幾架載彈量超過10噸的F-111,想省這錢直接用現有B-52,比採購新機體便宜。 電戰問題則源自引擎,1960年代噴射引擎技術上的2個主要進展,一是效率比雙軸或可變攻角葉片更高的3軸引擎出現;二是渦輪扇的成熟,進一步發展出旁通比超過5的省油引擎。 這些進步讓客機能夠更省油,運輸機能飛得更遠,但這2個進步也有其問題:3軸引擎門檻太高,美國僅少量採用,蘇聯集中軍用,只有英國在軍商雙方面都成功;高旁通比引擎則因是以現有引擎、或直徑同範圍的新引擎當核心,裝上直徑大許多的風扇,讓通過外圍的氣流遠多於通過核心的氣流,這會造成直徑與正面投影面積增大,RCS會跟著增大。 如B-52A~G用的純噴射J57,直徑0.99公尺;B-52H改用該引擎渦輪扇化的TF33,旁通比1.42,直徑增為1.3公尺;波音747最早用的JT9D及C-5的TF39,旁通比在5上下,直徑達2.4~2.5公尺。8具J57換8具TF33的引擎正面截面積增加約70%,但8具J57換4具TF39的引擎正面截面積增加3倍以上,全機正面RCS將大幅增加。 由於1972年對北越後衛二號大規模轟炸中,即使在美軍強大的干擾及反輻射作戰下,之前未曾被敵人擊墜、只有自己人為失事的B-52,這次出擊約200架、近800架次任務,至少15架被擊墜,還有9架受創到需淘汰,讓美軍痛感既有電戰體系已無法確保飛機安全,需要強調不被雷達找到的能力,因此B-52E換TF39測試發現RCS倍增後,便放棄換引擎的構想,直到40年後不得不換引擎為止。一開始就用TF39的波音747與C-5,對民航或軍用後方運輸來說,容易被找到的話航管容易,是很大的優點,在軍用這成為該死的缺點,自然很難在考慮範圍內。 若說後衛二號作戰的問題是需穿透層層防空網飛到敵人頭上投彈,從防空網以外發射巡弋飛彈就可確保安全的話,美國在AGM-86/109成功之前,射程超過100英哩的空對地核巡弋飛彈,都是戰鬥機大小而容易被攔截的東西,空射ICBM技術困難則未克服,AGM-69這種不易被攔截的低RCS短射程飛彈,則意味著發射平台容易被攔截;蘇聯最重要目標都在離邊境或海岸超過1000公里的範圍以外,一定要飛過去;1967年蘇聯公開的多種新款戰鬥機與攔截機,共通特色是作戰半徑比前代提高數倍,防空飛彈射程也不斷延長,需要從更遠的距離外攻擊,所以飛彈發射平台也必須要不易在蘇聯上空被捕捉。 不被捕捉的方法,高速在當時行不通,飛到太空用ICBM即可,但需要飛1~2小時的ICBM無法捕捉機動系統,可捕捉機動系統的轟炸機除了低RCS以外,另一個方法,就是躲在地形後方,被地球所遮蔽,以這時代來說,這意味著低空貼地飛行。 對民航機與運輸機來說,低空飛行說簡單也簡單,說難也難,說簡單是因為反潛巡邏機唯一的水下目標快速搜索技術,金屬感測,對潛艦大小目標有效距離不到500公尺,所以反潛巡邏機常常需要維持貼海飛行,而且最好是低速飛行,低於0.4Mach的速度,減低飛太快錯漏的問題。 但要飛入陸上的飛機,低速雖然對貼地飛行時迴避地形有幫助,但速度低於0.5Mach的飛機,不需要專業防空武器,一般車上裝的機槍或步兵的步槍,就能大致追瞄與攻擊,除非你有裝甲甚至是一堆機槍機炮的砲艇機,否則被大叔拿步槍打下,可就不一定是宣傳了。 所以低空貼地穿透,速度是越快越好,Valiant這種安全飛行速度只有0.55Mach的轟炸機,與結構差不了太多的大型客機或戰略運輸機會是一個樣,當巡邏機可以,當轟炸機就太危險。 故,通過1950年代金屬疲勞考驗、適應1960年代低空高速穿透戰術、又不受1970年代起新材料造成飛機大幅漲價問題影響的B-52/Tu-95/轟六,就能在後浪不斷出現的情況下長存,規格類似的客機運輸機也無法取代。 [/quote]
按這裡將簽名擋包含在發表中.
T O P I C R E V I E W
dasha
Posted - 04/28/2024 : 15:58:15
因為討論的大部分機種都不是現役也不是軍機,所以想想不放現代武器......
