Kraków 2010-08-28
Konstrukcja
180 Rozdział 1961-09-29.
OKB Mikojan i Guriewicz MiG-21 F-13.
MiG-21 F-13 to naddźwiękowy samolot myśliwski, działający w „każdych warunkach pogodowych”. Samolot jest uzbrojony w jedno działko oraz dwa kierowane pociski rakietowe, które podążają za źródłem ciepła. Samolot był eksploatowany w Wojsku Polskim.
Konstrukcja E-6, MiG-21 F.
MiG-21 F to jednomiejscowy, jednosilnikowy, ze skrzydłem "delta". Średniopłat.
Skrzydło „delta” ze ściętymi końcówkami (0,3 m), skos 57 stopni, powierzchnia całkowita 23 m2, profil skrzydła symetryczny CAGI S-12, o grubości względnej 4,2 % u nasady i 5 % na końcu, zaklinowanie 0 stopni, wznos -2 stopnie, cięciwa u nasady 5,97 m., na końcu 0,46 m. Konstrukcja to dźwigar główny, pomocniczy, przedni i tylny. Pokrycie o grubości 1,5 do 2,5 mm. W każdym skrzydle są dwa zbiorniki paliwa. Pod skrzydłami 2 punkty dla mocowania uzbrojenia. Skrzydła wyposażono w lotki, o łącznej powierzchni 1,18 m2, które są wychylane po +/-20 stopni. Klapy o powierzchni 1,84 m2, wychylane są do startu o 25 stopni, do lądowania o 45 stopni.
Kadłub smukły. Rozpoczyna się czołowym naddźwiękowym chwytem powietrza, wyposażonym centralnie w stożek. Stożek ten jest ruchomy po-osi i może zajmować automatycznie jedną z trzech pozycji. Kabina wystaje z obrysu kadłuba. Osłona kabiny jednoczęściowa. Składa się z dwóch okien. Przednie okno płaskie z szybą kuloodporną. Pozostała część wykonana ze szkła organicznego w jednym kawałku. Tylna część osłony kabiny, już za fotelem pilota, ma także okno. Kabinę i usterzenie poziome łączy nadbudówka kryjąca instalację samolotu. Na kadłubie w pobliżu usterzenia umieszczono dwie pary chwytów powietrza do chłodzenia silnika w jego tylnej części, gdzie jest dopalacz. W tylnej części kadłuba pod dyszą wylotową umieszczono w schowku spadochron hamujący.
Usterzenie pionowe, o skosie 55 stopni, z podziałem na ster i statecznik. Poziome płytowe, o skosie także 55 stopni, zamontowane w płaszczyźnie skrzydeł. Na końcach ma masy przeciw-flatterowe. Usterzenie pionowe uzupełnia jedna pod-kadłubowa kierownica aerodynamiczna.
Takie same usterzenie ma wersja MiG-21 PF. Natomiast wszystkie następne wersje mają usterzenie pionowe szersze i o większej powierzchni.
Podwozie trójpodporowe, wszystkie koła pojedyncze. Przednie podwozie jest chowane w przód do kadłuba. Podwozie główne podparto, w skrzydłach i golenie chowają się do skrzydeł, ale koła wykonują obrót, w stosunku do goleni, o 90 (88) stopni i kryją się w kadłubie pionowo. Baza podwozia wynosi 4,81 m., a rozstaw kół podwozia głównego wynosi 2,69 m.
Następne wersje samolotów MiG-21 otrzymały koła o większej średnicy, dostosowane do korzystania z lotnisk gruntowych.
Zespół napędowy MiG-21 F-13.
Zespół napędowy stanowi dwuwałowa turbina AM-11 F ( R-11 F-300 ) o ciągu 1 x 3 800 kG., a z dopalaniem 1 x 5 625 kG. Konstrukcyjnie silnik został zbudowany jako jedno-przepływowy, dwu-wałowy, z regulowaną dyszą wylotową. Silnik składa się z 3-stopniowej sprężarki pierwszego wału, 3-stopniowej sprężarki drugiego wału, komory spalania, 1-stopień turbiny drugiego wału, 1-stopień turbiny pierwszego wału, komory dopalacza i regulowanej dyszy wylotowej.
