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蘇聯轉讓米格21技術缺256項資料,中國殲7是怎樣仿製成功的?

米格-21是一代名機,不僅裝備國家數量多,而且飛機的產量也大,特別是對於第三世界國家而言有較高的性價比。中國不僅對米格-21進行仿製,並通過持續改進開發出了一系列J7戰機。在吃透相關技術之後,中國開發出了JH-7、J-8、FC-1、山鷹等魔改機型。其實米格-21技術的消化吸收並非一帆風順,國內相關單位為之耗費了數十年的光陰。

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克羅埃西亞空軍的米格-21

蘇聯同意轉讓米格-21

米格21戰機於1953年開始設計,1955年原型機試飛,並在1958年開始裝備部隊。由於米格-21在當時來看擁有比較優異的性能,中國力圖引進這種飛機。

在1959年,周恩來總理和蘇聯部長會議主席米高揚在莫斯科簽訂了 1959 年到 1967 年中蘇經濟合作協定。之後,中國想蘇聯提出引進米格-21的意願,蘇聯方面也初步同意授予中國米格-21的生產許可證。

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前蘇聯空軍的米格-21

然後由於上世紀50年代末60年代初的中蘇論戰,蘇聯不僅撤回了所以專家,並廢除兩國經濟技術合作的各項協議。這對還在蹣跚學步的中國航空工業來說,是一場巨大的打擊,不僅正在仿製中的數種機型及其發動機受影響,正在仿製中的數種導彈也因此擱淺。

1960年底,中國和蘇聯互相妥協,中共方面簽署了《莫斯科聲明》和《告世界人民書》,表示繼續支持赫魯曉夫和蘇聯共產黨作為世界共產主義運動和社會主義陣營的領袖地位。蘇聯方面則放寬了對中國的軍事技術轉讓。隨後,赫魯曉夫寫信給毛澤東同志,表示願意向中國轉讓米格-21型飛機及其發動機的相關技術和生產許可證。

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殲-7

在此情形下,劉亞樓親赴蘇聯談判,成功以不附加政治條件為前提引進了米格-21專利技術和生產線,並談妥了蘇聯繼續派遣技術人員的事項。不過,這批蘇聯專家不同於156工程中來華專家,他們不再享有外交豁免權,技術水平也和156工程來華的專家差了一截,在工作態度上,由於中蘇之間貌合神離,這批專家遠遠不能和156工程來華專家相比。

在1962年,總參謀長羅瑞卿正式批准仿製米格-21F-13型飛機,定名為「62式」飛機,並把仿製工作列入1963年的飛機生產計劃。

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米格-21F-13型

消化吸收補全缺失技術資料

根據協議,蘇聯應向中國提供米格-21戰機的全套生產圖紙和技術資料,以及120架份當時中國還不能生產的飛機、發動機、導彈所需的部分原材料、毛坯、成品及附件等。中國則需要向蘇聯支付大約9000多萬元人民幣的費用。

由於米格-21的仿製工作由沈飛承接,當技術資料和相關零配件運抵瀋陽後,中方發現存在一些問題,比如一些零件和器材都生鏽,或被嚴重劃傷,已經無法使用了,只能報廢。又如蘇聯提供的技術資料存在不少錯誤,而且在不少關鍵性技術上有缺失——沈飛按照蘇聯提供的資料目錄核對時,發現缺失256項資料,其中包括十分重要的全機共振、全機疲勞等八大試驗資料。

關鍵技術資料的缺失對中國仿製米格-21造成不小的負面影響。在此情形下,國內單位選擇優先吃透技術,並在吃透米格設計思想、設計方法的過程中逐漸補全缺失的技術資料。經過數年辛勞,國內單位完成了米格-21技術資料的翻譯和補全工作,並對存在錯誤的地方進行了修正——累計更改原設計圖紙近2萬標準頁,補充設計圖紙 969 標準頁,編製了蘇聯欠交的八大試驗技術文件。

在基本消化了蘇聯提供的技術資料,摸清了米格-21戰機的設計原理、技術關鍵之後,沈飛開始戰機的整機裝配和零部件製造。在這個過程中,國內單位共完成2萬多種零件、上百種新結構、新工藝、新材料的研製。