現在講到大國服役中年紀最大的作戰機種,通常都會想到的是1952年4月15日試飛、1955年服役的B-52,現存的B-52H最後1架在1963會計年度出廠,已超過一甲子;其次的Tu-95在1952年11月試飛,1956年服役,不過現存機都是1983年重啟生產後的機身,最老的才到不惑之年;但比較少人會想到1952年4月27日試飛,1954年服役的Tu-16,其後裔轟六目前不只仍在服役,2007年重啟生產線後,還一直有人問到底停產沒,雖然比梯數,Tu-16直逼甚至略領先於B-52,但某些意義上這架還太年輕,所以很容易被忽略。
作為戰略轟炸機,Tu-16比B-52或Tu-95小一截,通常被當成與1947年就試飛的B-47,或大致同期的英國3V轟炸機同級機,有更大的Tu-95吸引目光,比性能相近的B-47晚5年試飛且產量少一截,最大作戰高度遠不及3V,還裝了最多的槍塔這種已經落伍的防禦系統,無疑是這架飛機在西方評價不算高的原因。
但Tu-16的重要性還不只在軍用領域,民用方面,該機的客機型Tu-104是世界第2架投入商業服務的噴射客機,也一度是全球唯一的噴射客機,這讓描述Tu-16/104研發服役的前因後果,以及相關飛機的比較,可以順帶提及1945~1960年之間全球的軍民航空工業多引擎噴射機發展,會比同期的其他機種有更廣的涵蓋面。
要講到前因,就必須回溯到1944年6月。
美國在參戰前開始發展的重要戰略武器,如Essex級航艦、B-29戰略轟炸機,到這時產量已足以扭轉戰局,因此同盟國開始發動全球性反攻,消耗掉軸心國最後一分戰略資源;但因軸心國也拿出新武器,如Me163/262、Ar234、裝甲航艦大鳳等對抗盟軍,以技術優勢獲取戰術優勢抵銷戰略劣勢,因此盟軍接續提出次世代戰略武器研發計畫,其中戰略轟炸機部份的重點,美英除B-36延續與B-29/蘭卡斯特改良以外,就是噴射轟炸機。
由於英國在噴射引擎技術進度上領先美國,加上靠高速進行夜間低空穿透的蚊式,很明顯無法從料將出現的夜戰用噴射機手下逃掉,急於尋求蚊式替代者,發展中的案子曾考慮類似後來Tu-16的後掠翼、翼根引擎、甚至F-105/107一般的機身內單引擎等設計,但因對後掠翼的氣動效應不熟悉,以及機身中段或翼根引擎艙與炸彈艙的機械系統會互相干涉,這都需要大量人力時間去實驗解決,無法應付急需,故選擇最近似雙引擎螺旋槳機的設計以省時省錢,這就是後來的坎培拉。
美國噴射轟炸機案則想要取代B-17/29,載彈量及航程要求都更高,而且機身直徑必須大於研發中的核彈,波音以B-29換噴射引擎的構型試算,認為無法達成需求,必須實驗嶄新構型,以薄翼減低阻力,並將引擎裝在機身內。這樣做是提高了速度,但就碰到與坎培拉案一樣的系統搶空間干涉問題,還外加薄翼沒得裝起落架的困擾,以及當時噴射引擎故障率高爆炸率高的風險。
這時德國投降,對新轟炸機案的負面消息是爭取預算要更多更好的理由,正面消息則是得到德國的資料及人材這個不錯的理由,後來的B-47因而引進後掠翼、腳踏車式縱置起降裝置、吊艙式引擎,並申請專利。
德國投降對美國廠商來說是要預算需要更多藉口,英國因判斷、或說希望戰後會有10年相對和平的日子,就更摳,所有案子都因缺政府預算而拖慢甚至停止,即使是設計保守且比較輕小簡單的坎培拉,1945年時進度與B-45/46/47/48這批同期計畫相當,但最後晚了2年才試飛,研發經費與售價都更高的更大型先進噴射轟炸機,又只能賣給不太想出錢的政府,廠商意願也不會比政府高。
但民航機靠的是軍方以外訂單,二戰讓很多地方加蓋或擴大機場,養出一堆大型機飛行員及乘客,另外又有一堆城市與地主被摧毀,新蓋機場徵收土地不費力,各國重新恢復邦交與貿易交通,廠商看好民航機市場,英國政府也鼓勵朝這個方向發展。
問題是,戰前美國本來就有市場規模帶來的陸基民航機優勢,戰爭中的協議,後勤運輸載具、特別是民航機修改的軍用運輸機,由美國提供給其他盟國,戰後這些二手運輸機大量變回民航機廉價拋售,加上戰爭期間以軍費研發的新機被改成客機,如C-69/L-049衍生的L-749起一系列星座客機、源自C-54/DC-4的DC-6、源自B-29的波音377等,打出巡航速度逼近500公里、載客可超過50人、有加壓座艙確保舒適、最大續行距離達大西洋寬度等特性,創造陸基客機取代水上客機進行跨洋航空民航的時代。
