发展沿革
研制背景
1953年,朝鲜战争以后,世界开始追求超音速战斗机的潮流 。同年米格-21战斗机开始设计,研制初期,共制成两种原型机,一为三角翼型,另一为60度后掠翼型,两者除机翼不同外,其它部分设计相似。后掠翼型编号为E-2A,北约称之为“面板”(Faceplate)。两种型别对比试飞后,针对高空、高速、轻巧、爬升快,能截击入侵的敌轰炸机和高速目标, 作为国土防空截击机使用的设计思想, 采用了很薄的大后掠角三角翼,并由此发展了十几种改型 。
1955年,米格-21战斗机原型机试飞,1956年6月24日前苏联航空节时参加飞行表演,1958年开始装备部队,北约组织称它为“鱼窝”(Fishbed)。1958年下半年,米格-21开始在高尔基市的索克尔制造厂量产并进入系列化,1965年1月第一架交付空军。米格-21战斗机及其改进型共生产了10000多架,到2013年5月3日共有52个国家使用,曾进行过多次大规模的重要改进 。
建造沿革
20世纪60年代,苏联空军就装备了2500余架米格-21,与西方同级别的同代战斗机相比价格是较低,对第三世界国家很有吸引力,因此出口至世界37个国家和地区,总产量超过6000架,捷克斯洛伐克和印度等国还进行了特许生产,在生产的高峰期,仅前苏联国内就有5条以上的生产线。另外,在捷克和斯洛伐克及印度还各有一条,仍有四大洲的近50个国家空军在使用。
米格-21有20余种改型,除几种试验用改型,其余的外形尺寸变化不大,虽然重量不断增加,但同时也换装推力加大的发动机, 因而飞行性能差别不大。 由于机载设备不同和武器不同,各型号的作战能力有明显差别。
服役历程
20世纪60年代,米格-21曾是苏军的主力型号,最多时装备了2500架以上。70年代以来,逐渐被米格-23等机种所取代。到80年代中,苏军仍使用着780架左右,多数是后期的新改型,苏联解体后俄罗斯空军中的米格-21已退役。
米格-21还被苏联大量销往国外,至少有37个国家和地区的空军装备了这种飞机,曾在多次空战中出现,越南战争是它最广为人知的战场,在中东地区跟以色列也是频频交手,其他如南北也门战争、印巴、两伊等局部战争也看得到米格-21的踪影,仍然有不少米格-21活跃在世界上 。
米格-21轻小、设备简单、操纵灵便,越南战争中越方飞行员曾多次击落美军F-4战斗机。海湾战争中,伊拉克空军仍使用这种战斗机,但终因技术差距过大,且指挥失灵,战术运用不当,不但未建战功,反而被击落多架 。
技术特点
气动结构
机型
米格-21战斗机是一种设计紧凑、气动外形良好的单座战斗机。采用很薄的大后掠角三角翼、后掠尾翼、全动平尾、细长机身、带进气锥的头部进气道、多激波进气锥。各种改型除机身有些变化和垂尾加大外,其它地方基本上保持了原来布局。下面介绍的是МF型的设计特点。
机翼
米格-21机翼为切尖三角形悬臂中单翼,下反角2°,前缘后掠角57°。对称翼型,翼根处相对厚度5%,翼梢处4.2%。展弦比2.22,尖削比12.5,安装角0°,翼根弦长5.97米,翼尖弦长0.46米。襟翼面积2×0.92米2,轴补偿副翼面积2×0.59米2。在翼根前缘前方机身上的每一侧都装有小的尖形整流罩,在每侧机翼上方靠近翼梢处装有附面层板。
结构
米格-21全金属半硬壳结构,有两个主梁和一个辅梁。由液压助力器操纵副翼,装液压作动的大型“吹气”平板后缘襟翼。机身截面形状近似于圆形,最大直径为1.24米(不包括座舱)。冲压头部进气道,进气口直径0.87米。通过头部上部向前打开的舱门可以对电子设备进行维修,在沿机身从座舱延伸到垂直安定面的大型背鳍内装有操纵杆、电子设备、单口加油口盖和燃油箱。靠近机翼前缘处的机身下部两侧各有一块减速板,还有一块减速板设在腹鳍的前边,三块减速板均由液压操纵。