Skrzynkę agregatów i układów olejowych umieszczono pod silnikiem. Paliwo do silnika podają dwie pompy. Pierwsza zasila komorę spalania, druga zasila dopalacz. Rozruch silnika następuje przy pomocy prądo-rozrusznika, który po uruchomieniu silnika pracuje jako prądnica. Orientacyjne zużycie paliwa; 0,9 kg paliwa / kG / 1 godzinę bez dopalania oraz 2,4 kg paliwa / kG / 1 godzinę z dopalaniem. Długość silnika około 4,5 m, średnica niecały 1,0 m, masa około 1 200 kg. Okres między remontowy silnika wynosi 300 godzin lotu.
Paliwo w kadłubie w 3 zbiornikach i w skrzydłach w 4 zbiornikach. Pojemność 2 500 litrów. Pod kadłubem dodatkowy zbiornik o pojemności 490 litrów.
Powietrze do silnika dostarczane jest poprzez czołowy, centralny chwyt powietrza, zaopatrzony w stożek. Stożek ten jest ruchomy po-osi i może zajmować automatycznie jedną z trzech pozycji. Jest to sposób regulacji ilości pobieranego powietrza i jego ciśnienia w kanale dolotowym. Na stożku tym w locie naddźwiękowym powstają skośne fale uderzeniowe. Jednym z ich efektów jest wytracenie prędkości powietrza do prędkości poddźwiękowej. Jest to konieczne, gdyż sprężarka silnika pracuje na powietrzu o prędkości poddźwiękowej. Zaraz za stożkiem kanał powietrzny rozwidla się omijając kabinę po bokach, aby się połączyć tuż przed silnikiem. Kanał powietrzny wyposażono w dwa zestawy klapek-upustów. Pierwszy zestaw znajduje się po bokach zaraz za chwytem powietrza, drugi na wysokości kabiny pilota. Ich zadaniem jest niedopuszczenie do powstania pompażu silnika. Pompaż to zjawisko niepożądane, które doprowadza do zgaśnięcia silnika, a nawet jego uszkodzenia. Jednym słowem, po-osiowy ruch stożka i klapki-upusty zapewniają optymalną pracę sprężarki silnika, czy to na ziemi, czy w powietrzu i to bez udziału pilota.
System ratunkowy w MiG-21 F-13.
W samolocie zastosowano fotel wyrzucany typu SK. Umożliwia on ratunek z wysokości 0 m, ale samolot musi mieć prędkość postępową około 120 km/h. Podczas katapultowania otwierająca się owiewka kabiny stanowi osłonę pilota przed gwałtownym naporem powietrza. Spadochron ratunkowy został umieszczony w oparciu fotela.
Wyposażenie MiG-21 F-13.
Wyposażenie; celownik optyczny ASP-5 ND sprzężony z radio-dalmierzem SRD-5 Kwant i wizjerem podczerwieni SIW-52. Do lotów rozpoznawczych w miejsce reflektora w lewym skrzydle można zabierać aparat foto A-39. Radiowysokościomierz RW-UM. Urządzenie aktywnej odpowiedzi SOD-57 M. Pozostałe urządzenia radiotechniczne to: R-802 W, SRO-2, SPO-2, ARK-10, MRP-56 P.
Uzbrojenie MiG-21 F-13.