英國擅長的水上客機至此已過時,陸基運輸機出現戰爭期間1個世代的空白,戰後要轉向民航機,要靠公司自籌經費研發,難以對抗美國廠有國家軍費支持的新舊機攻勢,只有英國還居優勢的領域,如噴射引擎及渦輪螺旋槳,才有機會,這就帶來世界最早的噴射客機彗星,與世界最早渦輪螺旋槳客機Viscount。
即使英國政府砍軍費而支援民航機發展,但英國錢還是不多,後掠無尾翼突破音障實驗機還空中解體,彗星便與坎培拉差不多,前翼、無尾翼、高後掠角翼案逐一取消,變成接近直翼的緩後掠翼,對於比B-47晚2年首飛的飛機來說,外觀看起來就落伍,只有少數專家才看得出來的亮點,特別是安裝在翼根、融入主翼的引擎艙,成為不顯眼但吸睛的設計。
相較於B-47是先選擇薄翼才選擇後掠翼,機翼內很早就沒空間塞引擎甚至機輪,只能用起降跑道較長的縱置起落架,以及增加阻力及減低方向穩定性的引擎吊艙;彗星則是在決定發展成跨大西洋數十人座客機時,就選擇後掠翼,減低阻力不一定要靠減薄機翼,就不一定要選擇與B-47一樣的設計。
所以英國選擇航空界多引擎飛機設計師長年的夢,將引擎埋在機翼內,讓引擎艙不會是突出來增加阻力與亂流的干擾物,而是與機翼一體的升力體;由於離心式噴射引擎短胖,為縮短尾管長度,減低不必要的能量消耗,進氣口原本選擇突出在翼下後半,與後來Tu-144或B-1類似的設計,但在考慮換長瘦的軸流式噴射引擎後,進氣口換到機翼前緣,完全融入機翼,但尾管就長了點。
將引擎埋在機翼內的優點,在次音速飛行的氣動力與機內容積分配:沒有引擎艙增加阻力與不穩定性,尾翼可以更小而進一步減低阻力;當有任何1個引擎故障,產生推力不均衡的偏航時,接近機身軸線的引擎設計會有比較小的偏航力矩;要讓引擎融入則機翼不可能太薄,這時機翼內空間可以再塞入油箱裝油,機輪也容易安排,機身就可以空出更多空間裝人裝貨;進氣口離地距離高於翼下吊艙,較不易吸入地面異物,適合比較差的機場使用。
另一個引擎埋在翼根的問題,震動與噪音透過結構傳到機艙,英國特別注意處理,能裝吸震構造的厚主翼也讓這點比較容易做到,使得彗星成為當時最安靜的越洋客機,加上巡航速度逼近500英哩,不只比其他客機運輸機高好幾成,甚至比Me262/163以外的二戰所有服役飛機最高速度都還要快,巡航高度也高於噴射轟炸機B-47,讓英國可得意的宣稱自己輸在軍機、贏在民航機。
雖然美國飛機廠並不想讓英國的彗星獨占鰲頭,但活塞螺旋槳客機剛推出,這批在技術上很難轉換成噴射客機,加上懷疑壽命仍低的噴射引擎是否適合長程客機,等彗星打破多次長程飛行的紀錄後,才開始追趕,並在這之前努力不讓市場被英國人搶光。
而美國緊跟著提出的噴射客機,都是吊艙式,理由在吊艙有很多製作與結構上的優點:機翼升力抵銷機身重力,會對機翼、尤其是翼端,產生相當強的扭力,這就需要很強的機翼結構以避免折斷,並導致機翼厚度與重量很難降低,將重物從機身移出到外側的機翼下,便可緩和結構需求;翼內引擎艙附近的翼樑須大幅彎折,還要能耐熱耐震動,製造比較麻煩且強度會受影響,處理上會增加重量與厚度,翼下吊艙也沒這問題;引擎在外側當獨立結構,拆卸更換容易。
至於這兩種方式孰優孰劣,還是要看需求,到21世紀,中長程客機都採用吊艙式,廠商可以配合自己的需求選擇引擎,修理換裝的工程也低,導致持續生產銷售達半世紀的客機出現;匿蹤轟炸機則都把引擎隱藏在機翼內,減低可見光、紅外光、雷達、聲音、紫外光等各項跡訊,雙方都無法在對方的市場取得優勢。
而在B-47公開前後,英國認為在飛彈發展成熟前的短時間內,核轟炸機還有必要,故啟動噴射核戰略轟炸機研發計畫;蘇聯官僚主義造成的武器帳面好看實則垃圾弊病,在二戰中經德軍驗收淘汰而改善,開始製造不好看但夠用好用的武器,單引擎噴射戰鬥機與雙引擎輕轟炸機在1940年代末成功後,展開真正可用的噴射核戰略轟炸機研發計畫。