尾翼
米格-21悬臂全金属结构尾翼。全部翼面都有大后掠角。液压助力全动平尾,1/4弦线后掠角55°。相对厚度6%。平尾前缘最大上偏+7.5°,下偏-16.5°,面积7.9平方米。平尾翼梢有配重块。操纵系统有力臂调节器,可根据不同的高度与空速调节传动比,尾翼配平开关设在驾驶杆上,无配平调整片。垂尾1/4弦线后掠角60°27′,面积5.32平方米,平均气动弦长3.14米,相对厚度4.4%。方向舵面积为1平方米,偏角±25°,腹部有大型单片腹鳍。
起落架
米格-21起落架为前三点起落架,液压收放,全为单轮。前起落架向前收入机身,主起落架收上时转87°后收入机身。主起落架轮胎尺寸为800×300毫米,胎压7.8×105帕(8千克/厘米2)。前轮尺寸为500×180毫米,胎压6.9×105帕(7千克/厘米2)。三个轮胎均有冷气刹车装置,对主轮差动刹车可实现地面转弯。减速伞装于垂尾根部舱内。起落架有冷气应急放下装置,前起落架还有应急拉索放下机构。
动力系统
米格-21飞机最大起飞重量9600千克,装1台P-13涡轮喷气发动机,推力(最大/加力)5100/6600千克,最大飞行速度2.1马赫,实用升限18400米,内部燃油航程1300千米,作战半径270千米。动力装置为一台P-13-300涡轮喷气发动机,最大推力为50.01千牛(5100千克),加力推力64.72千牛(6600千克)。进气锥自动无级调节。头部两侧有辅助进气门,座舱后机身两侧有防喘振放气门。燃油系统包括6个机身油箱和4个机翼整体油箱(两前两后),飞机内部装油2600升。另外,机翼下可带两个490升副油箱,机身下可挂一个490升或800升副油箱。主起落架舱门后的机身两侧可带固体起飞助推火箭。
武器系统
米格-21有4个外挂架,载弹量1000千克,可携带红外制导或雷达制导的近距空对空导弹或对空、对地火箭和炸弹,并有1门23毫米G3-23双管机炮,备弹200发。
F型:可挂2枚AA-2红外制导空对空导弹,或挂炸弹和火箭;2门30毫米机炮,备弹60发。
PF型:机翼可挂载2枚AA-2红外制导空对空导弹,或挂炸弹和火箭。
PFM型:机翼可挂载2枚AA-2红外制导空对空导弹,或挂炸弹和火箭;1门Gsh-23型23毫米双管机炮,备弹200发。
MF型:机翼可挂载4枚AA-2红外制导空对空导弹,或4枚“先进环礁”雷达制导空对空导弹,或挂炸弹和火箭;1门Gsh-23型23毫米双管机炮,备弹200发。
BIS型:机翼可挂载4枚AA-2或AA-8空对空导弹,或挂炸弹和火箭;1门Gsh-23型23毫米双管机炮,备弹200发。
航电系统
米格-21战斗机航电设备较简单,中、后期改型加装了小直径天线火控雷达和自动驾驶仪。早期型号只在进气锥中装雷达测距器。改进型装备加装PF型-RP-9-21截击雷达,发现目标距离约20千米。主要航空电子设备有:进气锥内装一部РП-21MA雷达,搜索距离20千米。装有РСИУ-5超短波电台,АРК-10无线电罗盘,СОД-57M应答机,PB-УM无线电高度表,MPП-56П信标接收机,CP30-2敌我识别系统,CПO-10护尾器。陀螺仪瞄准器可在2.75G时保持精度,自动测距的结果可输入瞄准器中。PF型-RP-9-21截击雷达,发现目标距离约20千米。MF型-RP-MA雷达,搜索距离20-30千米;RP-21截击雷达;“天弓一号”自动引导系统。BIS型-新型雷达探测距离可达30千米 。