1965年11月,國產殲-7飛機完成總裝。在經過試飛前的各項地面測試後,1966年1月17日,首架國產殲7戰機順利升空。

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殲-7原型機

反覆改進徹底解決心臟病

雖然製造出了國產的殲-7戰機,但是在裝備部隊之初表現並不好——在殲-7列裝後的幾年裡發生7次重大事故,2次迫降成功,5次跳傘。4個飛行員犧牲,1個飛行員摔成高位截癱。

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殲-7

前車之鑒,後事之師。國內單位遂開始對殲-7和渦噴-7發動機暴露出來的問題進行調查。在下部隊調研後,從地勤人員和飛行員口中了解到幾個問題,一是不加推力飛不起來。二是高空加推力的時候出現脈動。三是會出現發動機熄火。

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渦噴-7

特別是高空加推力的時候出現脈動和發動機熄火對飛機的安全性而言都是非常致命的。

針對這3個問題,渦噴-7甲做了3大改進:

一是改進加力燃燒室。J-7在跨聲速飛行打開發動機加力時,渦噴-7會因供油壓力低,氣動霧化噴嘴產生氣塞現象,造成飛機飛行時脈動。

二是改進葉片工藝。發動機要產生更大的推力,一個辦法是提高渦前溫度,提升溫度就需要新的耐高溫材料,而這恰恰是中國的短板。

中國採取的方案是鑄造空心葉片降低葉片溫度——在渦輪葉片上開對流孔,在葉片轉動之時空氣會流動,在不影響渦前溫度的情況下,可以達到使葉片降溫的效果。

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空心葉片

那這種工藝以當年中國的工業實力能做得到么?

答案是肯定的!

1966年,師昌緒、榮科分別主持9小孔精鑄方案與三大孔陽極穿孔方案獲得成功,自此中國成為第二個用鑄造方法製造空心葉片的國家,比美國只晚了5年。英國羅爾斯羅伊斯的空心葉片技術據小道消息稱,其實是源自70年代和中國的技術交流。

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渦噴-7甲

三是解決了發動機空中熄火問題。在發動機機匣上增加兩個茶瓶大的儲存鋼瓶,一個裝純氧,一個裝航空燃料,遇到發動機熄火,混合鋼瓶里儲存的高純度航空燃料和純氧即可重新啟動發動機。這個做法和運-5客艙里掛的搖把可以插到客艙里預留的孔,在飛行中一旦發動機停車,在空中用搖把重新啟動活塞-5發動機有異曲同工之妙。

1969年7月,渦噴-7甲裝於殲-8飛機通過首飛考核。由於種種原因,殲-8戰機直到1979年才定型。在此期間,劉大響院士在剛剛建好的CS01高空台試驗渦噴-7甲的改進型號,CS01是中國第一個高空台(之前一直用轟6改一個飛行試驗台測試發動機),CS01比較簡陋,和1995年建成的SB101相比是天上地下,CS01的工作原理就是一個大號儲氣罐儲存高壓氣體後再往外噴氣,穩定運行時間也只有10分鐘......截至1979年,總計完成零部件試驗12000小時,地面和高空占整機試驗2500小時,飛行試驗1000多架次,發動機運轉2200小時。

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SB101試車台

1979年,渦噴-7甲開始小批生產,首翻壽命為50小時。發動機熄火時的啟動設計也從剛開始的時候是手動啟動,逐步發展成遇到航空發動機熄火自動點火,可實現發動機熄火後自動啟動,啟動率達到100%。

1981年批量生產的渦噴-7甲不僅性能有所提升,首翻壽命也提升到100小時。1989年定型的渦噴-7甲首翻壽命達到200小時。1992年,由460廠研製的渦噴-7乙發動機研發成功,渦噴-7乙發動機主要改進了主燃燒室,解決了主燃燒室壽命短和加力燃燒室壁溫高等問題。渦噴-7乙發動機最大推力超過6噸,首翻壽命達到300小時,總壽命達900小時。

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使用渦噴-7乙的殲-7Ⅱ型

結語

誠然,渦噴-7系列發動機在90年代初渦噴-13量產後就逐漸退出歷史舞台,目前J-7、J-8戰機上裝備的主要是渦噴-13發動機(少量J-8裝備崑崙發動機),但渦噴-7系列發動機在一定歷史時期里為中國戰鷹翱翔天際發揮過關鍵作用,為中國空軍履行國土防空職能提供了動力保障。

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