最後,韓戰還在打,英國的3V轟炸機,美國的B-52,蘇聯的T-16/Tu-95/M-4,逐一試飛,加上蘇聯英國也試爆核彈,美國壟斷核彈投射到敵國能力的時代結束,核冷戰時代開始。
韓戰出現的這批戰略轟炸機中,除B-52用吊艙設計,Tu-95的螺旋槳沒辦法藏入機翼內,其他都可以歸類在與彗星一樣的翼根引擎艙設計,讓機身重心能空出巨大空間裝當時很大的核彈時,還能用主翼多裝油好飛得遠。
即使設計朝B-47靠攏的B-52,主翼也不是B-47的薄翼,讓B-52有更強的結構,及大體積翼內油箱水箱,即使B-52使用當時耗油很高的噴射引擎,這些油箱讓她能像B-36一樣,飛到萬英哩外丟萬磅炸彈,還能噴水增加推力。
厚主翼即使能靠後掠翼延緩震波的出現及降低阻力,但飛機從翼根到翼尖的翼厚比變化並不小,內藏引擎的厚主翼因為引擎艙厚度特別高,變化會更明顯,這會造成震波生成的速度不同,增加控制複雜性。
引擎與起落架都放在主翼內,機翼設計需要遷就最多因素的3V,首架Valiant採用內外雙後掠角,讓較厚的翼根與較薄的翼尖能在近似的速度生成震波,改善起降/巡航/最高速飛行的氣動力效能;3V最後一架Victor就更進一步,三後掠角,且翼厚比與翼剖面等等都跟著變化,宣傳稱為新月型翼,這種翼型讓Victor成為首架俯衝超音速的戰略轟炸機;中間的三角翼Vulcan本來是單後掠角,但後來也因為氣動力與結構需求,改裝成複合後掠角。
這種明顯的複合後掠角主翼也成為後來英國飛機、含英法合作協和客機的一種特色,或者說只有英國人特別替製造這種複雜機翼買工具機來做,其他廠商都覺得沒必要花這筆錢,要的話直接搞可變後掠角,不然就是要政府別發飛航許可給這種客機。
英國人不只是機翼搞複雜,實際上整個3V轟炸機計畫就是莫名其妙的複雜、兼不必要,他們有錢時代買東西習慣「小孩子才做選擇我全都要」,現在沒錢了還不做選擇,相較於美國4架中挑B-45墊檔B-47正選,英國3架不但都選,還追加1個備用計畫,要五毛給一塊。
而且產量百來架的B-45,比超過2000架的B-47早3年服役,是唯一趕得上韓戰的噴射轟炸機,算是有做到墊檔的任務;同樣墊檔的Valiant卻只比Vulcan早1年、比Victor早3年,而且3V合計剛超過300架的產量,Valiant佔1/3,比Victor還多,互相搶資源導致墊檔與正選的角色幾乎顛倒,還讓Valiant該做的改良沒錢做提早退役;沒有其他飛機搶角色的Tu-16生產量超過1500架,雖然沒有B-47早也沒有3V吸睛,但與同樣給人落後感的坎培拉及B-52一樣,使用超過半個世紀。
美蘇沒替這批穿音速轟炸機做3V那樣複雜的主翼,主起落架也是裝機身的腳踏車式,或主翼加上起落架專用整流囊,讓主翼結構與厚度比較不被一堆複雜系統干涉;而蘇聯大型機專用大推力引擎直徑特別大,比較大的M-4引擎艙還能融入主翼,比較小的Tu-16引擎艙比主翼還厚還長,不能算埋入主翼,但主翼結構還是被引擎艙干擾,引擎埋入機翼內的優點大減,缺點仍在。
Tu-16的缺點不只是引擎艙,以及已經落伍的防禦槍塔:這批轟炸機為增大彈艙厚度與容積,多半都採用肩翼,讓機腹彈艙即使跨越主翼下方,也不會因翼樑干擾而變得不連續或是太淺,與Tu-16一樣屬中翼設計的,只有近乎全翼的Vulcan,可是Vulcan的彈艙淺長而連續,裝飛彈還適合,Tu-16就是短,只是夠用,未來發展彈性較小,所以Tu-16後期的改良,就偏向機腹凸出的適型掛載,或翼下攜帶武器。
「夠用」就是Tu-16的缺點兼優點:比起必須用不成熟科技取得1萬公里以上航程,最後沒達到目標的M-4、以及速度慢的Tu-95,只能炸到大部分西歐及一部分美國的相對短腿Tu-16,就比較穩健可靠還兼低成本,評論者覺得不先進而沒多少評語,軍方認為載彈航程都遠超過戰鬥機與輕轟炸機,結構強固可靠而能承受改裝或高低空長期飛行,就大量生產,相對沒預算的單位也就一直改裝此平台並留用,加上外銷不用擔心最新科技外洩,還因此賺到盟國。