性能数据
基本参数(MF型)
参考性能
动力装置
武器系统
衍生型号
系列型号
米格-21有20余种改型,除几种试验用改型,其余的外形尺寸变化不大,虽然重量不断增加,但同时也换装推力加大的发动机, 因而飞行性能差别不大。 由于机载设备不同和武器不同,各型号的作战能力有明显差别。主要型别有:
米格-21(E-5)
原型机,1955年首次试飞,参加了1956年前苏联航空节的表演。至少制造了30架以上。动力装置为一台P-11加力涡轮喷气发动机,最大推力38.25千牛(3900千克),加力推力50.01千牛(5100千克)。机身两侧下方各装一门30毫米HP-30机炮。弹射座椅为带离设计。内部装燃油1550升。
米格-21F
第一种批生产型,是一种短距白天型截击机,动力装置为P-11F-300涡喷发动机,加力推力增加到56.39千牛(5750千克)。两侧翼下挂架可各带一枚K-13“环礁”红外制导空对空导弹(北约编号“AA-2”),也可各带一个UB-16-57火箭发射巢(内装16枚57毫米火箭弹)。为保证空对空导弹的使用,飞机增装了雷达测距器和其它电子设备。内部燃油增至1950升,为了减轻重量和提供内部空间,拆掉了左侧机炮,但保留了机炮整流罩。垂尾较原型略加大。空速管在头部下部,在地面停放时可向上折起,以保证安全。这种型别在捷克和斯洛伐克进行了仿制。米格-21F有一种基本与F型相似的改型,其垂尾加大,减速伞舱移至垂尾根部,机身下可挂GP-9机炮舱,内装一门23毫米的GSh-23双管机炮。
米格-21PF
第二种批生产型,增强了全天候截击能力,1961年在莫斯科土希诺机场首次公开展出。飞机头部加粗,头部进气道直径从F型的690毫米增至910毫米。进气道中央锥体加大,内装РP-21雷达,换下了原来的测距器。空速管移至进气道上方。改用敞开弹射座椅。飞机可带2~4枚空对空导弹,去掉了机炮和机炮整流罩,从而使前减速板设计简化。主起落架轮胎尺寸加大,起落架舱盖也相应加大。机身背鳍加宽,以增装燃油。发动机为P-11F2-300,加力推力58.35千牛(5950千克),内部装油2410升。后期生产的可带起飞助推火箭。埃及曾与中国交换一架米格-21PF。
米格-21PF/SPS
也称米格-21PFS。1967年出现,与PF型相似,加大了垂尾面积,减速伞舱移至垂尾根部。采用吹气襟翼,襟翼面积加大,但放下时不后退,着陆速度降低了40千米/小时。
米格-21FP
米格-21PF系列的出口型,印度进行了仿制,与后期的PF型相似,但不带起飞助推火箭,垂尾加大,减速伞舱移至垂尾根部。装一台改进的P-11F2-300发动机,最大推力3900千克,加力推力6170千克。机身下可挂GP-9机炮舱,内装一门23毫米GSh-23双管机炮。
米格-21PFМPF/SPS改进型
垂尾更大。采用PP21-M雷达,截获距离13千米。据说这种雷达在高度920米以下,受地面杂波影响不能正常工作。低空最大速度1100千米/小时。这种型别在捷克和斯洛伐克进行了仿制。
米格-21PFМА
多用途型,装图曼斯基设计局的P-11-300涡喷发动机,推力为38.28千牛(3903千克),加力推力为60.84千牛(6204千克)。背鳍加大,内装燃油箱。改进了雷达系统。翼下挂架增至4个,可挂雷达制导的“先进环礁”和K-13A“环礁”空对空导弹,也可挂各种对地攻击武器和外挂物。除携带标准的机身下副油箱外,还可携带两个机翼下副油箱。在头部左侧的小船形整流罩内装有飞行迎角传感器。采用零-零火箭弹射座椅。后期生产的此型飞机机身下内装一门GSh-23双管机炮。
