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“人們叫我咪咪”,繡花女咪咪妙曼的詠歎調將普契尼的不朽歌劇《波希米亞人》載入了音樂的史冊。歌劇裡的咪咪短暫而悽婉的一生充滿了太多的被禁止的愛情和沒有實現的理想,但現實裡的咪咪卻要幸運得多,受到普遍的寵愛,家族人丁興旺,子孫遍天下。這咪咪就是Mini Mirage,簡稱Mimi。今天的人們對它的另一個名字更熟悉:幻影2000。

咪咪和英國的夭折的TSR2還有一點瓜葛。1965年5月英國工黨政府政府中止TSR2計劃後才一個月,就宣佈與法國合作,共同研製替代TSR2的變後掠翼戰術飛機,計劃名稱為Anglo-French Variable Geometry(AFVG)。但皇家空軍建議選用美國正在研製的F111K,法國也在放大的幻影F1的基礎上研製變後掠翼的幻影G。

TSR2下馬後,英國琢磨過F-111K,但最終與西德、義大利聯合研製了“狂風”

法國從幻影F1放大,並加裝變後掠翼,推出幻影G8,但最後下馬了

英國的要求已對地攻擊為主,法國的要求以空戰截擊為主,AFVG沒有多久就偃旗息鼓了。英國轉而和西德、義大利合作,研製了“狂風”(Tornado)戰鬥機,法國的達索公司則將幻影G改成雙發的幻影G8,後來又演變成固定翼但雙三(三倍音速,三萬米升限)的幻影G8A,這時法國的計劃改稱ACF(Avion de Combat Futur,意為未來戰鬥機),發動機為兩臺尚在研製中的M53發動機。

但ACF過於雄心勃勃了,單價比幻影F1的一倍還要多,出口前景也十分渺茫。1975年十二月,在時任法國總理吉斯卡爾·德斯坦(後來任總統,據說還是一箇中國通呢)的命令下,ACF計劃被中止了,法國空軍轉而要求一架較輕小的幻影戰鬥機,這就是“小幻影”(Mini Mirage)的由來。

馬塞爾·達索老奸巨猾,早就預見到對輕型戰鬥機的需要

常規佈局的幻影F1是彎路

幻影III才是現成的起點

老傢伙馬賽爾·達索畢竟老奸巨滑,一方面在研製日益複雜的重型戰鬥機,一方面預見到市場對輕型簡單的戰鬥機的需要而不放棄研究。從70年開始,達索公司就在研究輕型、簡單戰鬥機的方案,所以法國政府提出“小幻影”的要求時,達索公司立即就呈上多年的研究成果,當然立刻就獲得了政府的批准和投資。這是,咪咪有了名字,因為外形酷似幻影III,所以開始時叫“超幻影III”,後來改稱“超幻影2000”,以後“超”字沒有了,直接就是幻影2000。

幻影III無疑是法國曆史上最成功的戰鬥機,總銷售量達到1400多架。但幻影III換型到幻影F1時,達索公司放棄了幻影III的招牌無尾三角翼,而改用常規的有平尾的佈局。幻影III充分利用了無尾三角翼佈局的諸多優點:超音速飛行時波導主力小,瞬時盤旋速率高,翼面積大,機翼相對重量輕(因為翼身連線點多,對連線部結構加強的要求低),翼內燃油容積大,省卻的平尾也節約了結構重量。但三角翼的缺點也是明顯的:和常規的有平尾佈局相比,無尾三角翼的控制面離機體重心近,控制力矩短,所以操縱效率較低,控制面需要偏轉更大的角度,才能達到相同的控制力矩,導致阻力增加。

另一個缺點更嚴重:由於俯仰穩定性的需要,靜穩定的飛機的重心在升力中心之前,這樣,機頭上揚時,機翼仰角增加,升力增大,機體在升力作用下,以重心為支點,機頭回壓,仰角恢復正常;機頭下俯時,機翼仰角減小,升力減小,機頭回升,仰角恢復正常。但這樣設計的問題是:起飛著陸時,本來機翼後緣控制面(在正常佈局上稱襟翼)可以下垂,以幫助在小速度時增加升力,但作為無尾佈局的升降舵,控制面應該上翻,壓機尾以幫助機頭拉起。這是一對矛盾的要求,在不放棄俯仰穩定性要求時,無法調和。所以過去無尾三角翼飛機的起落滑跑距離都比較長。由於無尾三角翼的前緣後略角都比較大,無尾三角翼的另一個問題是持續轉彎效能較差。

幻影III換代時,達索公司回到了常規佈局的幻影F1,但升級到咪咪時,又回到了無尾三角翼佈局,但這一次,此無尾三角翼已非彼無尾三角翼了。

在法國從ACF移情別戀到咪咪時的六個月前,北約的北歐四國(荷蘭、比利時、丹麥和挪威)放棄法國特地為參與競標而準備的配用M53的幻影F1,而選用美國的F-16戰鬥機。最可氣的是,他們還特地在巴黎航展宣佈競標結果,把法國佬的大鼻子狠狠地擰了一下。老馬賽爾對F-16不屑一顧,對F-16的固定進氣道根本看不上眼。但即使是老馬賽爾,也不得不對F-16的電傳操縱(也稱線控)表示羨慕。