而稍早英國的坎培拉,以及同期美國的B-52,也是與Tu-16有相同的理由,明知落後但又沒有效率更佳的先進平台,因此從1950年代一直使用至今,成為軍機中的九命怪貓,想淘汰還淘汰不了的存在。
而Tu-16最特別的改裝,就是Tu-104,客機,這問題發生在B-52、3V、Tu-16/95試飛到首批服役前後。
飛機提高速度除增加推力外,也要減少阻力,而減少阻力不僅要機身流線、避免干涉、選擇高升阻比低衍生阻力的翼面設計,減低摩擦力與重量也是重點,因此飛機蒙皮與結構不僅要盡可能光滑,還要盡可能輕薄,但太過輕薄導致結構不夠強又可能讓飛機解體,要如何在強度與重量間求取平衡,在噴射引擎推力仍低但飛機速度明顯增快的1940~1950年代,是個常見課題。
繼承蚊式的坎培拉,也繼承蚊式的中低空高速穿透導航帶路任務,由於低空的空氣密度高應力高,軍機倒楣被槍彈或炮彈破片命中的機率也高,因此坎培拉雖然盡可能減薄蒙皮及結構厚度,並用上輕量鋁材料,輕到美國質疑其結構可靠性,但結構強度仍屬偏強的飛機,加上強化高空飛行能力的設計,使得這架轟炸機即使速度慢,但能上九天能下九地,敵人攔截機不是飛不上去就是看不到她,因此使用壽命很長。
但接下來的彗星及Valiant就不同了,橫越大西洋的客機大部分時間都飛在高空,Valiant則以能滿足高空高速安全投核彈為優先,因此結構都為高空高速減重而減弱,即使Valiant有強化結構的Mk.2計畫,能讓低空飛行速度從0.55Mach提高到0.85Mach,但因為是需要早點服役的墊檔機,沒下單,結果造成這2架飛機都有結構脆弱的問題。
脆弱歸脆弱,假如所有該想到的問題都有想到,那頂多只是使用壽命短或常需維修,問題就在沒有想到的因素。
Valiant比較簡單,1960年U-2被擊墜後,飛行高度只有U-2一半的B-47/52,以及U-2七八成的3V,只能轉向低空穿透戰術,結構最強的Vulcan維持戰略轟炸,炸彈艙最大但結構稍弱的Victor就從發射飛彈變成空中加油,Valiant便一如原先預測,不夠強,沒幾年就因廣泛的結構損害而全數退役。
彗星比較嚴重,因為該機採用的座艙加壓技術,軍機上只用在駕駛艙附近的小範圍內,客機這種全機一半以上長度、而且是結構中心區都要加壓的首例是DC-6,比彗星只早3年試飛的客機,軍機則因此技術在二戰中才推廣,時間沒長多少,且戰爭期間軍機消耗很快,多數都是飛行幾十次上百小時就被迫退伍,反覆大範圍加減壓幾百次上千小時對機身結構的影響,誰都沒經驗。
且DC-6巡航高度在7000公尺上下,氣壓約為海平面的40%,彗星卻是接近13000公尺,與B-47/52的飛行高度相當,這時氣壓只有海平面的15%,艙內都要加壓到約海平面75%水準,彗星的內外壓力差是DC-6的2倍多。
而與彗星同批的這堆客機,理論上在若干區域能單趟橫越大西洋,實際上考慮到機件可靠性、乘客舒適性、以及主要來往城市距離,橫越大西洋航線至少需中轉1次,每趟飛行反覆加減壓2次以上,其他宣傳用航線,如倫敦到約翰尼斯堡中轉5次、到東京中轉9次,結構傷害更快。
於是,彗星就發生了連續空中解體事件,航空界馬上意識到這是不限於彗星的全新問題,全力合作研究,得到「金屬疲勞」的知識,現有彗星都有結構問題,1954年全面停飛與重新設計製造。
美國廠的噴射客機研發案則在得到結論前通通暫停,然後依照結論建立可以妨礙改良彗星在美國上空飛航的規定,同時依照規定內容修改研發中的噴射客機,直到確認波音707等客機即將於1958年運航時,才讓小一截的彗星回到市場;即使改良結構後的彗星還拉長加大,不僅載客量更高,獲得不中轉直接橫渡大西洋的能力,還是全球最早取得此一民航認證的噴射客機,但領先她廠5年以上的優勢減到只剩幾個月,新對手普遍速度較快且載客量較大,英國噴射民航機工業遭受難以彌補的打擊。
不過,美國廠商的動作卻讓蘇聯有打廣告的機會,因為蘇聯客機只要在本國或若干友好國家領空飛行,是可以不管美國的規定,這就帶來民航版Tu-104研發,與Tu-16主要差異在削掉機腹彈艙變成低翼機,機身也加胖裝客艙並取消武器,1956年赫魯雪夫搭乘此機訪問西方,高調宣告自己民航工業超美趕英。