Wersja MiG-21 F-13 ma jako stałe uzbrojenie jedno działko (prawe), NR-30 kal. 30 mm. Działko umieszczono w przedniej prawej dolnej części kadłuba nieco za kabiną. Wystaje nieznacznie z obrysu kadłuba. Ponieważ samolot w trakcie projektowania miał być uzbrojony w dwa symetrycznie umieszczone działka dlatego z lewej strony pozostała owiewka. Działko NR-30 kalibru 30 mm stanowi szczyt konstrukcji działek jednolufowych z jedną komorą nabojową. Konstruktorami byli A. Nudelman i A. Richter. Zostało przyjęte na uzbrojenie w 1955r. i stało się elementem samolotów MiG-19/21 F, Su-7/17/20/22. Działko ma gazowy opornik, zamiast na przkład hydrauliczno-sprężynowego. Działanie działka oparte jest na zasadzie wykorzystania energii odrzutu zespołu lufy do odryglowania i odrzutu zespołu ryglującego oraz na zasadzie wykorzystania energii gazów prochowych, odprowadzanych z lufy do gazowego oporopowrotnika, do hamowania odrzutu i do powrotu lufy. W działku następuje krótki ruch lufy, odrzut zespołu ryglującego jest większy od odrzutu zespołu lufy, odryglowanie przewodu lufy następuje podczas odrzutu. W czasie odrzutu lufy z komorą zamkową zaczynają działać przyspieszacz i odnośnik. Mechanizm podawania naboi jest dwustronny i dwutaktowy. W układzie dwutaktowym taśma nabojowa przesuwa się zarówno przy odrzucie, jak i po powrocie ruchomych części broni. Działko przeładowuje się sprężonym powietrzem. Strzał odbywa się za pomocą elektro-spustu. Podstawowe dane działka to; masa 66,5 kg, szybkostrzelność 850 - 900 strzałów/minutę, prędkość początkowa pocisku 780 m/s, nabój waży 0,84 kg, a sam pocisk 0,41 kg. Szybkostrzelność działka nie jest imponująca, ale pocisk bez problemu niszczy dźwigar skrzydła.
Na dwóch belkach pod-skrzydłami można podwieszać ciężkie n.p.r. S-21 lub S-24; zasobniki z n.p.r. UB-16-57 U; bomby do 500 kg. Ale przede wszystkim myśliwiec zabiera 2 k.p.r. K-13, o czym napisaliśmy poniżej.
Pod-kadłubowy węzeł służy do zabierania dodatkowego zbiornika paliwa, o pojemności 490 litrów.
Własności lotne MiG-21 F-13.
Wersja F-13 należała do najlżejszych z całej rodziny. Głównym powodem był brak celownika radiolokacyjnego. Dzięki temu był zdolny do osiągania bardzo dużych pułapów dynamicznych. Można było osiągnąć wysokość 24 000 m. Po wytraceniu prędkości przyrządowej samolot sam opuszczał nos i przechodził na zniżanie. Loty takie nasi piloci wykonywali podczas tak zwanych oblotów technicznych. Podczas tych lotów wykonywano także ćwiczenie – lot w celu osiągnięcia maksymalnego pułapu praktycznego. Po starcie wykonywano wznoszenie na pułap około 11 000 m. Następnie w locie poziomym rozpędzano samolot do Ma-1,3 z dopalaniem. Dalsze rozpędzanie do Ma-1,7 ze wznoszeniem 10 stopni. Nabór wysokości do 15 000 – 15 500 m ze wznoszeniem 10-25 stopni. Dalsze rozpędzanie do Ma-1,85-1,9 i górka pod kątem 15-20 stopni przy malejącej prędkości ( Ma-1,7-1,6 ). Lot poziomy na pułapie około 19 500 m. Następnie pilot wyłączał dopalanie, wypuszczał hamulce aerodynamiczne i przechodził na zniżanie. Cały lot trwał do 30 minut. W celu bezpieczeństwa, gdy w zbiornikach pozostawało 800 litów paliwa należało wyłączyć dopalacz i przerwać zadanie. To także czasami wpływało na nieosiągalnie planowanego pułapu. Powodzenie zwykle leżało w umiejętnościach i doświadczaniu pilota. Trzeba dodać, że na pułapie 19 000 m nie ma mowy o jakieś manewrowej walce powietrznej. Można było tylko wykonać atak po prostej. Problemem w stratosferze zawsze była duża bezwładność samolotu spowodowana niską skutecznością sterów aerodynamicznych. Samolot obracał się jak wolnym tańcu. Nie było to jednak problemem, gdyż samoloty przeciwników zachowywały się identycznie.