發動機是SNECMA的事,老馬賽爾管不上,但F-16的F100發動機也贏得了全世界同行的注目,成了無可爭議的當代戰鬥機發動機技術的標杆。顯然,法國必須有一架可以和F-16匹敵的戰鬥機。新戰鬥機必須在效能上全面匹敵F-16,但即使老馬賽爾也不得不在航程上降低要求,美國的F100發動機比法國的M53發動機先進得不是一點點。於是,壓倒F-16是咪咪的另一個動力。

自然,相比於幻影III,幻影2000的最大特點是渦扇發動機和電傳操縱。

幻影2000和幻影III在外觀上差別不大,不仔細看,一眼不容易看出誰是誰

仔細看,翼身融合體、進氣口整流片、垂尾整流片、前緣機動襟翼還是不一樣的

幻影2000和幻影III在外觀上差別不大,不仔細看,一眼不容易看出誰是誰。幻影2000的翼根有卡爾曼整流罩,其作用類似F-16的翼身融合體。幻影2000的風擋是時尚的整體式的,而不是幻影III的三片式的。幻影2000的左右進氣道上方各有一片水平的小整流片,用於控制在機身在大迎角時在垂尾兩側產生的渦流,也就是低壓區,以增加大迎角飛行時垂尾的功效,增加方向穩定性。幻影2000的垂尾上部兩側也各有一片水平的小整流片,作用類似翼刀,用於促使氣流沿舵面在水平方向流動,而不是在垂直方向上流動,增加垂尾的方向穩定功效。

要是仔細看,還可以看出機翼前緣有全翼展前緣機動襟翼,它的作用是在中低速大幅度機動時增加機翼的彎度,增加升力。F-16的全翼展前緣襟翼對它的機動性功勞不小,殲-7E的雙三角翼也有前緣襟翼,大大提高了殲-7的機動性,否則巴基斯坦也不會對殲-7仍有興趣。幻影2000上的全翼展前緣襟翼無疑對避免無尾三角翼持續轉彎效能不好的缺點有重大作用。

SNECMA M53是很特別的單轉子渦扇,簡單、可靠,但技術和效能上比同時代的普拉特-惠特尼F100要落後

幻影2000的發動機採用原本為ACF研製的M53單軸(也稱單轉子)渦扇發動機。和渦噴發動機相比,渦扇發動機的排氣溫度低,流量大,和飛機之間的速度差小。不難想象,在空戰常用的中空中速範圍內,渦扇發動機的熱效率大大高於渦噴發動機,渦扇發動機的起飛和巡航油耗也大大低於渦噴,但在高空高速時,渦噴將佔優。

從60年代開始,歐美國家開始在戰鬥機上大量採用渦扇發動機。M53的特別之處在於單軸。渦扇發動機的基本工作原理並不複雜:外界空氣進入渦扇發動機時,首先受到低轉速的風扇的壓縮,部分空氣繞過其餘的發動機部分,直接在噴口和熾熱的排氣混合膨脹做功,增加推力;其餘空氣經過低壓和高壓壓氣機進一步壓縮,然後在燃燒室內膨脹做功,產生基本推力,推動高壓和低壓渦輪,然後燃氣向噴口排放,而渦輪帶動壓氣機和風扇轉動。為了使高壓壓氣機和低壓壓氣機在最優工況工作,一般希望它們能在各自的最優轉速上工作,這就要求高低壓渦輪的轉速有所不同。

除“龍捲風”(Tornado)戰鬥機上的RB199採用三軸外,一般戰鬥機渦扇發動機採用同心的雙軸(外軸套內軸),以滿足高低壓壓氣機不同轉速的要求。民航飛機上,三軸就多了。但軸套軸的設計和製造都比較複雜,SNECMA為了將技術風險壓到最低程度,採用了並不常見的單軸結構,簡單但效率受到損失。單軸渦扇發動機可以看作加了一級風扇的渦噴發動機。事實上,M53就是從幻影III上的“阿塔9”渦噴發動機發展而來的。

“狂風”(Rafale)戰鬥機上的M88是法國的第一代雙軸戰鬥機渦扇發動機,法國發動機和美國發動機相比還是有一定的差距的。其實法國也清楚M53的侷限性,曾打算用兩臺RB199發動機開發雙發的幻影3000,但後來不了了之。老馬賽爾在研製簡單、輕巧的幻影2000的同時,並沒有放棄對雙發重型戰鬥機的研製,這就是和幻影2000外形相似但大33%的幻影4000。幻影4000的身世要坎坷的多,但這是題外話了。