但Tu-104終究源自轟炸機,有些特性軍人與炸彈不會抱怨,乘客可不然:起降速度偏高,降落需要減速傘;機身加胖後尾翼控制力不足,低速控制不佳,且失速前缺乏跡象,因此摔掉的飛機與死掉的旅客都算偏高;客艙中段因翼樑結構讓地板高出一截,影響載客量及人員行走;引擎震動減噪似乎做得不夠好,乘坐不算舒適。
最後,最早的噴射客機彗星名聲打壞,第2種噴射客機Tu-104只是面子工程客機,純客機設計的Il-18在華約還比較受歡迎,後續的美國噴射客機成功拿下橫越大西洋客運市場,逼死歷史超過4個世紀的跨大西洋客輪市場;英國緊跟著推出的第2世代噴射客機,鎖定不與美國競爭的英帝國殖民地市場,結果英帝國崩潰,市場消失,英國中長程民航機工業告終。
不過在彗星出事前,法國找英國幫忙,並在彗星檢查出金屬疲勞時全程參與,以彗星技術為基礎、但改用機尾引擎艙設計的Caravelle,因為客艙噪音比埋入翼內及翼下吊艙更小,惡劣機場更不容易吸進跑道雜物,比較容易壓短起降距離,且只有2具引擎,而不是其它英美廠的4具引擎,切入與早期款彗星及後來波音737相當、稍小於同期其他噴射客機的歐非美洲內市場,銷售量成功突破損益分歧點,建立法國噴射客機工業,成為後來與美國爭雄的歐洲中大型客機公司,空中巴士的起點。
彗星在某些角度由Caravelle繼承,而Tu-104後繼的軍用運輸型Tu-107、4引擎型Tu-110,因為與Tu-104毛病相同,胎死腹中,大改良的縮短版Tu-124也只能說是比較好,直到長得像Caravelle的Tu-134推出,才成為蘇聯首架符合美國為首西方標準的客機,某些意義上倒也與彗星類似……
雖然彗星與Tu-104的失敗,讓中長程大型噴射客機市場,一度成為美國廠的天下,但美國不出售的戰略轟炸機是另一回事,Tu-16賣給中共、埃及、印尼、伊拉克,除中共外都是曾受3V轟炸機威脅的國家,英國與美國一樣不賣噴射戰略轟炸機,倒是促進噴射戰略轟炸機普及。
但更重要的市場,在海上巡邏機。
1960年代起的海上巡邏機基本上都是雜魚機種,最受注目的反潛巡邏機對外都強調反潛任務,預警機出現後更有此一傾向;但在二次大戰以前,巡邏機因為視野比巡邏船大得多,巡邏海疆與航道很方便,在海權大國中是橫跨水上機陸上機的大機系,二戰中英國產量最大的雙引擎機、以及美國史上產量最多的水上機,都是巡邏機。
而且因為轟炸機對付的城市不會跑,而巡邏機對付的船會跑,所以巡邏機的航程與續行時間需求都很高,並常因此而犧牲速度火力,讓這類飛機大部分都不是顯眼機型;但其中最高階款式的航程與作戰半徑,以攜帶武裝、如魚雷或深水炸彈時,還能涵括大西洋或地中海相當大比例的千英哩為單位,比歐洲強國英法德義之間的距離還長,因此二次大戰之前最大型的軍用機,多半不是戰略轟炸機,而是最高階的巡邏機,而且都是水上飛機,任務性質是水上戰略戰術轟炸機,陸基轟炸機改裝的巡邏機反而是次等規格的巡邏機。
直到B-36這種飛送時橫渡太平洋有剩、最大載彈量下作戰半徑超過大西洋寬度的飛機出現後,航程要求相對較低的巡邏機,才成為戰略轟炸機下位機種;在機載水面搜索雷達普及,海上巡邏機有效監視範圍大幅增加,巡邏機數量需求降低,加上可單趟橫越大西洋的客機出現後,巡邏機才墮落成數量要求不大,且可以用客機改裝的雜魚機種。
而與有超過5個互非同一陣營海軍強國的二次大戰前不同,冷戰時期海軍強國在同一陣營,所以巡邏機的戰術要求,就從二次大戰與之前的多樣化,變成冷戰中的單純化:蘇聯要對付龐大的西方水面艦隊,特別是登陸艦隊、與保護登陸艦隊的航艦戰鬥群,巡邏機要強調反艦,反潛其次;西方聯合艦隊要對付的目標,主要是敵人地面與空中部隊,以及沿海艇隊,會在大洋上閒逛的華約船隻,只有商船與潛艦,所以巡邏機重點任務就是反潛,反艦其次。
Tu-16剛服役便提出巡邏/魚雷轟炸機型,當時是使用魚雷及水雷反艦,還有反潛用的深水炸彈,但因不久出現反艦飛彈,因此魚雷轟炸機型少量生產後停止,由攜帶反艦飛彈的型號取代,並成為主力型號。