米格-21M
印度仿制的PFМА型,第一架于1973年2月14日交付印度空军。
米格-21P
基本上与米格-21PFМА相似,但去掉了机身下的内装机炮,改装3台侦察用照相机,设在一扇紧挨着前起落架支柱后侧并从机身下突起的舱门内,该舱门向右侧开启。埃及空军使用该型飞机。还有一种米格-21P是由米格-21PFМА改装而成的战术侦察机。机身下中心线挂架上带有侦察设备舱,内装前视和侧视照相机或电子情报传感器。在背鳍的中部装有干扰天线。翼梢整流罩内可装雷达告警接收机。
米格-21MF
多用途型,基本上与米格-21PFМА相似,但背鳍加大。改装图曼斯基设计局的P-13-300涡喷发动机,加力推力64.72千牛(6600千克)。机翼翼根前每一个辅助吸气门下设有外来物挡板。1969年开始装备前苏军。印度进行了仿制。
米格-21PF
由米格-21MF改装而成的战术侦察型,机上设备与P型相同。
米格-21SMT
与MF型相似,背鳍进一步加大,并一直延伸到减速伞舱,增大了内部油箱容积,改善了气动性能。翼尖可卸吊舱中带有电子干扰设备,据说这种型别从1971年起开始交付部队。它和MF型一样,可带K-13A“环礁”红外制导空对空导弹和“先进环礁”雷达制导空对空导弹。SM型开始使用РP-22“蓝宝石”(SаPFIр)火力控制雷达,对空中目标的探测距离为20km;АSP-PFD飞机瞄准具;АP-155自动驾驶仪;PазUрь-М制导设备;SPО-10雷达警戒接收机;飞机应答机;无线电罗盘;无线电高度表;信标接收机。
米格-21BIS
1976年以后出现的第三代多用途空战/对地攻击型,采用图曼斯基设计局的P-25涡喷发动机,加力推力69.62千牛(7100千克)。结构和电子设备都有改进,背鳍比米格-21MF更宽更高。7个内部自封油箱最大载油量2900升,高空最大速度增至M2.2,带4枚导弹和一门GSh-23双管机炮。
米格-21BIS改进型
电子设备有改善,在头部下和垂直安定面梢部装有“快舱”仪表着陆系统天线。据报道,空重为6000千克,不带外挂起飞重量8500千克。当重量为6800千克(余油50%,带有两枚“环礁”导弹)时爬升率为295米/秒。外侧挂点可携带两枚雷达制导“环礁”导弹,内侧挂点可带两枚“蚜虫”导弹。从1980年起印度也开始生产这种型号。
米格-21UТI
双座教练型,早期的型号基本类似于米格-21F型,但具有串列双座舱,两个座舱盖都向右侧开启。主起落架轮胎尺寸加大,不带机炮。
米格-21US
米格-21PF型的双座教练型,垂尾加大,减速伞舱移至方向舵下边。背鳍加高,没有背鳍整流罩。机翼上有吹气襟翼及供后座教练员使用的可收放潜望镜。最大内部燃油量2400升。
米格-21UМ
米格-21МF型的双座教练型,发动机为P-13-300涡喷发动机,翼下设有4个挂架。
米格-21-93
米格-21的改进型,增强了航电设备、武器系统和多功能大功率雷达。该型装备的Kopyo多功能大功率雷达属于关键性更新,安装于飞机头部和机身,对空对地能力显赫。另外米格-21-93装备有R-77空对空导弹(RVV-AE,即AA-12“蝮蛇”中距空对空导弹的出口型),Kh-29T电视制导空对地导弹和Kh-31/P2空对地反雷达导弹,是中国外销型战斗机“枭龙”(FC-1)的竞争对手。
超音速运输机实验型