法國嘗試過雙發的幻影4000

重型的幻影4000對標F-15,輕型的幻影2000對標F-16,但法國註定與重型戰鬥機無緣,幻影4000下馬了

幻影2000的另一個特點當然就是電傳操縱。電傳操縱不是簡單地把傳統的機械連桿和鋼絲用電線替代。由於飛行員的操縱訊號不再直接傳遞到控制面上,計算機飛行控制系統有可能做兩件事:

1、在飛行員操縱指令沒有變化時,自動補償由陣風、投放掛載、油料消耗等引起的飛行狀態變化,維持飛行軌跡。更先進的還可以自動補償雙發中一個發動機故障或在戰鬥中受損的情況。

2、將飛行員的操縱動作做適當的“過濾”,將其限制在安全飛行包線以內。安全飛行包線隨高度速度和飛行姿態自動調整。

電傳操縱可以為飛機增穩,容許飛機放寬靜不穩定性,也就是說,在靜止和低速時,容許重心更加靠近升力中心,甚至略微偏後,這樣,起飛、著陸時,機翼後緣的控制面上翻、壓尾抬頭的動作大大減小,降低升力損失,降低拉起、飄平時的速度,縮短起落滑跑距離。由於在空戰常用的中空中速時飛機的靜穩定度大大減小,較小的控制力矩就能產生較大的姿態改變,幻影2000的機動性比幻影III有顯著的提高。

由於事先做了大量的預研,達索公司允諾18個月就可以首飛,事實上拖到27個月才首飛,但對於一架高效能戰鬥機來說,這仍然是不可思議的高速度。然而,雷達拖了整個計劃的後腿。湯姆遜公司無法及時完成法國空軍指定的脈衝多普勒雷達,只好將一個多功能但空戰效能稍弱的RDM雷達先交付使用,最終的為空戰效能最佳化的RDI雷達要到三年後才交付使用。

法國一向以“只要掏錢,賣給魔鬼也不在乎”自據,但RDI雷達從來不出口。出口的先是RDM雷達,90年代後是改進的RDY雷達,臺灣是裝備RDY的幻影2000-5的第一個使用者。法國空軍本來對RDY和幻影2000-5沒有興趣,RDI已經滿足了法國空軍的要求,但捱不過達索公司的哀求,為了向潛在的出口國表示姿態,也將部分幻影2000的RDI升級到RDY。

幻影2000的另一個特點是機內自衛電子戰裝置,而不是依賴翼下吊艙。在北約盟國的演習中,幻影2000的自衛電子戰能力給對手的F-16造成了很大的困惑,這或許是老馬賽爾的小小報復吧。

作為法國空軍的空戰中堅,幻影2000的空戰武器主要為馬特拉“魔術”近程空空導彈、馬特拉“超530”中程空空導彈、“德發”30毫米航炮。“魔術”採用雙鴨翼,以進一步堅強機動性,“超530”沒有什麼太特別的。

馬特拉“魔術”的雙鴨翼很有特色

30毫米“德發”炮還是二戰德國毛瑟轉膛炮的嫡系

但“德發”航炮的身世有點意思,這是德國二戰末的毛瑟轉膛炮的嫡系。航炮基本設計有三種:導氣式,轉膛式和轉管式。導氣式基本就是放大的重機槍,結構簡單、動作可靠,但動作大、精度低、射速有限。轉管式就是所謂“加特林”式,一簇炮管輪流裝彈、擊發、退殼,所以射速高,炮管散熱好,但重量大、結構複雜、射彈散佈大(炮管的迴轉對炮彈有向切線方向的甩動作用),口徑受侷限(30毫米的轉管炮的體積和重量都驚人,後座更恐怖,A-10簡直就是圍繞著它的7管轉管炮設計的)。轉膛式則向左輪槍:炮管不動,但一簇炮膛輪流裝彈、擊發、退殼,所以特點介於轉管式和導氣式之間。

毛瑟轉膛炮沒有上飛機,德國就投降了。美國將毛瑟的設計用在20毫米的M39,裝在F-5戰鬥機上,但後來就一門心思在射速更高的M60轉管炮上,而對轉膛炮失去了興趣。英法對轉膛炮對重量和射速的折中比較感冒,所以分別從毛瑟轉膛炮發展了30毫米的“阿登”和“德發”,長期以來一直是兩國空軍戰鬥機的主力航炮。“德發”的射速不足,但重量、體積都小,所以幻影2000索性用兩門。有意思的是,“龍捲風”戰鬥機上的27毫米航炮也是轉膛炮,但這一回,毛瑟重操寶刀,所以是“正宗”貨。27毫米毛瑟轉膛炮效能如此優秀,在瑞典的JS39、英德意西四國的“颶風”戰鬥機上也得到採用,甚至美國的F35也可能採用。

幻影2000最後還是和中國有緣,落戶臺灣

據說在中國與西方聯合抗蘇的年代,解放軍空軍曾對幻影2000大感興趣,曾派飛行員試飛過,但最終因為價格談不攏,國家也沒有這個錢,最後沒有引進。湊巧的是,十幾年後,幻影2000還是落戶臺灣,幻影2000還真是和中國人有緣。

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