Lądowanie na F-13 wykonywano z wysokiego zajścia. Po czwartym zakręcie na kurs lądowania prędkość 600 km/h. Zniżanie z 3 000 do 2 700 m ( z opadaniem 5-10 m/s ). Hamowanie do 500 km/h. Na odcinku poziomym wysunięcie klap i podwozia. Zniżanie do 2 000 ( z opadaniem 40 m/s ). Do progu około 30 km. Zniżanie do 1 000 m ( z opadaniem 15 m/s ). Do progu 20 km. Zniżanie do 500 m ( z opadaniem 10 m/s ). Do progu 15 km. Zniżanie 200 m ( z opadaniem 5 m/s ). Hamowanie do 450 km/h i lot poziomy. Na pułapie 200 m pełne klapy. Hamowanie do 330-320 km/h. Wyrównanie na 8-10 m. Przyziemienie
Taktyka na MiG-21 F-13.
Samolot MiG-21 F-13 był groźnym przeciwnikiem działając w systemie OPK. O jego skuteczności w pierwszej kolejności decydowali żołnierze pełniący służbę na stanowiskach dowodzenia i punktach naprowadzania. To ze stanowiska dowodzenia pilot otrzymywał rozkaz startu, kursu, zajęcia odpowiedniego pułapu. Zwykle do zadania identyfikacji i przechwycenia nieznanego celu powietrznego startowała para dyżurna. Naprowadzanie wykonywano wzrokowo-fonicznie, poprzez radiostację wydając pilotom odpowiednie z góry ustalone komendy. Odbywało się ono od startu do wyjścia myśliwca w tylną półsferę celu na odległość skutecznego wykrycia. W lotach „bojowych” była to odległość rzędu kilku kilometrów, aby można było od razu uchwycić cel i go zaatakować. W lotach szkolnych odległość ta wynosiła około 20 km. Przy niezidentyfikowanych obiektach jeden z pilotów musiał wykonać identyfikację celu. W lotach szkolnych gdy cel został przechwycony na zadanej rubieży, mówiono o przechwyceniu taktycznym. Gdy ten warunek nie był spełniony, mówiono o przechwyceniu technicznym. Dla wykonania skutecznego ataku pilot musiał nawiązać kontakt wzrokowy z celem, czyli wszystko zależało od pory dnia i nocy i warunków atmosferycznych. W ataku pilot wykorzystywał celownik optyczny ASP-5 ND sprzężony z radio-dalmierzem SRD-5 Kwant, czyli kolejna odmiana celownika stosowana na poprzednich myśliwcach typu MiG-17/Lim-5. Nie wymieniam tu myśliwca MiG-19, gdyż w Polsce eksploatowano wyłącznie odmiany z celownikiem radiolokacyjnym. Radio-dalmierz podawał rzeczywistą odległość do celu. Bardzo istotną przy odpalaniu pocisku rakietowego lub serii z działka. Uzupełnieniem systemu celowania w MiG-21 F-13 był wizjer podczerwieni SIW-52, który zwiększał szanse skutecznego ataku szczególnie w nocy.
Działanie MiG-21 F-13 i wszystkich następnych jego wersji, bez pomocy z ziemi było bardzo ograniczone. Po pierwsze, nie za duży był promień działania, ale tu bez przesady, bo obecnie wielu wydaje się, że maszyna mogła działać tylko w pobliżu lotniska. Drugim powodem były własności systemów uzbrojenia i nawigacji. MiG-21 F-13 posiada działko, czyli działanie typu „swobodne polowanie” przy wzrokowym wykryciu celu było jak najbardziej możliwe i dopuszczalne. Mówiąc ogólnie mogło dochodzić do tak zwanego związania walką.
Kierowany pocisk rakietowy K-13/R-3.