用PF的机身,去掉平尾,装上图-144超音速客机的缩比S型三角翼,用于实验研究超音速运输机机翼的气动力特性。仅改装了一架。
米格-21垂直起落实验型
由PFМ型改装而成,机身加长,中部垂直安装两台升力发动机。1967年7月前苏联航空节时首次展出。
改型型号
歼-7(F-7)
中国引进米格-21的生产型,1961年3月30日签订引进合同,苏联颁发了米格-21F-13及其所用的R-11F-300涡喷发动机的生产许可证,苏联提供技术、图纸和零件,中国国内建造米格-21F-13型,最早被称为“62式”,这是当时对飞机按年代命名的方法,1964年11月4日,航空工业部把“62式”正式命名为“歼击7型”,即歼-7。
歼-7的生产型号有原型(国产化的米格-21F-13),歼-7I,F-7A,歼-7II,F-7B,F-7BS,歼-7H,歼-7IIA,F-7M,歼-7IIM,F-7P,F-7MP,歼-7III,歼-7D,歼教-7,FT-7,FT-7P,F-7MB和F-7等,其中F命名的为出口型号 。
歼-7曾跟美国的U-2交手过,1980年之后,采用新型航电以空中缠斗为主要任务的歼-7M也受到许多国家的高度评价。 还有部分歼-7在服役。
歼-8(F-8)
中国改制,歼-8-I(F-8I)看起来像是超大号的米格-21,歼-8-II(F-8II)则是改成类似米格-23的进气道配置,主要作为本土防空拦截之用。F-8II在2001年与美国P-3C发生撞机事件。
在米格-21的研制和发展过程中,苏联还改装了创纪录的实验机,如E-33、E-66、E-66A、E-66B、E-76等。
1993年印度空军试图在美国通用电气公司和以色列飞机公司的帮助下改进100架米格-21。后来俄罗斯的米格设计局也向印度提出总费用约4亿卢比的改进方案。主要改进内容是加强结构强度、换装大推力发动机、增加武器和改进航空电子设备。
服役动态
实战表现
印巴战争:印度从苏联购入的米格-21曾与巴基斯坦的美制F-104交战,印军米格-21成功击落四架巴军F-104,造成西欧与远东的F-104使用国极大震撼;自此之后,东德、中国、伊拉克、北朝鲜、埃及、叙利亚也配备了米格-21,更使得西德、日本配备的F-104,韩国、伊朗配备的F-5以及日本、西德、韩国、伊朗与以色列配备的F-4对米格-21感到芒刺在背 。
越南战争:越战期间,越共的米格-21也在越南的天空耀武扬威,在多次与美军F-4的近距离空中战斗中获胜,促使美军对F-4进行改良工作,并加装了机炮;早年美军太过迷信机炮是落伍的兵器而全部使用导弹,如果导弹打光了而被敌人拉近交战距离就必死无疑。之后,因为米格-21的优异战绩造成西方军事观察家高度震撼,促使美国以米格-21为假想敌展开了F-16的研制工作 。
两伊战争:伊拉克萨达姆政权引进了苏联制米格-21与中国制的歼-7,连同米格-23、米格-25、幻影F1、超级军旗攻击机、米格-29、苏-22、苏-24与苏-25等伊拉克空战主力,与伊朗的F-14、F-4与F-5机队展开一连串的战斗,然而伊拉克的米格-21在战场中表现的不如创下战功的米格-25、超级军旗、幻影F1、图-22与轰-6亮眼,反而较常受制于伊朗的F-4与F-5之手。
以阿战争:埃及与叙利亚也引进了米格-21,曾投入六日战争、赎罪日战争与黎巴嫩战役,而埃叙两国的米格机由于飞行员素质皆非以军F-4与F-15的对手。1982年,叙利亚的米格-21击中一架以色列F-15,以军飞机带伤逃走,战果未能确认。