而除了魚雷型號外,Tu-16機系並沒有朝反潛方向發展,先是沒需要,且當時剛出現的數位反潛聲訊處理系統,遠比反艦的雷達訊號處理複雜龐大,除非航艦的艦載機這種體型受限、而且可以直接把訊號無線傳輸給艦隊反潛中心處理的條件,都是要一堆人坐在儀器台前分析,且人員艙需要加壓以避免眼花耳鳴腦袋暈,還要準備衛浴、餐點、以及輪班人員休息區,客機的機體才能滿足條件。
以這需求而言,Tu-16太瘦,Tu-104則相對較大較貴又不見得夠舒適,加上反潛對蘇聯一度是優先度低於反制航艦的任務,所以先選擇比Tu-16/104低一階的Il-18,改造成Il-38反潛巡邏機;後來需要飛得更遠去獵殺美國SSBN時,與同樣需要一堆人坐檯的AEW、Tu-126一樣,選擇基於Tu-95民航機版、胖機身的Tu-114機身來改造。
英美同樣也是挑客機改裝,相對於多得是客戶要搶購,包括軍方空運單位在內的噴射客機,美國軍方挑選噴射客機出現後時日已無多的星座系列,應用空置生產線,改裝成P-3。
英國類似Il-18與星座、但比他們早4~6年投入商業市場的客機,Viscount,這時已準備停產,以新開發的噴射客機三叉戟代替,所以也沒打算延續舊機生產線,而是直接開發反潛版三叉戟,但同時開發反潛型的成本難以支應,加上與民航搶飛機會延誤時程,所以改用缺乏訂單的彗星,而取得橫越大西洋認證的晚期版彗星,是比Il-18或星座大得多的客機,讓這架寧錄變成Tu-142以外最大號的巡邏機。
值得注意的是,民航機改裝成轟炸機親戚的巡邏機,因為設計考量在減低引擎噪音傳到客艙,中大型客機通常採低翼設計,除了蘇聯那種本來就是轟炸機運輸機改成客機的設計以外,沒額外結構去容納的彈艙是麻煩。
P-3的選擇是翼樑前的空間裝個短彈艙,夠丟反潛短魚雷、炸彈、及戰術核彈就好,聲納浮標裝機身後方專用艙,需導向的飛彈大多外掛;寧錄則因三叉戟反潛型開發到一半,改用未完工的2架彗星當原型機,所以就把彗星的機體像切熱狗麵包那樣切開,把已經裝設備及彈艙的測試用三叉戟機身從下面插進去,彈艙結構就這樣低於機翼,飛一飛覺得可以,所以後來的寧錄就是這種麵包夾熱狗(請勿學匈牙利人拿匈英字典講這個詞)型機身,甚至連AEW&C型也是。
寧錄不負責發射飛彈,由3V發射,在於英國1956年以後的飛彈發展方向,空軍重視戰略飛彈,陸海軍除防空飛彈以外就是戰車裝甲車用小飛彈,剩下不大不小的飛彈需要再外購,寧錄大小的飛機無彈可射;蘇聯的話,因為可載核彈頭的長程重型反艦飛彈同時具戰略戰術價值,可靠便宜生產快的Tu-16,就成為數量最大的反艦飛彈發射平台,讓這架飛機避免與B-47同樣的快速淘汰命運。
Tu-16在蘇聯的海上巡邏反艦飛彈平台地位,直到後續的Tu-22/22M接手,才開始進入退役程序,在中共這就成為轟六重啟生產的主因,因為這是中共航程與續行時間最長的飛彈發射平台,且機身空間與結構強度也都還有改良餘地,裝任何東西測試都方便,這也是美國留用B-52,蘇聯再生產Tu-95的原因。
不過老飛機結構再強,引擎與氣動力設計終歸老舊,加上核彈小型化讓針對舊型核彈最佳化的不胖不瘦機身設計偏離甜蜜點,現在主要的遠距離丟飛彈任務,先不說貴得多的更先進轟炸機,便宜的大型噴射運輸機或客機改裝也能做到,而實際上越戰與阿富汗戰爭也有拿運輸機裝特種炸彈投擲的紀錄,但最後美蘇中都有拿客機改裝成海上巡邏機,卻只有在特殊狀況下,才會用運輸機代替轟炸機,沒有用新世代大型客機或戰略運輸機代替老轟炸機當戰略飛彈投射平台的案例。
中共可以說是因為重啟轟六生產前,類似的大型機種發展都失敗,蘇聯最大型客機源自Tu-95,重啟生產也等於是客機改回轟炸機,英國則是悲哀的轟炸機與大型客機產業都垮台,那就算了;美國1970年代有過波音747或C-5裝飛彈的提案,最後卻都沒能取代B-52,實現的就是稍早的星座改P-3、21世紀的波音737改P-8、或許還可加上C-130J的相關研究,都是小了不只一階的機型,發射的也都是戰術飛彈。
這問題有一堆理由,其中技術上的重點,在於載彈量、電戰、與低空飛行的性格。