Podstawową bronią myśliwca MiG-21 F-13 był k.p.r. ( kierowany pocisk rakietowy ) K-13, dlatego w tym miejscu poświęcimy mu trochę uwagi. Amerykański k.p.r. typu AIM-9 był w tym czasie rewelacją. Z końcem 50-tych lat rosjanie zgromadzili już tyle części, podzespołów i planów amerykańskiego pocisku AIM-9 B Sidewinder, że udało im się skopiować, zwłaszcza układ kierowania. Rosjanie wprowadzili niewielkie własne zmiany. Na przykład zwiększyli ilość ładunku wybuchowego. Podjęto produkcje seryjną i w 1960 roku, pocisk przyjęto na uzbrojenie. Postanowiono połączyć myśliwiec MiG-21 F z dwoma pociskami K-13 i tak powstała wersja MiG-21 F-13 zakupiona przez Polskę.
Pocisk ten umożliwia zwalczanie obiektów powietrznych z tylnej półsfery wyróżniających się kontrastem cieplnym. Jest to możliwe dzięki termicznej głowicy samonaprowadzającej ( TGS ). Przechwycenie obiektu przez TGS jest sygnalizowane sygnałem dźwiękowym w słuchawkach pilota i sygnałem świetlnym na pulpicie sterowania uzbrojeniem. Pocisk może być również odpalony do obiektów naziemnych i nawodnych.
Podstawowe dane pocisku to; długość 2,84 m, średnica kadłuba 0,127 m, rozpiętość 0,53 m, masa 75 kg, masa ładunku wybuchowego 11,3 kg, zasięg maksymalny 8 km. Pocisk zbudowany jest w układzie kaczka, czyli skrzydła z tyłu usterzenie z przodu. Posiada optyczny zapalnik zbliżeniowy i mechaniczny uderzeniowy. Jeżeli po odpaleniu w ciągu 59 sekund nie zadziała żaden z zapalników to następuje samolikwidacja pocisku. Pocisk napędza silnik rakietowy na stały materiał pędny. Stabilizację pocisku podczas lotu zapewniają żyroskopy umieszczone w końcówkach skrzydeł.
Pocisk rozpoczyna czujnik podczerwieni. Za nim umieszczono przedział elektroniczny. Dalej system wykonawczy sterowania usterzeniem. Usterzenie porusza się parami, czyli jest pionowe i poziome. Krótko mówiąc pocisk zdąża do celu w układzie krzyża (+), a nie tak jak jest podwieszony pod belką w układzie x. Pocisk nie wiruje, jak zwykle czynią to pociski niekierowane. W rejonie usterzenia znajduje się także złącze przez które pocisk jest połączony z samolotem i jego systemami. W momencie odpalenia złącze zostaje rozerwane. Dalej znajduje się ładunek wybuchowy, a za nim materiał pędny silnika rakietowego.
Po pewnym czasie pociski K-13 otrzymały oznaczenie w produkcji seryjnej R-3. W kolejnej, najbardziej popularnej wersji pocisk został oznaczony R-3 S / K-13 A. Modernizacji poddano prochowy akumulator ciśnienia, dzięki czemu czas pracy układu sterowania wydłużył się z 11 sekund do 21 sekund.
Na podstawie tej wersji powstało kilka odmian, w tym pocisk-cel. Wersja R-3 M ma zwiększony zasięg do 12 km, a wersja R-3 MT zasięg 15 km. Nowością było zastosowanie chłodzenia detektora TGS ciekłym azotem, gdy pocisk znajduje się jeszcze na wyrzutni. Zastosowano także radiowy zapalnik zbliżeniowy oraz ładunek wybuchowy otoczony prętami o charakterze odłamkowo-tnącym.
Szkolny pocisk R-3 U nie jest odpalany z wyrzutni, ale aparatura na jego pokładzie dokonuje zapisu parametrów przechwycenia i umożliwia ocenę ataku wykonanego przez pilota. Jako ciekawostkę można podąć, że w 70/80-tych latach cena jednego pocisku R-3 była równa cenie małego samochodu osobowego (Fiat 126p).
Dane T-T MiG-21 F-13:
Opracował Karol Placha Hetman