利比亚内战:在全国过渡委员会反抗卡扎菲政权的纷乱中,有零星的原利比亚空军米格-21飞行员曾叛逃到叛军占领的机场与马耳他。
服役事故
1992年以来,印度空军共有100多架米格-21坠毁,其中有些就是由于仿制部件存在技术缺陷而造成的事故。
2009年坠毁的5架印度飞机中两架是苏联于上世纪50年代研制的米格-21。2009年6月18日坠毁的米格-21起飞不久,发动机突然起火燃烧,飞行员不得不紧急跳伞逃生,飞机老化是导致坠机事故频发的主要原因。
2011年,印度坠毁的七架战斗机中,有六架都是老旧的米格-21。20世纪60年代末以来,印度空军总共装备了946架各种改型的米格-21。在过去45年中,印空军在各类事故中总共损失了多达476架米格-21。自20世纪90年代以来,印空军因飞行事故而损失了185架飞机和80多名飞行员,其中米格-21战斗机事故率最高,占所有飞行事故总数的60%以上,而该型也因此获得了“空中棺材”的绰号。
2014年09月03日,一架型号为米格—21的利比亚飞机在飞过该国港口城市托布鲁克时突然失控,朝着地面的居民区方向猛然跌落。飞机和一栋公寓大楼相撞,瞬间引起爆炸,火光冲天,黑烟弥漫。
2015年8月24日,印控克什米尔巴德加姆,印度空军一架米格-21战斗机在当地坠毁,两名飞行员成功弹射逃生。
2021年5月21日凌晨,印度空军一架米格-21“野牛”战斗机在印度西北部旁遮普邦莫加(Moga)地区坠毁,导致机上一名飞行员丧生。
当地时间2022年7月28日,印度空军一架米格-21战斗机在拉贾斯坦邦巴尔梅尔地区坠毁,机上两名飞行员丧生。
总体评价
米格-21在很大程度上不被人看好,而且有着极大的损失率。在越南战争和一系列的中东战争中,“鱼窝”都是很常见的牺牲品(美国《国家利益》双月刊网站2013年12月7日刊发题为《史上最强的五种战斗机》一文,作者为美国帕特森外交和国际商业学院助理教授罗伯特·法利)。
米格-21胜在价格便宜、速度快、可操控性强、维护要求低。掌握米格-21的操作相对容易,不过要想飞得好并不一定容易。各国空军在很长一段时间里不断购入米格-21。如果把中国的歼-7也算在内,或许共有1.3万架“鱼窝”战斗机为多国空军服务。从某种意义上说,“鱼窝”就是飞机中的AK-47。50个国家用过米格-21,而且这种飞机已经飞了55年。米格-21在26国空军中仍然发挥重要作用,其中包括印度、中国、越南和罗马尼亚空军 。
米格-21是一种设计较好的战斗机,被大量使用。但米格-21除了大速度、减速性能好以外,其机动性能不好,加上航电设备过于简单,武器挂载能力过小和航程过短,因而作战能力有限。
2013年2月26日,美国“战略之页”网站刊登文章《看穿俄罗斯飞机可靠性(Rumble Over Russian Plane Reliability)》,该文列举了印度空军俄制战斗机的几次事故,指出俄制先进战斗机存在飞行控制、可靠性和飞行难度等方面的缺陷,认为印度是俄制战斗机事故最多的亚洲国家。印度购买了976架米格-21战斗机,有一半在事故中损失,这在亚洲国家中是个特例,有损米格系列的声誉。
服役事件
2021年12月24日,印度空军的一架米格-21“野牛”战斗机在拉贾斯坦邦的斋沙默尔附近坠毁。飞机坠毁的地点靠近当地一个沙漠国家公园,印度空军在社交媒体证实了这一消息。事故发生于印度当地时间晚8时30分左右,飞机在执行飞行训练时遭遇事故,飞行员哈希特·辛哈在事故中丧生。
当地时间2022年7月28日,印度一架苏联时代的米格-21战机在一次训练飞行期间坠毁,造成两名飞行员丧生。