載彈量最容易理解,越戰中B-52D每架帶百枚以上炸彈轟炸的戰術效果很好,在不能用核彈的狀況下,幾十噸傳統炸彈還是很有用;波音747或C-5雖然也能裝這種等級的貨物,但要幾分鐘內丟出幾十噸炸藥,機腹大開口彈艙是誤差最小的投擲法,替她們改裝機腹大型炸彈艙門會是開銷很大的工程,而在提案的1970年代,有這錢不如用在開發中的B-1,或者多買幾架載彈量超過10噸的F-111,想省這錢直接用現有B-52,比採購新機體便宜。
電戰問題則源自引擎,1960年代噴射引擎技術上的2個主要進展,一是效率比雙軸或可變攻角葉片更高的3軸引擎出現;二是渦輪扇的成熟,進一步發展出旁通比超過5的省油引擎。
這些進步讓客機能夠更省油,運輸機能飛得更遠,但這2個進步也有其問題:3軸引擎門檻太高,美國僅少量採用,蘇聯集中軍用,只有英國在軍商雙方面都成功;高旁通比引擎則因是以現有引擎、或直徑同範圍的新引擎當核心,裝上直徑大許多的風扇,讓通過外圍的氣流遠多於通過核心的氣流,這會造成直徑與正面投影面積增大,RCS會跟著增大。
如B-52A~G用的純噴射J57,直徑0.99公尺;B-52H改用該引擎渦輪扇化的TF33,旁通比1.42,直徑增為1.3公尺;波音747最早用的JT9D及C-5的TF39,旁通比在5上下,直徑達2.4~2.5公尺。8具J57換8具TF33的引擎正面截面積增加約70%,但8具J57換4具TF39的引擎正面截面積增加3倍以上,全機正面RCS將大幅增加。
由於1972年對北越後衛二號大規模轟炸中,即使在美軍強大的干擾及反輻射作戰下,之前未曾被敵人擊墜、只有自己人為失事的B-52,這次出擊約200架、近800架次任務,至少15架被擊墜,還有9架受創到需淘汰,讓美軍痛感既有電戰體系已無法確保飛機安全,需要強調不被雷達找到的能力,因此B-52E換TF39測試發現RCS倍增後,便放棄換引擎的構想,直到40年後不得不換引擎為止。一開始就用TF39的波音747與C-5,對民航或軍用後方運輸來說,容易被找到的話航管容易,是很大的優點,在軍用這成為該死的缺點,自然很難在考慮範圍內。
若說後衛二號作戰的問題是需穿透層層防空網飛到敵人頭上投彈,從防空網以外發射巡弋飛彈就可確保安全的話,美國在AGM-86/109成功之前,射程超過100英哩的空對地核巡弋飛彈,都是戰鬥機大小而容易被攔截的東西,空射ICBM技術困難則未克服,AGM-69這種不易被攔截的低RCS短射程飛彈,則意味著發射平台容易被攔截;蘇聯最重要目標都在離邊境或海岸超過1000公里的範圍以外,一定要飛過去;1967年蘇聯公開的多種新款戰鬥機與攔截機,共通特色是作戰半徑比前代提高數倍,防空飛彈射程也不斷延長,需要從更遠的距離外攻擊,所以飛彈發射平台也必須要不易在蘇聯上空被捕捉。
不被捕捉的方法,高速在當時行不通,飛到太空用ICBM即可,但需要飛1~2小時的ICBM無法捕捉機動系統,可捕捉機動系統的轟炸機除了低RCS以外,另一個方法,就是躲在地形後方,被地球所遮蔽,以這時代來說,這意味著低空貼地飛行。
對民航機與運輸機來說,低空飛行說簡單也簡單,說難也難,說簡單是因為反潛巡邏機唯一的水下目標快速搜索技術,金屬感測,對潛艦大小目標有效距離不到500公尺,所以反潛巡邏機常常需要維持貼海飛行,而且最好是低速飛行,低於0.4Mach的速度,減低飛太快錯漏的問題。
但要飛入陸上的飛機,低速雖然對貼地飛行時迴避地形有幫助,但速度低於0.5Mach的飛機,不需要專業防空武器,一般車上裝的機槍或步兵的步槍,就能大致追瞄與攻擊,除非你有裝甲甚至是一堆機槍機炮的砲艇機,否則被大叔拿步槍打下,可就不一定是宣傳了。
所以低空貼地穿透,速度是越快越好,Valiant這種安全飛行速度只有0.55Mach的轟炸機,與結構差不了太多的大型客機或戰略運輸機會是一個樣,當巡邏機可以,當轟炸機就太危險。
故,通過1950年代金屬疲勞考驗、適應1960年代低空高速穿透戰術、又不受1970年代起新材料造成飛機大幅漲價問題影響的B-52/Tu-95/轟六,就能在後浪不斷出現的情況下長存,規格類似的客機運輸機也無法取代。
MDC第二論壇
© 2000-2002 Snitz Communications